Ultraääni antosyaniiniuutto

Antosyaaneja käytetään laajalti luonnollisena väriaineena ja ravitsemuksellisena lisäaineena elintarvikkeissa. Ultraääniuutto on erittäin tehokas ja yksinkertainen tekniikka korkealaatuisten antosyaanien saamiseksi. Koetintyyppisten sonikoijien käyttö edistää korkealaatuisten antosyaanien vapautumista kasveista, mikä johtaa suurempiin saantoihin ja nopeaan prosessiin. Samalla sonikaatio on lievä, vihreä ja tehokas tekniikka elintarvike- ja lääkelaatuisten antosyaanien teolliseen tuotantoon.

antosyaanit – Kuinka uuttaa korkealaatuisia antosyaaneja Sonicatorin avulla

Antosyaaneja käytetään laajalti luonnollisina väriaineina elintarviketeollisuudessa. Niillä on laaja värisävyjen kirjo oranssista punaiseen violettiin ja siniseen molekyylirakenteesta ja pH-arvosta riippuen. Kiinnostus antosyaaneja kohtaan ei perustu pelkästään niiden värjäävään vaikutukseen, vaan myös niiden terveyttä edistäviin ominaisuuksiin. Synteettisiin väriaineisiin liittyvien kasvavien ympäristö- ja terveysongelmien vuoksi luonnolliset väriaineet ovat loistava vaihtoehto ympäristöystävälliseksi väriaineeksi elintarvike- ja lääketeollisuudelle.

Ultraäänellä parannettu antosyaanin uuttaminen

Kuinka uuttaa antosyjaniinit ultraäänellä? – Tapaustutkimukset

Ultraääniantosyaniiniuutto violetista riisistä Oryza Sativa L.

Oryza Sativa -kannan violetti riisi (tunnetaan myös nimellä violetti nori tai violetti riisi) on poikkeuksellisen runsaasti fenoleja, kuten antosyaanien favonoidiryhmä. (2018) käytti ultraääniuuttoa eristääkseen polyfenolit, kuten antosyaanit ja antioksidantit, karyopsista (kokonainen, ruskea ja kiehautetussa muodossa) ja purppuran riisin lehdistä. Ultraääniuutto suoritettiin Hielscherillä UP200St (200W, 26kHz, pic. vasemmalla) ja etanoli 60% liuottimena.
Antosyaanin eheyden säilyttämiseksi ultraääniuutteet säilytettiin -20 ° C: ssa, mikä mahdollisti niiden säilyttämisen vähintään kolme kuukautta.
Syanidiini-3-glukosidi (tunnetaan myös nimellä krysanteemi) oli ylivoimaisesti tärkein havaittu antosyaani Turrini et al. -tutkimuksessa tutkituissa Violet Nori-, Artemide- ja Nerone-lajikkeissa, kun taas peonidiini-3-glukosidia ja syanidiini-3-rutinosidia (myös antirrhiniiniä) löydettiin pienempiä määriä.
Oryza Sativan violetit lehdet ovat erinomainen antosyaanien ja kokonaisfenolipitoisuuden (TPC) lähde. Oryzan lehdet ovat noin 2–3-kertaisia riisiin ja jauhoihin verrattuna, joten ne tarjoavat edullisen raaka-aineen antosyaanien uuttamiseen. Arvioitu sato, noin 4 kg antosyaania tuoreiden lehtien tonnia kohti, on huomattavasti suurempi kuin 1 kg antosyaania riisitonnia kohti, laskettuna Violet Nori -riisissä havaittujen keskipitkien antosyaniinimäärien perusteella (1300 μg/g riisiä, syanidiini-3-glukosidina), jolloin saadaan noin 68 kg riisiä 100 kg:n paddypainosta.

Ultraääniantosyaniiniuutto punakaalista

(2015) ovat tutkineet antosyaanien ultraääniuuton tehokkuutta punakaalista. Ultraääniuuttokokeet suoritettiin ultraäänijärjestelmällä UP100H (Hielscher Ultrasonics, 30 kHz, 100 W). Sonotrode MS10 (10 mm: n kärjen halkaisija) asetettiin lämpötilasäädellyn vaippalasin keskelle.

