Antosianinlarni ultratovush yordamida ekstraksiya qilish

Antosianinlar oziq-ovqat mahsulotlarida tabiiy boʻyoq va oziqlantiruvchi qoʻshimcha sifatida keng qoʻllaniladi. Ultratovushli ekstraksiya yuqori sifatli antosianinlarni olishning juda samarali va oddiy usulidir. Zond tipidagi ultratovush qurilmalaridan foydalanish oʻsimliklardan yuqori sifatli antosianinlarning ajralib chiqishini kuchaytirib, yuqoriroq chiqim va tezkor jarayonni taʼminlaydi. Shu bilan birga, ultratovush bilan ishlov berish oziq-ovqat va farmatsevtika sifat talablariga javob beradigan antosianinlarni sanoat miqyosida ishlab chiqarish uchun yumshoq, ekologik toza va samarali usuldir.

Antosianinlar – ultratovush qurilmasi yordamida yuqori sifatli antosianinlarni qanday ekstraksiya qilish mumkin

Antosianinlar oziq-ovqat sanoatida tabiiy boʻyoqlar sifatida keng qoʻllaniladi. Ular molekulyar tuzilishi va pH qiymatiga qarab toʻq sariqdan qizil, binafsha va koʻkkacha boʻlgan keng rang tuslari spektriga ega. Antosianinlarga qiziqish nafaqat ularning rang berish taʼsiriga, balki sogʻliq uchun foydali xususiyatlariga ham bogʻliq. Sintetik boʻyoqlarning atrof-muhit va sogʻliqqa taʼsiri yuzasidan xavotirlar ortib borayotgani sababli, tabiiy boʻyoqlar oziq-ovqat va dori sanoati uchun ekologik toza boʻyoq sifatida ajoyib muqobildir.

Ultratovush yordamida yaxshilangan antosianin ekstraksiyasi

Antosianinlarni ultratovush yordamida qanday ekstraksiya qilish mumkin? – Amaliy tadqiqotlar

Binafsha rangli Oryza Sativa L. guruchidan antosianinlarni ultratovush yordamida ekstraksiya qilish

Oryza Sativa shtammiga mansub binafsha guruch (Violet Nori yoki binafsha guruch nomi bilan ham tanilgan) antosianinlarning flavonoid guruhi kabi fenolik birikmalarga nihoyatda boy. Turrini et al. (2018) binafsha guruchning don mevasidan (butun, jigarrang va bugʻ bilan oldindan ishlov berilgan shakllarda) hamda barglaridan antosianinlar va antioksidantlar kabi polifenolik birikmalarni ajratib olish uchun ultratovushli ekstraksiyadan foydalangan. Ultratovushli ekstraksiyada Hielscher UP200St (200W, 26kHz, chapdagi rasm) qurilmasidan va erituvchi sifatida 60% etanoldan foydalanilgan.
Antosianinlarning yaxlitligini saqlash uchun ultratovush yordamida olingan ekstraktlar −20°C da saqlangan, bu esa ularni kamida uch oygacha saqlash imkonini bergan.
Turrini et al. tadqiqotida oʻrganilgan ‘Violet Nori’, ‘Artemide’ va ‘Nerone’ navlarida siyanidin-3 glyukozid (xrizantemin nomi bilan ham tanilgan) aniqlangan antosianinlar orasida miqdori jihatidan ancha ustun boʻlgan, peonidin-3-glyukozid va siyanidin-3-rutinozid (antirrinin nomi bilan ham tanilgan) esa kamroq miqdorda topilgan.
Oryza Sativaning binafsha barglari antosianinlar va umumiy fenolik tarkib (TPC) uchun ajoyib manbadir. Guruch va undagiga nisbatan taxminan 2–3 baravar yuqori miqdori bilan Oryza barglari antosianinlarni ekstraksiya qilish uchun arzon xomashyo hisoblanadi. Yangi barglardan olinadigan taxminiy chiqim – taxminan 4 kg antosianin/t yangi barg – guruchdan olinadigan 1 kg antosianin/t guruch chiqimidan sezilarli darajada yuqoridir. Guruch uchun bu qiymat 100 kg sholidan taxminan 68 kg guruch chiqimi va ‘Violet Nori’ guruchida aniqlangan oʻrtacha antosianin miqdori (siyanidin-3-glyukozid hisobida 1300 µg/g guruch) asosida hisoblangan.

