Extração ultra-sônica do anthocyanin
- As antocianinas são amplamente utilizadas como corante natural e aditivo nutricional em produtos alimentares.
- Extração ultra-sônica promove a liberação de antocianinas de alta qualidade a partir de plantas, resultando em rendimentos mais elevados e um processo rápido.
- Sonication é uma técnica leve, verde e eficiente para a produção industrial de antocianinas Food-/Pharma-grade.
antocianinas
As antocianinas são amplamente utilizadas como corantes naturais na indústria alimentícia. Eles têm um amplo espectro de tons de cor, variando de laranja através de vermelho, a roxo e azul, dependendo da estrutura molecular e valor de pH. O interesse nas antocianinas não se baseia apenas no seu efeito corante, mas também devido às suas propriedades benéficas para a saúde. Devido a crescentes preocupações ambientais e de saúde em relação a corantes sintéticos, corantes naturais são uma ótima alternativa como corante ecológico para a indústria de alimentos e drogas.
Extração de antocianinas melhorada por ultrasonically
- Os rendimentos mais elevados
- Processo de extração rápida – em poucos minutos
- extratos de alta qualidade – extração leve e não térmica
- Solventes verdes (água, etanol, glicerina, veget. óleos etc.)
- operação fácil e segura
- Baixo investimento e custos operacionais
- Robustez e baixa manutenção
- Verde, meio ambiente-amigável método
ultrassônico UP400St para extração em alta velocidade de botânicos em lotes.
Como extrair Anthocyyanins com ultra-som? – Estudos de caso
Extração ultra-sônica do anthocyanin do arroz roxo Oryza sativa L.
O arroz roxo da cepa Oryza Sativa (também conhecida como Violet Nori ou arroz violeta) é extraordinariamente rico em fenólicos como o grupo favonoide de antocianinas. Turrini et al. (2018) usaram extração ultrassônica para isolar polifenólicos como antocianinas e antioxidantes da caryopse (em forma inteira, marrom e parboiled) e as folhas de arroz roxo. Extração ultrassônica foi realizada usando um Hielscher UP200St (200W, 26kHz, Pic. (esquerda) e etanol 60% como solvente.
Para preservar a integridade da antocianina, os extratos ultrassônicos foram armazenados a −20°C, o que permitiu armazená-los por pelo menos até três meses.
Cyanidin-3 glicosídeo (também conhecido como chrysanthemin) foi de longe o Major detectado antocianina em ' violeta Nori ', ' Artemide ' e ' Nerone ' cultivares investigadas no estudo de Turrini et al., enquanto peonidin-3-glucosídeo e cyanidin-3-rutinoside (também antirrhinin) foram encontrados em quantidades inferiores.
As folhas de violeta de Oryza sativa são uma excelente fonte de antocianinas e conteúdo fenólico total (TPC). Com uma quantidade aproximada de 2 – 3 vezes maior que a do arroz e da farinha, as folhas de Oryza apresentam uma matéria-prima barata para a extração de antocianinas. Um rendimento estimado de cerca de 4 kg de folhas frescas de antocianina/t é significativamente superior ao do arroz de 1 kg de antocianina/t, calculado com base nas quantidades médias de antocianinas detectadas no arroz ' Violet Nori ' (1300 μg/g de arroz, como cianidina-3-glucosídeo) para um rendimento de cerca de 68 kg de arroz de 100 kg de Paddy.
Extração ultra-sônica do anthocyanin do repolho vermelho
Ravanfar et al. (2015) investigaram a eficiência da extração ultra-sônica de antocianinas do repolho vermelho. Experimentos de extração ultra-sônica foram realizados usando sistema ultra-sônico UP100H (Hielscher ultrasonics, 30 kHz, 100 W). O sonotrodo MS10 (diâmetro da ponta de 10mm) foi introduzido no centro de uma taça de vidro Jacketed controlada temperatura.
Pedaços de repolho vermelho recém-cortados de 5mm de dimensão (forma cubica) e 92,11 ± 0,45% de umidade foram utilizados para este experimento. Uma taça de vidro Jacketed (volume: 200ml) foi enchido com os 100ml da água destilada e 2G de partes do repolho vermelho. O copo foi coberto com a folha de alumínio para impedir a perda de solvente (água) pela evaporação durante o processo. Em todos os experimentos a temperatura na taça foi mantida usando o controlador termostático. As amostras foram finalmente coletadas, filtradas e centrifugadas a 4000rpm e os sobrenadantes foram utilizados para determinar a produção de antocianinas. A extração no banho de água foi realizada como experimento de controle.
O rendimento ótimo de antocianina de repolho vermelho foi determinado ao poder de 100 W, o tempo de 30 min e a temperatura de 15 ° c que resultou na produção de antocianina de cerca de 21 mg/L.
