Išgavimo procesasantocianinai iš drugelių žirnių žiedųyra pagrindinis žingsnis siekiant išlaisvinti jų potencialą naudoti pramonėje. Šiame dokumente išsamiai aptariami antocianino ekstrahavimo metodai, ekstrahavimo efektyvumui įtaką darantys veiksniai, optimizavimo strategijos ir praktinis ekstrahuotų pigmentų pritaikymas. Bet kaip iš drugelio žirnio žiedo išgauti antocianiną?
Kas yraAntocianinų cheminė sudėtis drugelių žirnių žieduose?
Drugelio žirnių žiedų milteliai yra unikalūs tuo, kad jo pigmentuose dominuoja ternatinai, kurie yra delfinidino{0}}pagrįsto antocianinų dariniai. Šios molekulės dažnai acilinamos aromatinėmis acilo grupėmis, tokiomis kaip p-kumaroilo, kafeoilo ir feruloilo dalys. Acilinimas prisideda prie pigmentų stabilumo, todėl jie gali atsispirti skilimui veikiant karščiui ar šviesai.
• Pagrindiniai antocianinai: delfinidino-3,3′,5′-trigliukozido dariniai.
• Ternatinai: poliacilinti antocianinai, atsakingi už giliai mėlyną gėlių spalvą.
• Kiti esantys flavonoidai: kaempferolis ir kvercetino glikozidai.
Drugelinių žirnių antocianinų pH jautrumas leidžia jiems parodyti spalvų perėjimus, todėl jie yra populiarūs funkcinėms arbatoms ir natūraliems maisto dažikliams. Esant rūgštiniam pH, pigmentai nusidažo purpurine iki rausva spalva; esant neutraliam arba šarminiam pH, jie turi nuo mėlynos iki žalios spalvos atspalvių.
Ekstrahavimas iš esmės yra masės perkėlimo procesas, kai ištirpusios medžiagos (antocianinai) difunduoja iš kietos fazės (gėlių audinio) į tirpiklį. Šio proceso efektyvumas priklauso nuo augalų ląstelių sienelių suardymo, kad būtų išleistas tarpląstelinis turinys. Pagrindiniai principai apima šiuos dalykus.
• Tirpumas:
Antocianinai yra polinės molekulės, todėl labai gerai tirpsta poliniuose tirpikliuose, tokiuose kaip vanduo, metanolis, etanolis ir acetonas.
• Difuzija:
Greitis, kuriuo tirpiklis prasiskverbia į augalinę medžiagą ir ištirpę antocianinai išsisklaido.
• Ląstelių sutrikimas:
Kietą ląstelės sienelę suardantys metodai (pvz., šlifavimas, kaitinimas, ultragarsas) padidina junginių išsiskyrimą.
• Solvent Chices
Svarbiausia yra pasirinkti tirpiklį. Jis turi būti veiksmingas, saugus pagal paskirtį (ypač maistui ir vaistams) ir ekonomiškas.
Kaip iš drugelio žirnių žiedų išgauti antocianiną?
Čia yra standartinis protokolas, naudojant paprastą ir veiksmingą metodą, kurį galima pakartoti laboratorijoje.
Medžiagos ir įranga
• Žaliava:
Džiovintų drugelių žirnelių žiedai (geriausia nuo žalios taurelės atskirti žiedlapiai, nes taurelėse yra chlorofilo, kuris gali užteršti spalvą).
• Tirpiklis:
Maistinis-etanolis (pvz., 50–70 % vandenyje) arba parūgštintas vanduo (pvz., su 1 % citrinos rūgštimi arba 0,01 % HCl). Parūgštinimas padeda stabilizuoti antocianinus, išlaikant flavilio katijono formą (raudoną atspalvį).
• Įranga:
Analitinės svarstyklės, malūnėlis arba maišytuvas, Erlenmejerio kolbos arba stiklinės, magnetinė maišyklė su kaitlente, termometras, sietas arba filtravimo popierius (Whatman Nr
Procedūra
• Mėginio paruošimas:
Pasverkite tam tikrą kiekį džiovintų drugelių žiedų (pvz., 50 gramų). Šlifuokliu susmulkinkite gėles į smulkius miltelius. Mažesnis dalelių dydis padidina paviršiaus plotą, todėl ekstrahavimas yra efektyvesnis.
