Non-thermal plasma as a pretreatment for extraction of herbal tea by-products

Abstract

Traditional extraction methods involve the use of polar solvents and/or high temperatures. Both are often energy or time-consuming and require additional purification steps. This compromises the quality of the extracts obtained. Non-thermal plasma pre-treatment for extraction is a promising technique that could increase the sustainability of the process while following the principles of hurdle technology. In this work, we investigated the effects of plasma treatment on the aqueous extraction of antioxidant compounds from herbal tea by-products. Stinging nettle, hoary willowherb, and St. John’s Wort extracts were treated with plasma at different time intervals. The extracts obtained were analyzed for their antioxidant capacity and total phenolic content. Their potential use as growth media for Ligilactobacillus sp. was also investigated. Hoary willowherb extracts showed the highest total phenolic content and antiox-idant activity. While plasma treatment slightly decreased the antioxidant capacity of these extracts, it improved microbial growth. In contrast to hoary willowherb, the antioxidant capacity of stinging nettle extracts’ was not affected by plasma treatment. These extracts were also better for bacterial growth. When added to 25% v/v MRS broth, stinging nettle extracts achieved a growth rate similar to that of pure MRS broth (109 CFU/ml), demonstrating their potential for microbial biomass production and food and feed supplemen-tation.

Antioksidansi imaju važnu ulogu u sprečavanju oksidacije masnih kiselina prisutnih u prehrambenim proizvodima, čime značajno produžavaju njihov rok trajanja. Zbog nepovoljnog uticaja pojedinih sintetskih antioksidanasa na zdravlje ljudi, sve je češća upotreba antioksidanasa dobijenih iz prirodnih izvora. Antioksidansi se iz biljnih izvora izoluju ekstrakcijom. Tradicionalne metode ekstrakcije podrazumevaju upotrebu polarnih rastvarača, uz primenu visokih temperatura. Ovi procesi su često energetski nepovoljni, dugo traju i zahtevaju dodatne korake prečišćavanja, kako bi se uklonili toksični rastvarači. Izolovanje biološki aktivnih jedinjenja primenom gasne netermalne plazme kao pretretmana bi moglo da poveća održivost ovog procesa. Osim toga, kombinacijom zelenih rastvarača, poput vode, sa tretmanom plazmom, dobijanje prirodnih antioksidanasa bi bilo u skladu sa tzv. „hardl“ tehnologijom i principima cirkularne ekonomije, kojima se teži u prehrambenoj industriji. Predmet ovog rada je ispitivanje mogućnosti dobijanja prirodnih anti-oksidanasa kombinovanom ekstrakcijom nusproizvoda proizvodnje biljnih čajeva. Vodeni ekstrakti koprive, svilovine i kantariona tre-tirani su plazmom u različitim vremenskim intervalima. Analizirana je antioksidativna aktivnost dobijenih ekstrakata, kao i ukupni sadržaj fenola. Takođe, ispitivana je i mogućnost upotrebe ovih ekstrakata kao fermentacionog medijuma. Najveća antioksidativna aktivnost i najviši sadržaj ukupnih fenola ostvareni su u ekstraktima svilovine. Ove vrednosti su blago opadale sa povećanjem dužine tretmana plazmom, dok je rast bakterija bio poboljšan. Ekstrakti koprive su posedovali značajno manju antioksidativnu aktivnost i niži sadržaj ukupnih fenola od ekstrakata svilovine. Međutim, ovi ekstrakti su bili pogodniji za gajenje bakterija. Dodavanjem 25% MRS bujona u ekstrakte koprive, postignut je približno isti rast Ligilactobacillus salivarius kao u čistom MRS bujonu.