초음파 안토시아닌 추출

안토시아닌은 식품의 천연 착색제 및 영양 첨가물로 널리 사용됩니다. 초음파 추출은 고품질 안토시아닌을 얻기 위한 매우 효율적이고 간단한 기술입니다. 프로브 형 초음파 발생기를 사용하면 식물에서 고품질 안토시아닌의 방출을 촉진하여 수율을 높이고 빠른 공정을 얻을 수 있습니다. 동시에, 초음파 처리는 식품 및 제약 등급 안토시아닌의 산업 생산을위한 온화하고 친환경적이며 효율적인 기술입니다.

Anthocyanins – 초음파 발생기를 사용하여 고품질 안토시아닌을 추출하는 방법

안토시아닌은 식품 산업에서 천연 착색제로 널리 사용됩니다. 그들은 분자 구조와 pH 값에 따라 주황색에서 빨간색, 보라색 및 파란색에 이르기까지 다양한 색조를 가지고 있습니다. 안토시아닌에 대한 관심은 착색 효과뿐만 아니라 건강에 유익한 특성 때문이기도 합니다. 합성 염료와 관련하여 환경 및 건강에 대한 우려가 증가함에 따라 천연 염료는 식품 및 의약품 산업을 위한 환경 친화적인 착색제로서 훌륭한 대안입니다.

초음파로 개선된 안토시아닌 추출

초음파로 Anthocyyanins를 추출하는 방법? – 사례 연구

자주색 밥 Oryza Sativa L.에서 초음파 안토시아닌 추출

Oryza Sativa 균주의 자주색 쌀 (바이올렛 노리 또는 바이올렛 라이스라고도 함)은 안토시아닌의 favonoid 그룹과 같은 페놀류가 매우 풍부합니다. Turrini et al. (2018)은 초음파 추출을 사용하여 카리오시스(통, 갈색 및 반숙 형태)와 자주색 쌀 잎에서 안토시아닌 및 항산화제와 같은 폴리페놀을 분리했습니다. 초음파 추출은 Hielscher를 사용하여 수행되었습니다. UP200세인트(200W, 26kHz, 그림. 왼쪽) 및 에탄올 60%를 용매로 사용합니다.
안토시아닌 무결성을 보존하기 위해 초음파 추출물을 -20°C에서 보관하여 최대 3개월 이상 보관할 수 있었습니다.
시아니딘-3 글루코사이드(크리산테민이라고도 함)는 Turrini 등의 연구에서 조사된 '바이올렛 노리', '아르테마이드' 및 '네론' 품종에서 지금까지 검출된 주요 안토시아닌인 반면, 피오니딘-3-글루코시드 및 시아니딘-3-루티노사이드(또한 안티르히닌)는 더 적은 양으로 발견되었습니다.
Oryza Sativa의 보라색 잎은 안토시아닌과 총 페놀 함량 (TPC)의 훌륭한 공급원입니다. 쌀과 밀가루에 함유된 것보다 약 2-3배 더 많은 양을 가진 오리자 잎은 안토시아닌 추출을 위한 저렴한 원료입니다. 약 4kg의 안토시아닌/t의 신선한 잎의 추정 수확량은 1kg의 안토시아닌/t 쌀의 수확량보다 훨씬 높으며, 이는 100kg 벼에서 약 68kg의 쌀 수확량에 대해 '바이올렛 노리' 쌀(1300μg/g 쌀, 시안니딘-3-글루코시드)에서 검출된 중간 안토시아닌량을 기준으로 계산한 것입니다.

붉은 양배추에서 초음파 안토시아닌 추출

Ravanfar et al. (2015)는 붉은 양배추에서 안토시아닌의 초음파 추출의 효율성을 조사했습니다. 초음파 추출 실험은 초음파 시스템을 사용하여 수행되었습니다. UP100H (Hielscher 초음파, 30 kHz, 100 W). sonotrode MS10 (10mm 팁 직경)은 온도 제어 재킷 유리 비커의 중앙에 삽입되었습니다.

이 실험에는 5mm 치수(입방체형)와 92.11 ± 0.45%의 수분 함량을 가진 갓 자른 붉은 양배추 조각을 사용했습니다. 재킷 유리 비커(용량: 200ml)에 증류수 100ml와 붉은 양배추 조각 2g을 채웠습니다. 비커는 공정 중 증발에 의한 용매(물)의 손실을 방지하기 위해 알루미늄 호일로 덮여 있었습니다. 모든 실험에서 비커의 온도는 자동 온도 조절 컨트롤러를 사용하여 유지되었습니다. 최종적으로 샘플을 수집, 여과 및 4000rpm에서 원심 분리하고 상층액을 사용하여 안토시아닌 수율을 측정했습니다. 수조에서의 추출은 대조 실험으로 수행하였다.
적양배추에서 추출한 안토시아닌의 최적 수율은 100W의 전력, 30분의 시간, 15°C의 온도에서 측정한 결과, 약 21mg/L의 안토시아닌 수율이 나왔습니다.
pH 값에 대한 색상 변화와 강렬한 착색으로 인해 붉은 양배추 염료는 제약 제형의 pH 지시약 또는 식품 시스템의 항산화제 및 착색제로 각각 사용되었습니다.

