Ultrasonic anthocyanin ekstraksi
- Anthocyanins secara luas digunakan sebagai pewarna alami dan aditif nutrisi dalam produk makanan.
- Ekstraksi ultrasonik mempromosikan pelepasan anthocyanin berkualitas tinggi dari tanaman yang menghasilkan hasil panen yang lebih tinggi dan proses yang cepat.
- Sonikasi adalah teknik ringan, hijau dan efisien untuk produksi industri makanan-/Pharma-Grade Anthocyanin.
Antosianin
Anthocyanins secara luas digunakan sebagai pewarna alami dalam industri makanan. Mereka memiliki spektrum yang luas dari nada warna, mulai dari oranye melalui merah, ungu dan biru, tergantung pada struktur molekul dan nilai pH. Kepentingan dalam anthocyanin tidak hanya didasarkan pada efek pewarnaan mereka, tetapi juga karena sifat mereka yang bermanfaat bagi kesehatan. Karena meningkatnya masalah lingkungan dan kesehatan dalam hal pewarna sintetis, pewarna alami adalah alternatif yang bagus sebagai pewarna ramah lingkungan untuk industri makanan dan obat.
Ultrasonically-peningkatan anthocyanin ekstraksi
- hasil yang lebih tinggi
- Proses ekstraksi cepat – dalam hitungan menit
- ekstrak kualitas tinggi – Ringan, ekstraksi non-termal
- Pelarut hijau (air, etanol, gliserin, veget. Oils dll.)
- Operasi yang mudah dan aman
- Biaya investasi dan operasional yang rendah
- Kekokohan dan pemeliharaan rendah
- Hijau, ramah lingkungan metode
ultrasonikator UP400St untuk ekstraksi tumbuhan berkecepatan tinggi dalam batch.
Cara ekstrak Anthocyyanins dengan USG? – Studi kasus
Ultrasonic anthocyanin ekstraksi dari ungu beras Oryza sativa L.
Beras ungu dari strain Oryza sativa (juga dikenal sebagai Violet Nori atau nasi ungu) yang luar biasa kaya fenolics seperti kelompok favonoid Anthocyanin. Turrini et al. (2018) ekstraksi ultrasonik digunakan untuk mengisolasi polifenolat seperti anthocyanin dan antioksidan dari caryopsis (secara keseluruhan, coklat, dan bentuk matang) dan daun beras ungu. Ekstraksi ultrasonik dilakukan dengan menggunakan Hielscher UP200St (200W, 26kHz, Pic. etanol 60% sebagai pelarut.
Untuk melestarikan integritas anthocyanin, ekstrak ultrasonik disimpan di − 20 ° c, yang memungkinkan untuk menyimpannya selama setidaknya hingga tiga bulan.
Cyanidin-3 pelargonidin (juga dikenal sebagai chrysanthemin) adalah yang paling besar yang terdeteksi anthocyanin di ' Violet Nori ', ' Artemide ' dan ' nerone ' kultivar diselidiki dalam studi turrini et al., sementara peonidin-3-pelargonidin dan cyanidin-3-rutinoside (juga antirrhinin) ditemukan dalam jumlah yang lebih rendah.
Daun ungu dari Oryza sativa adalah sumber yang sangat baik dari anthocyanin dan kandungan fenolik Total (TPC). Dengan jumlah approx. 2 – 3 kali lipat lebih tinggi dibandingkan dengan beras dan tepung terigu, daun Oryza menghadirkan bahan baku yang murah untuk ekstraksi Anthocyanin. Diperkirakan hasil dari sekitar 4 kg anthocyanin/t daun segar secara signifikan lebih tinggi daripada 1 kg anthocyanin/t beras, dihitung atas dasar jumlah anthocyanin sedang terdeteksi di ' Violet Nori ' beras (1300 μg/g beras, sebagai cyanidin-3-Glucoside) untuk hasil sekitar 68 kg beras dari 100 kg padi.
Ultrasonic anthocyanin ekstraksi dari Kol Merah
Ravanfar et al. (2015) telah menyelidiki efisiensi ekstraksi ultrasonik anthocyanin dari kubis merah. Percobaan ekstraksi ultrasonik dilakukan dengan menggunakan sistem ultrasonik UP100H (Hielscher Ultrasonics, 30 kHz, 100 W). Sonotrode MS10 (diameter ujung 10mm) dimasukkan ke dalam pusat gelas kaca berjaket yang dikendalikan suhu.
Potongan kubis merah yang baru dipotong dari dimensi 5mm (bentuk kubik) dan 92,11 ± 0,45% kadar air digunakan untuk eksperimen ini. Gelas beaker berjaket (volume: 200ml) diisi dengan 100ml air suling dan 2g potongan kubis merah. Beaker ditutupi dengan aluminium foil untuk mencegah hilangnya pelarut (air) oleh penguapan selama proses. Dalam semua eksperimen, suhu di gelas dipertahankan menggunakan pengontrol termostatik. Sampel akhirnya dikumpulkan, disaring dan disentrifugasi pada 4000rpm dan supernants digunakan untuk menentukan hasil Anthocyanin. Ekstraksi dalam air mandi dilakukan sebagai percobaan kontrol.
