黒米アントシアニンの研究

アントシアニン(anthocyanin)は、アントシアニジンと様々な糖がグリコシド結合を介して結合して形成されるフラボノイド系ポリフェノール化合物である。黒米の果実、茎、葉の器官の細胞液中に見られる[1-2]。guo honghuiらの研究では、アントシアニンの色素が黒米の熟成過程で種皮に蓄積し、茶色がかった赤、紫がかった赤、紫がかった黒、さらには黒色になることがわかった。zeng guiら[4]は、アントシアニンが植物に豊かな色を与えるほか、抗酸化、抗炎症、血中脂質の低下、腫瘍の増殖抑制などの生理的機能を持つことを発見した。一方、アントシアニンは比較的安全な天然色素として、食品業界でも広く利用されています。

Zhong Yan et al. [5] believe that the physiological health benefits of black rice are mainly related to the black rice anthocyanin pigment that is abundant in black rice. As the safety of synthetic pigments commonly used in the food processing industry is of increasing concern, the development and research of 天然顔料 has become a hotspot in the field of food research. With the rise of black foods and the industrial production and application of black rice anthocyanin pigments, the demand for black rice anthocyanin in the food industry is increasing. Therefore, it is necessary to carry out research on the composition analysis of anthocyanin types in different black rice, pharmacological research on anthocyanins, and the industrial production technology and stability of black rice anthocyanin. This paper provides a review of research on black rice anthocyanins in China in recent years.

1黒米アントシアニンの組成に関する研究

Black rice anthocyanin is a glycoside compound formed by anthocyanins binding to various monosaccharides in a natural state, and generally several anthocyanins coexist [6]. Zhong Liyu et al. [7] used black whole-stem 91-53 provided by the Shanghai Academy of Agricultural Sciences as the material, and used paper chromatography, ultraviolet-visible scanning and gas chromatography combined methods to identify the molecular structure of black rice pigments. The results showed that black rice pigment is composed of five compounds, and two of them have been identified as cyanidin-3-rutinoside and peonidin-3-arabinoside. Su Jin et al. [8] used brown rice from two black rice varieties, Yanwhei and Yanwuzi, and identified anthocyanin-3-glucose and anthocyanin-3-rhamnosyl glucose as the components of the pigment through component separation and identification. Xia Xiaodong et al. [9] used high performance liquid chromatography to determine the composition and content of anthocyanin in black rice bran extract. The results showed that the contents of cyanidin-3-glucoside and peonidin-3-glucoside in 玄米抽出 were 25.7% and 1.7%, respectively.

zhangらは、黒米エキスの構造解析を行った[10]。黒米エキスには、マルビン、ゲラニン-3.5-ジグルコシド、セントーレイジン-3-グルコシド、セントーレイジン-3,5-ジグルコシドという4つのアントシアニン化合物が含まれていることがわかった。黒米色素の物理的・化学的性質の分析から、黒米色素(配糖体)はアントシアニンとシアニジンが支配的であることが推測されます。

zhang fudiらは、黒米アントシアニン配糖体の基本構造が、シアニジン-3-グルコシドおよびシアニジン-3-ルチノシドと似ていることを示した[11]。wang qingら[12]は、イソクラッカー溶出逆相高性能液体クロマトグラフィーを用いて、黒米ぬか中のアントシアニンとこれらの色素の人体における代謝変換を解析した。その結果、黒米ぬかの総アントシアニン含有量は約2.31%で、シアニジン-3-グルコシドは1.87%、ピオニジン-3-グルコシドは0.44%であった。kong lingyaoら[13]は、液体クロマトグラフィー質量分析法(lc-ms)とキャピラリ電気泳動電気化学的検出法(ce-ed)を用いて黒米色素を定性的に分析し、その結果、黒米色素の成分がそれぞれシアニジン-3-グルコシドおよびピオニジン-3-グルコシドであることを示した。parkら[14]は、高性能液体クロマトグラフィーと紫外・可視分光法を用いて、アントシアニン抽出物を定性的・定量的に分析した。

