Процесът на извличанеантоцианини от цветя на пеперуден грахе ключова стъпка в отключването на техния потенциал за индустриални приложения. Този документ предоставя-задълбочено обсъждане на методите за екстракция на антоцианин, факторите, влияещи върху ефективността на екстракцията, стратегиите за оптимизиране и практическите приложения на извлечените пигменти. Но как да извлечете антоцианин от цвят на пеперуден грах?
Какво еХимичен състав на антоцианините в цветята на пеперудения грах?
Прахът от пеперуден грахов цвят е уникален с това, че пигментите му са доминирани от тернатини, които са производни на делфинидин-антоцианини. Тези молекули често са ацилирани с ароматни ацилни групи като p-кумароилови, кафеоилови и ферулоилови части. Ацилирането допринася за стабилността на пигментите, което им позволява да устоят на разграждане при топлина или светлина.
• Основни антоцианини: делфинидин-3,3′,5′-триглюкозидни производни.
• Тернатини: Полиацилирани антоцианини, отговорни за наситено синия цвят на цветето.
• Други присъстващи флавоноиди: кемпферол и кверцетин гликозиди.
Чувствителността към pH на антоцианините от пеперуден грах им позволява да проявяват цветови преходи, което ги прави популярни за функционални чайове и естествени хранителни оцветители. При кисело рН пигментите стават лилави до розови; при неутрално или алкално pH те показват сини до зелени нюанси.
Екстракцията е по същество процес на масов трансфер, при който разтворените вещества (антоцианини) дифундират от твърда фаза (цветна тъкан) в разтворител. Ефективността на този процес зависи от разграждането на стените на растителните клетки, за да се освободи вътреклетъчното съдържание. Основните принципи включват следното.
• Разтворимост:
Антоцианините са полярни молекули и следователно са силно разтворими в полярни разтворители като вода, метанол, етанол и ацетон.
• Дифузия:
Скоростта, с която разтворителят прониква в растителния материал и разтворените антоцианини дифундират навън.
• Разрушаване на клетките:
Техниките, които разграждат твърдата клетъчна стена (напр. смилане, нагряване, ултразвук) засилват освобождаването на съединения.
• Солвент Chices
Изборът на разтворител е от първостепенно значение. Той трябва да бъде ефективен, безопасен за предвиденото приложение (особено за храни и фармацевтични продукти) и икономичен.
Как да извлечем антоцианин от цветя на пеперуден грах?
Ето стандартен протокол, използващ прост и ефективен метод, който може да бъде възпроизведен в лабораторни условия.
Материали и оборудване
• Суровина:
Изсушени цветове от пеперуден грах (за предпочитане венчелистчета, отделени от зелената чашка, тъй като чашката съдържа хлорофил, който може да замърси цвета).
• Разтворител:
Хранителен{0}}етанол (напр. 50-70% във вода) или подкиселена вода (напр. с 1% лимонена киселина или 0,01% HCl). Подкиселяването спомага за стабилизирането на антоцианините чрез поддържане на формата на флавилиев катион (червен нюанс).
• Оборудване:
Аналитична везна, мелница или блендер, ерленмайерови колби или чаши, магнитна бъркалка с гореща плоча, термометър, сито или филтърна хартия (Whatman No. 1), настройка за вакуумно филтриране, измервателни цилиндри, ротационен изпарител, кехлибарени стъклени бутилки за съхранение.
Процедура
• Подготовка на пробата:
Претеглете определено количество изсушени цветове от пеперуден грах (напр. 50 грама). С помощта на мелница стрийте цветята на фин прах. По-малкият размер на частиците увеличава повърхностната площ, което води до по-ефективна екстракция.
• Приготвяне на разтворител:
Пригответе екстракционния разтворител. Например, пригответе 500 ml 60% етанол (v/v) чрез смесване на 300 ml 100% етанол с 200 ml дестилирана вода. Подкиселете разтворителя чрез добавяне на лимонена киселина до концентрация от 1% (w/v). Това означава добавяне на 5 грама лимонена киселина към 500 ml разтворител.
• Процес на екстракция:
Прехвърлете прахообразния цветен материал в ерленмайерова колба от 1000 ml.
Добавете приготвения разтворител към колбата при съотношение твърдо-към-течност 1:10.
Поставете колбата върху магнитна бъркалка с котлон. Задайте температурата на 50 градуса и разбърквайте при постоянна скорост за определен период от време, обикновено 60-90 минути. Леката топлина и разбъркване значително подобряват ефективността на екстракцията в сравнение със студената мацерация.
Покрийте колбата с алуминиево фолио, за да защитите светло{0}}чувствителните антоцианини от разграждане.
• Филтриране:
След времето за екстракция отстранете колбата от огъня и я оставете да се охлади. Филтрирайте сместа първо през муселинена кърпа или сито, за да отстраните по-голямата част от растителните остатъци. След това извършете второ филтриране през филтърна хартия (или под вакуум), за да получите бистър, тъмносин течен екстракт.
• Концентрация (по избор, но препоръчително):
Суровият екстракт се разрежда. За да концентрирате антоцианините, използвайте ротационен изпарител (rotovap). Задайте температурата на водната баня на 40-45 градуса (за да избегнете термично разграждане) и приложете вакуум, за да понижите точката на кипене на разтворителя. Този процес ще изпари етанола и малко вода, което ще доведе до концентриран, вискозен екстракт. Като алтернатива, за водни екстракти може да се използва сушене чрез замразяване (лиофилизация) за получаване на сух прах.
