Ekstraktimi i antocianit me ultratinguj

Antocianinet përdoren gjerësisht si ngjyrues natyral dhe shtues ushqyes në produktet ushqimore. Ekstraktimi me ultratinguj është një teknikë shumë efikase dhe e thjeshtë për të marrë antocianina me cilësi të lartë. Përdorimi i sonikatorëve të tipit sondë nxit lirimin e antocianineve me cilësi të lartë nga bimët, duke rezultuar në rendimente më të larta dhe një proces të shpejtë. Në të njëjtën kohë, sonikimi është një teknikë e butë, e gjelbër dhe efikase për prodhimin industrial të antocianineve të kategorisë ushqimore dhe farmaceutike.

antocianinet – Si të nxirrni antocianina me cilësi të lartë duke përdorur një Sonicator

Antocianinet përdoren gjerësisht si ngjyrues natyral në industrinë ushqimore. Ato kanë një spektër të gjerë tonesh ngjyrash, duke filluar nga portokallia në të kuqe, në vjollcë dhe blu, në varësi të strukturës molekulare dhe vlerës së pH. Interesi për antocianinat nuk bazohet vetëm në efektin e tyre ngjyrues, por edhe për shkak të vetive të tyre të dobishme për shëndetin. Për shkak të shqetësimeve në rritje mjedisore dhe shëndetësore në lidhje me ngjyrat sintetike, ngjyrat natyrale janë një alternativë e shkëlqyeshme si ngjyrues miqësor ndaj mjedisit për industrinë ushqimore dhe ilaçe.

Ekstraktimi i antocianit i përmirësuar në mënyrë tejzanor

Si të nxjerrim antocianinet me ultratinguj? – Studimet e rasteve

Nxjerrja me ultratinguj e antocianinës nga orizi i purpurt Oryza Sativa L.

Orizi vjollcë i llojit Oryza Sativa (i njohur gjithashtu si Violet Nori ose orizi vjollcë) është jashtëzakonisht i pasur me fenolikë si grupi favonoid i antocianit. Turrini etj. (2018). Ekstraktimi me ultratinguj u krye duke përdorur një Hielscher UP200St (200W, 26kHz, foto majtas) dhe etanol 60% si tretës.
Për të ruajtur integritetin e antocianinës, ekstraktet tejzanor u ruajtën në -20°C, gjë që lejoi ruajtjen e tyre për të paktën deri në tre muaj.
Glukozidi cianidin-3 (i njohur gjithashtu si krizantemina) ishte deri tani antocianina kryesore e zbuluar në kultivarët 'Violet Nori', 'Artemide' dhe 'Nerone' të hulumtuar në studimin e Turrini et al., ndërsa peonidin-3-glukozidi dhe cianidin- 3-rutinozid (gjithashtu antirrhinin) u gjet në sasi më të ulëta.
Gjethet e vjollcës së Oryza Sativa janë një burim i shkëlqyer i antocianineve dhe përmbajtjes totale të fenolit (TPC). Me një shumë përafërsisht. 2–3 herë më të larta se ato në oriz dhe miell, gjethet e Oryza paraqesin një lëndë të parë të lirë për nxjerrjen e antocianineve. Një rendiment i vlerësuar prej rreth 4 kg antocianë/t gjethe të freskëta është dukshëm më i lartë se ai i 1 kg antocianë/t oriz, i llogaritur në bazë të sasive mesatare të antocianës të zbuluara në orizin "Violet Nori" (1300 μg/g oriz, si cianidin -3-glukozid) për një rendiment prej rreth 68 kg oriz nga 100 kg oriz.

Nxjerrja me ultratinguj e antocianinës nga lakra e kuqe

Ravanfar et al. (2015) kanë hetuar efikasitetin e nxjerrjes tejzanor të anthocyanins nga lakra e kuqe. Eksperimentet e nxjerrjes tejzanor u kryen duke përdorur sistemin tejzanor UP100H (Hielscher Ultrasonics, 30 kHz, 100 W). Sonotrode MS10 (diametri i majës 10 mm) u fut në qendër të një gote qelqi me xhaketë të kontrolluar me temperaturë.

