Ekstraktion af ultralydanthocyanin
- Anthocyaniner er almindeligt anvendt som naturlige farvestof og ernæringsmæssige tilsætningsstoffer i fødevarer.
- Ultrasonic ekstraktion fremmer frigivelsen af høj kvalitet anthocyaniner fra planter resulterer i højere udbytter og en hurtig proces.
- Sonikering er en mild, grøn og effektiv teknik til industriel produktion af fødevarer-/Pharma-grade anthocyaniner.
anthocyaniner
Anthocyaniner er almindeligt anvendt som naturlige farvestoffer i fødevareindustrien. De har et bredt spektrum af farvetoner, der spænder fra orange gennem rød, til lilla og blå, afhængigt af molekyl struktur og pH-værdi. Interessen for Anthocyaniner er ikke kun baseret på deres farveeffekt, men også på grund af deres sundhedsmæssige gavnlige egenskaber. På grund af voksende miljø-og sundhedsmæssige betænkeligheder med hensyn til syntetiske farvestoffer, naturlige farvestoffer er et godt alternativ som miljøvenlig farvestof til fødevarer og narkotikaindustrien.
Ultrasonisk-forbedret anthocyanin ekstraktion
- Højere udbytter
- Hurtig udvinding proces – inden for få minutter
- Højkvalitetsekstrakter – mild, ikke-termisk ekstraktion
- Grønne opløsningsmidler (vand, ethanol, glycerin, veget. olier osv.)
- Nem og sikker drift
- Lave investerings-og driftsomkostninger
- Robusthed og lav vedligeholdelse
- Grøn, miljøvenlig metode
ultralydator UP400St til højhastighedsudvinding af botaniske stoffer i partier.
Sådan ekstrakt Anthocyyanins med ultralyd? – Casestudier
Ultrasonic anthocyanin ekstraktion fra Purple Rice Oryza sativa L.
Lilla ris af stammen Oryza Sativa (også kendt som Violet Nori eller violet ris) er ekstraordinært rig på phenolics såsom favonoid gruppe af anthocyaniner. Turrini et al. (2018) brugte ultralydsekstraktion til at isolere polyfenolicer såsom anthocyaniner og antioxidanter fra karyopsis (i hel, brun og parboiled form) og bladene af lilla ris. Ultralydsekstraktion blev udført ved hjælp af en Hielscher UP200St (200W, 26kHz, Pic. til venstre) og ethanol 60% som opløsningsmiddel.
For at bevare anthocyaninintegriteten blev ultralydsekstrakterne opbevaret ved −20°C, som gjorde det muligt at opbevare dem i mindst op til tre måneder.
Cyanidin-3 glucoside (også kendt som chrysanthemin) var langt den største detekterede anthocyanin i ' violet Nori ', ' Artemide ' og ' Nerone ' cultivarer undersøgt i studiet af Turrini et al., mens peonidin-3-glucoside og Cyanidin-3-rutinoside (også antirrhinin) blev fundet i lavere mængder.
De violette blade af Oryza sativa er en glimrende kilde til anthocyaniner og totalt phenolindhold (TPC). Med et beløb på ca. 2 – 3 gange højere end i ris og mel, giver Oryza et billigt råmateriale til udvinding af anthocyaniner. Et anslået udbytte på ca. 4 kg anthocyanin/t friske blade er betydeligt højere end 1 kg anthocyanin/t ris, beregnet på grundlag af de mellemstore anthocyanin-mængder, der påvises i ' violet Nori ' ris (1300 μg/g ris, som Cyanidin-3-glucoside) for et udbytte på ca. 68 kg ris fra 100 kg uafskallet.
Ultrasonic anthocyanin ekstraktion fra rødkål
Ravanfar et al. (2015) har undersøgt effektiviteten af ultralydsekstraktion af anthocyaniner fra rødkål. Ultralydsekstraktion eksperimenter blev udført ved hjælp af ultralyd system UP100H (Hielscher Ultrasonics, 30 kHz, 100 W). Sonotrode MS10 (10mm spids diameter) blev indsat i midten af et temperaturkontrolleret dobbeltvægget glasbæger.