その結果、黒米のアントシアニンにはシアニジン-3-グルコシド、アントシアニン-3-グルコシド、マルビン-3-グルコシド、ペラルゴニジン-3-グルコシド、デルフィニジン-3-グルコシドが含まれることが示された。これらのうち、コーンフラワーブルー3-グルコシドの含有量は約95%、シアニジン3-グルコシドの含有量は約5%である。mikihle-moriら[15]は、高性能液体クロマトグラフィー-フォトダイオードアレイ検出(hplc-pda)とエレクトロスプレー質量分析法を用いて、黒米色素の組成と熱安定性を調べた。その結果、主成分と玄米アントシアニン系- cyanidin-3-glucoside(572.47μg / g、91.13%)cyanidin-3-glucoside(29.78μg / g 4.74%)にも上る。小西[16]は、3%のトリフルオロ酢酸水溶液を用いて、紫黒米からアントシアニンを抽出した。毛細管電気泳動を行ったところ、紫黒米エキス中にアントシアニンが含まれており、カラムクロマトグラフィー精製後にシアニジン-3-グルコシドであることが判明した。

In summary, the components of the pigment extracts from black rice, black rice husk or black rice straw are: cyanidin-3-glucoside, cyanidin-3,5-diglucoside, cyanidin-3-rutinoside, peonidin-3-glucoside, paeoniflorin-3-arabinoside, pelargonidin-3,5-diglucoside, malvin, malvin-3-galactoside, etc. There are 8 types in total. Due to the differences in black rice varieties, material processing methods, and extraction purposes, the anthocyanin content of black rice extracts in the market also varies. At present, there are very few research reports on the analysis and comparison of Anthocyanin components in different black rice varieties.

2黒米アントシアニンの薬理学的研究

主な構成要素black rice extractそれは、様々な生理機能を有するフラボノイドのアントシアニン化合物です[6]。胡秋林[17]は、精製した黒米色素を材料に、マウスを用いた動物栄養実験を行った。その結果、黒米エキスは、抗疲労力と抗低酸素能力を向上させることが示された。xia xiaodongら[18]は、apoe遺伝子欠損マウスの進行したアテローマ性動脈瘤プラークに対するブラックライスアントシアニン抽出物の効果を研究した。その結果、黒米のアントシアニン抽出物は、マウス血清中の総コレステロール、総トリグリセリドおよび低密度リポタンパク質コレステロールのレベルを有意に低下させることができる一方で、無名動脈のプラーク領域およびプラーク中のマトリックスメタロプロテアーゼの含有量を減少させることが示された。これは、黒米のアントシアニン抽出物が、マウスの進行したアテローム性動脈硬化プラークのさらなる発達を阻害することを示している。

yang jingyaらは[19]、アントシアニンは非常に優れた抗酸化作用を持つフラボノイドであり、癌細胞の浸潤と転移を効果的に抑制できると考えている。qin yuらは、高脂血症の治療における黒米アントシアニン抽出カプセルの臨床的有効性を観察した[20]。その結果、黒米のアントシアニン抽出カプセルには、顕著な補助脂質低下効果があることが示されました。hu yanらは[21]、ラットの高脂肪食によって誘発される肥満に対するブラックライスのアントシアニン抽出物の効果を研究した。その結果、ブラックライスアントシアニン抽出物が、高脂肪食を誘導したラットの肥満関連指標を改善できることが示された。

Hu et al. [22] used an in vitro model to demonstrate that anthocyanin extracted from black rice has the same antioxidant activity and free radical scavenging capacity as a mixture containing known proportions of cornflower-3-glucoside and cyanidin-3-glucoside; it can also reduce cytotoxicity by inhibiting the expression of nitric oxide synthase in mouse macrophages. This study shows that anthocyanins, which contain antioxidant and anti-inflammatory properties, have great potential for use in the formulation of health foods or functional foods.

