超音波アントシアニン抽出

アントシアニンは、食品の天然着色料および栄養添加物として広く使用されています。超音波抽出は、高品質のアントシアニンを得るための非常に効率的で簡単な技術です。プローブ型超音波処理器の使用は、植物からの高品質のアントシアニンの放出を促進し、その結果、より高い収量と迅速なプロセスをもたらします。同時に、超音波処理は、食品および医薬品グレードのアントシアニンの工業生産のための穏やかで環境に優しく効率的な技術です。

アントシアニン – Sonicatorを使用して高品質のアントシアニンを抽出する方法

アントシアニンは、食品業界で天然着色料として広く使用されています。それらは、分子構造とpH値に応じて、オレンジから赤、紫、青まで、幅広い色調を持っています。アントシアニンへの関心は、その着色効果だけでなく、健康に有益な特性にも起因しています。合成染料に関する環境および健康への懸念が高まっているため、天然染料は食品および医薬品業界にとって環境に優しい着色剤として優れた代替品です。

超音波で改良されたアントシアニン抽出

超音波でアントシアニンを抽出する方法は? – 事例研究

紫米Oryza Sativa L.からの超音波アントシアニン抽出

Oryza Sativa株の紫米(バイオレットノリまたはバイオレットライスとしても知られています)は、アントシアニンのファボノイド基などのフェノール類が非常に豊富です。(2018)は、超音波抽出を使用して、カリオプシス(全体、茶色、およびパーボイルドの形態)および紫米の葉からアントシアニンおよび抗酸化物質などのポリフェノールを単離した。超音波抽出は、ヒールシャーを使用して行った UP200St (200W, 26kHz, 写真。左)とエタノール60%を溶媒として。
アントシアニンの完全性を維持するために、超音波抽出物を−20°Cで保存し、少なくとも最大3ヶ月間保存することを可能にした。
シアニジン-3グルコシド(菊としても知られる)は、Turriniらの研究で調査された「バイオレットノリ」、「アルテミデ」、および「ネローネ」の栽培品種で検出されたアントシアニンの中で群を抜いて主要であり、ピオニジン-3-グルコシドとシアニジン-3-ルチノシド(同じくアンチリニン)は少量で見つかりました。
Oryza Sativaの紫色の葉は、アントシアニンと総フェノール含有量(TPC)の優れた供給源です。オリザの葉は、米や小麦粉の約2〜3倍の量で、アントシアニンを抽出するための安価な原料となります。約4 kgのアントシアニン/ tの新鮮な葉の推定収量は、1 kgのアントシアニン/ t米のそれよりも有意に高く、「バイオレットノリ」米(1300 μg / g米、シアニジン-3-グルコシドとして)で検出された中程度のアントシアニン量に基づいて計算され、100 kgの水田から約68 kgの米の収量が得られます。

赤キャベツからの超音波アントシアニン抽出

Ravanfarら(2015)は、赤キャベツからのアントシアニンの超音波抽出の効率を調査しました。超音波抽出実験は、超音波システムを用いて行った UP100H(ヒールシャー超音波、30kHz、100W).ソノトロードMS10(先端径10mm)を温度制御されたジャケット付きガラスビーカーの中央に挿入しました。

この実験には、5mm寸法(立方体形状)の切りたての赤キャベツと92.11±0.45%の水分を使用しました。ジャケット付きガラスビーカー(容量:200ml)に蒸留水100mlと赤キャベツ2gを入れました。ビーカーはアルミホイルで覆い、工程中の蒸発による溶剤(水)の損失を防ぎます。すべての実験で、ビーカー内の温度はサーモスタットコントローラーを使用して維持されました。最終的にサンプルを採取し、ろ過し、4000rpmで遠心分離し、上清を使用してアントシアニン収量を決定しました。対照実験としてウォーターバスでの抽出を行った。
赤キャベツからのアントシアニンの最適収率は、100 Wの電力、30分の時間、15°Cの温度で決定され、アントシアニンの収率は約21 mg / Lになりました。
赤キャベツ染料は、pH値に対する色の変化と強烈な着色により、医薬品製剤のpH指示薬として、または食品システムの酸化防止剤および着色剤としてそれぞれ使用されています。