• Съхранение:
Съхранявайте крайния концентриран течен екстракт или прах от пеперуден грахов цвят в кехлибарена стъклена бутилка, промита с азотен газ, ако е възможно, и я съхранявайте при 4 градуса. Светлината, кислородът и топлината са основните врагове на стабилността на антоцианина.
каквоФактори, които влияятЕкстракция на антоцианин?
Извличането на антоцианини от цветовете на пеперудения грах се влияе от няколко променливи. Оптимизирането на тези фактори е необходимо за постигане на максимален добив и поддържане на стабилността на пигмента.
Избор на разтворител
Това е най-критичният фактор. Антоцианини от пеперуден грахов цвят на прах, които са полярни молекули, така че са необходими полярни разтворители.
• Вода:
Най-простият, най-безопасният и най-евтиният разтворител. Идеален за хранителни приложения. Водата обаче може ко-да извлича захари, протеини и други водно{3}}разтворими примеси. Ефективността на извличане може да бъде ниска.
• Подкиселена вода:
Добавянето на малко количество слаба киселина (като лимонена киселина, оцетна киселина или солна киселина) към водата (pH 1-3) протонира молекулата на антоцианина, стабилизирайки я във формата на флавилиев катион (която е червена, но изглежда по-стабилна по време на екстракция) и подобрява нейната разтворимост и добив. Това е много често срещана практика.
• Смеси от етанол-вода:
Смес от етанол и вода (напр. 50-80% етанол) често е най-ефективният разтворител. Етанолът е безопасен за хранителна и козметична употреба (статус GRAS) и има добра полярност за антоцианините. Водата помага за набъбването на растителната тъкан, което позволява на етанола да проникне по-добре. По-високите проценти на етанол може да са по-малко ефективни за силно полярните тернатини.
• Други разтворители:
Метанолът е много ефективен в лабораторни условия, но е токсичен и неподходящ за хранителни-екстракти.
Съотношение-към-течност
Съотношението на масата на растителния прах към обема на разтворителя е от решаващо значение. Съотношение, което е твърде високо (твърде много прах) води до насищане с разтворител, ограничавайки по-нататъшното извличане. Съотношение, което е твърде ниско (твърде много разтворител) е разточително. Оптималното съотношение осигурява ефективно използване на разтворител и енергия. Типичните оптимизирани съотношения варират от 1:10 до 1:50 (w/v).
температура
Като общо правило повишаването на температурата увеличава добива на екстракция чрез намаляване на вискозитета на разтворителя и увеличаване на скоростите на дифузия. Антоцианините обаче са термично лабилни. Има оптимален температурен прозорец (обикновено 40-70 градуса за HAE и по-нисък за UAE/MAE), след който разграждането става по-бързо от екстракцията, което води до чиста загуба на антоцианини.
време
Времето за екстракция трябва да бъде оптимизирано. Първоначално добивът се увеличава бързо с времето, тъй като антоцианините дифундират навън. Въпреки това се достига точка на равновесие, при която не се извличат повече съединения. Продължителната екстракция след тази точка е неефективна и може да изложи извлечените антоцианини на влошаващи условия (кислород, светлина, топлина).
pH
Както споменахме, ниското pH (киселинна среда) е много благоприятно за стабилността на антоцианина по време на екстракция. Неутралното или алкално pH може да причини бързо разграждане и загуба на цвят.
Резюме
Екстракцията на антоцианини от пеперуден грахов цвят на прах от цветя на пеперуден грах представлява решаваща стъпка в овладяването на тяхната стойност като естествени пигменти и биоактивни съединения. От конвенционални методи за разтворители до усъвършенствани зелени технологии, различни техники могат да бъдат пригодени за максимизиране на добива, поддържане на стабилност и задоволяване на индустриалните изисквания. Методите за пречистване и анализ гарантират качеството на антоцианините за употреба в храни, добавки, козметика и иновативни опаковки. Guanjie Biotech е доставчик на прах от цветя от пеперуден грах, осигуряващ надежден източник на високо-качествени суровини за екстракция на антоцианин и свързани приложения. Добре дошли да ни попитате наinfo@gybiotech.com.
справкаs
[1] Khoo, HE, Azlan, A., Tang, ST, & Lim, SM (2017). Антоцианидини и антоцианини: оцветени пигменти като храна, фармацевтични съставки и потенциални ползи за здравето. Изследване на храните и храненето, 61 (1), 1361779.
[2] Escher, GB, Wen, M., Zhang, L., Rosso, ND, & Granato, D. (2020). Химичен състав и биоактивни свойства на Clitoria ternatea L.: Общ преглед. Тенденции в науката за храните и технологиите, 102, 114–129.
[3] Kong, JM, Chia, LS, Goh, NK, Chia, TF, & Brouillard, R. (2003). Анализ и биологична активност на антоцианините. Фитохимия, 64 (5), 923–933.
[4] Patras, A., Brunton, NP, O'Donnell, C., & Tiwari, BK (2010). Ефект на термичната обработка върху стабилността на антоцианина в храните: механизми и кинетика на разграждане. Тенденции в науката за храните и технологиите, 21 (1), 3–11.
[5] Srivastava, A., Akoh, CC, Yi, W., & Fischer, J. (2007). Ефект на антоцианините върху физикохимичните свойства и стабилността на моделни хранителни системи. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 55 (22), 9020–9027.
[6] Йошида, К., Мори, М. и Кондо, Т. (2009). Развитие на цвета на синьото цвете от антоцианини: от химическа структура до клетъчна физиология. Доклади за естествени продукти, 26 (7), 884–915.
[7] Nair, V., & Mazumder, A. (2019). Естествени дълбоки евтектични разтворители за екстракция на биоактивни съединения: преглед. Journal of Molecular Liquids, 296, 111928.