伊谷ら[23]は、6種類の米(赤米2種、紫黒米2種、白米2種)の抗酸化活性と活性物質の分布の違いを比較した。赤と紫黒の殻米のエタノール抽出物は、白米の殻米に比べて、スーパーオキシドアニオンやフリーラジカルを除去する能力が高い。これらの活性物質のほとんどは、果皮と種皮、すなわちふすまにあります。色のついた米は、白米に比べてポリフェノールが多く含まれており、その中には抗酸化作用があることがわかっています。赤米と紫米では、それぞれタンニンとアントシアニンが主な活性物質です。zhangら[24]は、黒米の総抗酸化能力と活性酸素ラジカルを除去する能力、およびそのフラボノイドおよびアントシアニン含有量との相関を分析した。黒米の抗酸化能力とフリーラジカルの除去能力と、フラボノイドとアントシアニンの含有量との間に有意な正の相関(p <0.01)があり、黒米の抗酸化効果がフラボノイドとアントシアニンの含有量と密接に関連していることが示された。

また、黒米顔料は鉄、ケトン、亜鉛などにキレート効果があります。黒米や黒米制品を定期的に摂取することで、鉄分を補充し、鉄欠乏性貧血を予防することができます。現在、ほとんどの薬理研究は動物実験の段階にある。黒米のアントシアニン抽出物の複雑な組成のため、薬理効果が単一の成分によるものなのか、複数の成分の組み合わせによるものなのかは明らかになっていない。

3黒米アントシアニンの抽出と精製

3.1黒米アントシアニンの抽出

黒米色素の抽出は、抽出時間、温度、物質と液体の比、溶媒、phなどの多くの要因に影響されます。wang yindingら[25]は、黒米色素の抽出に影響する因子について直交実験を行い、抽出温度40°c、抽出時間1時間、材料比1:50、抽出剤50%エタノール溶液という最適な条件の組み合わせを得た。liu jinglanら[26]は、黒米色素の抽出方法と、その安定性に対する酸度、温度、光などの要因の影響を調べた。その結果、65°c付近では酸性度が高く浸漬時間が長いほど抽出収率が高いことが分かった。顔料を0.05 mol/ lの塩酸溶液で2回抽出し、抽出率約5.0%の顔料ゲルを得た。

Liu Feng et al. [27] added black rice to an extraction tank and allowed it to stand and soak in water at 20–40 °C; an ethanol solution was added separately and heated to 40–50 °C; the mixture was extracted by circulation, concentrated by vacuum distillation, and spray-dried to obtain a powdered anthocyanin product. Zhao Quan et al. [28] used black rice as the raw material and carried out single factor experiments and orthogonal experiments to determine the optimal extraction conditions. The results showed that the best extraction conditions were a 75% ethanol solution, a liquid-to-material ratio of 1:8, a temperature of 30 °C, and a time of 30 min. Under these conditions, the black rice anthocyanin extraction rate94.40%とみられる。張)心跳回忆ら。【29】昔、エタノール解決策の最適なプロセス条件60% 1:4のmaterial-liquid比率a温度60°C、4 hの及び。このような状況のなかで、1次精製には収穫量が71.4%てい、第2抽出収量性が13.63%の合計が抽出しは85%を超えていた。

Huang Lisha et al. [30] used ethanol-water as a solvent to extract black rice pigments from black rice straw. The results showed that at pH 2, 70 °C, 60 min, and 60% ethanol solution, the extraction was the most effective, with an extraction rate of 31.59%. Zeng et al. [4] used black rice as the raw material and studied the factors that affect the extraction rate of black rice pigments (type, concentration, temperature, pH value, time, etc. of the extraction agent). The results showed that the highest extraction rate was obtained with a 70% ethanol solution (pH 2) at 70 °C for 90 min each time. Zhang Fudi et al. [11] studied the process steps for preparing black rice pigment from dietary black rice. The optimal extraction temperature obtained using the orthogonal test method was 80 °C, the time was 30 min, the liquid-to-material ratio was 1:10, and the extraction agent was a 50% ethanol solution. Zhong Yan et al. [5] studied the extraction conditions of melanin, and the results showed that the optimal extraction conditions were 50% ethanol solution, material to liquid ratio 1:10, pH 1.0, and extraction in an 80°C water bath for 30 minutes.

