Ultraljud antocyanin extraktion
Antocyaniner används ofta som naturligt färgämne och näringstillsats i livsmedelsprodukter. Ultraljud extraktion är en mycket effektiv och enkel teknik för att erhålla antocyaniner av hög kvalitet. Användningen av sond-typ sonikatorer främjar frisättningen av högkvalitativa antocyaniner från växter vilket resulterar i högre avkastningar och en snabb process. Samtidigt är ultraljudsbehandling en mild, grön och effektiv teknik för industriell produktion av livsmedels- och farmaceutiska antocyaniner.
antocyaniner – Hur man extraherar högkvalitativa antocyaniner med hjälp av en ultraljudsapparat
Antocyaniner används ofta som naturliga färgämnen inom livsmedelsindustrin. De har ett brett spektrum av färgtoner, från orange till rött, till lila och blått, beroende på molekylstruktur och pH-värde. Intresset för antocyaniner beror inte bara på deras färgande effekt, utan också på deras hälsofrämjande egenskaper. På grund av växande miljö- och hälsoproblem när det gäller syntetiska färgämnen är naturliga färgämnen ett bra alternativ som miljövänligt färgämne för livsmedels- och läkemedelsindustrin.
Ultraljudsförbättrad antocyaninextraktion
- Högre avkastning
- Snabb extraktionsprocess – inom några minuter
- Extrakt av hög kvalitet – Mild, icke-termisk extraktion
- Gröna lösningsmedel (vatten, etanol, glycerin, vegetabiliska oljor etc.)
- Enkel och säker drift
- Låga investerings- och driftskostnader
- Robusthet och lågt underhåll
- Grön och miljövänlig metod
Hur extraherar man antocyyaniner med ultraljud? – Fallstudier
Ultraljud antocyanin extraktion från lila ris Oryza Sativa L.
Lila ris av stammen Oryza Sativa (även känd som violett nori eller violett ris) är extraordinärt rik på fenoler som favonoidgruppen av antocyaniner. Turrini et al. (2018) använde ultraljudsextraktion för att isolera polyfenoler som antocyaniner och antioxidanter från karyopsis (i hel, brun och förkokt form) och bladen av lila ris. Ultraljud extraktion utfördes med hjälp av en Hielscher UP200St (200W, 26kHz, Pic. och etanol 60 % som lösningsmedel.
För att bevara antocyaninets integritet förvarades ultraljudsextrakten vid −20 °C, vilket gjorde det möjligt att lagra dem i minst upp till tre månader.
Cyanidin-3-glukosid (även känd som krysantemin) var den överlägset största detekterade antocyaninen i sorterna 'Violet Nori', 'Artemide' och 'Nerone' som undersöktes i studien av Turrini et al., medan peonidin-3-glukosid och cyanidin-3-rutinosid (även antirrhinin) hittades i lägre mängder.
De violetta bladen av Oryza Sativa är en utmärkt källa till antocyaniner och totalt fenolinnehåll (TPC). Med en mängd som är cirka 2–3 gånger högre än de i ris och mjöl är Oryza-bladen en billig råvara för utvinning av antocyaniner. En beräknad avkastning på cirka 4 kg antocyanin/t färska blad är betydligt högre än avkastningen för 1 kg antocyanin/t ris, beräknad på grundval av de medelhöga antocyaninmängder som påvisats i "Violet Nori"-ris (1300 μg/g ris, som cyanidin-3-glukosid) för en avkastning på cirka 68 kg ris från 100 kg ris.
Ultraljud antocyanin extraktion från rödkål
Ravanfar et al. (2015) har undersökt effektiviteten av ultraljudsextraktion av antocyaniner från rödkål. Ultraljudsextraktionsexperiment utfördes med hjälp av ultraljudssystem UP100H (Hielscher ultraljud, 30 kHz, 100 W). Sonotrode MS10 (10 mm spetsdiameter) sattes in i mitten av en temperaturkontrollerad mantlad glasbägare.
Nyskurna rödkålsbitar med en dimension på 5 mm (kubisk form) och en fukthalt på 92,11 ± 0,45 % användes för detta experiment. En mantlad glasbägare (volym: 200 ml) fylldes med 100 ml destillerat vatten och 2 g rödkålsbitar. Bägaren täcktes med aluminiumfolie för att förhindra förlust av lösningsmedel (vatten) genom avdunstning under processen. I alla experiment bibehölls temperaturen i bägaren med hjälp av en termostatisk regulator. Prover samlades slutligen in, filtrerades och centrifugerades vid 4000 rpm och supernatanter användes för att bestämma antocyaninutbytet. Extraktion i vattenbad utfördes som kontrollexperiment.