Hasil optimum anthocyanin dari kubis merah ditentukan pada kekuatan 100 W, waktu 30 menit dan suhu 15 ° c yang menghasilkan hasil anthocyanin sekitar 21 mg/L.
Karena perubahan warnanya pada nilai pH dan pewarnaan intens, pewarna kubis merah telah digunakan sebagai indikator pH dalam formulasi farmasi atau sebagai antioksidan dan pewarna dalam sistem pangan, masing-masing.
Ultrasonics mengintensifkan ekstraksi anthocyanin dari bahan tanaman secara signifikan.
Sumber: Ravanfar et al. 2015
Studi lain menunjukkan keberhasilan ekstraksi ultrasonik anthocyanin dari blueberry, blackberries, anggur, ceri, stroberi, dan ubi jalar ungu antara lain.
Setup sonikasi dengan UIP1000hdT untuk ekstraksi senyawa bioaktif dari tumbuhan dalam batch. [Petigny et al. 2013]
Prosesor ultrasonik berdaya tinggi dari laboratorium untuk pilot dan skala industri.
High Performance Ultrasonic Extractors
Hielscher Ultrasonics mengkhususkan diri dalam pembuatan prosesor ultrasonik kinerja tinggi untuk produksi ekstrak berkualitas tinggi dari tumbuhan.
Portofolio produk Hielscher yang luas berkisar dari Lab ultrasonicators kecil dan kuat hingga sistem Bench-Top dan Fully industry yang kokoh, yang memberikan ultrasound dengan intensitas tinggi untuk ekstraksi yang efisien dan isolasi zat bioaktif (mis. Anthocyanin dan c, piperin, kurkumin dsb.). Semua perangkat ultrasonik dari 200W hingga 16, 000W menampilkan tampilan berwarna untuk kontrol digital, kartu SD terintegrasi untuk perekaman data otomatis, browser remote control dan banyak fitur yang mudah digunakan. Sonotrodes dan Flow Cells (bagian, yang bersentuhan dengan medium) dapat di-aerasi dan mudah dibersihkan.
Prosesor ultrasonik Hielscher yang kuat dibangun untuk 24/7 operasi di bawah beban penuh, memerlukan pemeliharaan yang rendah dan mudah dan aman untuk beroperasi. Tampilan warna digital memungkinkan kontrol ultrasonikator yang mudah digunakan.
Sistem kami mampu untuk menyampaikan dari rendah ke amplitudo sangat tinggi. Untuk ekstraksi cannabinoids dan terpenes, kami menawarkan sonotrodes ultrasonik khusus (juga dikenal sebagai probe ultrasonik atau tanduk) yang dioptimalkan untuk isolasi yang masuk akal dari zat aktif berkualitas tinggi. Semua sistem kami dapat digunakan untuk ekstraksi dan sesudahnya emulsifikasi cannabinoids. Kekokohan peralatan ultrasonik Hielscher memungkinkan untuk operasi terus-menerus (24/7) pada tugas berat dan dalam lingkungan menuntut.
Kontrol yang tepat dari parameter proses ultrasonik memastikan reproduktifitas dan standardisasi proses.
Tabel di bawah ini memberi Anda indikasi perkiraan kapasitas pemrosesan ultrasonikator kami:
| Batch Volume | Flow Rate | Direkomendasikan perangkat |
|---|---|---|
| 1 hingga 500mL | 10-200mL/min | UP100H |
| 10-2000mL | 20 hingga 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 hingga 20L | 0.2 sampai 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 sampai 100L | 2-10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 sampai 100L/menit | UIP16000 |
| n.a. | kristal yang lebbig | cluster UIP16000 |
Hubungi Kami! / Tanya Kami!
Prosesor ultrasonik UIP4000hdT (4kW) untuk ekstraksi
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 dengan bantuan ultrasound?
Penerapan gelombang ultrasound intens untuk hasil medium cair dalam kavitasi. Fenomena Kavitasi mengarah secara lokal untuk suhu ekstrim, tekanan, pemanasan/pendinginan tingkat, perbedaan tekanan dan gaya geser yang tinggi dalam medium. Ketika gelembung kavitasi meledak pada permukaan padatan (seperti partikel, sel tanaman, Jaringan dll), mikro-jet dan tabrakan interparticlular menghasilkan efek seperti pengelupasan permukaan, erosi dan kerusakan partikel. Selain itu, ledakan gelembung kavitasi di media cair menciptakan turbulensi makro dan mikro-pencampuran.
Ultrasonik irraditation dari fragmen bahan tanaman matriks sel tanaman 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, kapiler, detexturation, dan sonoporation. Efek ini mengganggu dinding sel, meningkatkan perpindahan massa dengan mendorong pelarut ke dalam sel dan mengisap phyto-senyawa dimuat pelarut keluar, dan memastikan gerakan cair dengan mikro-pencampuran.