Për këtë eksperiment u përdorën copa të lakrës së kuqe të sapo prera me dimension 5 mm (formë kubike) dhe përmbajtje lagështie 92,11 ± 0,45%. Një gotë qelqi e veshur me xhaketë (vëllimi: 200 ml) u mbush me 100 ml ujë të distiluar dhe 2 g copa lakre të kuqe. Gota u mbulua me letër alumini për të parandaluar humbjen e tretësit (ujit) nga avullimi gjatë procesit. Në të gjitha eksperimentet temperatura në gotë u mbajt duke përdorur kontrollues termostatik. Më në fund u mblodhën mostrat, u filtruan dhe u centrifuguan në 4000 rpm dhe supernatantët u përdorën për të përcaktuar rendimentin e antocianit. Nxjerrja në banjë uji u krye si eksperiment kontrolli.
Rendimenti optimal i antocianinës nga lakra e kuqe u përcaktua në fuqinë 100 W, kohën 30 min dhe temperaturën 15°C që rezultoi me rendimentin e antocianit prej rreth 21 mg/L.
Për shkak të ndryshimeve të ngjyrës në vlerën e pH dhe ngjyrosjes intensive, boja e lakrës së kuqe është përdorur si tregues pH në formulimet farmaceutike ose si antioksidantë dhe ngjyrues në sistemet ushqimore, përkatësisht.

Ultrasonikët intensifikojnë në mënyrë të konsiderueshme nxjerrjen e antocianineve nga materiali bimor.
burimi: Ravanfar et al. 2015

 
Studime të tjera demonstrojnë nxjerrjen e suksesshme me ultratinguj të anthocyanins nga boronicat, manaferrat, rrushi, qershitë, luleshtrydhet dhe patatja e ëmbël vjollcë ndër të tjera.

Ekstraktorë tejzanor me performancë të lartë

Hielscher Ultrasonics është e specializuar në prodhimin e procesorëve tejzanor me performancë të lartë për prodhimin e ekstrakteve me cilësi të lartë nga botanikët.
Portofoli i gjerë i sonikatorëve Hielscher varion nga ultrasonikë të vegjël dhe të fuqishëm laboratorikë deri te sistemet e fuqishme me tavolinë dhe plotësisht industriale, të cilat ofrojnë ultratinguj me intensitet të lartë për nxjerrjen dhe izolimin efikas të substancave bioaktive (p.sh. antocianin, gingerol, piperinë, kurkumin etj.).
Të gjithë ultrasonikët nga 200 W te 16,000 W përmban një ekran me prekje me ngjyra për kontrollin dixhital, një kartë SD të integruar për regjistrimin automatik të të dhënave, telekomandë të shfletuesit dhe shumë veçori të tjera miqësore për përdoruesit. Sonotrodet dhe qelizat rrjedhëse (pjesët që janë në kontakt me mediumin) mund të autoklavohen dhe pastrohen lehtë.
Sonikatorët Hielscher janë shumë të fortë dhe të ndërtuar për funksionim 24/7 nën ngarkesë të plotë, ndërkohë që kërkojnë mirëmbajtje të ulët dhe janë të lehtë dhe të sigurt për t'u përdorur. Një ekran dixhital me ngjyra lejon një kontroll të lehtë për përdoruesit të ultrazërit.
Sistemet tona janë në gjendje të japin nga amplituda të ulëta deri në shumë të larta. Për nxjerrjen e kanabinoideve dhe terpeneve, ne ofrojmë sonotrode speciale ultrasonike (të njohura edhe si sonda ose brirë tejzanor) që janë të optimizuara për izolimin e ndjeshëm të substancave aktive me cilësi të lartë. Të gjitha sistemet tona mund të përdoren për nxjerrjen dhe emulsifikimin më pas të kanabinoideve. Fuqia e sonikatorëve Hielscher lejon funksionimin e vazhdueshëm (24/7) në punë të rënda dhe në mjedise kërkuese.