超音波は、植物材料からのアントシアニンの抽出を大幅に強化します。
出典:Ravanfar et al. 2015

 
他の研究では、ブルーベリー、ブラックベリー、ブドウ、サクランボ、イチゴ、紫サツマイモなどからのアントシアニンの超音波抽出が成功したことが示されています。

高性能超音波抽出器

ヒールシャー超音波は、植物から高品質の抽出物を製造するための高性能超音波プロセッサの製造に特化しています。
ヒールシャー超音波処理器の広範なポートフォリオは、小型で強力な実験用超音波処理器から、生理活性物質(アントシアニンなど)の効率的な抽出と分離のための高強度超音波を提供する堅牢なベンチトップおよび完全産業用システムまで多岐にわたります。 ジンゲロール, ピペリン, クルクミン など)。
からのすべての超音波装置 200W 宛先 16,000W デジタル制御用のカラータッチディスプレイ、自動データ記録用の統合SDカード、ブラウザのリモートコントロール、その他多くのユーザーフレンドリーな機能を備えています。ソノトロードとフローセル(媒体と接触している部品)はオートクレーブ滅菌が可能で、洗浄が容易です。
ヒールシャーのソニケーターは非常に堅牢で、全負荷時の24/7操作用に構築されていますが、メンテナンスが少なく、操作が簡単で安全です。デジタルカラーディスプレイは、超音波装置のユーザーフレンドリーな制御を可能にします。
当社のシステムは、低振幅から非常に高い振幅まで供給することができます。カンナビノイドとテルペンの抽出のために、高品質の活性物質の賢明な分離に最適化された特別な超音波ソノトロード(超音波プローブまたはホーンとも呼ばれます)を提供しています。当社のすべてのシステムは、カンナビノイドの抽出とその後の乳化に使用できます。ヒールシャーソニケーターの堅牢性は、ヘビーデューティで、要求の厳しい環境での連続運転(24/7)を可能にします。

超音波プロセスパラメータの正確な制御により、再現性とプロセスの標準化が保証されます。
 

以下の表は、当社の超音波装置のおおよその処理能力を示しています。

文献/参考文献

• 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.

知っておく価値のある事実

超音波支援抽出はどのように機能しますか?

液体媒体に強い超音波を印加すると、キャビテーションが発生します。の現象 キャビテーション 局所的には、媒体内の極端な温度、圧力、加熱/冷却速度、圧力差、および高いせん断力につながります。キャビテーション気泡が固体(粒子、植物細胞、組織など)の表面で破裂すると、マイクロジェットと特定の衝突により、表面の剥離、侵食、粒子の破壊などの効果が発生します。さらに、液体媒体中のキャビテーション気泡の爆縮は、マクロ乱流とミクロミキシングを引き起こします。
植物材料の超音波照射は、植物細胞のマトリックスを断片化し、その水和を促進します。Chematら(2015)は、植物からの生理活性化合物の超音波抽出は、断片化、侵食、毛細管現象、脱テクスチャー化、およびソノポレーションを含む異なる独立または複合メカニズムの結果であると結論付けています。これらの効果は、細胞壁を破壊し、溶媒を細胞内に押し込み、植物化合物を充填した溶媒を吸い出すことで物質移動を改善し、マイクロミキシングによる液体の移動を確保します。

超音波抽出は、音響キャビテーションとその流体力学的せん断力に基づいています

植物材料の超音波照射は、植物細胞のマトリックスを断片化し、その水和を促進します。(2015)は、植物からの生理活性化合物の超音波抽出は、断片化、侵食、毛細管現象、脱テクスチャ化、およびソノポレーションを含む異なる独立または複合メカニズムの結果であると結論付けています。これらの効果は、細胞壁を破壊し、溶媒を細胞内に押し込み、植物化合物を充填した溶媒を吸い出すことで物質移動を改善し、マイクロミキシングによる液体の移動を確保します。
超音波抽出は、化合物の非常に迅速な単離を達成し、より短いプロセス時間、より高い収率、およびより低い温度で従来の抽出方法よりも優れています。穏やかな機械的処理として、超音波支援抽出は、生理活性成分の熱分解を回避し、熱感受性分子を破壊することが知られている従来の溶媒抽出、水化蒸留、またはソックスレー抽出などの他の技術と比較して優れています。これらの利点により、超音波抽出は、植物から温度感受性生物活性化合物を放出するための好ましい技術である。

