استخراج آنتوسیانین التراسونیک

آنتوسیانین ها به طور گسترده ای به عنوان رنگ طبیعی و افزودنی های غذایی در محصولات غذایی استفاده می شوند. استخراج اولتراسونیک یک تکنیک بسیار کارآمد و ساده برای به دست آوردن آنتوسیانین با کیفیت بالا است. استفاده از فراصوت های پروب نوع ترویج انتشار آنتوسیانین با کیفیت بالا از گیاهان و در نتیجه بازده بالاتر و یک روند سریع. همزمان, فراصوت خفیف است, تکنیک سبز و کارآمد برای تولید صنعتی مواد غذایی- و دارویی درجه آنتوسیانین است.

آنتوسیانین ها – نحوه استخراج آنتوسیانین با کیفیت بالا با استفاده از Sonicator

آنتوسیانین ها به طور گسترده ای به عنوان رنگ های طبیعی در صنایع غذایی استفاده می شوند. آنها طیف گسترده ای از رنگ ها را دارند، از نارنجی تا قرمز گرفته تا بنفش و آبی، بسته به ساختار مولکولی و مقدار pH. علاقه به آنتوسیانین ها نه تنها بر اساس اثر رنگ آمیزی آنها، بلکه به دلیل خواص مفید برای سلامتی آنها نیز است. با توجه به نگرانی های فزاینده زیست محیطی و بهداشتی در رابطه با رنگ های مصنوعی، رنگ های طبیعی یک جایگزین عالی به عنوان رنگ سازگار با محیط زیست برای صنایع غذایی و دارویی هستند.

استخراج آنتوسیانین التراسونیک بهبود یافته

چگونه آنتوسیانین ها را با سونوگرافی استخراج کنیم؟ – مطالعات موردی

استخراج Anthocyanin التراسونیک از برنج بنفش Oryza Sativa L.

برنج بنفش از سویه Oryza Sativa (همچنین به عنوان بنفش نوری یا برنج بنفش شناخته می شود) از نظر فنل هایی مانند گروه فاونوئید آنتوسیانین ها فوق العاده غنی است. Turrini و همکاران (2018) استخراج اولتراسونیک برای جداسازی پلی فنولیک هایی مانند آنتوسیانین ها و آنتی اکسیدان ها از کاریوپسیس (به صورت کامل، قهوه ای و آب پز) و برگ های برنج بنفش استفاده کردند. استخراج مافوق صوت با استفاده از Hielscher انجام شد UP200St (200 وات، 26 کیلوهرتز، عکس. سمت چپ) و اتانول 60٪ به عنوان حلال.
به منظور حفظ یکپارچگی آنتوسیانین ، عصاره های اولتراسونیک در دمای 20- درجه سانتیگراد ذخیره شدند ، که اجازه می دهد حداقل تا سه ماه آنها را ذخیره کنید.
سیانیدین-3 گلوکوزید (همچنین به عنوان گل داوودی شناخته می شود) تا حد زیادی آنتوسیانین شناسایی شده در ارقام 'Violet Nori'، 'Artemide' و 'Nerone' مورد بررسی در مطالعه Turrini و همکاران بود، در حالی که پئونیدین-3-گلوکوزید و سیانیدین-3-روتینوزید (همچنین آنتی رینین) در مقادیر کمتری یافت شدند.
برگ های بنفش Oryza Sativa منبع عالی آنتوسیانین ها و محتوای فنل کل (TPC) هستند. برگ های اوریزا با مقداری تقریبا 2 تا 3 برابر بیشتر از برنج و آرد، ماده اولیه ارزان قیمتی برای استخراج آنتوسیانین ها هستند. عملکرد برآورد شده حدود 4 کیلوگرم آنتوسیانین در تن برگ تازه به طور معنی داری بیشتر از 1 کیلوگرم آنتوسیانین در تن برنج است که بر اساس مقادیر متوسط آنتوسیانین شناسایی شده در برنج بنفشه نوری (1300 میکروگرم بر گرم برنج، به صورت سیانیدین-3-گلوکوزید) برای عملکرد حدود 68 کیلوگرم برنج از 100 کیلوگرم شلتوک محاسبه شد.