Tässä kokeessa käytettiin juuri leikattuja punakaalipaloja, joiden mitat olivat 5 mm (kuution muotoinen) ja kosteuspitoisuus 92,11 ± 0,45 %. Vaippalasinen dekantterilasi (tilavuus: 200ml) täytettiin 100 ml:lla tislattua vettä ja 2 g:lla punakaalipaloja. Dekantterilasi peitettiin alumiinifoliolla, jotta estetään liuottimen (veden) haihtuminen prosessin aikana. Kaikissa kokeissa dekantterilasin lämpötilaa ylläpidettiin termostaattisäätimellä. Lopuksi näytteet kerättiin, suodatettiin ja sentrifugoitiin nopeudella 4000 rpm ja supernatantteja käytettiin antosyaanisaannon määrittämiseen. Uuttaminen vesihauteessa suoritettiin kontrollikokeena.
Punakaalin antosyaanin optimaalinen saanto määritettiin 100 W:n teholla, 30 minuutin ajalla ja 15 °C:n lämpötilalla, jolloin antosyaanin saanto oli noin 21 mg/l.
PH-arvon värimuutosten ja voimakkaan värjäyksen vuoksi punakaaliväriä on käytetty pH-indikaattorina farmaseuttisissa formulaatioissa tai antioksidantteina ja väriaineina elintarvikejärjestelmissä.

Ultrasonics tehostaa antosyaanien uuttamista kasvimateriaalista merkittävästi.
lähde: Ravanfar et al. 2015

 
Muut tutkimukset osoittavat antosyaanien onnistuneen ultraääniuuton muun muassa mustikoista, karhunvatukoista, viinirypäleistä, kirsikoista, mansikoista ja violetista bataatista.

Korkean suorituskyvyn ultraääniuuttimet

Hielscher Ultrasonics on erikoistunut korkean suorituskyvyn ultraääniprosessorien valmistukseen korkealaatuisten kasvitieteellisten uutteiden tuottamiseksi.
Hielscher-sonikaattoreiden laaja valikoima vaihtelee pienistä, tehokkaista laboratorioultraäänilaitteista vankkoihin penkki- ja täysin teollisiin järjestelmiin, jotka tuottavat korkean intensiteetin ultraäänen bioaktiivisten aineiden (esim. antosyaanit, Gingerol, Piperine, Curcumin jne.).
Kaikki ultraäänilaitteet alk. 200W jotta 16 000 W Siinä on värillinen kosketusnäyttö digitaalista ohjausta varten, integroitu SD-kortti automaattista tietojen tallennusta varten, selaimen kaukosäädin ja monia muita käyttäjäystävällisiä ominaisuuksia. Sonotrodit ja virtaussolut (osat, jotka ovat kosketuksissa väliaineen kanssa) voidaan autoklaavissa ja ne on helppo puhdistaa.
Hielscher-sonikaattorit ovat erittäin kestäviä ja rakennettu 24/7 käyttöön täydellä kuormituksella, samalla kun ne vaativat vähän huoltoa ja ovat helppoja ja turvallisia käyttää. Digitaalinen värinäyttö mahdollistaa ultraäänilaitteen käyttäjäystävällisen hallinnan.
Järjestelmämme pystyvät toimittamaan matalista erittäin korkeisiin amplitudituksiin. Kannabinoidien ja terpeenien uuttamiseksi tarjoamme erityisiä ultraäänisonotrodeja (tunnetaan myös nimellä ultraäänianturit tai sarvet), jotka on optimoitu korkealaatuisten vaikuttavien aineiden järkevään eristämiseen. Kaikkia järjestelmiämme voidaan käyttää kannabinoidien uuttamiseen ja sen jälkeiseen emulgointiin. Hielscher-sonikaattoreiden kestävyys mahdollistaa jatkuvan toiminnan (24/7) raskaassa käytössä ja vaativissa ympäristöissä.