At present, the main materials for the extraction of anthocyanin substances from black rice are black rice, black rice husk and black rice straw. The extraction solvents generally chosen are ethanol (mostly 50%-80% ethanol solution) and a small amount of inorganic acid (hydrochloric acid, sulfuric acid, etc.) or organic acid (citric acid, acetic acid, etc.). Anthocyanin is found in the vacuoles of plant cells, wrapped by cell walls and cell membranes. To increase the pigment yield, heating, enzymes (such as amylase, pectinase, cellulase and protease, etc.), ultrasound, mechanical crushing, microwaves, freezing and pulsed electric fields are used to break down cell walls and cell membranes, increase the permeability of tissue cells, shorten extraction times, increase pigment yields and improve product quality. These auxiliary methods are often used in combination during the application process, which can increase the yield of pigments, but the conditions for use of auxiliary technologies, energy consumption and other issues still require further research.

3.2黒米からのアントシアニンの分離精製に関する研究

The main technologies that can be used for the separation and purification of 黒米のアントシアニン include macroporous resin separation technology, gel chromatography, high-speed countercurrent chromatography, and membrane technology. Zhang Mingwei et al. [29] used total antioxidant capacity as an activity tracking indicator, and selected petroleum ether or hexane for degreasing when removing impurities from the antioxidant extract of black rice bran. Through a comparison of static and dynamic adsorption properties, among the eight types of macroporous adsorption resins, the one with the best adsorption capacity for the antioxidant active substances in black rice bran was selected as NKA-II, and the best desorbent was a 70% ethanol solution. After adsorption and separation by NKA-II, the total antioxidant capacity of the black rice skin antioxidant extract increased by 4.00 times, and the total anthocyanin content increased by 4.01 times. Zhang Qing [31] found that after purification with macroporous adsorption resin, the anthocyanin content of black rice pigment can reach 23.7%, with a color value of 83, and the purity is much higher than the current national standard. Hou Fangli et al. [32] compared the adsorption and purification effects of five types of macroporous adsorption resin on black rice skin anthocyanin. The results showed that AB-8 macroporous resin has better adsorption and desorption capacity for black rice skin anthocyanin and is the best type of resin for the adsorption and purification of black rice skin anthocyanin. The optimal process parameters are: pH 2 for the upper column liquid, a sample mass concentration of 1.0 mg/mL, an adsorption flow rate of 1.0 mL/min, 70 % ethanol as the desorbent, and an elution rate of 1.0 mL/min.

現在、多孔性樹脂を使用した黒米色素の分離精製が主流となっている。溶剤法で抽出した黒米色素液には糖や有機酸などの不純物が多く含まれているため、品質が悪く安定性が低く、塗布が難しい。高純度で安定した品質の製品を得るためには、抽出技術や精製方法のさらなる改善が必要です。

4黒米アントシアニンの安定性試験

構造玄米アントシアニンの安定は、その浓度设定、纸・アントシアニン自体の質などの対外要因が光量、温度、pH、二酸化硫黄、多核co-colorants、酵素—ascorbic酸糖质は劣化製品を発売する際、金属イオンの合算金属イオン分子コンバージェンスの相乗効果で、isomerization、劣化。wang fengらは[2]、アントシアニンのアグリコンは、2-フェニルベンゾピランカチオン構造またはキサントン塩のポリヒドロキシおよびメトキシ誘導体であると考えている。電子が不足しているため反応性が高く、母核に複数のヒドロキシ基が結合しているため不安定である。アントシアニンの安定性の変化の具体的な現れは色の変化である。黒米のアントシアニンの退色と不均衡は、その用途に深刻な影響を与えます。

Li Lirong et al. [33] used colorimetry to study the effects of external factors and five sterilization processes on the stability of anthocyanin in the seed coats of black rice, black soybeans and black corn. Under conditions of light avoidance, natural light and fluorescent light, the anthocyanin in black soybeans was the most stable, followed by the anthocyanin in black rice, and the anthocyanin in black corn was the least stable. Under the same temperature conditions, the anthocyanin in black rice and black soybeans was more stable, while the anthocyanin in black corn was less stable. Kong Lingyao et al. [13] studied the modification of pigment structure, and found that supplementing with accessory pigments, acylation, complexation with certain metal ions, and glycosylation with anthocyanins can improve the stability of black rice anthocyanins. The color protection in food is mainly achieved by the co-color protection of anthocyanins. These studies are of great significance for improving the stability of pigments and their application in food processing.