استخراج آنتوسیانین التراسونیک از کلم قرمز

Ravanfar و همکاران (2015) بهره وری از استخراج مافوق صوت آنتوسیانین از کلم قرمز را بررسی کرده اند. آزمایش های استخراج التراسونیک با استفاده از سیستم اولتراسونیک انجام شد UP100H (مافوق صوت Hielscher ، 30 کیلوهرتز ، 100 وات). سونوترود MS10 (قطر نوک 10 میلی متر) در مرکز یک لیوان شیشه ای ژاکت کنترل دما قرار داده شد.

برای این آزمایش از قطعات تازه بریده شده کلم قرمز به ابعاد 5 میلی متر (مکعب شکل) و رطوبت 11/92 ± 45/0 درصد استفاده شد. یک لیوان شیشه ای ژاکت دار (حجم: 200 میلی لیتر) با 100 میلی لیتر آب مقطر و 2 گرم تکه کلم قرمز پر شد. لیوان با فویل آلومینیومی پوشانده شد تا از اتلاف حلال (آب) در اثر تبخیر در طول فرآیند جلوگیری شود. در تمام آزمایش ها دمای لیوان با استفاده از کنترل کننده ترموستاتیک حفظ شد. در نهایت نمونه ها جمع آوری، فیلتر و سانتریفیوژ شدند و برای تعیین بازده آنتوسیانین از مایع رویی استفاده شد. استخراج در حمام آبی به عنوان آزمایش شاهد انجام شد.
عملکرد بهینه آنتوسیانین از کلم قرمز در توان 100 وات، زمان 30 دقیقه و دمای 15 درجه سانتی گراد تعیین شد که منجر به عملکرد آنتوسیانین حدود 21 میلی گرم در لیتر شد.
رنگ کلم قرمز به دلیل تغییر رنگ در مقدار pH و رنگ آمیزی شدید آن، به ترتیب به عنوان شاخص pH در فرمولاسیون های دارویی و یا به عنوان آنتی اکسیدان و رنگ دهنده در سیستم های غذایی مورد استفاده قرار گرفته است.

اولتراسونیک استخراج آنتوسیانین از مواد گیاهی را به طور قابل توجهی تشدید می کند.
منبع: روانفر و همکاران 2015

 
مطالعات دیگر نشان می دهد استخراج مافوق صوت موفق از آنتوسیانین از زغال اخته, شاه توت, انگور, گیلاس, توت فرنگی, و سیب زمینی شیرین بنفش در میان دیگران.

استخراج کننده های اولتراسونیک با کارایی بالا

Hielscher مافوق صوت در تولید پردازنده های اولتراسونیک با کارایی بالا برای تولید عصاره با کیفیت بالا از گیاهان تخصصی.
نمونه کارها گسترده ای از مافوق صوت Hielscher از کوچک, ultrasonicators آزمایشگاه قدرتمند به قوی نیمکت بالا و به طور کامل صنعتی, که ارائه سونوگرافی با شدت بالا برای استخراج کارآمد و جداسازی مواد فعال زیستی (به عنوان مثال،. آنتوسیانین ها, جینجرول، Piperine، کورکومین و غیره).
همه مافوق صوت از 200 وات تا 16,000 وات دارای صفحه نمایش لمسی رنگی برای کنترل دیجیتال، کارت SD یکپارچه برای ضبط خودکار داده ها، کنترل از راه دور مرورگر و بسیاری از ویژگی های کاربر پسند دیگر. سونوترودها و سلول های جریان (قطعاتی که با محیط در تماس هستند) را می توان اتوکلاو کرد و به راحتی تمیز می شود.
فراصوت Hielscher بسیار قوی و ساخته شده برای عملیات 24/7 تحت بار کامل، در حالی که نیاز به تعمیر و نگهداری کم و آسان و امن برای کار. صفحه نمایش رنگی دیجیتال اجازه می دهد تا برای کنترل کاربر پسند از ultrasonicator.
سیستم های ما قادر به ارائه دامنه های کم تا بسیار زیاد هستند. برای استخراج کانابینوئیدها و ترپن ها، ما ارائه می دهیم sonotrodes مافوق صوت ویژه (همچنین به عنوان پروب اولتراسونیک و یا شاخ شناخته شده) که برای جداسازی معقول از مواد فعال با کیفیت بالا بهینه سازی شده است. از تمام سیستم های ما می توان برای استخراج و پس از آن امولسیون کانابینوئیدها استفاده کرد. استحکام فراصوت Hielscher اجازه می دهد تا برای عملیات مداوم (24/7) در وظیفه سنگین و در محیط های خواستار.

