黒米アントシアニンの研究

Black rice anthocyanin (anthocyanin) is a flavonoid polyphenol compound that is a glycoside formed by the combination of anthocyanidin and various sugars via glycosidic bonds. It is found in the cell sap of the fruit, stems and leaf organs of black rice [1-2]. Guo Honghui et al. [3] found in their research that anthocyanin pigments accumulate in the seed coat during the ripening process of black rice, giving the brown rice a brownish red, purple red, purple black or even black color. Zeng Gui et al. [4] found that in addition to giving plants rich colors, anthocyanins also have physiological functions such as anti-oxidation, anti-inflammation, lowering blood lipids, and inhibiting tumor growth. At the same time, anthocyanins, as a relatively safe natural pigment, also show broad application prospects in the food industry.

zhong yanらは、黒米の生理的健康効果は、主に黒米に豊富に含まれるアントシアニン色素と関連していると考えている。食品加工業界で一般的に使用されている合成顔料の安全性への関心が高まる中、天然顔料の開発・研究が食品研究の分野で注目されています。黒食品の台頭と黒米アントシアニン顔料の工業生産と応用に伴い、食品産業における黒米アントシアニンの需要が高まっています。このため、黒米別のアントシアニンの種類の成分分析、アントシアニンに対する薬理学的研究、黒米アントシアニンの工業生産技術と安定性に関する研究が必要だ。本論文では,近年の中国における黒米アントシアニンの研究について概説する。

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ら[27]は、抽出タンクに黒米を添加し、20 ~ 40°cの水に浸して放置させた。エタノール溶液を別途添加し、40 ~ 50°cに加熱する。この混合物を循環抽出し、真空蒸留法で濃縮し、噴霧乾燥させて粉末状のアントシアニンを得た。zhao quanら[28]は、黒米を原料に単因子実験と直交実験を行い、最適な抽出条件を決定した。その結果、抽出条件は75%エタノール溶液、液対材料比1:8、温度30°c、時間30分で、黒米のアントシアニン抽出率は94.40%に達した。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。

黄麗沙(huang lisha)らは、黒稲わらから黒米色素を抽出する溶媒としてエタノール水を用いた[30]。その結果,ph 2.70°c, 60分,60%エタノール溶液で最も抽出効果が高く,抽出率は31.59%であった。曽氏らは[4]黒米を原料に、黒米色素の抽出速度に影響を与える要因(抽出剤の種類、濃度、温度、ph値、時間など)を調べた。その結果、70%エタノール溶液(ph 2)、70°c、90分間の抽出速度が得られた。zhang fudiらは、食餌性の黒米から黒米色素を調製するためのプロセスステップを研究した[11]。直交試験法で得られた最適抽出温度は80°c、時間は30分、液対材料比は1:10、抽出剤は50%エタノール溶液であった。zhong yanら[5]がメラニンの抽出条件を調べたところ、最適な抽出条件は、エタノール50%溶液、物質と液体の比1:10、ph 1.0、80°cの水浴で30分間抽出することであった。

現在、黒米からアントシアニン物質を抽出する主な材料は、黒米、黒米の籾殻、黒米のわらなどだ。抽出溶媒は一般的にエタノール(ほとんどが50 -80%エタノール溶液)と少量の無機酸(塩酸、硫酸など)または有機酸(クエン酸、酢酸など)が選ばれる。アントシアニンは、細胞壁や細胞膜に包まれた植物細胞の液胞に存在する。色素収率を増加させるために、加熱、酵素(アミラーゼ、ペクチナーゼ、セルラーゼ、プロテアーゼなど)、超音波、機械破砕、マイクロ波、凍結およびパルス電場を使用して、細胞壁および細胞膜を破壊し、組織細胞の透過性を高め、抽出時間を短縮し、色素収率を高め、製品の品質を向上させます。これらの補助方法は、顔料の収率を向上させることができる塗布プロセス中に組み合わせて使用されることが多いが、補助技術の使用条件やエネルギー消費量などの課題については、さらなる研究が必要である。

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らは、黒米、黒豆、黒トウモロコシの種皮におけるアントシアニンの安定性に対する外的要因の影響と5つの殺菌プロセスを、比色法を用いて研究した[33]。避光、自然光、蛍光灯の条件下では、黒豆のアントシアニンが最も安定しており、黒米のアントシアニンがその次であり、黒トウモロコシのアントシアニンが最も安定していなかった。同じ温度条件では、黒米と黒大豆のアントシアニンの方が安定していたのに対し、黒トウモロコシのアントシアニンの方が安定していなかった。kong lingyaoら[13]は、色素構造の変化を研究し、付属顔料の補充、アシル化、特定の金属イオンとの錯体化、アントシアニンとのグリコシル化が黒米アントシアニンの安定性を向上させることを発見した。食品の色の保護は、主にアントシアニンの共色保護によって達成されます。これらの研究は、顔料の安定性を向上させ、食品加工への応用に大きな意義があります。

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 自然着色料, 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。

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