• Tirpiklio paruošimas:
Paruoškite ekstrahavimo tirpiklį. Pavyzdžiui, paruoškite 500 ml 60% etanolio (v/v), sumaišydami 300 ml 100% etanolio su 200 ml distiliuoto vandens. Parūgštinkite tirpiklį įpildami citrinos rūgšties iki 1 % (m/v) koncentracijos. Tai reiškia, kad į 500 ml tirpiklio reikia pridėti 5 gramus citrinos rūgšties.
• Ištraukimo procesas:
Perkelkite miltelių pavidalo gėlių medžiagą į 1000 ml Erlenmejerio kolbą.
Paruoštą tirpiklį įpilkite į kolbą kieto -ir-skysčio santykiu 1:10.
Padėkite kolbą ant magnetinės maišyklės su kaitlente. Nustatykite 50 laipsnių temperatūrą ir maišykite pastoviu greičiu nustatytą laikotarpį, paprastai 60–90 minučių. Lengvas karštis ir maišymas žymiai padidina ekstrahavimo efektyvumą, palyginti su šaltu maceravimu.
Uždenkite kolbą aliuminio folija, kad apsaugotumėte šviesai{0}}jautrius antocianinus nuo skilimo.
• Filtravimas:
Pasibaigus ekstrahavimo laikui, kolbą nukelkite nuo ugnies ir leiskite atvėsti. Pirmiausia filtruokite mišinį per muslino audinį arba sietą, kad pašalintumėte didžiąją dalį augalų liekanų. Tada antrą kartą filtruokite per filtravimo popierių (arba vakuume), kad gautumėte skaidrų, sodriai mėlyną skystą ekstraktą.
• Koncentracija (neprivaloma, bet rekomenduojama):
Neapdorotas ekstraktas praskiedžiamas. Norėdami koncentruoti antocianinus, naudokite sukamąjį garintuvą (rotovap). Nustatykite vandens vonios temperatūrą iki 40-45 laipsnių (kad išvengtumėte terminio skilimo) ir padėkite vakuumą, kad sumažintumėte tirpiklio virimo temperatūrą. Šis procesas išgarins etanolį ir šiek tiek vandens, todėl susidarys koncentruotas, klampus ekstraktas. Vandeniniams ekstraktams taip pat gali būti naudojamas džiovinimas šalčiu (liofilizavimas), kad būtų pagaminti sausi milteliai.
• Saugykla:
Galutinį koncentruotą skystą ekstraktą arba drugelių žiedų miltelius laikykite gintaro spalvos stikliniame butelyje, jei įmanoma, praplautame azoto dujomis ir laikykite 4 laipsnių temperatūroje. Šviesa, deguonis ir šiluma yra pagrindiniai antocianino stabilumo priešai.
KąĮtakojantys veiksniaiAntocianino ekstrahavimas?
Antocianinų išskyrimą iš drugelių žiedų įtakoja keli kintamieji. Norint pasiekti maksimalų derlių ir išlaikyti pigmento stabilumą, būtina optimizuoti šiuos veiksnius.
Tirpiklio pasirinkimas
Tai yra pats svarbiausias veiksnys. Drugelio žirnelių žiedų milteliai antocianinai, kurie yra polinės molekulės, todėl reikalingi poliniai tirpikliai.
• Vanduo:
Paprasčiausias, saugiausias ir pigiausias tirpiklis. Idealiai tinka maistui. Tačiau vanduo gali išgauti cukrų, baltymus ir kitas vandenyje tirpias priemaišas. Ištraukimo efektyvumas gali būti mažas.
• Parūgštintas vanduo:
Į vandenį įpylus nedidelį kiekį silpnos rūgšties (pvz., citrinos rūgšties, acto rūgšties ar druskos rūgšties) (pH 1-3), antocianino molekulė protonuojama, stabilizuojama flavilio katijono formoje (kuri yra raudona, bet ekstrahuojant atrodo stabilesnė) ir pagerina jo tirpumą bei išeigą. Tai labai paplitusi praktika.
• Etanolio{0}}vandens mišiniai:
Etanolio ir vandens mišinys (pvz., 50–80 % etanolio) dažnai yra veiksmingiausias tirpiklis. Etanolis yra saugus naudoti maistui ir kosmetikai (GRAS statusas) ir turi gerą poliškumą antocianinams. Vanduo padeda išbrinkti augalo audinį, todėl etanolis geriau prasiskverbia. Didesni etanolio procentai gali būti mažiau veiksmingi labai poliniams ternatinams.
• Kiti tirpikliai:
Metanolis yra labai efektyvus laboratorijoje, tačiau yra toksiškas ir netinkamas maistiniams{0}} ekstraktams.
