Innovative Biophysical Approaches for Quercetin Extraction from Plant Cells

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The method for the extraction of quercetin from plant cells with the use of ultrasound in combination with metastable fraction from aqueous solution is proposed. The procedure enabled more efficient isolation of the cytoplasmic part due to etching and/or mechanical destruction of the cell membrane. The oxidized water fraction has the most pronounced extracting properties, but changes the properties of quercetin by oxidizing the chromophore part of the molecule. According to the criterion of pigment preservation, the best extraction solution is the reduced water fraction. To analyze the extract samples the following analytical methods were used: UV-Vis spectrometry, protein gel electrophoresis, 1H-NMR spectrometry, and QCM weighing, as well as scanning electron microscopy.

About the authors

A. G Pogorelov

Institute of Theoretical and Experimental Biophysics, Russian Academy of Sciences

Email: agpogorelov@rambler.ru
Pushchino, Russia

L. G Ipatova

Institute of Theoretical and Experimental Biophysics, Russian Academy of Sciences

Pushchino, Russia

A. I Panait

Institute of Theoretical and Experimental Biophysics, Russian Academy of Sciences

Pushchino, Russia

A. A Stankevich

Institute of Theoretical and Experimental Biophysics, Russian Academy of Sciences

Pushchino, Russia

A. K Yunusova

Institute of Theoretical and Experimental Biophysics, Russian Academy of Sciences

Pushchino, Russia

V. N Pogorelova

Institute of Theoretical and Experimental Biophysics, Russian Academy of Sciences

Pushchino, Russia

References

  1. Katsampa P., Valsamedou E., Grigorakis S., and Makris D. P. A green ultrasound-assisted extraction process for the recovery of antioxidant polyphenols and pigments from onion solid wastes using Box–Behnken experimental design and kinetics. Industrial Crops and Products, 77, 23 (2015). doi: 10.1016/j.indcrop.2015.09.039
  2. Milea S. A., Aprodu I., Vasile A. M., Barbu V., Rapeanu G., Bahrim G. E., and Stănciuc N. Widen the functionality of flavonoids from yellow onion skins through extraction and microencapsulation in whey proteins hydrolysates and different polymers. J. Food Engineer., 251, 29 (2019). doi: 10.1016/j.jfoodeng.2019.02.003
  3. Celano R., Docimo T., Piccinelli A. L., Gazzerro P., Tucci M., Di Sanzo R., Carabetta S., Campone L., Russo M., and Rastrelli L. Onion peel: turning a food waste into a resource. Antioxidants, 10, 304 (2021). doi: 10.3390/antiox10020304
  4. Kumar M., Barbhai M., Hasan M., Dhumal S., Singh S., Pandiselvam R., Rais N., Natta S., Senapathy M., Sinha N., and Amarowicz R. Onion (Allium cepa L.) peel: A review on the extraction of bioactive compounds, its antioxidant potential, and its application as a functional food ingredient. J. Food Sci., 87, 4289 (2022). doi: 10.1111/1750-3841.16297
  5. Prodromidis P., Mourtzinos I., Biliaderis C., and Moschakis T. Stability of natural food colorants derived from onion leaf wastes. Food Chem., 386, 132750 (2022). doi: 10.1016/j.foodchem.2022.132750
  6. Chadorshabi S., Hallaj-Nezhadi S., and Ghasempour Z. Red onion skin active ingredients, extraction and biological properties for functional food applications. Food Chem., 386, 132737 (2022). doi: 10.1016/j.foodchem.2022.132737
  7. Yaqub A., Iqbal Z., Toyota T., Chaudhary N., Altaf A., Ahmad S., Majid M., and Liaqat L. Ultrasonic extraction of onion (Allium cepa) peel dye, its applications on silk fabric with bio-mordants and its antibacterial activity. Clin. Med. Bio. Chem., 8 (6) (2020), https://www.researchgate.net/publication/348298070
  8. Celano R., Docimo T., Piccinelli A., Gazzerro P., Tucci M., Di Sanzo R., Carabetta S., Campone L., RussoM., and Rastrelli L. Onion peel: turning a food waste into a resource. Antioxidants, 10, 304 (2021). doi: 10.3390/antiox10020304
  9. Manzoor M., Singh J., Gani A., and Noor N. Valorization of natural colors as health-promoting bioactive compounds: phytochemical profile, extraction techniques, and pharmacological perspectives. Food Chem., 362, 130141 (2021). doi: 10.1016/j.foodchem.2021.130141
  10. Pogorelov A. G., Gulin A. A., Pogorelova V. N., Panait A. I., Stankevich A. A., and Pogorelova M. A. Impact of a redox balance on polysaccharides in an aqueous solution. Phys. Wave Phenomena, 30, 209 (2022). doi: 10.3103/S1541308X22030086
  11. Chemat F., Rombaut N., Sicaire A., Meullemiestre A., Fabiano-Tixier A., and Abert-Vian M. Ultrasound assisted extraction of food and natural products. Mechanisms, techniques, combinations, protocols and applications. A review. Ultrason. Sonochem., 34, 540 (2017). doi: 10.1016/j.ultsonch.2016.06.035
  12. Benucci I., Lombardelli C., Mazzocchi C., and Esti M. Natural colorants from vegetable food waste: recovery, regulatory aspects, and stability – a review. Compr. Rev. Food Sci. Food Safety, 21, 2715 (2022). doi: 10.1111/1541-4337.12951
  13. Hu Y., Yan B., Chen Z., Wang L., Tang W., and Huang C. Recent technologies for the extraction and separation of polyphenols in different plants: a review. J. Renewable Mater., 10, 1472 (2022). doi: 10.32604/jrm.2022.018811
  14. Yusoff I. M., Taher Z. M., Rahmat Z., and Chua L. S. A review of ultrasound-assisted extraction for plant bioactive compounds: Phenolics, flavonoids, thymols, saponins and proteins. Food Res. Int., 157, 111268 (2022). doi: 10.1016/j.foodres.2022.111268
  15. Kaur K., Mohammadpour R., Jaramillo I., Ghandehari H., Reilly C., Paine R., and Kelly K. Application of a quartz crystal microbalance to measure the mass concentration of combustion particle suspensions. J. Aerosol Sci., 137, 105445 (2019). doi: 10.1016/j.jaerosci.2019.105445-105458
  16. Couturier G., Vatinel S., Boisgard R., Aime J., and Chabli A. Quartz crystal microbalance and evaporation of sessile droplets. J. Appl. Phys., 106, 054906 (2009). doi: 10.1063/1.3204661.
  17. Ren F., Nian Y., and Perussello C. Effect of storage, food processing and novel extraction technologies on onions flavonoid content: A review. Food Res. Int., 132, 108953 (2020). doi: 10.1016/j.foodres.2019.108953
  18. Benito-Roman O., Blanco B., Sanz M., and Beltran S. Freeze-dried extract from onion (Allium cepa cv. Horcal) skin wastes: Extraction intensification and flavonoids identification. Food Bioproducts Processing, 130, 92 (2021). doi: 10.1016/j.fbp.2021.09.005

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».