Ultraääniprosessiparametrien tarkka hallinta takaa toistettavuuden ja prosessin standardoinnin.
 

Alla oleva taulukko antaa sinulle viitteitä ultraäänilaitteidemme likimääräisestä käsittelykapasiteetista:

Kirjallisuus / Viitteet

• 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.

Faktoja, jotka kannattaa tietää

Miten ultraääniavusteinen uutto toimii?

Voimakkaiden ultraääniaaltojen levittäminen nestemäiseen väliaineeseen johtaa kavitaatioon. Ilmiö kavitaatio johtaa paikallisesti äärimmäisiin lämpötiloihin, paineisiin, lämmitys-/jäähdytysnopeuksiin, paine-eroihin ja suuriin leikkausvoimiin väliaineessa. Kun kavitaatiokuplat luhistuvat kiinteiden aineiden pinnalle (kuten hiukkaset, kasvisolut, kudokset jne.), Mikrosuihkut ja puolueiden väliset törmäykset aiheuttavat vaikutuksia, kuten pinnan kuoriutumista, eroosiota ja hiukkasten hajoamista. Lisäksi kavitaatiokuplien luhistuminen nestemäisissä väliaineissa aiheuttaa makroturbulensseja ja mikrosekoitusta.
Kasvimateriaalin ultraäänisäteilytys fragmentoi kasvisolujen matriisin ja parantaa sen hydratoitumista. Chemat et ai (2015) päättelevät, että bioaktiivisten yhdisteiden ultraääniuutto kasvitieteellisistä aineista on seurausta erilaisista itsenäisistä tai yhdistetyistä mekanismeista, kuten pirstoutumisesta, eroosiosta, kapillaarisuudesta, detekstulaatiosta ja sonopuraation. Nämä vaikutukset häiritsevät soluseinää, parantavat massansiirtoa työntämällä liuotinta soluun ja imemällä fytoyhdisteellä ladattua liuotinta ulos ja varmistavat nesteen liikkumisen mikrosekoittamalla.

Ultraääniuutto perustuu akustiseen kavitaatioon ja sen hydrodynaamisiin leikkausvoimiin

Kasvimateriaalin ultraäänisäteilytys fragmentoi kasvisolujen matriisin ja parantaa sen hydratoitumista. (2015) päättelee, että bioaktiivisten yhdisteiden ultraääniuutto kasvitieteellisistä aineista on seurausta erilaisista itsenäisistä tai yhdistetyistä mekanismeista, mukaan lukien pirstoutuminen, eroosio, kapillaarisuus, deteksturaatio ja sonoporaatio. Nämä vaikutukset häiritsevät soluseinää, parantavat massansiirtoa työntämällä liuotinta soluun ja imemällä fytoyhdisteellä ladattua liuotinta ulos ja varmistavat nesteen liikkumisen mikrosekoittamalla.
Ultraääniuutto saavuttaa yhdisteiden erittäin nopean eristämisen - ylittää tavanomaiset uuttomenetelmät lyhyemmässä prosessiajassa, korkeammassa saannossa ja alhaisemmissa lämpötiloissa. Lievänä mekaanisena käsittelynä ultraääniavusteinen uuttaminen välttää bioaktiivisten komponenttien lämpöhajoamisen ja on erinomainen verrattuna muihin tekniikoihin, kuten tavanomaiseen liuotinuuttoon, hydrotislaukseen tai Soxhlet-uuttoon, joiden tiedetään tuhoavan lämpöherkkiä molekyylejä. Näiden etujen vuoksi ultraääniuutto on edullinen tekniikka lämpötilaherkkien bioaktiivisten yhdisteiden vapauttamiseksi kasvitieteellisistä aineista.