Ekstraksi ultrasonik didasarkan pada kavitasi akustik dan gaya geser hidrodinamisnya
Ultrasonik irraditation dari fragmen bahan tanaman matriks sel tanaman 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, kapiler, detexturation, dan sonoporation. Efek ini mengganggu dinding sel, meningkatkan perpindahan massa dengan mendorong pelarut ke dalam sel dan mengisap phyto-senyawa dimuat pelarut keluar, dan memastikan gerakan cair dengan mikro-pencampuran.
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 pengobatan mekanis ringan, ekstraksi dibantu ultrasound menghindari degradasi termal komponen bioaktif dan unggul dibandingkan dengan teknik lain seperti ekstraksi pelarut konvensional, hidrodistilasi, atau ekstraksi Soxhlet, yang diketahui destruksi molekul panas-sensitif. Karena keunggulan ini, ekstraksi ultrasonik adalah teknik yang disukai untuk pelepasan senyawa bioaktif yang peka suhu dari tumbuhan.
Ekstraksi ultrasonik dari sel tanaman: bagian melintang mikroskopis (TS) menunjukkan mekanisme tindakan selama ekstraksi ultrasonik dari sel (pembesaran 2000x) [Sumber: Vilkhu et al. 2011]
Anthocyanin – Pigmen tumbuhan yang berharga
Anthocyanins adalah pigmen tanaman vacuolar, yang dapat muncul merah, ungu, biru atau hitam. Ekspresi warna pigmen anthocyanin yang larut dalam air tergantung pada nilai pH mereka. Anthocyanin ditemukan dalam vacuole sel, sebagian besar di bunga dan buah-buahan, tetapi juga pada daun, batang, dan akar, di mana mereka ditemukan sebagian besar di lapisan sel luar seperti epidermis dan sel mesophyll perifer.
Paling sering terjadi di alam adalah glikosida dari cyanidin, delphinidin, malvidin, pelargonidin, peonidin, dan petunidin.
Contoh terkenal tanaman yang kaya akan anthocyanin termasuk spesies Vaccinium, seperti blueberry, cranberry, dan Bilberry; Rubus berries, termasuk Raspberry hitam, merah raspberry, dan BlackBerry; blackcurrant, Cherry, Terong, beras hitam, Ube, kentang manis Okinawa, anggur Concord, anggur muscadine, kubis merah, dan kelopak ungu. Red-fleshed persik dan apel mengandung Anthocyanin. Anthocyanins kurang melimpah dalam pisang, asparagus, kacang, adas, pir, dan kentang, dan mungkin sama sekali tidak ada dalam kultivar tertentu dari gooseberries hijau.
Struktur anthocyanin utama
Anthocyanin adalah alternatif yang bagus untuk mengganti bahan pewarna sintetis dalam produk makanan. Anthocyanins disetujui untuk digunakan sebagai pewarna makanan di Uni Eropa, Australia, dan Selandia Baru, memiliki kode pewarna E163. Anthocyanins ditemukan dalam buah-buahan dan sayuran dan dapat digambarkan sebagai jenis pigmen tanaman yang larut dalam air. Secara kimiawi, anthocyanin adalah glikosida dari anthocyanidins berdasarkan struktur 2-phenylbenzophyrylium (flavylium). Ada lebih dari 200 fitokimia yang berbeda yang jatuh ke dalam kategori Anthocyanin. Sebagai pigmen warna utama dalam buah-buahan dan buah liar, ada banyak sumber dari mana anthocyanin dapat diekstrak. Sumber utama dari anthocyanin adalah kulit anggur. Pigmen anthocyanin dalam kulit anggur terdiri terutama dari di-glukosida, mono-glukosida, monoglucosides asylated serta terasilasi di-glukosida peonidin, malvidin, cyanidin, petunidin dan delphinidin. Kandungan anthocyanin dalam anggur bervariasi dari 30-750mg/100g.
Anthocyanin yang paling menonjol adalah cyanidin, delphinidin, pelargonidin, peonidin, malvidin, dan petunidin.
Misalnya anthocyanin peonidin-3-caffeoyl-p-hydroxybenzoyl sophoroside-5-Glucoside, peonidin-3-(6 "-caffeoyl-6'''-feruloyl sophoroside) -5-glukoside, dan cyanidin-3-caffeoyl-p-hydroxybenzoyl sophoroside-5-glukoside ditemukan dalam warna ungu ubi jalar.
Antosianin – Manfaat kesehatan
Selain kemampuan besar mereka untuk berfungsi sebagai pewarna makanan alami, anthocyanin sangat dihargai untuk efek antioxidative mereka. Oleh karena itu, anthocyanin menunjukkan banyak efek kesehatan yang positif. Penelitian telah menunjukkan bahwa anthocyanin dapat menghambat kerusakan DNA dalam sel kanker, menghambat enzim pencernaan, menginduksi produksi insulin dalam sel pankreas terisolasi, mengurangi respons inflamasi, melindungi terhadap penurunan usia terkait fungsi otak, meningkatkan sesak pembuluh darah kapiler dan mencegah Agregasi trombosit.