Devido às suas mudanças de cor no valor de pH e sua coloração intensa, corante de repolho vermelho tem sido usado como um indicador de pH em formulações farmacêuticas ou como um antioxidantes e corantes em sistemas alimentares, respectivamente.
Ultrasonics intensifica a extração de antocianinas de material vegetal significativamente.
Fonte: Ravanfar et al. 2015
Outros estudos demonstram a extração ultra-sônica bem sucedida das antocianinas de mirtilos, amoras, uvas, cerejas, morangos e batata-doce roxa, entre outros.
Configuração de sonicação com UIP1000hdT para a extração de compostos bioativos de botânicos em um lote. [Petigny et al. 2013]
Processadores ultra-sônicos de alta potência de Laboratório para pilotar e escala industrial.
Extratores ultra-sônicos de alto desempenho
Hielscher ultrasonics é especializada na fabricação de processadores ultra-sônicos de alto desempenho para a produção de extratos de alta qualidade de botânicos.
O amplo portfólio de produtos da Hielscher abrange desde pequenos e poderosos ultrasonicators de laboratório até sistemas robustos de bancada e totalmente industriais, que proporcionam ultra-som de alta intensidade para a extração e isolamento eficientes de substâncias bioativas (por exemplo, Antocianinas Gingerol, Piperina, Curcumina etc.). Todos os dispositivos ultra-sônicos de 200w para 16, 000W apresentam um display colorido para controle digital, um cartão SD integrado para gravação automática de dados, controle remoto do navegador e muito mais recursos de fácil utilização. Os sonotrodes e as células de fluxo (as partes, que estão em contato com o meio) podem ser esterilizados e são fáceis de limpar.
Os processadores ultra-sônicos robustos de Hielscher são construídos para a operação 24/7 a carga cheia, exigem a baixa manutenção e são fáceis e seguros operar-se. Uma exposição de cor digital permite um controle user-friendly do ultrasonicator.
Nossos sistemas são capazes de entregar de baixo até muito altas amplitudes. Para a extração de canabinóides e terpenos, oferecemos sonotrodes ultrassônicos especiais (também conhecidos como Sondas Ultrassônicas ou chifres) que são otimizados para o isolamento sensível de substâncias ativas de alta qualidade. Todos os nossos sistemas podem ser utilizados para a extração e posteriormente a emulsificação de canabinóides. A robustez do equipamento ultra-sônico de Hielscher permite a operação contínua (24/7) no serviço pesado e em ambientes de exigência.
O controle preciso dos parâmetros do processo ultra-sônico assegura a reprodutibilidade e a padronização do processo.
A tabela abaixo dá-lhe uma indicação da capacidade de processamento aproximado de nossos ultrasonicators:
| Volume batch | Quociente de vazão | Dispositivos Recomendados |
|---|---|---|
| 1 a 500mL | 10 a 200 mL / min | UP100H |
| 10 a 2000 mL | 20 a 400 mL / min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 a 20L | 00,2 a 4 L / min | UIP2000hdT |
| 10 a 100L | 2 de 10L / min | UIP4000hdT |
| n / D. | 10 a 100L / min | UIP16000 |
| n / D. | maior | aglomerado de UIP16000 |
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Processador ultra-sônico de UIP4000hdT (4kW) para a extração
Literatura / Referências
- 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.
Fatos, vale a pena conhecer
Como funciona a extração assistida por ultrassom?
A aplicação de ondas intensas do ultra-som a um meio líquido conduz à cavitação. O fenômeno da cavitação conduz localmente a temperaturas extremas, pressões, taxas do aquecimento/refrigerar, diferenciais da pressão e forças de cisalhamento elevadas no meio. Quando as bolhas da cavitação implodir na superfície dos sólidos (tais como partículas, pilhas da planta, tecidos etc.), os micro-jatos e a colisão interparticlular geram efeitos tais como a casca de superfície, a erosão e a avaria da partícula. Além disso, a implosão de bolhas de cavitação em meios líquidos criar macroturbulências e micro-mistura.
O irraditation ultra-sônico do material de planta fragmenta a matriz de pilhas da planta e realça a hidratação do mesmos. Chemat et al (2015) concluem que a extração ultra-sônica de compostos bioativos de plantas vegetais é o resultado de diferentes mecanismos independentes ou combinados, incluindo fragmentação, erosão, capilaridade, detexturação e sonoporação. Estes efeitos perturbar a parede celular, melhorar a transferência de massa, empurrando o solvente para a célula e sucção Phyto-composto carregado solvente para fora, e garantir o movimento líquido por micro-mistura.
