黒米エキスの抽出方法は?

黒米は重要な食糧作物である。それは、高レベルのタンパク質、必須アミノ酸、ビタミン、必須ミネラルなどの大量の栄養素を含んでいます。また、黒米には重要な生理活性成分である黒米アントシアニンも含まれています。多くの研究で、黒米エキスはポリフェノールの一種であるアントシアニン色素であることが示されています。分析によると、黒米のアントシアニンは主にpaeoniflorin-3-グルコシドであり、トウモロコシの花-3-グルコシドである[1-5]。ここ数年、国内外の多くの学者が黒米抽出物に関する大量の研究を行った。本論文では,黒米抽出物の抽出過程と生理活性機能の研究について述べる。

1黒米エキスの抽出過程に関する研究

1。1黒米アントシアニンの溶媒抽出

The general process flow of 溶剤extraction of black rice anthocyanin is as follows: black rice → impurity removal, crushing → 玄米粉 → solvent extraction → suction filtration → extraction solution → distillation → black rice pigment concentrate → drying → crude black rice anthocyanin.

研究によると、黒米アントシアニンの溶媒法による抽出には、抽出溶媒の選択、溶媒濃度、抽出温度、抽出時間、液対材料比、ph値、黒米の粉砕度など、多くの要因が影響する。異なる溶媒は、黒米からのアントシアニンの抽出に非常に異なる効果を有する。zhong yanらは、黒米由来のアントシアニンは、水、アセトン、メタノール、エタノール、エーテル、n-ブタノール、イソペンタノールなどの溶媒に可溶で、メタノールとエタノールで最も抽出結果が良いことを示した。この実験では、黒米色素が酢酸エチルとクロロホルムに不溶であることも示された[6]。

Niu Juanjuan et al. showed that the yield of the solvent ethanol extraction method is not significantly different from that of the solvent water extraction method, とthat the extraction temperature is lowered and the extraction time is reduced [7]. Therefore, ethanol is generally selected as the extraction solvent for black rice anthocyanin extraction. The process parameters for the extraction of black rice 顔料 using solvents vary among different researchers, mainly because of the inconsistency in the raw materials used and the experimental design parameters. For example, Zhang Fudi et al. found that the highest extraction rate of black rice melanin was achieved when the extraction temperature was 80 °C, the extraction time was 30 min, the liquid-to-material ratio was 1:10, and the solvent was 50% ethanol (by volume) [8].

呉Suling's research concluded that the optimal process parameters for black rice anthocyanin are: 50% ethanol (by volume), black rice powder fineness 50 mesh, temperature 80°C, pH 3, liquid-to-material ratio 1:5, extraction time 30 min [9]. Ji Yunqi et al. used an alcohol-soluble method にextract black rice anthocyanin. The optimal extraction process parameters are: 95% ethanol (volume fraction), liquid-to-material ratio 1:50, temperature 60 °C, time 90 min, pH 1.8. At this time, the extraction rate of black rice pigment is as high as 2. 71% [10]. Guo Mei et al. showed that the optimal extraction process parameters for black rice anthocyanin are: 95% ethanol (volume fraction), liquid-to-material ratio 1:45, pH 3.0, extraction temperature 80°C, extraction time 90min [11]. Alessandra et al. used response surface analysis to obtain the process parameters for the solvent extraction of black rice anthocyanin: acidified ethanol (ethanol: 1 mol/L citric acid 1:80), extraction temperature 34.7°C, time 81 min, liquid-to-material ratio 1:30. Under these conditions, the anthocyanin extraction yield of black rice was 116.58 mg/100 g [12]. The solvent method of extracting black rice pigment requires less investment, but the black rice pigment product has disadvantages such as solvent residue and low product purity.