植物細胞からの超音波抽出:顕微鏡横断面(TS)は、細胞からの超音波抽出中の作用機序を示しています（倍率2000倍〕 [リソース:Vilkhu et al. 2011]

アントシアニン – 貴重な植物色素

アントシアニンは液胞状の植物色素で、赤、紫、青、または黒に見えることがあります。水溶性アントシアニン顔料の色の表現は、そのpH値に依存します。アントシアニンは細胞液胞に見られ、主に花や果実に含まれていますが、葉、茎、根にも見られ、表皮や末梢葉肉細胞などの外側の細胞層に多く見られます。
自然界で最も頻繁に発生するのは、シアニジン、デルフィニジン、マルビジン、ペラルゴニジン、ピオニジン、およびペツニジンの配糖体です。
アントシアニンが豊富な植物の顕著な例には、ブルーベリー、クランベリー、ビルベリーなどのワクチン種が含まれます。ブラックラズベリー、レッドラズベリー、ブラックベリーなどのルーバスベリー。カシス、チェリー、ナス、黒米、ウベ、沖縄産サツマイモ、コンコードグレープ、マスカダイングレープ、赤キャベツ、スミレの花びら。赤身の桃やリンゴにはアントシアニンが含まれています。アントシアニンは、バナナ、アスパラガス、エンドウ豆、フェンネル、ナシ、ジャガイモにはあまり豊富ではなく、グリーングーズベリーの特定の品種にはまったく含まれていない可能性があります。

主なアントシアニンの構造

アントシアニンは、食品中の合成着色料に代わる優れた代替品です。アントシアニンは、欧州連合、オーストラリア、ニュージーランドで食品着色料としての使用が承認されており、着色剤コードはE163です。アントシアニンは果物や野菜に含まれており、水溶性植物色素の一種と言えます。化学的には、アントシアニンは2-フェニルベンゾフィリリウム(フラビリウム)構造に基づくアントシアニジンの配糖体です。アントシアニンのカテゴリーに分類される200以上の異なる植物化学物質があります。野生の果物やベリー類の主な着色顔料として、アントシアニンを抽出することができる多くの供給源があります。アントシアニンの顕著な供給源はブドウの皮です。ブドウの皮のアントシアニン色素は、主にジグルコシド、モノグルコシド、アシル化モノグルコシド、およびピオニジン、マルビジン、シアニジン、ペチュニジン、デルフィニジンのアシル化ジグルコシドで構成されています。ブドウのアントシアニン含有量は30〜750mg / 100gです。
最も顕著なアントシアニンは、シアニジン、デルフィニジン、ペラルゴニジン、ピオニジン、マルビジン、ペツニジンです。
例えば、アントシアニンのピオニジン-3-カフェオイル-p-ヒドロキシベンゾイルソフォロシド-5-グルコシド、ピオニジン-3-(6"-カフェオイル-6'''-フェルロイルソフォロシド)-5-グルコシド、およびシアニジン-3-カフェオイル-p-ヒドロキシベンゾイルソフォロシド-5-グルコシドは、紫色のサツマイモに含まれています。

アントシアニン – 健康上の利点

アントシアニンは、天然の食品着色料として機能する優れた能力に加えて、抗酸化作用が高く評価されています。したがって、アントシアニンは多くの健康に良い影響を与えます。研究によると、アントシアニンはがん細胞のDNA損傷を抑制し、消化酵素を阻害し、単離された膵臓細胞でインスリン産生を誘導し、炎症反応を軽減し、加齢に伴う脳機能の低下を防ぎ、毛細血管の緊張を改善し、血小板凝集を防ぐことができます。