Ekstraksi Antosianin Ultrasonik

Antosianin banyak digunakan sebagai pewarna alami dan aditif nutrisi dalam produk makanan. Ekstraksi ultrasonik adalah teknik yang sangat efisien dan sederhana untuk mendapatkan antosianin berkualitas tinggi. Penggunaan sonicator tipe probe mempromosikan pelepasan antosianin berkualitas tinggi dari tanaman yang menghasilkan hasil yang lebih tinggi dan proses yang cepat. Pada saat yang sama, sonikasi adalah teknik yang ringan, hijau dan efisien untuk produksi industri antosianin kelas makanan dan farmasi.

Antosianin – Cara Mengekstrak Antosianin Berkualitas Tinggi menggunakan Sonicator

Antosianin banyak digunakan sebagai pewarna alami dalam industri makanan. Mereka memiliki spektrum nada warna yang luas, mulai dari oranye hingga merah, hingga ungu dan biru, tergantung pada struktur molekul dan nilai pH. Ketertarikan pada antosianin tidak hanya didasarkan pada efek pewarnaannya, tetapi juga karena khasiatnya yang bermanfaat bagi kesehatan. Karena meningkatnya masalah lingkungan dan kesehatan sehubungan dengan pewarna sintetis, pewarna alami adalah alternatif yang bagus sebagai pewarna ramah lingkungan untuk industri makanan dan obat-obatan.

Ekstraksi Antosianin yang Ditingkatkan Secara Ultrasonik

Bagaimana Cara Mengekstrak Anthocyyanin dengan USG? – Studi Kasus

Ekstraksi Anthocyanin Ultrasonik dari Beras Ungu Oryza Sativa L.

Beras ungu dari strain Oryza Sativa (juga dikenal sebagai Violet Nori atau beras ungu) sangat kaya akan fenolik seperti kelompok favonoid antosianin. Turrini et al. (2018) menggunakan ekstraksi ultrasonik untuk mengisolasi polifenolik seperti antosianin dan antioksidan dari caryopsis (dalam bentuk utuh, coklat, dan parrebus) dan daun beras ungu. Ekstraksi ultrasonik dilakukan menggunakan Hielscher UP200St (200W, 26kHz, Pic. kiri) dan etanol 60% sebagai pelarut.
Untuk menjaga integritas antosianin, ekstrak ultrasonik disimpan pada suhu −20°C, yang memungkinkan untuk menyimpannya setidaknya hingga tiga bulan.
Cyanidin-3 glucoside (juga dikenal sebagai chrysanthemin) sejauh ini merupakan antosianin utama yang terdeteksi pada kultivar 'Violet Nori', 'Artemide' dan 'Nerone' yang diselidiki dalam studi Turrini et al., sementara peonidin-3-glucoside dan cyanidin-3-rutinoside (juga antirrhinin) ditemukan dalam jumlah yang lebih rendah.
Daun ungu Oryza Sativa adalah sumber antosianin dan kandungan fenolik total (TPC) yang sangat baik. Dengan jumlah sekitar 2-3 kali lipat lebih tinggi daripada yang ada di beras dan tepung, daun Oryza merupakan bahan baku yang murah untuk ekstraksi antosianin. Perkiraan hasil sekitar 4 kg antosianin/t daun segar secara signifikan lebih tinggi daripada 1 kg antosianin/t beras, dihitung berdasarkan jumlah antosianin sedang yang terdeteksi dalam beras 'Violet Nori' (1300 μg/g beras, sebagai cyanidin-3-glucoside) untuk hasil sekitar 68 kg beras dari 100 kg padi.

Ekstraksi Anthocyanin Ultrasonik dari Kubis Merah

Ravanfar et al. (2015) telah menyelidiki efisiensi ekstraksi ultrasonik antosianin dari kubis merah. Eksperimen ekstraksi ultrasonik dilakukan dengan menggunakan sistem ultrasonik UP100H (Ultrasonik Hielscher, 30 kHz, 100 W). Sontrode MS10 (diameter ujung 10mm) dimasukkan di tengah gelas kimia kaca berjaket yang dikontrol suhu.

Potongan kubis merah yang baru dipotong dengan dimensi 5mm (bentuk kubik) dan kadar air 92,11 ± 0,45% digunakan untuk percobaan ini. Gelas kimia kaca berjaket (volume: 200ml) diisi dengan 100ml air suling dan 2g potongan kubis merah. Gelas kimia ditutup dengan aluminium foil untuk mencegah hilangnya pelarut (air) oleh penguapan selama proses berlangsung. Dalam semua percobaan, suhu dalam gelas kimia dipertahankan menggunakan pengontrol termostatik. Sampel akhirnya dikumpulkan, disaring dan disentrifugasi pada 4000rpm dan supernatan digunakan untuk menentukan hasil antosianin. Ekstraksi dalam penangas air dilakukan sebagai percobaan kontrol.
Hasil optimal antosianin dari kubis merah ditentukan pada daya 100 W, waktu 30 menit dan suhu 15°C yang menghasilkan hasil antosianin sekitar 21 mg/L.
Karena perubahan warnanya pada nilai pH dan pewarnaannya yang intens, pewarna kubis merah telah digunakan sebagai indikator pH dalam formulasi farmasi atau masing-masing sebagai antioksidan dan pewarna dalam sistem pangan.