1.2マイクロ波支援黒米アントシアニン抽出

総プロセスフローmicrowave-assisted抽出玄米アントシアニンは:玄米→の不純物除去、例えば川辺→玄米粉→、抽出→捜査官microwave-assisted抽出吸引→濾過→抽出解決策→蒸留→集中玄米アントシアニン→粗雑乾燥→玄米アントシアニンではない

研究によると、マイクロ波を利用した抽出技術は、有機溶媒法に比べて、黒米抽出物の抽出速度を向上させ、抽出時間を短縮し、黒米アントシアニン製品の品質を向上させることができる。マイクロ波による黒米アントシアニンの抽出に影響を与える要因は、マイクロ波の出力、マイクロ波時間、物質と液体の比、抽出溶媒の濃度とphなどがある。zhang jixiangたちは、マイクロ波を用いて黒米色素を抽出するためのプロセスパラメータを調べた。その結果、マイクロ波を用いた黒米アントシアニンの抽出に影響を与える最も重要な要因は、抽出剤エタノールの濃度であることが示された。マイクロ波を用いたブラックライス・アントシアニン抽出の最適なプロセスパラメータは、80%エタノール(体積濃度)、480 w、120 s、液対固体比1:20であった。このような条件下では、黒米のアントシアニン抽出率は3.2%と高い[13]。yuan boらは、黒米アントシアニン抽出の回帰統計モデルを確立した。この研究では、マイクロ波時間が黒米アントシアニンの抽出速度に有意または軽微な影響を与えなかったが、これは実験を設計する際のマイクロ波時間選択の範囲が小さいためである可能性がある[14,15]。

ma pingらは、黒米からアントシアニンを抽出するための重回帰統計モデルを構築し、黒米からアントシアニンを抽出するための最適な組み合わせは80%エタノール(体積分率)、液-物質比1:18、マイクロ波時間9秒であることを分析した。このとき、黒米エキスのアントシアニン抽出率は4.97%である[16]。王新哲らは、蒸留水を抽出溶媒に、黒米中のアントシアニンの収率を指標に用いた。その結果、マイクロ波を用いた黒米からのアントシアニン抽出の最適な組み合わせは、マイクロ波出力600 w、マイクロ波時間7.5分、ph 5、液対固体比1:4であった。このとき、黒米からのアントシアニンの収量は1であった。〔17〕28%だ。以上の研究から、黒米からアントシアニンを抽出する方法としてはマイクロ波による抽出法の方が優れていることが示された。

1.3超音波補助黒米アントシアニン抽出

総プロセスフローultrasonic-assisted抽出玄米アントシアニンはについては下記のように玄米→不純物除去そして壊滅的→玄米粉→、抽出→捜査官ultrasonic-assisted抽出吸引→濾過→抽出解決策→蒸留→集中玄米色素→粗雑乾燥→玄米アントシアニンではない

Ultrasonic-assisted extraction is also a good method for extracting natural active substances. It is energy-saving, environmentally friendly and highly efficient. Ultrasonic-assisted extraction technology can be used for the extraction of black rice anthocyanin. The main factors affecting the ultrasonic-assisted extraction of black rice anthocyanin are ultrasonic power, ultrasonic extraction time, extraction temperature, material-liquid ratio, solvent concentration and pH. Chen Xiaoquan et al. compared the differences between the solvent method and ultrasonic-assisted extraction of anthocyanin from black rice, and found that the ultrasonic-assisted extraction method has the characteristics of high extraction efficiency, energy saving, and does not affect the basic properties of black rice pigments. The optimal combination process for ultrasonic-assisted extraction of anthocyanin from black rice is: ultrasonic extraction time 5 min, ultrasonic power 70 W, temperature 60 °C, and liquid-to-solid ratio 1:8 [18]. Sun Xiaoxia et al. used black rice husks as raw material to study the ultrasonic-assisted extraction process of black rice husk extract, and determined the ultrasonic-assisted extraction process conditions of black rice husk extract: 80% ethanol (volume fraction), pH 1.5, liquid-to-material ratio 1:40, extraction temperature 50°C, ultrasonic extraction time 60 min, and ultrasonic power 128 W [19]. Ultrasonic-assisted extraction of black rice anthocyanins is a convenient and fast process, and is a good method for extracting black rice extracts [20].