کنترل دقیق پارامترهای فرآیند اولتراسونیک تکرارپذیری و استاندارد سازی فرآیند را تضمین می کند.
 

جدول زیر به شما نشانه ای از ظرفیت پردازش تقریبی مافوق صوت ما می دهد:

ادبیات / منابع

• 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.

حقایقی که ارزش دانستن دارند

استخراج به کمک سونوگرافی چگونه کار می کند؟

استفاده از امواج اولتراسوند شدید به یک محیط مایع منجر به کاویتاسیون می شود. پدیده کاویتاسیون به صورت محلی منجر به دماهای شدید، فشار، نرخ گرمایش/سرمایش، اختلاف فشار و نیروهای برشی بالا در محیط می شود. هنگامی که حباب های کاویتاسیون بر روی سطح جامدات (مانند ذرات، سلول های گیاهی، بافت ها و غیره) منفجر می شوند، میکروجت ها و برخورد بین بخشی اثراتی مانند لایه برداری سطح، فرسایش و تجزیه ذرات ایجاد می کنند. علاوه بر این، انفجار حباب های کاویتاسیون در محیط مایع باعث ایجاد تلاطم های کلان و میکرو اختلاط می شود.
تحریک التراسونیک از مواد گیاهی قطعات ماتریس سلول های گیاهی و افزایش هیدراتاسیون از همان. Chemat و همکاران (2015) نتیجه می گیرند که استخراج اولتراسونیک از ترکیبات فعال زیستی از گیاهان در نتیجه مکانیسم های مختلف مستقل یا ترکیبی از جمله تکه تکه شدن است, فرسایش, مویرگی, بافت زدایی, و sonoporation. این اثرات دیواره سلولی را مختل می کند، انتقال جرم را با فشار دادن حلال به داخل سلول و مکیدن حلال بارگذاری شده با ترکیب گیاهی بهبود می بخشد و حرکت مایع را با میکرو مخلوط کردن تضمین می کند.

استخراج التراسونیک بر اساس کاویتاسیون صوتی و نیروهای برشی هیدرودینامیکی آن است

تحریک التراسونیک از مواد گیاهی قطعات ماتریس سلول های گیاهی و افزایش هیدراتاسیون از همان. Chemat و همکاران (2015) نتیجه می گیرند که استخراج اولتراسونیک از ترکیبات فعال زیستی از گیاهان در نتیجه مکانیسم های مختلف مستقل یا ترکیبی از جمله تکه تکه شدن، فرسایش، مویرگی، بافت زدایی، و sonoporation است. این اثرات دیواره سلولی را مختل می کند، انتقال جرم را با فشار دادن حلال به داخل سلول و مکیدن حلال بارگذاری شده با ترکیب گیاهی بهبود می بخشد و حرکت مایع را با میکرو مخلوط کردن تضمین می کند.
استخراج التراسونیک دستیابی به انزوا بسیار سریع از ترکیبات – بهتر از روش های استخراج معمولی در زمان فرآیند کوتاه تر, عملکرد بالاتر, و در دماهای پایین تر. به عنوان یک درمان مکانیکی ملایم، استخراج به کمک سونوگرافی از تخریب حرارتی اجزای فعال زیستی جلوگیری می کند و در مقایسه با تکنیک های دیگر مانند استخراج حلال معمولی، تقطیر با آب یا استخراج سوکسله که برای تخریب مولکول های حساس به گرما شناخته شده اند، برتری دارد. با توجه به این مزایا، استخراج مافوق صوت روش ارجح برای انتشار ترکیبات فعال زیستی حساس به دما از گیاهان است.

استخراج التراسونیک از سلول های گیاهی: بخش عرضی میکروسکوپی (TS) مکانیسم اقدامات در طول استخراج مافوق صوت از سلول ها را نشان می دهد (بزرگنمایی 2000X) [منبع: Vilkhu و همکاران. 2011]