Qizil karamdan antosianinlarni ultratovush yordamida ekstraksiya qilish

Ravanfar et al. (2015) qizil karamdan antosianinlarni ultratovush yordamida ekstraksiya qilish samaradorligini oʻrgangan. Ultratovushli ekstraksiya tajribalarida quyidagi ultratovush tizimidan foydalanilgan: UP100H (Hielscher Ultrasonics, 30 kHz, 100 W). MS10 sonotrodi (uchining diametri 10mm) harorati boshqariladigan, koʻylakli shisha stakanning markaziga kiritilgan.

Ushbu tajribada oʻlchami 5mm (kub shaklida) va namlik miqdori 92,11 ± 0,45 % boʻlgan, yangi kesilgan qizil karam boʻlaklaridan foydalanilgan. Koʻylakli shisha stakanga (hajmi: 200ml) 100ml distillangan suv va 2g qizil karam boʻlaklari solingan. Jarayon davomida erituvchining (suvning) bugʻlanish orqali yoʻqolishiga yoʻl qoʻymaslik uchun stakan alyuminiy folga bilan yopilgan. Barcha tajribalarda stakandagi harorat termostatik boshqaruv moslamasi yordamida saqlab turilgan. Yakunda namunalar yigʻilgan, filtrlangan va 4000rpm da sentrifugalangan, antosianin chiqimini aniqlash uchun esa choʻkma ustidagi suyuqliklardan foydalanilgan. Nazorat tajribasi sifatida suv hammomida ekstraksiya oʻtkazilgan.
Qizil karamdan antosianinning optimal chiqimi 100 W quvvat, 30 min vaqt va 15°C haroratda aniqlangan boʻlib, bu sharoitlarda antosianin chiqimi taxminan 21 mg/L boʻlgan.
pH qiymatiga qarab rangi oʻzgarishi va kuchli rang berishi tufayli qizil karam boʻyogʻi farmatsevtik tarkiblarda pH indikatori sifatida yoki oziq-ovqat tizimlarida antioksidant va boʻyoq sifatida qoʻllanilgan.

Ultratovush oʻsimlik materialidan antosianinlarni ekstraksiya qilishni sezilarli darajada kuchaytiradi.
manba: Ravanfar et al. 2015

 
Boshqa tadqiqotlar, jumladan, koʻk rezavor, maymunjon, uzum, gilos, qulupnay va binafsha batatdan antosianinlarni ultratovush yordamida muvaffaqiyatli ekstraksiya qilishni koʻrsatadi.

Yuqori unumdorlikdagi ultratovushli ekstraktorlar

Hielscher Ultrasonics oʻsimlik xomashyosidan yuqori sifatli ekstraktlar ishlab chiqarish uchun yuqori unumdorlikdagi ultratovush protsessorlarini ishlab chiqarishga ixtisoslashgan.
Hielscher ultratovush qurilmalarining keng assortimenti kichik, kuchli laboratoriya ultratovush qurilmalaridan tortib, biofaol moddalarni samarali ekstraksiya qilish va ajratib olish uchun yuqori intensivlikdagi ultratovushni taʼminlaydigan mustahkam stol usti va toʻliq sanoat tizimlarigacha boʻlgan qurilmalarni qamrab oladi. Ushbu biofaol moddalarga quyidagilar kiradi (masalan, antosianinlar, gingerol, piperin, kurkumin va boshqalar).
Quvvati 200W – 16 000W oraligʻidagi barcha ultratovush qurilmalari raqamli boshqaruv uchun rangli sensorli displey, maʼlumotlarni avtomatik qayd etish uchun oʻrnatilgan SD karta, brauzer orqali masofadan boshqarish va foydalanuvchiga qulay boshqa koʻplab funksiyalarga ega. Sonotrodlar va oqim hujayralarini (muhit bilan bevosita aloqa qiladigan qismlarni) avtoklavlash mumkin va ularni tozalash oson.
Hielscher ultratovush qurilmalari juda mustahkam boʻlib, toʻliq yuklama ostida 24/7 ishlash uchun yaratilgan; shu bilan birga, ular kam texnik xizmat talab qiladi hamda ulardan foydalanish oson va xavfsiz. Raqamli rangli displey ultratovush qurilmasini qulay boshqarish imkonini beradi.
Tizimlarimiz pastdan juda yuqorigacha boʻlgan amplitudalarni taʼminlay oladi. Kannabinoidlar va terpenlarni ekstraksiya qilish uchun biz yuqori sifatli faol moddalarni yumshoq usulda ajratib olishga moslashtirilgan maxsus ultratovush sonotrodlarini (ultratovush zondlari yoki shoxlari deb ham ataladi) taklif qilamiz. Barcha tizimlarimiz kannabinoidlarni ekstraksiya qilish va undan keyin emulsiyalash uchun ishlatilishi mumkin. Hielscher ultratovush qurilmalarining mustahkamligi katta yuklama ostida va murakkab muhitlarda uzluksiz (24/7) ishlash imkonini beradi.