Det optimala utbytet av antocyanin från rödkål bestämdes vid en effekt på 100 W, en tid på 30 minuter och en temperatur på 15 °C, vilket resulterade i ett antocyaninutbyte på cirka 21 mg/L.
På grund av dess färgförändringar på pH-värdet och dess intensiva färgning har rödkålsfärgämnet använts som en pH-indikator i farmaceutiska formuleringar respektive som antioxidanter och färgämnen i livsmedelssystem.
Andra studier visar framgångsrik ultraljudsextraktion av antocyaniner från blåbär, björnbär, vindruvor, körsbär, jordgubbar och lila sötpotatis bland andra.
Högpresterande ultraljudsutsug
Hielscher Ultrasonics är specialiserat på tillverkning av högpresterande ultraljudsprocessorer för produktion av högkvalitativa extrakt från växter.
Den breda portföljen av Hielscher sonikatorer sträcker sig från små, kraftfulla labb ultraljudsapparater till robusta bänkskivor och helt industriella system, som levererar ultraljud med hög intensitet för effektiv extraktion och isolering av bioaktiva ämnen (t.ex. antocyaniner, gingerol, Piperin, Curcumin och så vidare).
Alla ultraljudsapparater från 200W till 16 000 W har en färgad pekskärm för digital kontroll, ett integrerat SD-kort för automatisk dataregistrering, webbläsarens fjärrkontroll och många fler användarvänliga funktioner. Sonotroderna och flödescellerna (de delar som är i kontakt med mediet) kan autoklaveras och är lätta att rengöra.
Hielscher sonikatorer är mycket robusta och byggda för 24/7 drift under full belastning, samtidigt som de kräver lågt underhåll och är enkla och säkra att använda. En digital färgdisplay möjliggör en användarvänlig kontroll av ultraljudsapparaten.
Våra system är kapabla att leverera från låga upp till mycket höga amplituder. För extraktion av cannabinoider och terpener erbjuder vi speciella ultraljudssonotroder (även kända som ultraljudssonder eller horn) som är optimerade för förnuftig isolering av högkvalitativa aktiva substanser. Alla våra system kan användas för extraktion och efteråt emulgering av cannabinoider. Robustheten hos Hielscher sonikatorer möjliggör kontinuerlig drift (24/7) vid tung belastning och i krävande miljöer.
Den exakta kontrollen av ultraljudsprocessparametrarna säkerställer reproducerbarhet och processstandardisering.
Tabellen nedan ger dig en indikation på den ungefärliga bearbetningskapaciteten hos våra ultraljudsapparater:
Batchvolym | Flöde | Rekommenderade enheter |
---|---|---|
1 till 500 ml | 10 till 200 ml/min | UP100H |
10 till 2000 ml | 20 till 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
0.1 till 20L | 0.2 till 4L/min | UIP2000hdT |
10 till 100L | 2 till 10L/min | UIP4000hdT |
N.A. | 10 till 100 L/min | UIP16000 |
N.A. | Större | kluster av UIP16000 |
Kontakta oss! / Fråga oss!
Litteratur / Referenser
- 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 som är värda att veta
Hur fungerar ultraljudsassisterad extraktion?
Appliceringen av intensiva ultraljudsvågor på ett flytande medium resulterar i kavitation. Fenomenet Kavitation leder lokalt till extrema temperaturer, tryck, värme-/kylhastigheter, tryckskillnader och höga skjuvkrafter i mediet. När kavitationsbubblor imploderar på ytan av fasta ämnen (t.ex. partiklar, växtceller, vävnader etc.), genererar mikrostrålar och kollisioner mellan partierna effekter som ytflagning, erosion och partikelnedbrytning. Dessutom skapar implosionen av kavitationsbubblor i flytande medier makroturbulens och mikroblandning.
Ultraljud irradiation av växtmaterial fragmenterar matrisen av växtceller och förbättrar hydreringen av samma. Chemat et al (2015) drar slutsatsen att ultraljudsextraktion av bioaktiva föreningar från växter är resultatet av olika oberoende eller kombinerade mekanismer inklusive fragmentering, erosion, kapilläritet, detexturation och sonoporation. Dessa effekter stör cellväggen, förbättrar massöverföringen genom att trycka in lösningsmedel i cellen och suga ut fytoföreningsladdat lösningsmedel och säkerställer vätskerörelse genom mikroblandning.