1.4酵素による黒米アントシアニンの抽出

総プロセスフローenzyme-assisted抽出玄米アントシアニンは:玄米→の不純物除去、例えば川辺→玄米粉→酵素、分解→抽出抽出吸引→濾過→使う溶媒→蒸留→集中玄米色素→粗雑乾燥→玄米アントシアニンではない

The advantage of enzymatic extraction is that the reaction conditions are relatively mild. Pretreatment of black rice powder with biological enzymes (usually cellulase or complex biological enzymes) can break down the cell walls of black rice and quickly dissolve black rice anthocyanins, thereby increasing the extraction rate of black rice anthocyanins. During the enzymatic hydrolysis of black rice powder, the type of enzyme, the amount of enzyme, the temperature, the duration and the pH value are important factors affecting the extraction of black rice anthocyanin by enzymatic methods. Liu Yongji et al. used black rice husks as raw material and found that the optimal combination of process parameters for the extraction of black rice anthocyanin with cellulase as an aid is: The optimal process parameters for the extraction of black rice anthocyanin with cellulase-assisted solvent extraction are: 2.0% cellulase, 128.8 min enzymatic hydrolysis time, 38.7 ℃ enzymatic hydrolysis temperature, 80% ethanol (volume fraction), 1:10 liquid to solid ratio, 50 ℃ extraction temperature, 40 min extraction time. At this time, the extraction yield of black rice anthocyanin was 21.9 mg/g [21].

1.5黒米アントシアニンの超臨界co2抽出

CO2総プロセスフロー超臨界抽出玄米アントシアニンはについては下記のように玄米→の不純物除去、例えば川辺→玄米粉→サンプルメモリにロードを抽出船→CO2超臨界抽出→エタノールを加えエキス吸引→濾過→抽出液→蒸留→集中玄米色素→粗雑乾燥→玄米アントシアニンではない

Supercritical CO2 extraction of black rice anthocyanin has the advantages of high product purity and simple process, but the initial investment is relatively large. In the supercritical CO2 extraction process, the extraction temperature, flow rate, pressure, and time are the main factors affecting the extraction of black rice anthocyanin by supercritical CO2 extraction. Liu Yan's researchは、超臨界co2抽出法による黒米アントシアニン抽出に最適なプロセスパラメータは、抽出温度38°c、抽出圧力45 mpa、抽出時間3時間、流体流量20kg/hであると結論付けた。このような条件下では、アントシアニンストック溶液の含有量は86.8%に達します[22]。

1.6黒米アントシアニンを抽出するための相乗抽出法

超音波の相乗マイクロ波技術抽出は、抽出時間を短縮し、抽出速度を向上させることができます。黒米アントシアニンを抽出するための相乗抽出プロセスに影響を与える要因には、超音波パワー、超音波時間、マイクロ波パワー、マイクロ波時間、溶媒濃度などがある。柳秦氏らは超音波マイクロ波技術エキス分玄米proanthocyanidins、パラメータ過程抽出得られる研究に対して黒米proanthocyanidins超音波マイクロ波技術:82%アセトン(体積積分)、超音波の動作時間54分、マイクロ波行动力480 W、抽出率このときの玄米proanthocyanidins 2歳だった411%(23)。

2. 黒米エキスの主な生理活性機能に関する研究

In recent years, research on the main bioactive functions of black rice extract has mainly focused on antioxidant activity, free radical scavenging, blood lipid lowering, liver and kidney protection, cancer prevention, and anticancer activity.

2.1. 抗酸化活性とフリーラジカル掃討能力を有する

The development of natural active substances with antioxidant activity and free radical scavenging ability has always been one of the research hotspots in the field of natural product chemistry. Sun Ling et al. obtained in vitro simulation that black rice anthocyanin has a strong scavenging ability against the free radical O2 - · and the greater the concentration, the better the scavenging effect [24]. Zhang Mingwei, Shi Juan, Zhu Xiaoli and others confirmed through in vivo experiments that ingesting a certain amount of black rice anthocyanin can improve the total antioxidant capacity of the liver, グルタチオンのperoxidase活動 and superoxide dismutase activity, and can significantly reduce malondialdehyde levels [25-27]. Li Xinhua et al. showed that black rice anthocyanins have a very good scavenging effect on ·OH and DPPH free radicals, and also have a certain scavenging effect on O2 · [28]. Wang Qiao'eらは、精製された黒米の異なる部位のアントシアニンの抗酸化活性を比較し、水溶性の部分が最も強い抗酸化能を持つことを見いだした[29]。黄らはまた、黒米ぬかで抗酸化作用を果たしている物質は、主に黒米のアントシアニンであると考えている[30]。これらの研究は、黒米エキスが抗酸化物質の理想的な天然源として使用できることを示しています。

