Ekstraheerimise protsessantotsüaanid liblikas herne õiteston oluline samm nende tööstuslike rakenduste potentsiaali vallandamiseks. See dokument annab põhjaliku-arutelu antotsüaniini ekstraheerimismeetoditest, ekstraheerimise tõhusust mõjutavatest teguritest, optimeerimisstrateegiatest ja ekstraheeritud pigmentide praktilistest rakendustest. Kuidas aga liblikas herneõiest antotsüaniini ekstraheerida?
Mis onAntotsüaniinide keemiline koostis liblikaõites?
Liblikherneõite pulber on ainulaadne selle poolest, et selle pigmentides domineerivad ternatiinid, mis on delfinidiini{0}}põhiste antotsüaniinide derivaadid. Need molekulid on sageli atsüülitud aromaatsete atsüülrühmadega, nagu p-kumaroüül-, kofeoüül- ja feruloüülrühmad. Atsüülimine aitab kaasa pigmentide stabiilsusele, võimaldades neil kuumuse või valguse mõjul lagunemisele vastu seista.
• Peamised antotsüaniinid: delfinidiin-3,3′,5′-triglükosiidi derivaadid.
• Ternatiinid: polüatsüülitud antotsüaniinid, mis vastutavad lille sügavsinise värvuse eest.
• Muud esinevad flavonoidid: kaempferool ja kvertsetiinglükosiidid.
Liblika herneste antotsüaniinide pH-tundlikkus võimaldab neil näidata värvide üleminekuid, muutes need populaarseks funktsionaalsete teede ja looduslike toiduvärvide jaoks. Happelise pH juures muutuvad pigmendid lillast roosaks; neutraalse või leeliselise pH juures on neil sinised kuni rohelised toonid.
Ekstraheerimine on sisuliselt massiülekande protsess, kus lahustunud ained (antotsüaniinid) hajuvad tahkest faasist (lillekoest) lahustisse. Selle protsessi tõhusus sõltub taimeraku seinte lõhkumisest, et vabastada rakusisene sisu. Põhiprintsiibid hõlmavad järgmist.
• Lahustuvus:
Antotsüaniinid on polaarsed molekulid ja seetõttu lahustuvad hästi polaarsetes lahustites, nagu vesi, metanool, etanool ja atsetoon.
• Difusioon:
Kiirus, millega lahusti tungib taimsesse materjali ja lahustunud antotsüaniinid hajuvad välja.
• Rakkude katkestamine:
Jäika rakuseina lõhustavad võtted (nt lihvimine, kuumutamine, ultraheli) suurendavad ühendite vabanemist.
• Solvent Chices
Lahusti valik on esmatähtis. See peab olema tõhus, ettenähtud kasutusotstarbel (eriti toiduainete ja ravimite puhul) ohutu ja ökonoomne.
Kuidas ekstraheerida antotsüaniini liblikaõitest?
Siin on standardprotokoll, mis kasutab lihtsat ja tõhusat meetodit, mida saab laboritingimustes korrata.
Materjalid ja seadmed
• Tooraine:
Kuivatatud liblikas herne õied (soovitavalt rohelisest tupplehest eraldatud kroonlehed, kuna tupp sisaldab klorofülli, mis võib värvi saastada).
• Lahusti:
Toidu-etanool (nt 50–70% vees) või hapendatud vesi (nt 1% sidrunhappe või 0,01% HCl-ga). Hapestamine aitab stabiliseerida antotsüaniine, säilitades flavüüliumi katiooni vormi (punane toon).
• Varustus:
Analüütilised kaalud, veski või segisti, Erlenmeyeri kolvid või keeduklaasid, kuumutusplaadiga magnetsegisti, termomeeter, sõel või filterpaber (Whatman No{0}}), vaakumfiltreerimise seadistus, mõõtesilindrid, pöördaurusti, merevaigukollased klaaspudelid ladustamiseks.
Menetlus
• Proovi ettevalmistamine:
Kaaluge kindel kogus kuivatatud liblikas herneõisi (nt 50 grammi). Peenestage lilled veski abil peeneks pulbriks. Väiksem osakeste suurus suurendab pindala, mis toob kaasa tõhusama ekstraheerimise.