Ultrasonik mengintensifkan ekstraksi antosianin dari bahan tanaman secara signifikan.
sumber: Ravanfar et al. 2015

 
Studi lain menunjukkan keberhasilan ekstraksi ultrasonik antosianin dari blueberry, blackberry, anggur, ceri, stroberi, dan ubi jalar ungu antara lain.

Ekstraktor Ultrasonik Kinerja Tinggi

Hielscher Ultrasonics mengkhususkan diri dalam pembuatan prosesor ultrasonik berkinerja tinggi untuk produksi ekstrak berkualitas tinggi dari tumbuhan.
Portofolio luas sonicators Hielscher berkisar dari ultrasonicator laboratorium kecil yang kuat hingga sistem bench-top yang kuat dan sepenuhnya industri, yang memberikan ultrasound intensitas tinggi untuk ekstraksi dan isolasi zat bioaktif yang efisien (misalnya antosianin, gingerol, Piperine, Curcumin dll.).
Semua ultrasonicators dari 200W hingga 16, 000W menampilkan layar sentuh berwarna untuk kontrol digital, kartu SD terintegrasi untuk perekaman data otomatis, remote control browser, dan banyak lagi fitur ramah pengguna. Sonotrodes dan sel aliran (bagian-bagian, yang bersentuhan dengan media) dapat diautoklaf dan mudah dibersihkan.
Sonikator Hielscher sangat kuat dan dibangun untuk operasi 24/7 di bawah beban penuh, sementara membutuhkan perawatan yang rendah dan mudah dan aman untuk dioperasikan. Tampilan warna digital memungkinkan kontrol ultrasonicator yang ramah pengguna.
Sistem kami mampu memberikan dari amplitudo rendah hingga sangat tinggi. Untuk ekstraksi cannabinoid dan terpene, kami menawarkan sonotrode ultrasonik khusus (juga dikenal sebagai probe ultrasonik atau tanduk) yang dioptimalkan untuk isolasi zat aktif berkualitas tinggi yang masuk akal. Semua sistem kami dapat digunakan untuk ekstraksi dan emulsifikasi cannabinoid setelahnya. Kekokohan sonicators Hielscher memungkinkan operasi terus menerus (24/7) pada tugas berat dan di lingkungan yang menuntut.

Kontrol yang tepat dari parameter proses ultrasonik memastikan reproduktifitas dan standarisasi proses.
 

Tabel di bawah ini memberi Anda indikasi perkiraan kapasitas pemrosesan ultrasonikator kami:

Literatur / Referensi

• 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-fakta yang Patut Diketahui

Bagaimana Cara Kerja Ekstraksi Berbantuan Ultrasound?

Penerapan gelombang ultrasound yang intens ke media cair menghasilkan kavitasi. Fenomena Kavitasi mengarah secara lokal ke suhu ekstrem, tekanan, laju pemanasan/pendinginan, perbedaan tekanan, dan gaya geser tinggi dalam medium. Ketika gelembung kavitasi meledak di permukaan padatan (seperti partikel, sel tumbuhan, jaringan, dll.), Jet mikro dan tabrakan interparticlular menghasilkan efek seperti pengelupasan permukaan, erosi dan kerusakan partikel. Selain itu, ledakan gelembung kavitasi dalam media cair menciptakan turbulensi makro dan pencampuran mikro.
Iradiasi ultrasonik bahan tumbuhan memecah matriks sel tumbuhan dan meningkatkan hidrasi yang sama. Chemat et al (2015) menyimpulkan bahwa ekstraksi ultrasonik senyawa bioaktif dari tumbuhan adalah hasil dari mekanisme independen atau gabungan yang berbeda termasuk fragmentasi, erosi, kapileritas, deteksturasi, dan sonoporasi. Efek ini mengganggu dinding sel, meningkatkan perpindahan massa dengan mendorong pelarut ke dalam sel dan menyedot pelarut yang dimuat senyawa fito, dan memastikan pergerakan cairan dengan pencampuran mikro.