A extração ultra-sônica é baseada em cavitação acústica e suas forças de cisalhamento hidrodinâmicas
O irraditation ultra-sônico do material de planta fragmenta a matriz de pilhas da planta e realça a hidratação do mesmos. Chemat et al. (2015) concluem que a extração ultra-sônica de compostos bioativos de plantas vegetais é o resultado de diferentes mecanismos independentes ou combinados, incluindo fragmentação, erosão, capilaridade, detexturação e sonoporação. Estes efeitos perturbar a parede celular, melhorar a transferência de massa, empurrando o solvente para a célula e sucção Phyto-composto carregado solvente para fora, e garantir o movimento líquido por micro-mistura.
Extração ultra-sônica atinge um isolamento muito rápido de compostos – superando os métodos convencionais de extração em menor tempo de processo, maior rendimento, e em temperaturas mais baixas. Como um tratamento mecânico suave, a extração assistida por ultrassom evita a degradação térmica de componentes bioativos e se destaca em comparação com outras técnicas, como extração convencional de solventes, hidrodestilação ou extração de Soxhlet, que são conhecidas por autodestruição moléculas sensíveis ao calor. Devido a estas vantagens, a extração ultra-sônica é a técnica preferida para a liberação de compostos bioativos sensíveis à temperatura dos botânicos.
Extração ultra-sônica de células vegetais: a seção transversal microscópica (TS) mostra o mecanismo de ações durante a extração ultra-sônica de células (ampliação 2000x) [recurso: Vilkhu et al. 2011]
Anticianina – Um pigmento valioso da planta
As antocianinas são pigmentos de plantas vacuolar, que podem parecer vermelho, roxo, azul ou preto. A expressão de cor dos pigmentos de antocianinas solúveis em água depende do seu valor de pH. As antocianinas são encontradas na célula vacuol, principalmente em flores e frutas, mas também em folhas, hastes e raízes, onde são encontradas principalmente em camadas de células externas, como a epiderme e células de mesofilo periférico.
Mais freqüentemente ocorrendo na natureza são os glicosídeos de cianidina, delphinidin, Malvidina, pelargonidina, Peonidina e Petunidina.
Exemplos proeminentes de plantas ricas em antocianinas incluem espécies de Vaccinium, tais como mirtilo, cranberry, e bolberry; Bagas de Rubus, incluindo framboesa preta, framboesa vermelha e amora; groselha preta, cereja, berinjela, arroz preto, Ube, batata doce de Okinawa, Uva Concord, uva muscadine, repolho vermelho e pétalas de violeta. Pêssegos e maçãs de polpa vermelha contêm antocianinas. As antocianinas são menos abundantes em banana, espargos, ervilha, erva-doce, pêra e batata, podendo estar totalmente ausentes em certas cultivares de groselhas verdes.
Estrutura das principais antocianinas
As antocianinas são uma ótima alternativa para substituir Agentes corantes sintéticos em produtos alimentares. As antocianinas são aprovadas para uso como corantes alimentares na União Européia, Austrália e Nova Zelândia, tendo o código corante E163. As antocianinas são encontradas em frutas e legumes e podem ser descritas como um tipo de pigmentos de plantas solúveis em água. Quimicamente, as antocianinas são glicosídeos de antocianidinas com base na estrutura de 2-fenilbenzophyrylium (flavylium). Existem mais de 200 fitoquímicos distintos que caem na categoria de antocianinas. Como um pigmento principal da cor em frutas selvagens e em bagas, há muitas fontes de que os antocianinas podem ser extraídos. Uma fonte proeminente de antocianinas é a pele das uvas. Os pigmentos da antocianina na pele da uva consistem principalmente de di-glucosídeos, mono-glucosídeo, monoglucosídeos acilados, bem como di-glucosídeos acilados de Peonidina, Malvidina, cianidina, Petunidina e delphinidin. O conteúdo de antocianinas em uvas varia de 30-750mg/100g.
As antocianinas mais proeminentes são a cianidina, a delphinidina, a pelargonidina, a Peonidina, a Malvidina e a Petunidina.
Por exemplo, as antocianinas peonidin-3-caffeoyl-p-hidroxibenzoyl sophoroside-5-glucosídeo, peonidin-3-(6 "-caffeoyl-6'' '-soforoside de feruloyl)-5-glucoside, e cyanidin-3-caffeoyl-p-hydroxybenzoyl sophoroside-o cinco-glucoside são encontrados no roxo batatas doces.
antocianinas – Benefícios para a saúde
Além de sua grande capacidade de funcionar como um corante alimentar natural, antocianinas são altamente valorizadas por seus efeitos antioxidantes. Portanto, antocianinas mostram muitos efeitos positivos para a saúde. A pesquisa mostrou que as antocianinas podem inibir o dano de DNA em células cancerosas, inibir as enzimas digestivas, induzir a produção de insulina em células pancreáticas isoladas, reduzir as respostas inflamatórias, proteger contra o declínio relacionado à idade na função cerebral, melhorar a tensão dos vasos sanguíneos capilares e prevenir a agregação de trombócitos.