Frisk skåret rødkål stykker af 5mm dimension (kubik form) og 92,11 ± 0,45% fugtindhold blev anvendt til dette eksperiment. Et doneret bægerglas (volumen: 200ml) blev fyldt med 100 ml destilleret vand og 2g af rødkål stykker. Bægerglasset var dækket med aluminiumsfolie for at forhindre tab af opløsningsmiddel (vand) ved fordampning under processen. I alle eksperimenter blev temperaturen i bægerglasset opretholdt ved hjælp af termostatisk styring. Prøverne blev endeligt indsamlet, filtreret og centrifugeret ved 4000rpm og supernatanter blev udnyttet til at bestemme anthocyanin udbyttet. Udvinding i vandbad blev udført som kontrol eksperiment.
Det optimale udbytte af anthocyanin fra rødkål blev bestemt ved styrken af 100 W, den tid på 30 min og temperaturen på 15 °C, hvilket resulterede i anthocyanin-udbyttet på ca. 21 mg/L.
På grund af sin farveændringer på pH-værdi og dens intense farvning, rødkål farvestof er blevet brugt som en pH-indikator i farmaceutiske formuleringer eller som en antioxidanter og farvestoffer i fødevarer systemer, hhv.
Ultralyd intensiverer udvinding af anthocyaniner fra plantemateriale betydeligt.
Kilde: Ravanfar et al. 2015
Andre undersøgelser viser den vellykkede ultralydsekstraktion af anthocyaniner fra blåbær, brombær, druer, kirsebær, jordbær og lilla sød kartoffel blandt andre.
Sonication setup med UIP1000hdT til udvinding af bioaktive stoffer fra planteekstrakter i et parti. [Petigny et al. 2013]
Ultralyd-processorer med høj effekt fra Lab til pilot-og industriel skala.
High Performance Ultrasonic Extractors
Hielscher Ultrasonics er specialiseret i fremstilling af højtydende ultralydsprocessorer til produktion af høj kvalitet ekstrakter fra botaniske.
Hielscher's brede produktportefølje spænder fra små, kraftfulde Lab ultrasonicators til robuste Bench-top og fuldt industrielle systemer, som leverer høj intensitet ultralyd til effektiv udvinding og isolering af bioaktive stoffer (f. eks. Anthocyaniner gingerol, piperine, Curcumin osv.). Alle ultralydsenheder fra 200W til 16, 000W har en farvet skærm til digital styring, et integreret SD-kort til automatisk Dataoptagelse, browser-fjernbetjening og mange flere brugervenlige funktioner. Sonotroderne og flow cellerne (de dele, der er i kontakt med mediet) kan autoklaveres og er nemme at rengøre.
Hielscher's robuste ultralydsprocessorer er bygget til 24/7 drift under fuld belastning, kræver lav vedligeholdelse og er nemme og sikre at betjene. En digital farveskærm giver mulighed for en brugervenlig kontrol af ultralydmaskinen.
Vores systemer er i stand til at levere fra lav til meget høje amplituder. Til udvinding af cannabinoider og terterpener, vi tilbyder særlige ultralyd sonotroder (også kendt som ultralyd sonder eller horn), der er optimeret til den fornuftige isolation af høj kvalitet aktive stoffer. Alle vores systemer kan bruges til udvinding og bagefter emulgering af cannabinoider. Robustheden af Hielscher's ultralyds udstyr giver mulighed for kontinuerlig drift (24/7) ved tung pligt og i krævende miljøer.
Den præcise styring af ultralydprocessens parametre sikrer reproducerbarhed og proces standardisering.
Tabellen nedenfor giver dig en indikation af den omtrentlige forarbejdningskapacitet hos vores ultralydapparater:
| Batch Volumen | Strømningshastighed | Anbefalede enheder |
|---|---|---|
| 1 til 500 ml | 10 til 200 ml / min | UP100H |
| 10 til 2000 ml | 20 til 400 ml / min | Uf200 ः t, UP400St |
| 0.1 til 20L | 0.2 til 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 til 100 l | 2 til 10 l / min | UIP4000hdT |
| na | 10 til 100 l / min | UIP16000 |
| na | større | klynge af UIP16000 |
Kontakt os! / Spørg Os!