• Lahusti valmistamine:
Valmistage ekstraheerimislahusti ette. Näiteks valmistage 500 ml 60% etanooli (maht/maht), segades 300 ml 100% etanooli 200 ml destilleeritud veega. Hapestada lahusti, lisades sidrunhapet kontsentratsioonini 1% (mass/maht). See tähendab 5 grammi sidrunhappe lisamist 500 ml lahustile.
• Ekstraheerimisprotsess:
Viige pulbristatud lillematerjal 1000 ml Erlenmeyeri kolbi.
Lisage ettevalmistatud lahusti kolbi tahke -ja-vedeliku suhtega 1:10.
Asetage kolb kuumaplaadiga magnetsegistile. Seadke temperatuur 50 kraadini ja loksutage konstantsel kiirusel kindlaksmääratud aja jooksul, tavaliselt 60–90 minutit. Kerge kuumus ja segamine suurendavad oluliselt ekstraheerimise efektiivsust võrreldes külma leotusega.
Katke kolb alumiiniumfooliumiga, et kaitsta valgustundlikke{0}}antotsüaniine lagunemise eest.
• Filtreerimine:
Pärast ekstraheerimisaega eemaldage kolb tulelt ja laske sellel jahtuda. Filtreerige segu esmalt läbi musliinriide või sõela, et eemaldada suurem osa taimejäätmetest. Seejärel tehke teine filtreerimine läbi filterpaberi (või vaakumis), et saada selge sügavsinine vedel ekstrakt.
• Kontsentratsioon (valikuline, kuid soovitatav):
Toorekstrakt on lahjendatud. Antotsüaniinide kontsentreerimiseks kasutage pöördaurustit (rotovap). Seadke veevanni temperatuur 40-45 kraadile (termilise lagunemise vältimiseks) ja rakendage vaakumit, et alandada lahusti keemistemperatuuri. See protsess aurustab etanooli ja veidi vett, mille tulemuseks on kontsentreeritud viskoosne ekstrakt. Alternatiivina võib vesiekstraktide puhul kasutada kuivpulbri saamiseks külmkuivatamist (lüofiliseerimist).
• Ladustamine:
Lõplik kontsentreeritud vedel ekstrakt või liblikas herneõie pulber säilitada merevaigukollases klaaspudelis, mis on võimalusel gaasilise lämmastikuga läbi loputatud, ja hoida temperatuuril 4 kraadi. Valgus, hapnik ja soojus on antotsüaniini stabiilsuse peamised vaenlased.
MidaMõjutavad teguridAntotsüaniini ekstraheerimine?
Antotsüaniinide ekstraheerimist liblikas herne õitest mõjutavad mitmed muutujad. Nende tegurite optimeerimine on vajalik maksimaalse saagise saavutamiseks ja pigmendi stabiilsuse säilitamiseks.
Lahusti valik
See on kõige kriitilisem tegur. Liblikas herneõite pulber antotsüaniinid, mis on polaarsed molekulid, seega on vaja polaarseid lahusteid.
• Vesi:
Lihtsaim, ohutum ja odavam lahusti. Ideaalne toiduainete jaoks. Kuid vesi võib kaas-ekstrakteerida suhkruid, valke ja muid vees-lahustuvaid lisandeid. Ekstraheerimise efektiivsus võib olla madal.
• Hapendatud vesi:
Väikese koguse nõrga happe (nt sidrunhape, äädikhape või vesinikkloriidhape) lisamine veele (pH 1–3) protoneerib antotsüaniini molekuli, stabiliseerides selle flavüüliumi katiooni kujul (mis on punane, kuid näib ekstraheerimisel stabiilsem) ning parandab selle lahustuvust ja saagist. See on väga levinud praktika.
• Etanool{0}}veesegud:
Etanooli ja vee segu (nt 50–80% etanooli) on sageli kõige tõhusam lahusti. Etanool on toidus ja kosmeetikas kasutamiseks ohutu (GRAS-i staatus) ning sellel on antotsüaniinide suhtes hea polaarsus. Vesi aitab taimekudedel paisuda, võimaldades etanoolil paremini tungida. Kõrgemad etanooliprotsendid võivad olla väga polaarsete ternatiinide puhul vähem tõhusad.
• Muud lahustid:
Metanool on laboritingimustes väga tõhus, kuid mürgine ja ei sobi toiduekstraktide jaoks.