초음파는 식물 재료에서 안토시아닌의 추출을 크게 강화합니다.
출처: Ravanfar et al. 2015

 
다른 연구에서는 블루베리, 블랙베리, 포도, 체리, 딸기, 자주색 고구마에서 안토시아닌을 성공적으로 추출한 것으로 나타났습니다.

고성능 초음파 추출기

Hielscher 초음파는 식물에서 고품질 추출물을 생산하기위한 고성능 초음파 프로세서 제조를 전문으로합니다.
Hielscher 초음파 발생기의 광범위한 포트폴리오는 작고 강력한 실험실 초음파발생기에서 생체 활성 물질 (예 : 안토시아닌, 진저롤, piperine, 커큐민 etc.).
모든 초음파 발생기 200와트 to 16,000와트 디지털 제어를 위한 컬러 터치 디스플레이, 자동 데이터 기록을 위한 통합 SD 카드, 브라우저 원격 제어 및 더 많은 사용자 친화적인 기능을 갖추고 있습니다. 소노트로드와 플로우 셀(매체와 접촉하는 부품)은 고압멸균할 수 있으며 세척이 용이합니다.
Hielscher 초음파 발생기는 매우 견고하며 최대 부하에서 24/7 작동을 위해 제작되었으며 유지 보수가 적고 작동이 쉽고 안전합니다. 디지털 컬러 디스플레이를 사용하면 초음파기를 사용자 친화적으로 제어 할 수 있습니다.
당사의 시스템은 낮은 진폭에서 매우 높은 진폭까지 제공할 수 있습니다. 카나비노이드 및 테르펜의 추출을 위해 당사는 고품질 활성 물질의 합리적인 분리에 최적화된 특수 초음파 소노트로드(초음파 프로브 또는 혼이라고도 함)를 제공합니다. 우리의 모든 시스템은 카나비노이드의 추출 및 이후 유화에 사용할 수 있습니다. Hielscher 초음파 발생기의 견고 함은 중장비 및 까다로운 환경에서 연속 작동 (24/7)을 가능하게합니다.

초음파 공정 매개변수의 정밀한 제어는 재현성과 공정 표준화를 보장합니다.
 

The table below gives you an indication of the approximate processing capacity of our ultrasonicators:

Literature / References

• 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.

Facts Worth Knowing

초음파 보조 추출은 어떻게 작동합니까?

액체 매체에 강렬한 초음파를 가하면 캐비테이션이 발생합니다. 의 현상 공동 현상 매체에서 극한의 온도, 압력, 가열/냉각 속도, 압력 차이 및 높은 전단력으로 국부적으로 이어집니다. 캐비테이션 기포가 고체(예: 입자, 식물 세포, 조직 등)의 표면에서 파열될 때 마이크로 제트 및 입자 간 충돌은 표면 박리, 침식 및 입자 파괴와 같은 효과를 생성합니다. 또한 액체 매체에서 캐비테이션 기포의 내파는 거시적 난류와 미세 혼합을 생성합니다.
식물 물질의 초음파 조사는 식물 세포의 매트릭스를 단편화하고 동일한 수분을 향상시킵니다. Chemat et al (2015)은 식물에서 생체 활성 화합물의 초음파 추출이 단편화, 침식, 모세관, 탈질감화 및 초음파 파기를 포함한 다양한 독립적이거나 결합 된 메커니즘의 결과라고 결론지었습니다. 이러한 효과는 세포벽을 파괴하고, 용매를 세포 내로 밀어 넣고, 식물 화합물이 함유된 용매를 빨아들여 질량 전달을 개선하고, 미세 혼합을 통해 액체 이동을 보장합니다.