Ultratovush jarayoni parametrlarini aniq boshqarish natijalarning takrorlanuvchanligini va jarayonni standartlashtirishni taʼminlaydi.
 

Quyidagi jadval ultratovush qurilmalarimizning taxminiy ishlov berish quvvati haqida tasavvur beradi:

Adabiyotlar / Manbalar

• 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.

Bilishga arziydigan maʼlumotlar

Ultratovush yordamidagi ekstraksiya qanday ishlaydi?

Suyuq muhitga kuchli ultratovush toʻlqinlarini qoʻllash kavitatsiyaga olib keladi. Kavitatsiya hodisasi muhitning ayrim joylarida oʻta yuqori haroratlar, bosimlar, qizish/sovish tezliklari, bosim farqlari va yuqori siljish kuchlarini yuzaga keltiradi. Kavitatsiya pufakchalari qattiq jismlar (masalan, zarrachalar, oʻsimlik hujayralari, toʻqimalar va boshqalar) yuzasida ichkariga qulaganda, mikrooqimlar va zarrachalararo toʻqnashuvlar yuzaning koʻchishi, eroziya va zarrachalarning parchalanishi kabi taʼsirlarni hosil qiladi. Bundan tashqari, suyuq muhitdagi kavitatsiya pufakchalarining ichkariga qulashi makroturbulentlik va mikroaralashishni yuzaga keltiradi.
Oʻsimlik materialiga ultratovush bilan taʼsir qilish oʻsimlik hujayralari matritsasini parchalaydi va uning gidratatsiyasini kuchaytiradi. Chemat et al (2015) oʻsimlik xomashyosidan biofaol birikmalarni ultratovush yordamida ekstraksiya qilish parchalanish, eroziya, kapillyarlik, tuzilmaning buzilishi va sonoporatsiyani oʻz ichiga oladigan turli mustaqil yoki birgalikda ishlaydigan mexanizmlar natijasi, degan xulosaga kelgan. Bu taʼsirlar hujayra devorini parchalaydi, erituvchini hujayra ichiga itarish va oʻsimlik birikmalari bilan toʻyingan erituvchini tashqariga soʻrib chiqarish orqali massa almashinuvini yaxshilaydi hamda mikroaralashish orqali suyuqlik harakatini taʼminlaydi.

Ultratovushli ekstraksiya akustik kavitatsiya va uning gidrodinamik siljish kuchlariga asoslanadi

Oʻsimlik materialiga ultratovush bilan taʼsir qilish oʻsimlik hujayralari matritsasini parchalaydi va uning gidratatsiyasini kuchaytiradi. Chemat et al. (2015) oʻsimlik xomashyosidan biofaol birikmalarni ultratovush yordamida ekstraksiya qilish parchalanish, eroziya, kapillyarlik, tuzilmaning buzilishi va sonoporatsiyani oʻz ichiga oladigan turli mustaqil yoki birgalikda ishlaydigan mexanizmlar natijasi, degan xulosaga kelgan. Bu taʼsirlar hujayra devorini parchalaydi, erituvchini hujayra ichiga itarish va oʻsimlik birikmalari bilan toʻyingan erituvchini tashqariga soʻrib chiqarish orqali massa almashinuvini yaxshilaydi hamda mikroaralashish orqali suyuqlik harakatini taʼminlaydi.
Ultratovushli ekstraksiya birikmalarni juda tez ajratib olishga erishadi – jarayonning qisqaroq davomiyligi, yuqoriroq chiqim va pastroq haroratlar boʻyicha anʼanaviy ekstraksiya usullaridan ustun turadi. Yumshoq mexanik ishlov sifatida ultratovush yordamidagi ekstraksiya biofaol komponentlarning issiqlik taʼsirida parchalanishiga yoʻl qoʻymaydi va issiqlikka sezgir molekulalarni buzishi maʼlum boʻlgan anʼanaviy erituvchili ekstraksiya, gidrodistillatsiya yoki Soxhlet ekstraksiyasi kabi boshqa usullarga nisbatan ustunlikka ega. Ushbu afzalliklari tufayli ultratovushli ekstraksiya oʻsimlik xomashyosidan haroratga sezgir biofaol birikmalarni ajratib chiqarish uchun afzal koʻriladigan usuldir.