UIP4000hdT (4kW) ultralydsprocessor til ekstraktion
Litteratur / Referencer
- Chemat, Farid; Rombaut, Natacha; Sicaire, Anne-Gaëlle; Meullemiestre, Alice; Fabiano-Tixier, Anne-Sylvie; Abert-Vian, Maryline (2017): Ultrasound assisted extraction of food and natural products. Mechanisms, techniques, combinations, protocols and applications. A review. Ultrasonics Sonochemistry 34 (2017) 540–560.
- Ravanfar, Raheleh; Tamadon, Ali Mohammad, Niakousari, Mehrdad (2015): Optimization of ultrasound assisted extraction of anthocyanins from red cabbage using Taguchi design method. J Food Sci Technol. 2015 Dec; 52(12): 8140–8147.
- Turrini, Federica; Boggia, Raffaella; Leardi, Riccardo; Borriello, Matilde; Zunin, Paola (2018): Optimization of the Ultrasonic-Assisted Extraction of Phenolic Compounds from Oryza Sativa L. ‘Violet Nori’ and Determination of the Antioxidant Properties of its Caryopses and Leaves. Molecules 2018, 23, 844.
Fakta Værd at vide
Hvordan virker ultralyd-assisteret udvinding arbejde?
Anvendelsen af intense ultralydsbølger til et flydende medium resulterer i kavitation. Fænomenet med kavitation fører lokalt til ekstreme temperaturer, tryk, opvarmnings-/afkølingshastigheder, trykforskelle og høje forskydningskræfter i mediet. Når kavitation bobler implodere på overfladen af faste stoffer (såsom partikler, planteceller, væv osv.), mikro-Jets og interparticlular kollision generere effekter såsom overflade peeling, erosion og partikel opdeling. Desuden, implosion af kavitation bobler i flydende medier skabe makro-turbulenser og mikro-blanding.
Ultrasonic bestråling af plantemateriale fragmenter matricen af planteceller og forbedrer hydrering af det samme. Chemat et al (2015) konkluderer, at ultralydsekstraktion af bioaktive forbindelser fra planteekstrakter er resultatet af forskellige uafhængige eller kombinerede mekanismer, herunder fragmentering, erosion, kapillaritet, detexturation og sonoporation. Disse effekter forstyrre cellevæg, forbedre masseoverførsel ved at skubbe opløsningsmiddel ind i cellen og sugende Phyto-sammensatte indlæst opløsningsmiddel ud, og sikre væskebevægelse ved mikro-blanding.
Ultralydsekstraktion er baseret på akustisk kavitation og dens hydrodynamiske forskydningskræfter
Ultrasonic bestråling af plantemateriale fragmenter matricen af planteceller og forbedrer hydrering af det samme. Chemat et al. (2015) konkluderer, at ultralydsekstraktion af bioaktive forbindelser fra planteekstrakter er resultatet af forskellige uafhængige eller kombinerede mekanismer, herunder fragmentering, erosion, kapillaritet, detexturation og sonoporation. Disse effekter forstyrre cellevæg, forbedre masseoverførsel ved at skubbe opløsningsmiddel ind i cellen og sugende Phyto-sammensatte indlæst opløsningsmiddel ud, og sikre væskebevægelse ved mikro-blanding.
Ultralydsekstraktion opnår en meget hurtig isolering af forbindelser – udklarer konventionelle ekstraktionsmetoder i kortere procestid, højere udbytte og ved lavere temperaturer. Som en mild mekanisk behandling undgår ultralyd-assisteret ekstraktion den termiske nedbrydning af bioaktive komponenter og udmærker i sammenligning med andre teknikker såsom konventionel solventekstraktion, hydro destillation, eller Soxhlet ekstraktion, som er kendt for at destruere varmefølsomme molekyler. På grund af disse fordele, ultralydsekstraktion er den foretrukne teknik til frigivelse af temperaturfølsomme bioaktive forbindelser fra botaniske.