Ultraljud irradiation av växtmaterial fragmenterar matrisen av växtceller och förbättrar hydreringen av samma. Chemat et al. (2015) drar slutsatsen att ultraljudsextraktion av bioaktiva föreningar från växter är resultatet av olika oberoende eller kombinerade mekanismer inklusive fragmentering, erosion, kapilläritet, detexturation och sonoporation. Dessa effekter stör cellväggen, förbättrar massöverföringen genom att trycka in lösningsmedel i cellen och suga ut fytoföreningsladdat lösningsmedel och säkerställer vätskerörelse genom mikroblandning.
Ultraljud extraktion uppnår en mycket snabb isolering av föreningar - överträffar konventionella extraktionsmetoder i kortare processtid, högre utbyte, och vid lägre temperaturer. Som en mild mekanisk behandling undviker ultraljudsassisterad extraktion termisk nedbrytning av bioaktiva komponenter och utmärker sig i jämförelse med andra tekniker som konventionell lösningsmedelsextraktion, hydrodestillation eller Soxhlet-extraktion, som är kända för att förstöra värmekänsliga molekyler. På grund av dessa fördelar är ultraljud extraktion den föredragna tekniken för frisättning av temperaturkänsliga bioaktiva föreningar från växter.
Antocyaninfärgning – Ett värdefullt växtpigment
Antocyaniner är vakuolära växtpigment som kan se röda, lila, blå eller svarta ut. Färguttrycket hos de vattenlösliga antocyaninpigmenten beror på deras pH-värde. Antocyaniner finns i cellvakuolen, främst i blommor och frukter, men även i blad, stjälkar och rötter, där de finns mestadels i yttre celskikt som epidermis och perifera mesofyllceller.
Vanligast förekommande i naturen är glykosiderna cyanidin, delphinidin, malvidin, pelargonidin, peonidin och petunidin.
Framträdande exempel på växter som är rika på antocyaniner inkluderar vaccinium-arter, såsom blåbär, tranbär och blåbär; Rubusbär, inklusive svarta hallon, röda hallon och björnbär; svarta vinbär, körsbär, aubergine, svart ris, ube, Okinawa-sötpotatis, Concord-druva, muskadindruva, rödkål och violetta kronblad. Persikor och äpplen med rött kött innehåller antocyaniner. Antocyaniner är mindre vanliga i banan, sparris, ärtor, fänkål, päron och potatis, och kan vara helt frånvarande i vissa sorter av gröna krusbär.
Antocyaniner är ett bra alternativ för att ersätta syntetiska färgämnen i livsmedelsprodukter. Antocyaniner är godkända för användning som färgämnen i livsmedel i Europeiska unionen, Australien och Nya Zeeland, med färgämneskod E163. Antocyaniner finns i frukt och grönsaker och kan beskrivas som en typ av vattenlösliga växtpigment. Kemiskt sett är antocyaniner glykosider av antocyanidiner baserade på 2-fenylbensofyryliumstrukturen (flavylium). Det finns mer än 200 olika fytokemikalier som faller inom kategorin antocyaniner. Som huvudfärgpigment i vilda frukter och bär finns det många källor från vilka antocyaniner kan utvinnas. En framträdande källa till antocyaniner är skalet på druvor. Antocyaninpigmenten i druvskal består huvudsakligen av di-glukosider, monoglukosider, acylerade monoglukosider samt acylerade di-glukosider av peonidin, malvidin, cyanidin, petunidin och delphinidin. Antocyaninhalten i druvor varierar från 30-750 mg/100 g.
De mest framträdande antocyaninerna är cyanidin, delphinidin, pelargonidin, peonidin, malvidin och petunidin.
Till exempel finns antocyaninerna peonidin-3-caffeoyl-p-hydroxibensoorosid-5-glukosid, peonidin-3-(6"-caffeoyl-6'''-feruloyl sophorosid)-5-glukosid och cyanidin-3-caffeoyl-p-hydroxibensoylsoforsid-5-glukosid i lila sötpotatis.
antocyaniner – Hälsofördelar
Förutom deras stora förmåga att fungera som ett naturligt färgämne i livsmedel, är antocyaniner högt värderade för sina antioxidativa effekter. Därför visar antocyaniner många positiva hälsoeffekter. Forskning har visat att antocyaniner kan hämma DNA-skador i cancerceller, hämma matsmältningsenzymer, inducera insulinproduktion i isolerade bukspottkörtelceller, minska inflammatoriska reaktioner, skydda mot åldersrelaterad nedgång i hjärnans funktion, förbättra tätheten i kapillärblodkärlen och förhindra trombocytaggregation.