Oʻsimlik hujayralaridan ultratovush yordamida ekstraksiya qilish: mikroskopik koʻndalang kesim (TS) hujayralardan ultratovush yordamida ekstraksiya qilish paytidagi taʼsir mexanizmini koʻrsatadi (2000x kattalashtirish) [manba: Vilkhu et al. 2011]

Antosianin – qimmatli oʻsimlik pigmenti

Antosianinlar qizil, binafsha, koʻk yoki qora rangda koʻrinishi mumkin boʻlgan vakuolyar oʻsimlik pigmentlaridir. Suvda eriydigan antosianin pigmentlarining rang ifodasi ularning pH qiymatiga bogʻliq. Antosianinlar hujayra vakuolasida, asosan gullar va mevalarda, shuningdek barglar, poyalar va ildizlarda uchraydi; bu joylarda ular koʻproq epidermis va periferik mezofill hujayralari kabi tashqi hujayra qatlamlarida topiladi.
Tabiatda eng koʻp uchraydiganlari siyanidin, delfinidin, malvidin, pelargonidin, peonidin va petunidin glikozidlaridir.
Antosianinlarga boy oʻsimliklarning yaqqol misollari qatoriga koʻk rezavor, klyukva va chernika kabi vaccinium turlari; qora malina, qizil malina va maymunjonni oʻz ichiga oladigan Rubus rezavorlari; qora smorodina, gilos, baqlajon, qora guruch, ube, Okinava batati, Concord uzumi, muskat uzumi, qizil karam va binafsha gulbarglari kiradi. Eti qizil shaftoli va olmalarda antosianinlar mavjud. Banan, sarsabil, noʻxat, arpabodiyon, nok va kartoshkada antosianinlar kamroq boʻladi, yashil krijovnikning ayrim navlarida esa ular butunlay mavjud boʻlmasligi mumkin.

Asosiy antosianinlarning tuzilishi

Antosianinlar oziq-ovqat mahsulotlaridagi sintetik rang beruvchi moddalarni almashtirish uchun ajoyib muqobildir. Antosianinlar Yevropa Ittifoqi, Avstraliya va Yangi Zelandiyada E163 boʻyoq kodi bilan oziq-ovqat boʻyoqlari sifatida foydalanish uchun tasdiqlangan. Antosianinlar meva va sabzavotlarda uchraydi va ularni suvda eriydigan oʻsimlik pigmentlarining bir turi sifatida taʼriflash mumkin. Kimyoviy jihatdan antosianinlar 2-phenylbenzophyrylium (flavylium) tuzilishiga asoslangan antosianidinlarning glikozidlaridir. Antosianinlar toifasiga kiradigan 200 dan ortiq turli fitokimyoviy birikmalar mavjud. Antosianinlar yovvoyi mevalar va rezavorlardagi asosiy rang pigmenti boʻlgani uchun ularni ekstraksiya qilish mumkin boʻlgan koʻplab manbalar mavjud. Antosianinlarning muhim manbalaridan biri uzum poʻstidir. Uzum poʻstidagi antosianin pigmentlari asosan peonidin, malvidin, siyanidin, petunidin va delfinidinning diglyukozidlari, monoglyukozidi, atsillangan monoglyukozidlari hamda atsillangan diglyukozidlaridan iborat. Uzumdagi antosianin miqdori 30–750mg/100g oraligʻida oʻzgaradi.
Eng asosiy antosianinlar siyanidin, delfinidin, pelargonidin, peonidin, malvidin va petunidindir.
Masalan, binafsha batatda peonidin-3-kafeoil-p-gidroksibenzoil soforozid-5-glyukozid, peonidin-3-(6″-kafeoil-6‴-feruloil soforozid)-5-glyukozid va siyanidin-3-kafeoil-p-gidroksibenzoil soforozid-5-glyukozid antosianinlari uchraydi.

Antosianinlar – sogʻliq uchun foydalari

Tabiiy oziq-ovqat boʻyogʻi vazifasini bajarishdagi ajoyib qobiliyatidan tashqari, antosianinlar antioksidant taʼsiri uchun ham yuqori qadrlanadi. Shu sababli antosianinlar sogʻliqqa koʻplab ijobiy taʼsir koʻrsatadi. Tadqiqotlar antosianinlar saraton hujayralarida DNK shikastlanishini toʻxtatishi, hazm qilish fermentlarini ingibitsiya qilishi, ajratib olingan oshqozonosti bezi hujayralarida insulin ishlab chiqarilishini ragʻbatlantirishi, yalligʻlanish reaksiyalarini kamaytirishi, miya faoliyatining yoshga bogʻliq pasayishidan himoya qilishi, kapillyar qon tomirlarining oʻtkazmasligini yaxshilashi va trombotsitlar agregatsiyasining oldini olishi mumkinligini koʻrsatgan.