Kietosios-ir-skysčio santykis
Augalų miltelių masės ir tirpiklio tūrio santykis yra labai svarbus. Per didelis santykis (per daug miltelių) sukelia tirpiklio prisotinimą ir riboja tolesnį ekstrahavimą. Per mažas santykis (per daug tirpiklio) yra švaistomas. Optimalus santykis užtikrina efektyvų tirpiklio ir energijos naudojimą. Įprasti optimizuoti santykiai svyruoja nuo 1:10 iki 1:50 (m/t).
Temperatūra
Paprastai didėjant temperatūrai padidėja ekstrahavimo išeiga, nes sumažėja tirpiklio klampumas ir didėja difuzijos greitis. Tačiau antocianinai yra termiškai nestabilūs. Yra optimalus temperatūros langas (paprastai 40–70 laipsnių HAE ir žemesnis JAE/MAE), kurį viršijus skilimas vyksta greičiau nei ekstrahavimas, todėl antocianinai prarandami grynaisiais.
Laikas
Ištraukimo laikas turi būti optimizuotas. Iš pradžių derlius greitai didėja, nes antocianinai išsisklaido. Tačiau pasiekiamas pusiausvyros taškas, kai daugiau junginių neišgaunama. Ilgalaikis ekstrahavimas po šio taško yra neefektyvus ir gali paveikti ekstrahuotus antocianinus ardančiomis sąlygomis (deguonies, šviesos, šilumos).
pH
Kaip minėta, žemas pH (rūgštinė aplinka) yra labai palanki antocianino stabilumui ekstrahavimo metu. Neutralus arba šarminis pH gali sukelti greitą degradaciją ir spalvos praradimą.
Santrauka
Drugelinių žirnių žiedų miltelių antocianinų ekstrahavimas iš drugelių žiedų yra esminis žingsnis siekiant panaudoti jų, kaip natūralių pigmentų ir biologiškai aktyvių junginių, vertę. Nuo įprastų tirpiklių metodų iki pažangių žaliųjų technologijų – įvairūs metodai gali būti pritaikyti siekiant maksimaliai padidinti derlių, išlaikyti stabilumą ir patenkinti pramonės poreikius. Valymo ir analizės metodai užtikrina antocianinų, naudojamų maistui, papildams, kosmetikai, naujoviškoms pakuotėms, kokybę. „Guanjie Biotech“ yra masinių drugelių žirnelių gėlių miltelių tiekėjas, užtikrinantis patikimą aukštos-kokybės žaliavų, skirtų antocianino ekstrahavimui ir susijusioms reikmėms, šaltinį. Sveiki atvykę pasiteirauti su mumis adresuinfo@gybiotech.com.
Nuorodas
[1] Khoo, HE, Azlan, A., Tang, ST ir Lim, SM (2017). Antocianidai ir antocianinai: spalvoti pigmentai kaip maistas, farmacijos sudedamosios dalys ir galima nauda sveikatai. Food & Nutrition Research, 61(1), 1361779.
[2] Escher, GB, Wen, M., Zhang, L., Rosso, ND ir Granato, D. (2020). Clitoria ternatea L. cheminė sudėtis ir bioaktyvios savybės: apžvalga. Maisto mokslo ir technologijų tendencijos, 102, 114–129.
[3] Kong, JM, Chia, LS, Goh, NK, Chia, TF ir Brouillard, R. (2003). Antocianinų analizė ir biologinis aktyvumas. Fitochemija, 64(5), 923–933.
[4] Patras, A., Brunton, NP, O'Donnell, C. ir Tiwari, BK (2010). Terminio apdorojimo poveikis antocianino stabilumui maisto produktuose: skilimo mechanizmai ir kinetika. Maisto mokslo ir technologijų tendencijos, 21(1), 3–11.
[5] Srivastava, A., Akoh, CC, Yi, W. ir Fischer, J. (2007). Antocianinų įtaka modelio maisto sistemų fizikinėms ir cheminėms savybėms ir stabilumui. Žemės ūkio ir maisto chemijos žurnalas, 55(22), 9020–9027.
[6] Yoshida, K., Mori, M. ir Kondo, T. (2009). Mėlynos gėlės spalvos vystymasis antocianinais: nuo cheminės struktūros iki ląstelių fiziologijos. Natūralių produktų ataskaitos, 26(7), 884–915.
[7] Nair, V. ir Mazumder, A. (2019). Natūralūs giluminiai eutektiniai tirpikliai, skirti biologiškai aktyviems junginiams ekstrahuoti: apžvalga. Journal of Molecular Liquids, 296, 111928.
