Optimization of ultrasonic-assisted extraction of bio-whitening ingredients from mulberry twigs (Morus sp.) using response surface methodology

Abstract

The purpose of this research was to study mulberry branch extract under various conditions, including ethanol concentration used for extraction, ethanol to mulberry branch ratio. and the extraction time with anti-tyrosinase activity. and important active ingredients of phenolic compounds The experimental design of Response surface methodology (RSM) using Central Composite Design (CCD) method were: the extracted ethanol concentration (30-60% by volume/vol), the ethanol ratio The extraction time (1-10 min) from the statistical analysis showed that the optimum conditions had an effect on the inhibition of tyrosinase enzyme. rosines The main active ingredient of mulberry extract was the extracted ethanol concentration of 45% by volume/volume. The ratio of ethanol to mulberry branches was 70 ml/gram of mulberry twigs. and extraction time were 5 min, respectively. Such conditions were able to inhibit tyrosinase (2.51 mg VE/g dw), total phenolic content (667.25 mg GAE/100 dw), fla Total vonoids (287.43 mg CE/100 g dw) and antioxidant activity DPPH (250.03 %Scavenging and 79.03 mg VEAC/100 g dw) and reducing capacity (1342.75 mg Fe(II)/100g dw). Highest

The optimal microwave extraction conditions from the central compound experimental design were re-examined to compare the inhibition activity of tyrosinase and the total phenolic content. It was found that the experimental results were not different from the prediction equations. and when the ratio between ethanol per mulberry branch was 300 ml per gram mulberry The extracted ethanol concentration was 45% by volume/vol. and the extraction time was 5 minutes. It was found that the inhibition activity of tyrosinase and the phenolic content increased to 6 and 5 times (respectively) from the extraction preparation in microcapsule form and characterization. Morphology of Microcapsule Particles The resulting particles are spherical with wrinkled and slightly agglutinated particles, and the mulberry extract particles range in size from 16.7 to 35.5 µm. lation From the experiment, it was found that The anti-tyrosinase activity of the microcapsule was 100% because the anti-tyrosinase activity of the microcapsule particles and the anti-tyrosinase activity of the extract were not statistically different. Heat may not have an effect on tyrosinase inhibitory activity. The phenolic content of the microcapsule particles was 48.12 percent because the spray drying temperature was important for the decomposition of the phenolic compounds. The temperature above 70 °C had a significant effect on the decomposition of phenolic compounds.

งานวิจัยครั้งนี้มีวัตุประสงค์เพื่อศึกษาสารสกัดกิ่งหม่อนในสภาวะต่างๆ ได้แก่ ความเข้มข้นของเอธานอลที่ใช้สกัด, อัตราส่วนระหว่างเอธานอลต่อกิ่งหม่อน และระยะเวลาในการสกัดที่มีผลฤทธิ์ต้านเอนไซม์ไทโรซิเนส และสารออกฤทธิ์ที่สำคัญของสารกลุ่มฟีนอลิก โดยใช้การออกแบบการทดลองแบบ Response surface methodology (RSM) ด้วยวิธี Central Composite Design (CCD) นี้ได้แก่ ความเข้มข้นของเอธานอลที่ใช้สกัด (ร้อยละ 30-60 โดยปริมาตรต่อปริมาตร) อัตราส่วนระหว่างเอธานอลต่อกิ่งหม่อน (50-90 มิลลิลิตรต่อกรัมกิ่งหม่อน) และระยะเวลาในการสกัด (1-10 นาที) จากผลการวิเคราะห์ทางสถิติแสดงให้เห็นว่าสภาวะที่เหมาะสมที่สุดที่มีผลต่อฤทธิ์การยับยั้งเอนไซม์ไทโรซิเนส และปริมาณสารออกฤทธิ์ที่สำคัญของสารสกัดจากกิ่งหม่อน คือ ความเข้มข้นของเอธานอลที่ใช้สกัดเท่ากับร้อยละ 45 โดยปริมาตรต่อปริมาตร อัตราส่วนระหว่างเอธานอลต่อกิ่งหม่อนเท่ากับ 70 มิลลิลิตรต่อกรัมกิ่งหม่อน และระยะเวลาในการสกัด เท่ากับ 5 นาที ตามลำดับ สภาวะดังกล่าวสามารถให้ฤทธิ์การยับยั้งเอนไซม์ไทโรซิเนส (2.51 mg VE/g dw) ปริมาณฟีโนลิกทั้งหมด (667.25 mg GAE/100 dw) ปริมาณฟลาโวนอยด์ทั้งหมด (287.43 mg CE/100 g dw) และฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระ DPPH ( 250.03 %Scavenging และ 79.03 mg VEAC/100 g dw) และความสามารถในการรีดิวซ์ (1342.75 mg Fe(II)/100g dw) สูงที่สุด

เมื่อนำสภาวะที่เหมาะสมในการสกัดกิ่งหม่อนด้วยไมโครเวฟที่ดีที่สุดจากการออกแบบการทดลองแบบประสมกลางมาทำการทดลองอีกครั้งเพื่อเปรียบเทียบฤทธิ์การยับยั้งเอนไซม์ไทโรซิเนสและปริมาณฟีนอลิกทั้งหมด พบว่าได้ผลการทดลองไม่แตกต่างจากสมการทำนาย และเมื่อเพิ่มอัตราส่วนระหว่างเอธานอลต่อกิ่งหม่อนเท่ากับ 300 มิลลิลิตรต่อกรัมกิ่งหม่อน โดยใช้ความเข้มข้นของเอธานอลที่ใช้สกัดเท่ากับร้อยละ 45 โดยปริมาตรต่อปริมาตร และระยะเวลาในการสกัดเท่ากับ 5 นาที พบว่าฤทธิ์การยับยั้งเอนไซม์ไทโรซิเนสและปริมาณฟีนอลิกเพิ่มเป็น 6 และ 5 เท่า (ตามลำดับ) จากการนำสารสกัดไปเตรียมในรูปไมโครแคปซูลและศึกษาลักษณะสัณฐานวิทยาของอนุภาคไมโครแคบซูล อนุภาคที่ได้จะมีลักษณะเป็นทรงกลมที่มีรอยเหี่ยวย่นและมีการเกาะติดกันของอนุภาคเล็กน้อยและอนุภาคของสารสกัดจากกิ่งหม่อนจะมีขนาดตั้งแต่ 16.7 – 35.5 ไมโครเมตร ความสามารถในการจุและประสิทธิภาพการเอนแคบซูเลชัน จากการทดลองพบว่า ฤทธิ์ต้านเอนไซม์ไทโรซิเนสของอนุภาคไมโครแคปซูลคิดเป็นร้อยละ 100 เนื่องจากฤทธิ์ต้านเอนไซม์ไทโรซิเนสของอนุภาคไมโครแคปซูลและฤทธิ์ต้านเอนไซม์ไทโรซิเนสของสารสกัดไม่มีความแตกต่างกันทางสถิติและความร้อนอาจจะไม่มีผลต่อฤทธิ์การยับยั้งเอนไซม์ไทโรซิเนส ปริมาณสารฟีโนลิกของอนุภาคไมโครแคปซูลคิดเป็นร้อยละ 48.12 เนื่องจากอุณหภูมิในการอบแห้งแบบพ่นฝอยมีส่วนสำคัญต่อการสลายตัวของสารประกอบฟีโนลิก ซึ่งอุณหภูมิที่มากกว่า 70 องศาเซลเซียส มีผลต่อการสลายตัวของสารประกอบฟีนอลิกอย่างมีนัยสำคัญ