Tahke{0}}--vedeliku suhe
Taimepulbri massi ja lahusti mahu suhe on ülioluline. Liiga kõrge suhe (liiga palju pulbrit) põhjustab lahusti küllastumist, piirates edasist ekstraheerimist. Liiga madal suhe (liiga palju lahustit) on raiskav. Optimaalne suhe tagab lahusti ja energia tõhusa kasutamise. Tüüpilised optimeeritud suhted jäävad vahemikku 1:10 kuni 1:50 (mass/maht).
Temperatuur
Üldreeglina suurendab temperatuuri tõstmine ekstraheerimise saagist, vähendades lahusti viskoossust ja suurendades difusioonikiirust. Antotsüaniinid on aga termiliselt labiilsed. Seal on optimaalne temperatuuriaken (tavaliselt 40–70 kraadi HAE puhul ja madalam AÜE/MAE puhul), millest kõrgemal toimub lagunemine kiiremini kui ekstraheerimine, mis toob kaasa antotsüaniinide netokadu.
Aeg
Ekstraheerimisaeg peab olema optimeeritud. Esialgu suureneb saagikus kiiresti aja jooksul, kuna antotsüaniinid hajuvad välja. Siiski saavutatakse tasakaalupunkt, kus ühendeid enam ei ekstraheerita. Pikaajaline ekstraheerimine pärast seda punkti on ebaefektiivne ja võib eraldada ekstraheeritud antotsüaniinid degradeerivatele tingimustele (hapnik, valgus, kuumus).
pH
Nagu mainitud, on madal pH (happeline keskkond) ekstraheerimise ajal antotsüaniini stabiilsuse jaoks väga soodne. Neutraalne või aluseline pH võib põhjustada kiiret lagunemist ja värvikadu.
Kokkuvõte
Liblikasherneõite pulbri antotsüaniinide ekstraheerimine liblikaõitest on oluline samm nende looduslike pigmentide ja bioaktiivsete ühenditena väärtuse ärakasutamisel. Alates tavapärastest lahustimeetoditest kuni täiustatud roheliste tehnoloogiateni saab saagikuse maksimeerimiseks, stabiilsuse säilitamiseks ja tööstuslike nõudmiste täitmiseks kohandada erinevaid tehnikaid. Puhastus- ja analüüsimeetodid tagavad antotsüaniinide kvaliteedi toidus, toidulisandites, kosmeetikas ja uuenduslikes pakendites kasutamiseks. Guanjie Biotech on liblikõieliste lillepulbrite hulgitarnija, kes tagab antotsüaniini ekstraheerimiseks ja sellega seotud rakendusteks kvaliteetse-tooraine usaldusväärse allika. Tere tulemast meiega päringuid tegema aadressilinfo@gybiotech.com.
Viides
[1] Khoo, HE, Azlan, A., Tang, ST ja Lim, SM (2017). Antotsüanidiinid ja antotsüaniinid: värvilised pigmendid toiduna, farmatseutilised koostisosad ja võimalik kasu tervisele. Food & Nutrition Research, 61(1), 1361779.
[2] Escher, GB, Wen, M., Zhang, L., Rosso, ND ja Granato, D. (2020). Clitoria ternatea L. keemiline koostis ja bioaktiivsed omadused: ülevaade. Trends in Food Science & Technology, 102, 114–129.
[3] Kong, JM, Chia, LS, Goh, NK, Chia, TF ja Brouillard, R. (2003). Antotsüaniinide analüüs ja bioloogiline aktiivsus. Phytochemistry, 64(5), 923–933.
[4] Patras, A., Brunton, NP, O'Donnell, C. ja Tiwari, BK (2010). Termilise töötlemise mõju antotsüaniini stabiilsusele toiduainetes: lagunemise mehhanismid ja kineetika. Trends in Food Science & Technology, 21(1), 3–11.
[5] Srivastava, A., Akoh, CC, Yi, W. ja Fischer, J. (2007). Antotsüaniinide mõju mudeltoidusüsteemide füüsikalis-keemilistele omadustele ja stabiilsusele. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 55(22), 9020–9027.
[6] Yoshida, K., Mori, M. ja Kondo, T. (2009). Sinilillede värvuse kujunemine antotsüaniinide toimel: keemilisest struktuurist rakufüsioloogiani. Natural Product Reports, 26(7), 884–915.
[7] Nair, V. ja Mazumder, A. (2019). Looduslikud sügavad eutektilised lahustid bioaktiivsete ühendite ekstraheerimiseks: ülevaade. Journal of Molecular Liquids, 296, 111928.