To improve the stability of anthocyanin, the main methods are to keep anthocyanin pigments in an acidic environment, avoid light as much as possible, store at a lower temperature, and add suitable stabilizers. In terms of pigment structure modification, the main research contents include supplementing with auxiliary colorants, acylation, metal ion complexation, and glycosylation with anthocyanidin glycosides, etc., to improve the stability of black rice pigments. However, the stability of black rice anthocyanin in food and pharmaceutical industry applications still requires further research.

5展望

In short, black rice anthocyanin pigments, as a natural food coloring, are safe, non-toxic, odorless, brightly colored, abundant in resources, and have certain nutritional and pharmacological effects. They have great application potential in food, medicine, cosmetics, and other fields. However, the industrial production of black rice anthocyanin pigments is still in its infancy.

現在、異なる黒米の品種のアントシアニン成分の分析と比較に関する研究報告はほとんどありません;ほとんどの薬理学的な研究は動物実験の段階で、薬理効果が単一の成分によって引き起こされるのか、いくつかの成分の組み合わせによって引き起こされるのかはまだ明らかではない;高純度で安定した品質の製品を得るためには、黒米アントシアニンの抽出技術や精製方法のさらなる向上が必要である。

アントシアニンの薬理作用が単一の成分によるのか、複数の成分の組み合わせによるのかはまだ不明である。高純度で安定した品質の製品を得るためには、黒米のアントシアニンの抽出技術や精製方法のさらなる向上が求められる。は今後の研究の焦点明確にしタイプ、であるアントシアニンの分布とコンテンツ玄米品目別画面黒種籾(もみ)いい安定アントシアニンの含有量やて、明確薬学玄米アントシアニンの相乗効果で、新しい抽出と開発し、分離たちを浄化技術た方がいいによって穢れを祓い、色素の質の改善と难安定に対して黒米顔料アプリケーションの解决に挑む。

参照:

[1] wu sanqiao, shi suixiao, ding rui, et al。黒米中のアントシアニン色素の決定法に関する研究[j]。アミノ酸生物資源、以後、24(3):クオーター終盤てしまった。

[2] wang feng, deng jiehong, tan xinghe, et al。アントシアニンとその共色効果の研究[j]。2008年(平成20年)4月29日:772 - 776。

【3】郭弘輝、凌文華。黒米アントシアニンの研究成果[j]。^ a b c d e f g h『日本の歴史』第29巻第3号、134 -135頁。

[4]  zeng kui, huang bin, wang jie, et al。黒米からの黒色素の抽出と精製[j]。2006年(平成18年):307 -307号。

[5] 鍾岩、李澤洪、邵明甫。黒米色素の抽出法と安定性に関する研究[j]。^北村(2008)、71-73頁。

【6】曹暁勇、李信生。黒米におけるアントシアニン色素の研究状況と展望[j]。amino acids and biological resources, 2002, 24(1): 3-6。

【7】仲立羽、胡秋林。黒米色素の分子構造解析[j]。^ a b c d e f g h『日本の歴史』、1996年、26-35頁。

[8]蘇金纬路。黒米色素の抽出と成分分析[j]。日本農林大学紀要1999,28(2):22-26。

[9] xia xiaodong, ling wenhua, zheng lin, et al。hplcによる黒米ぬかエキス中のアントシアニン成分および含有量の測定[j]。2006年(平成18年)3月27日:206-208系統を廃止。

[10] zhang ming-wei, guo bao-jiang, zhang rui-fen et al。黒米中の抗酸化成分の分離・精製・同定[j]。agric sci china, 2006, 5(6): 153-160。

【11】zhang fudi, su jinyi, cai biqiong。黒米色素の抽出過程とその特性[j]。『福建農林大学紀要』自然科学編、2006年、35(1):93-97。

[12] wang qing, guo honghui, zhang mingwei, et al。黒米ぬかに含まれるアントシアニンとその代謝物の生体内での分析[j]。2006年(平成18年)12月27日:ダイヤ改正。