Kontrolli i saktë i parametrave të procesit tejzanor siguron riprodhueshmëri dhe standardizimin e procesit.
 

Tabela e mëposhtme ju jep një tregues të kapacitetit të përafërt të përpunimit të ultrasonikëve tanë:

Literatura / Referencat

• 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.

Fakte që ia vlen të dihen

Si funksionon nxjerrja e asistuar me ultratinguj?

Aplikimi i valëve intensive të ultrazërit në një mjedis të lëngshëm rezulton në kavitacion. Fenomeni i kavitacion çon në nivel lokal në temperatura ekstreme, presione, shpejtësi ngrohje/ftohje, diferenca të presionit dhe forca të larta prerëse në mjedis. Kur flluskat e kavitacionit shpërthejnë në sipërfaqen e trupave të ngurtë (të tilla si grimcat, qelizat bimore, indet etj.), mikro-jetët dhe përplasjet ndërgrimore gjenerojnë efekte të tilla si lëvrimi i sipërfaqes, erozioni dhe prishja e grimcave. Për më tepër, shpërthimi i flluskave të kavitacionit në media të lëngshme krijon makro-turbulenca dhe mikro-përzierje.
Rrezatimi tejzanor i materialit bimor copëton matricën e qelizave bimore dhe rrit hidratimin e tyre. Chemat et al (2015) konkludojnë se nxjerrja me ultratinguj e komponimeve bioaktive nga botanikët është rezultat i mekanizmave të ndryshëm të pavarur ose të kombinuar duke përfshirë fragmentimin, erozionin, kapilaritetin, deteksturimin dhe sonoporimin. Këto efekte prishin murin qelizor, përmirësojnë transferimin e masës duke e shtyrë tretësin në qelizë dhe duke thithur tretësin e ngarkuar me fito-përbërje, dhe sigurojnë lëvizjen e lëngut me mikropërzierje.

Nxjerrja me ultratinguj bazohet në kavitacionin akustik dhe forcat e tij të prerjes hidrodinamike

Rrezatimi tejzanor i materialit bimor copëton matricën e qelizave bimore dhe rrit hidratimin e tyre. Chemat et al. (2015) arrijnë në përfundimin se nxjerrja me ultratinguj e komponimeve bioaktive nga botanikët është rezultat i mekanizmave të ndryshëm të pavarur ose të kombinuar duke përfshirë fragmentimin, erozionin, kapilaritetin, deteksturimin dhe sonoporimin. Këto efekte prishin murin qelizor, përmirësojnë transferimin e masës duke e shtyrë tretësin në qelizë dhe duke thithur tretësin e ngarkuar me fito-përbërje, dhe sigurojnë lëvizjen e lëngut me mikropërzierje.
Nxjerrja me ultratinguj arrin një izolim shumë të shpejtë të përbërjeve - duke tejkaluar metodat konvencionale të nxjerrjes në kohë më të shkurtër procesi, rendiment më të lartë dhe në temperatura më të ulëta. Si një trajtim i butë mekanik, nxjerrja me ndihmën e ultrazërit shmang degradimin termik të përbërësve bioaktive dhe shkëlqen në krahasim me teknikat e tjera si nxjerrja e zakonshme me tretës, hidrodistilimi ose nxjerrja e Soxhletit, të cilat dihet se shkatërrojnë molekulat e ndjeshme ndaj nxehtësisë. Për shkak të këtyre avantazheve, nxjerrja me ultratinguj është teknika e preferuar për çlirimin e komponimeve bioaktive të ndjeshme ndaj temperaturës nga botanikët.