آنتوسیانین – رنگدانه گیاهی ارزشمند

آنتوسیانین ها رنگدانه های گیاهی واکوئلی هستند که می توانند قرمز، بنفش، آبی یا سیاه به نظر برسند. بیان رنگ رنگدانه های آنتوسیانین محلول در آب به مقدار pH آنها بستگی دارد. آنتوسیانین ها در واکوئل سلولی، بیشتر در گل ها و میوه ها، بلکه در برگها، ساقه ها و ریشه ها نیز یافت می شوند، جایی که بیشتر در لایه های سلولی خارجی مانند اپیدرم و سلول های مزوفیل محیطی یافت می شوند.
بیشتر در طبیعت گلیکوزیدهای سیانیدین، دلفینیدین، مالویدین، پلارگونیدین، پئونیدین و پتونیدین هستند.
نمونه های برجسته گیاهان غنی از آنتوسیانین شامل گونه های واکسنیوم مانند زغال اخته، زغال اخته و زغال اخته است. توت های روبوس، از جمله تمشک سیاه، تمشک قرمز و شاه توت. انگور فرنگی سیاه، گیلاس، بادمجان، برنج سیاه، ube، سیب زمینی شیرین اوکیناوا، انگور کنکورد، انگور انگور، کلم قرمز و گلبرگ های بنفش. هلو و سیب گوشت قرمز حاوی آنتوسیانین هستند. آنتوسیانین ها در موز، مارچوبه، نخود، رازیانه، گلابی و سیب زمینی کمتر یافت می شوند و ممکن است در برخی از ارقام انگور فرنگی سبز کاملا وجود نداشته باشند.

ساختار آنتوسیانین های اصلی

آنتوسیانین ها یک جایگزین عالی برای جایگزینی مواد رنگی مصنوعی در محصولات غذایی هستند. آنتوسیانین ها برای استفاده به عنوان رنگ خوراکی در اتحادیه اروپا، استرالیا و نیوزیلند تایید شده اند و دارای کد رنگی E163 هستند. آنتوسیانین ها در میوه ها و سبزیجات یافت می شوند و می توان آنها را به عنوان نوعی رنگدانه های گیاهی محلول در آب توصیف کرد. از نظر شیمیایی، آنتوسیانین ها گلیکوزیدهای آنتوسیانیدین ها بر پایه ساختار 2-فنیل بنزوفیریل (فلاویلیوم) هستند. بیش از وجود دارد 200 فیتوکمیکال های متمایز که در دسته آنتوسیانین قرار می گیرند. به عنوان رنگدانه اصلی رنگ در میوه ها و انواع توت های وحشی، منابع زیادی وجود دارد که می توان آنتوسیانین ها را از آنها استخراج کرد. منبع برجسته آنتوسیانین پوست انگور است. رنگدانه های آنتوسیانین موجود در پوست انگور عمدتا از دی گلوکوزیدها، مونو گلوکوزیدها، مونوگلوکوزیدهای آسیلات و همچنین دی گلوکوزیدهای آسیله پئونیدین، مالویدین، سیانیدین، پتونیدین و دلفینیدین تشکیل شده است. محتوای آنتوسیانین در انگور از 30 تا 750 میلی گرم در 100 گرم متغیر است.
برجسته ترین آنتوسیانین ها سیانیدین، دلفینیدین، پلارگونیدین، پئونیدین، مالویدین و پتوندین هستند.
به عنوان مثال آنتوسیانین ها پئونیدین-3-کافئوئیل-p-هیدروکسی بنزوئیل سوفوروزید-5-گلوکوزید، پئونیدین-3-(6 اینچ-کافئوئیل-6 اینچ'-فرولویل سوفوروزید)-5-گلوکوزید و سیانیدین-3-کافئوئیل-p-هیدروکسی بنزوئیل سوفوروزید-5-گلوکوزید در سیب زمینی شیرین بنفش یافت می شود.

آنتوسیانین ها – فواید سلامتی

علاوه بر توانایی عالی آنها برای عملکرد به عنوان یک رنگ خوراکی طبیعی، آنتوسیانین ها به دلیل اثرات آنتی اکسیدانی خود بسیار ارزشمند هستند. بنابراین، آنتوسیانین ها اثرات مثبت زیادی بر سلامتی نشان می دهند. تحقیقات نشان داده است که آنتوسیانین ها می توانند آسیب DNA را در سلول های سرطانی مهار کنند، آنزیم های گوارشی را مهار کنند، تولید انسولین را در سلول های لوزالمعده ایزوله القا کنند، پاسخ های التهابی را کاهش دهند، در برابر کاهش عملکرد مغز مرتبط با سن محافظت کنند، سفتی رگ های خونی مویرگی را بهبود بخشند و از تجمع ترومبوسیت ها جلوگیری کنند.