[13] kong lingyao, wang yun, cao yuhua, et al。黒米顔料の組成と構造解析[j]。2008年日刊食品生物と、27(2):25 ~ 29。

[14] park y s, kim s j, chang h i .黒米(heugjinjubyeo)からのアントシアニンの単離とその抗酸化活性のスクリーニング[j]。korean j microbiol biotechnol, 2008, 36(1): 55-60。

[15] mikihlemori, eunmikoh, alysone m .黒米中のシアン類(oryza sativa l . japonica var. sbr)に対する調理上の影響[j]。^ a b c d e f g h i j agric food chem, 2009, 57(5): 1908—1914。

[16] konishi t .紫黒米由来アントシアニン抽出物の抗酸化活性[j]。^ a b c d e f『人事興信録』第4版、211-218頁。

〔17]「胡Qiulin」。黒米色素の動物薬理実験に関する研究[j]。『武漢食品工業学会誌』,1997,(3):10-12。

[18] xia xiaodong, ling wenhua, xia min, et al。apoe遺伝子欠損マウスの進行したアテローム性動脈硬化プラークに対する黒色イネのアントシアニン抽出物の影響[j]。2006年(平成18年)3月27日:ダイヤ改正。

[19] yang jingya, wu hongzhong, hu yi, et al。天然抗酸化剤-がんと戦うための新しい方法[j]。中国臨床薬理学会誌,2007,12(4):366 - 370。

[20] qin y, ling w .高脂血症患者における黒米アントシアニン抽出カプセルの脂質低下効果[j]。2008年食物科学専攻、29日(10日):" 540-542。

[21] hu yan, guo honghui, wang qing, et al。ラットにおける高脂肪食による肥満誘発に対する黒米アントシアニン抽出物の影響[j]。2008年食物科学専攻、29(2):376-379。

[22] hu c, zawistowski j, ling w h, eta1。黒米(oryza sativa l . indica)色素分画は、化学的および生物学的モデル系において活性酸素と一酸化窒素の両方を抑制する[j]。^ a b c d e f g h i j agric food chem, 2003, 51(18):5271-5277。

[23] itani t, tatemoto h, okamoto m, et al。色素米の抗酸化活性とポリフェノール含有量の比較研究[j]。日本食品学会,2002,49(8):540-543。

[24] zhang ming-wei, guo bao-jiang, chi jian-wei, et al。さまざまな黒米品種における全フラボンおよびアントシアニン含有量との抗酸化とその相関[j]。agric sci china, 2005, 38(7): 1324-1331。

【25】王殷定、王昭輝、厳修齢。黒米赤色色素の抽出条件と特性に関する研究[j]。河北大学紀要:自然科学編,1995,15(4):101-104。

[26] liu jinglan, chen lianwen。黒米色素の抽出と安定性に関する予備的研究[j]。河北師範大学紀要:自然科学編,1995,19(2):71-74。

[27]劉鳳、李充、張jilu。黒米から天然色素アントシアニンを抽出する方法:中国,200710056592[p]。2008-11-12。

[28]趙泉、王俊。黒米からのアントシアニン抽出過程に関する研究[j]。安徽農業科学,2009,37(3):920-921。

[29] zhang mingwei, guo baojiang, chi jianwei, et al。黒籾殻からの抗酸化活性物質の抽出・分離プロセス[j]。中国農業工学会編,2005,21(6):135-139。

[30] huang lisha, she xiaoman, peng liping, et al。黒色稲わらからの黒色色素抽出[j]。journal of shaoguan university: natural science edition, 2003, 24(6): 59-61。

[31] zhang q .黒米色素の抽出・精製プロセスに関する研究[j]。^『仙台市史』第2巻、仙台市、2000年(平成12年)、24-26頁。

[32] hou fangli, zhang mingwei, su dongxiao, et al。マクロポーラス樹脂による黒米皮アントシアニンの吸着精製に関する研究[j]。^『日本学術雑誌』日本学術雑誌協会、2009年、10 -10頁。

[33] li lirong, zhang mingwei, liu linwei, et al。3種類の黒色作物の種子被覆におけるアントシアニンの安定性比較[j]。中国農業工学学会編(2007):391-395。