• green extraction
• microwave
• polyphenols
• stinging nettle
• ultrasound

Stinging nettle (Urtica dioica) is a wild plant commonly used as a medicinal herb, but also as a food source and in the textile field because it is both versatile and inexpensive. Its leaves and inflorescences present high levels of biologically active compounds, specifically polyphenols, that possess consistent antioxidant, antimicrobial and pharmacological effects. The richness and availability of phenolic compounds prompted an increasing interest on the use of stinging nettle in the food industry.
To extract polyphenols from plant material, solid-liquid extraction (SLE) techniques have been applied so far. However, these methods are time-consuming, require great operating costs and cause environmental problems. Recent studies showed that the application of non-conventional techniques, namely microwave-assisted extraction (MAE) and ultrasound-assisted extraction (UAE), can intensify and largely maximise efficiency, whilst representing a feasible eco-friendly alternative to conventional extraction methods.
In literature there are few extensive studies involving the extraction of phenolic compounds from stinging nettle and works combining these two methods are absent. Therefore, the objective of this work was to apply and test an extraction process which implied the combination of microwaves and ultrasounds in order to enhance the extraction quality of polyphenols, in terms of yield and purity of the extract. To meet actual demand for greener extraction techniques, the selected solution consisted in a mixture of ethanol and water.
A face-centred central composite design (CCD) was implemented to maximise the efficiency of the extraction protocol. Factors considered were percentage of ethanol in solvent (X1, 0 – 50% ethanol v/v) and matrix to solvent ratio (X2, 1:10 – 1:50). The built-up protocol consisted in two cycles of sequential ultrasound-microwave assisted extraction. Briefly, nettle samples were sonicated for 15 min and subsequently treated with an intermittent microwave irradiation procedure that avoided overheating of the extraction mixture, thus allowing proper extraction duration. The phenolic content and antioxidant activity of extracts were measured by using Folin-Ciocalteu assay and ABTS assay, respectively.
The results showed that solvent composition and the ratio between matrix and solvent significantly affected extraction efficiency. Of all tested extracts, maximal theoretical TP yield (47,52 mg GAE/g dw) was reached with 50% aqueous ethanol and 1:30 matrix-to-solvent ratio. For antioxidant activity, the condition that gave the optimum results (188,37 µM Trolox/g dw) was 25% v/v ethanol concentration and 1:50 ratio. The findings in this study demonstrated that the combination of ultrasounds and microwaves can be considered a simpler, scalable and more effective alternative to conventional extraction methods for the isolation of phenolic compounds from stinging nettle.

L'ortica (Urtica dioica) è una pianta selvatica che, oltre ad essere utilizzata in fitoterapia, viene consumata come alimento e viene sfruttata in campo tessile perché è molto versatile e poco costosa. Le sue foglie e le sue infiorescenze presentano alti livelli di composti biologicamente attivi, per lo più polifenoli che possiedono importanti effetti antiossidanti, antimicrobici e farmacologici. Sono proprio la ricchezza e la disponibilità di questi composti fenolici ad aver reso l'ortica molto interessante per l'industria alimentare. Finora, i polifenoli presenti nei vegetali sono stati isolati tramite l’utilizzo di tecniche di estrazione solido-liquido. Tuttavia, questi metodi sono dispendiosi in termini di tempo, richiedono grandi costi di esercizio e causano problemi ambientali. Recenti studi hanno dimostrato che l'applicazione di tecniche non convenzionali, quali l'estrazione assistita con microonde (MAE) e l'estrazione assistita con ultrasuoni (UAE), può intensificare e massimizzare l'efficienza della procedura estrattiva e, al contempo, rappresentare una valida alternativa ecologica ai metodi di estrazione tradizionali. In letteratura, gli studi riguardanti l'estrazione di composti fenolici dall'ortica scarseggiano e le ricerche che combinano questi due metodi innovativi sono del tutto assenti. Pertanto, l'obiettivo di questo lavoro è stato quello di applicare e testare un processo di estrazione che implica la combinazione di microonde e ultrasuoni al fine di migliorare la qualità di estrazione dei polifenoli, in termini di resa e purezza dell'estratto. Per soddisfare l’attuale richiesta di impiego di processi più ecosostenibili, è stata utilizzata una soluzione d’estrazione costituita da una miscela di etanolo e acqua. L'efficienza del protocollo di estrazione è stata massimizzata applicando un disegno centrale composito (CCD). I fattori considerati sono stati la percentuale di etanolo nel solvente (X1, 0 - 50% etanolo v/v) e il rapporto tra matrice e solvente (X2, 1:10 - 1:50). Il protocollo ideato consiste in due cicli di estrazione con ultrasuoni e microonde applicati in modo sequenziale. In breve, i campioni di ortica sono stati sottoposti a sonicazione per 15 minuti e successivamente trattati con una procedura di irradiazione intermittente che ha evitato il surriscaldamento della miscela, consentendo così un’adeguata durata del processo. Il contenuto fenolico totale e l'attività antiossidante degli estratti sono stati misurati utilizzando rispettivamente il saggio di Folin-Ciocalteu e il saggio ABTS. I risultati hanno mostrato che la composizione del solvente e il rapporto tra matrice e solvente hanno influenzato significativamente l'efficienza di estrazione. Di tutti gli estratti testati, la massima resa teorica di fenoli (47,52 mg GAE / g dw) è stata raggiunta con il 50% di etanolo e un rapporto matrice-solvente di 1:30. Per l'attività antiossidante, le condizioni sperimentali che hanno restituito i risultati ottimali (188,37 µM Trolox/g dw) sono state 25% v/v di etanolo e un rapporto di 1:50. I risultati di questo studio hanno dimostrato che, per l'isolamento dei composti fenolici dall'ortica, la combinazione di ultrasuoni e microonde può essere considerata un'alternativa più semplice, scalabile e più efficace rispetto ai metodi di estrazione convenzionali.