Ultralydsekstraktion fra planteceller: den mikroskopiske tværsnit (TS) viser mekanismen af handlinger under ultralydsekstraktion fra celler (forstørrelse 2000x) [ressource: Vilkhu et al. 2011]
Anthocyanin – Et værdifuldt plante pigment
Anthocyaniner er vacuolar plante pigmenter, som kan fremstå rød, lilla, blå eller sort. Farve udtrykket for de vandopløselige anthocyanin pigmenter afhænger af deres pH-værdi. Anthocyaniner findes i cellen vakuole, for det meste i blomster og frugter, men også i blade, stængler, og rødder, hvor de findes for det meste i ydre celle lag såsom epidermis og perifere mesophyll celler.
Hyppigst forekommende i naturen er glycosiderne af cyanidin, delphinidin, malvidin, pelargonidin, peonidin, og petunidin.
Fremtrædende eksempler på planter rige på anthocyaniner omfatter Vaccinium arter, såsom blåbær, tranebær, og blåbær; Rubus bær, herunder sort hindbær, rød hindbær, og brombær; solbær, kirsebær, aubergine, sort ris, ube, Okinawan sød kartoffel, Concord drue, muscadin drue, rødkål, og violet kronblade. Rød-fleshed ferskner og æbler indeholder anthocyaniner. Anthocyaniner er mindre rigelige i banan, asparges, ært, fennikel, pære, og kartoffel, og kan være helt fraværende i visse kultivarer af grønne stikkelsbær.
Struktur af de vigtigste anthocyaniner
Anthocyaniner er et godt alternativ til at erstatte syntetiske farvestoffer i fødevarer. Anthocyaniner er godkendt til brug som fødevarer farvestoffer i den Europæiske Union, Australien, og New Zealand, med farvestof kode E163. Anthocyaniner findes i frugt og grøntsager og kan beskrives som en type vandopløselige plante pigmenter. Kemisk, anthocyaniner er glykosider af anthocyanidins baseret på 2-phenylbenzophyrylium (flavylium) struktur. Der er mere end 200 forskellige fytokemikalier, som falder ind under kategorien af anthocyaniner. Som hoved farvepigment i vilde frugter og bær er der mange kilder, hvorfra anthocyaniner kan ekstraheres. En fremtrædende kilde til Anthocyaniner er huden af druer. Anthocyaninpigmenterne i druehud består hovedsagelig af di-Glucosider, mono-glucosid, acylerede monoglucosider samt acylerede di-Glucosider af peonidin, malvidin, cyanidin, petunidin og delphinidin. Indholdet af anthocyanin i druer varierer fra 30-750mg/100g.
De mest fremtrædende Anthocyaniner er cyanidin, delphinidin, pelargonidin, peonidin, malvidin og petunidin.
For eksempel anthocyaninerne peonidin-3-caffeoyl-p-hydroxybenzoyl sophorosid-5-glucosid, peonidin-3-(6 "-caffeoyl-6'''-feruloyl sophoroside) -5-glucosid, og Cyanidin-3-caffeoyl-p-hydroxybenzoyl sophorosid-5-glucosid findes i lilla søde kartofler.
anthocyaniner – Sundhedsmæssige fordele
Udover deres store evne til at fungere som en naturlig fødevare farvestof, anthocyaniner er højt værdsat for deres antioxidative effekter. Derfor, anthocyaniner viser mange positive sundhedsmæssige virkninger. Forskning har vist, at anthocyaniner kan hæmme DNA-skader i kræftceller, hæmme fordøjelsesenzymer, inducere insulinproduktion i isolerede bugspytkirtelceller, reducere inflammatoriske reaktioner, beskytte mod aldersrelaterede fald i hjernens funktion, forbedre kapillar blodkar og forebygge trombocyttal.