Ekstraksi ultrasonik didasarkan pada kavitasi akustik dan gaya geser hidrodinamiknya

Iradiasi ultrasonik bahan tumbuhan memecah matriks sel tumbuhan dan meningkatkan hidrasi yang sama. Chemat et al. (2015) menyimpulkan bahwa ekstraksi ultrasonik senyawa bioaktif dari tumbuhan adalah hasil dari mekanisme independen atau gabungan yang berbeda termasuk fragmentasi, erosi, kapileritas, deteksturasi, dan sonoporasi. Efek ini mengganggu dinding sel, meningkatkan perpindahan massa dengan mendorong pelarut ke dalam sel dan menyedot pelarut yang dimuat senyawa fito, dan memastikan pergerakan cairan dengan pencampuran mikro.
Ekstraksi ultrasonik mencapai isolasi senyawa yang sangat cepat – mengungguli metode ekstraksi konvensional dalam waktu proses yang lebih singkat, hasil yang lebih tinggi, dan pada suhu yang lebih rendah. Sebagai perawatan mekanis ringan, ekstraksi berbantuan ultrasound menghindari degradasi termal komponen bioaktif dan unggul dibandingkan dengan teknik lain seperti ekstraksi pelarut konvensional, hidrodistilasi, atau ekstraksi Soxhlet, yang diketahui dapat menghancurkan molekul yang peka terhadap panas. Karena keunggulan ini, ekstraksi ultrasonik adalah teknik yang disukai untuk melepaskan senyawa bioaktif yang sensitif terhadap suhu dari tumbuhan.

Ekstraksi ultrasonik dari sel tumbuhan: bagian melintang mikroskopis (TS) menunjukkan mekanisme tindakan selama ekstraksi ultrasonik dari sel (perbesaran 2000x) [sumber: Vilkhu et al. 2011]

antosianin – Pigmen tanaman yang berharga

Antosianin adalah pigmen tanaman vakuolar, yang dapat tampak merah, ungu, biru atau hitam. Ekspresi warna pigmen antosianin yang larut dalam air tergantung pada nilai pH-nya. Antosianin ditemukan di vakuola sel, sebagian besar di bunga dan buah-buahan, tetapi juga di daun, batang, dan akar, di mana mereka sebagian besar ditemukan di lapisan sel luar seperti epidermis dan sel mesofil perifer.
Yang paling sering terjadi di alam adalah glikosida sianidin, delphinidin, malvidin, pelargonidin, peonidin, dan petunidin.
Contoh menonjol dari tanaman yang kaya akan antosianin termasuk spesies vaccinium, seperti blueberry, cranberry, dan bilberry; Rubus berry, termasuk raspberry hitam, raspberry merah, dan blackberry; blackcurrant, ceri, terong, beras hitam, ube, ubi jalar Okinawa, anggur Concord, anggur muscadine, kubis merah, dan kelopak ungu. Persik dan apel berdaging merah mengandung antosianin. Antosianin kurang melimpah dalam pisang, asparagus, kacang polong, adas, pir, dan kentang, dan mungkin sama sekali tidak ada dalam kultivar gooseberry hijau tertentu.

Struktur antosianin utama

Antosianin adalah alternatif yang bagus untuk menggantikan zat pewarna sintetis dalam produk makanan. Antosianin disetujui untuk digunakan sebagai pewarna makanan di Uni Eropa, Australia, dan Selandia Baru, dengan kode pewarna E163. Antosianin ditemukan dalam buah-buahan dan sayuran dan dapat digambarkan sebagai jenis pigmen tanaman yang larut dalam air. Secara kimiawi, antosianin adalah glikosida antosianidin berdasarkan struktur 2-fenilbenzophyrylium (flavylium). Ada lebih dari 200 fitokimia berbeda yang termasuk dalam kategori antosianin. Sebagai pigmen warna utama pada buah-buahan liar dan beri, ada banyak sumber dari mana antosianin dapat diekstraksi. Sumber anthocyanin yang menonjol adalah kulit anggur. Pigmen antosianin pada kulit anggur terutama terdiri dari di-glukosida, mono-glukosida, monoglukosida asilasi serta di-glukosida asilasi peonidin, malvidin, cyanidin, petunidin dan delphinidin. Kandungan antosianin dalam anggur bervariasi dari 30-750mg/100g.
Antosianin yang paling menonjol adalah cyanidin, delphinidin, pelargonidin, peonidin, malvidin dan petunidin.
Misalnya antosianin peonidin-3-caffeoyl-p-hydroxybenzoyl sophoroside-5-glucoside, peonidin-3-(6"-caffeoyl-6'''-feruloyl sophoroside)-5-glucoside, dan cyanidin-3-caffeoyl-p-hydroxybenzoyl sophoroside-5-glucoside ditemukan dalam ubi jalar ungu.

Antosianin – Manfaat kesehatan

Selain kemampuannya yang hebat untuk berfungsi sebagai pewarna makanan alami, antosianin sangat dihargai karena efek antioksidannya. Oleh karena itu, antosianin menunjukkan banyak efek kesehatan yang positif. Penelitian telah menunjukkan bahwa antosianin dapat menghambat kerusakan DNA pada sel kanker, menghambat enzim pencernaan, menginduksi produksi insulin dalam sel pankreas yang terisolasi, mengurangi respons inflamasi, melindungi dari penurunan fungsi otak terkait usia, meningkatkan kekencangan pembuluh darah kapiler dan mencegah agregasi trombosit.