2.2血脂質を下げる能力

In recent years, the number of people with high blood lipids has been increasing, which has seriously affected people's health. There is an urgent need to develop and research natural, side-effect-free substances that lower blood lipids. Many studies have shown that black rice anthocyanins have a good ability to lower blood lipids. Zhang Mingwei et al. showed that ingesting a certain amount of black rice anthocyanins can significantly lower the blood lipid levels of rats with hyperlipidemia, and the atherosclerosis index also decreased significantly. Qin Yu et al. found that patients taking black rice anthocyanins can lower total cholesterol and triglyceride levels, and that it has a good ability to lower blood lipids [31]. Liu Mingda et al. showed through animal experiments that black rice anthocyanins can significantly lower animal blood lipids, with decreases in the main serum indicators total cholesterol, triglycerides, and low-density lipoprotein cholesterol, and an increase in high-density lipoprotein cholesterol [32]. Jang et al. found that ingestion of a certain amount of black rice extract can significantly lower the total cholesterol and triglyceride levels in mouse serum [33]. Therefore, black rice pigments can be used as an ideal natural hypolipidemic substance.

2.3肝臓と腎臓の保護

Some studies have reported that black rice extract has liver and kidney protection functions. For example, Hou Fangli et al. found that after consuming a certain amount of black rice skin anthocyanin, liver damage caused by carbon tetrachloride was significantly improved. The mechanism may be that black rice melanin has better antioxidant activity and free radical scavenging ability [34]. Hou Zhaohua' s研究玄米アントシアニンがアルコール肝臓にダメージを和らげる効果がありますし、私たちは活動を大幅に減らし血清グルタミン酸アンモニアのアシルoxaloacetic谷丙转氨アラニン酸っぱいアミノ基とγ-glutamyl transpeptidase(35)。牛Juanjuan&#sの研究はまた、黒米アントシアニンが大幅に血清中のグルタミルアミノトランスフェラーゼとアラニンアミノトランスフェラーゼの活性を低下させることができ、特定の肝保護機能を有することを発見しました。zhangらは、マウスを用いた実験で、黒米エキスを一定量摂取すると、脂肪肝の退化症状が有意に軽減されることを発見した。ホJie'sの研究によると、ブラックライスアントシアニン抽出物は、フリーラジカルを除去することにより、酸化ストレスによって誘発される腎毒性および肝毒性に対して保護的な役割を果たすことができる[36]。これらの研究は、黒米エキスが肝臓および腎臓保護製品の開発にも使用できることを示しています。

2.4その他の生物学的活動

いくつかの研究では、黒米のアントシアニンにも抗喘息作用があることが報告されています。niu haifengとwang tianyuたちは、ブラックライスアントシアニンが喘息マウスの肺の炎症細胞の浸潤を効果的に抑制するため、ブラックライスアントシアニンには一定の抗喘息作用があることを発見した[37,38]。また、黒米エキスが多くの種類のがん細胞の増殖を抑制し、抗がん・抗がん作用があることが報告されています[39,40]。dong boらは、黒米ヤグルマギクの色素が糖尿病の予防と治療にも効果があると考えている[41]。

3展望

China is rich in black rice resources, and the deep processing and comprehensive utilization of black rice has broad prospects. Black rice extract has good physiological activity and is an ideal natural pigment. Therefore, the food and pharmaceutical industries have an increasing demand for black rice anthocyanins. However, research and application of black rice extract still requires further efforts from relevant scientific researchers. For example, research and development of better extraction, separation and purification techniques for black rice anthocyanin, improving the quality of black rice pigments through physical, chemical and biological techniques, further research on the biological activity, structure-activity relationship and mechanism of action of black rice extract, and development of high-quality black rice extract functional foods and medicines.

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