Nxjerrja me ultratinguj nga qelizat bimore: seksioni tërthor mikroskopik (TS) tregon mekanizmin e veprimeve gjatë nxjerrjes tejzanor nga qelizat (zmadhimi 2000x) [burimi: Vilkhu et al. 2011]

antocianin – Një pigment i vlefshëm bimor

Antocianinet janë pigmente bimore vakuolare, të cilat mund të duken të kuqe, vjollcë, blu ose të zezë. Shprehja e ngjyrave të pigmenteve antociane të tretshme në ujë varet nga vlera e pH-së së tyre. Antocianinet gjenden në vakuolën qelizore, kryesisht në lule dhe fruta, por edhe në gjethe, kërcell dhe rrënjë, ku gjenden kryesisht në shtresat e jashtme qelizore si epiderma dhe qelizat periferike të mezofilit.
Më të shpeshta në natyrë janë glikozidet e cianidinës, delfinidinës, malvidinës, pelargonidinës, peonidinës dhe petunidinës.
Shembuj të shquar të bimëve të pasura me antocianina përfshijnë speciet vaccinium, të tilla si boronica, boronicat dhe boronicat; Manaferrat rubus, duke përfshirë mjedrën e zezë, mjedrën e kuqe dhe manaferrën; rrush pa fara e zezë, qershi, patëllxhan, oriz i zi, ube, patate e ëmbël Okinawan, rrush Concord, rrush muscadine, lakër e kuqe dhe petale vjollce. Pjeshkët dhe mollët me mish të kuq përmbajnë antocianin. Anthocyanins janë më pak të bollshme në banane, asparagus, bizele, kopër, dardhë dhe patate dhe mund të mungojnë plotësisht në disa kultivarë të patëllxhanëve jeshile.

Struktura e antocianineve kryesore

Antocianinet janë një alternativë e shkëlqyer për të zëvendësuar agjentët ngjyrues sintetikë në produktet ushqimore. Antocianinet janë miratuar për përdorim si ngjyrues ushqimor në Bashkimin Evropian, Australi dhe Zelandën e Re, me kodin e ngjyruesit E163. Antocianinet gjenden në fruta dhe perime dhe mund të përshkruhen si një lloj pigmentesh bimore të tretshme në ujë. Kimikisht, antocianinet janë glikozide të antocianidinave të bazuara në strukturën e 2-fenilbenzofirilit (flavylium). Ka më shumë se 200 fitokemikale të dallueshme që hyjnë në kategorinë e antocianineve. Si pigmenti kryesor i ngjyrës në frutat dhe manaferrat e egra, ka shumë burime nga të cilat mund të nxirren antocianinet. Një burim i spikatur i antocianineve është lëkura e rrushit. Pigmentet antociane në lëkurën e rrushit përbëhen kryesisht nga di-glukozide, mono-glukozide, monoglukozide të aciluara si dhe di-glukozide të aciluara të peonidinës, malvidinës, cianidinës, petunidinës dhe delfinidinës. Përmbajtja e antocianinës në rrush varion nga 30-750mg/100g.
Antocianinet më të spikatura janë cianidina, delfinidina, pelargonidina, peonidina, malvidina dhe petunidina.
Për shembull antocianinet peonidin-3-kafeoil-p-hidroksibenzoil soforozid-5-glukozid, peonidin-3-(6″-kafeoil-6‴-feruloil soforozid)-5-glukozid dhe cianidin-3-kafeoil-p-hidroksi soforozid-5-glukozidi gjenden në patatet e ëmbla të purpurta.

antocianinet – Përfitimet shëndetësore

Përveç aftësisë së tyre të madhe për të funksionuar si një ngjyrues ushqimor natyral, antocianinet vlerësohen shumë për efektet e tyre antioksiduese. Prandaj, antocianinet tregojnë shumë efekte pozitive shëndetësore. Hulumtimet kanë treguar se antocianinet mund të pengojnë dëmtimin e ADN-së në qelizat e kancerit, të pengojnë enzimat e tretjes, të nxisin prodhimin e insulinës në qelizat e izoluara të pankreasit, të zvogëlojnë përgjigjet inflamatore, të mbrojnë nga rënia e funksionit të trurit të lidhur me moshën, të përmirësojnë ngushtimin e enëve të gjakut kapilar dhe të parandalojnë grumbullimin e trombociteve.