Ultraääniuutto kasvisoluista: mikroskooppinen poikittainen osa (TS) osoittaa vaikutusmekanismin ultraääniuuton aikana soluista (suurennus 2000x) [resurssi: Vilkhu et ai. 2011]

antosyaani – Arvokas kasvipigmentti

Antosyaanit ovat tyhjiökasvipigmenttejä, jotka voivat näkyä punaisina, violetteina, sinisinä tai mustina. Vesiliukoisten antosyaniinipigmenttien värinilmentyminen riippuu niiden pH-arvosta. Antosyaaneja löytyy solun vakuolista, enimmäkseen kukista ja hedelmistä, mutta myös lehdistä, varresta ja juurista, joissa niitä esiintyy enimmäkseen ulommissa solukerroksissa, kuten orvaskeden ja perifeeristen mesofyllisoluissa.
Useimmiten luonnossa esiintyvät syanidiinin, delfinidiinin, malvidiinin, pelargonidiinin, peonidiinin ja petunidiinin glykosidit.
Merkittäviä esimerkkejä antosyaaneja sisältävistä kasveista ovat vaccinium-lajit, kuten mustikka, karpalo ja mustikka; Rubus-marjat, mukaan lukien musta vadelma, punainen vadelma ja karhunvatukka; mustaherukka, kirsikka, munakoiso, musta riisi, ube, okinawalainen bataatti, Concord-rypäle, muskadiinirypäle, punakaali ja violetit terälehdet. Punalihaiset persikat ja omenat sisältävät antosyaaneja. Antosyaaneja on vähemmän banaanissa, parsassa, herneissä, fenkolissa, päärynässä ja perunassa, ja niitä voi esiintyä kokonaan tietyissä vihreiden karviaismarjojen lajikkeissa.

Tärkeimpien antosyaanien rakenne

Antosyaanit ovat erinomainen vaihtoehto korvaamaan synteettisiä väriaineita elintarvikkeissa. Antosyaanit on hyväksytty käytettäväksi elintarvikeväriaineina Euroopan unionissa, Australiassa ja Uudessa-Seelannissa, ja niiden väriainekoodi on E163. Antosyaaneja löytyy hedelmistä ja vihanneksista, ja niitä voidaan kuvata eräänlaiseksi vesiliukoiseksi kasvipigmentiksi. Kemiallisesti antosyaanit ovat antosyanidiinien glykosideja, jotka perustuvat 2-fenyylibentsomyriumrakenteeseen (flavylium). Antosyaanien luokkaan kuuluu yli 200 erillistä fytokemikaalia. Luonnonvaraisten hedelmien ja marjojen pääväripigmenttinä antosyaaneja voidaan uuttaa monista lähteistä. Merkittävä antosyaanien lähde on viinirypäleiden iho. Rypäleen ihon antosyaniinipigmentit koostuvat pääasiassa diglukosideista, monoglukosidista, asyloiduista monoglukosideista sekä peonidiinin, malvidiinin, syanidiinin, petunidiinin ja delfinidiinin asyloiduista diglukosideista. Viinirypäleiden antosyaniinipitoisuus vaihtelee välillä 30-750 mg/100 g.
Merkittävimmät antosyaanit ovat syanidiini, delfinidiini, pelargonidiini, peonidiini, malvidiini ja petunidiini.
Esimerkiksi antosyaanit peonidiini-3-kofeoyyli-p-hydroksibentsoyylisoforosi-5-glukosidi, peonidiini-3-(6"-kofeoyyli-6''-feruloyylisoforosi)-5-glukosidi ja syanidiini-3-kofeoyyli-p-hydroksibentsoyylisoforosi-5-glukosidi löytyvät violeteista bataateista.

antosyaanit – Terveyshyötyjä

Sen lisäksi, että antosyaanit kykenevät toimimaan luonnollisena elintarvikeväriaineena, niitä arvostetaan suuresti niiden antioksidatiivisten vaikutusten vuoksi. Siksi antosyaanit osoittavat monia positiivisia terveysvaikutuksia. Tutkimukset ovat osoittaneet, että antosyaanit voivat estää DNA-vaurioita syöpäsoluissa, estää ruoansulatusentsyymejä, indusoida insuliinin tuotantoa eristetyissä haimasoluissa, vähentää tulehdusreaktioita, suojata ikään liittyvältä aivotoiminnan heikkenemiseltä, parantaa kapillaariverisuonten tiiviyttä ja estää trombosyyttien aggregaatiota.