초음파 추출은 음향 캐비테이션과 유체역학적 전단력을 기반으로 합니다

식물 물질의 초음파 조사는 식물 세포의 매트릭스를 단편화하고 동일한 수분을 향상시킵니다. Chemat et al. (2015)는 식물에서 생체 활성 화합물의 초음파 추출이 단편화, 침식, 모세관, 탈질감화 및 초음파 형성을 포함한 다양한 독립적이거나 결합 된 메커니즘의 결과라고 결론지었습니다. 이러한 효과는 세포벽을 파괴하고, 용매를 세포 내로 밀어 넣고, 식물 화합물이 함유된 용매를 빨아들여 질량 전달을 개선하고, 미세 혼합을 통해 액체 이동을 보장합니다.
초음파 추출은 화합물의 매우 빠른 분리를 달성하여 더 짧은 공정 시간, 더 높은 수율 및 더 낮은 온도에서 기존 추출 방법을 능가합니다. 가벼운 기계적 처리로서 초음파 보조 추출은 생체 활성 성분의 열 분해를 방지하고 열에 민감한 분자를 파괴하는 것으로 알려진 기존의 용매 추출, 수소 증류 또는 Soxhlet 추출과 같은 다른 기술과 비교할 때 탁월합니다. 이러한 장점으로 인해 초음파 추출은 식물에서 온도에 민감한 생체 활성 화합물을 방출하는 데 선호되는 기술입니다.

식물 세포에서 초음파 추출: 현미경 횡단면(TS)은 세포에서 초음파 추출 중 작용 메커니즘을 보여줍니다(배율 2000x) [리소스: Vilkhu et al. 2011]

안토시아닌 – 가치 있는 식물 색소

안토시아닌은 빨간색, 보라색, 파란색 또는 검은색으로 나타날 수 있는 액포 식물 색소입니다. 수용성 안토시아닌 색소의 색상 발현은 pH 값에 따라 다릅니다. 안토시아닌은 주로 꽃과 과일에서 발견되는 세포 액포에서 발견되지만 잎, 줄기 및 뿌리에서도 발견되며 주로 표피 및 말초 중엽 세포와 같은 외부 세포층에서 발견됩니다.
자연에서 가장 빈번하게 발생하는 것은 시아니딘, 델피니딘, 말비딘, 펠라고니딘, 페오니딘 및 페투니딘의 배당체입니다.
안토시아닌이 풍부한 식물의 두드러진 예로는 블루베리, 크랜베리 및 월귤나무과 같은 백시늄 종이 있습니다. 블랙 라즈베리, 레드 라즈베리 및 블랙 베리를 포함한 루버스 베리; 블랙커런트, 체리, 가지, 흑미, 우베, 오키나와 고구마, 콩코드 포도, 머스카딘 포도, 적양배추, 보라색 꽃잎. 붉은 과육의 복숭아와 사과에는 안토시아닌이 함유되어 있습니다. 안토시아닌은 바나나, 아스파라거스, 완두콩, 회향, 배, 감자에는 덜 풍부하며 녹색 구스베리의 특정 품종에는 완전히 없을 수 있습니다.

주요 안토시아닌의 구조

안토시아닌은 식품의 합성 착색제를 대체할 수 있는 훌륭한 대안입니다. 안토시아닌은 유럽 연합, 호주 및 뉴질랜드에서 식품 착색제로 사용하도록 승인되었으며 착색제 코드 E163이 있습니다. 안토시아닌은 과일과 채소에서 발견되며 수용성 식물 색소의 일종으로 설명할 수 있습니다. 화학적으로 안토시아닌은 2-페닐벤조피릴륨(플라빌륨) 구조를 기반으로 하는 안토시아니딘의 배당체입니다. 안토시아닌의 범주에 속하는 200가지 이상의 고유한 식물 화학 물질이 있습니다. 야생 과일과 베리류의 주요 색소로서 안토시아닌을 추출할 수 있는 많은 공급원이 있습니다. 안토시아닌의 두드러진 공급원은 포도 껍질입니다. 포도 껍질의 안토시아닌 색소는 주로 디-글루코사이드, 모노-글루코사이드, 아실화된 모노글루코시드와 피오니딘, 말비딘, 시아니딘, 페투니딘 및 델피니딘의 아실화된 디-글루코사이드로 구성됩니다. 포도의 안토시아닌 함량은 30-750mg/100g까지 다양합니다.
가장 두드러진 안토시아닌은 시아니딘, 델피니딘, 펠라고니딘, 피오니딘, 말비딘 및 페투니딘입니다.
예를 들어, 안토시아닌은 자주색 고구마에서 발견됩니다.

Anthocyanins – 건강상의 이점

천연 식품 착색제로 기능하는 뛰어난 능력 외에도 안토시아닌은 항산화 효과로 인해 높은 평가를 받고 있습니다. 따라서 안토시아닌은 건강에 많은 긍정적인 효과를 보여줍니다. 연구에 따르면 안토시아닌은 암세포의 DNA 손상을 억제하고, 소화 효소를 억제하고, 고립된 췌장 세포에서 인슐린 생성을 유도하고, 염증 반응을 줄이고, 노화와 관련된 뇌 기능 저하를 방지하고, 모세혈관의 긴장을 개선하고, 혈소판 응집을 방지할 수 있습니다.