黒米エキスの抽出方法は?

Black rice is an important food crop. It contains a large amount of nutrients, such as high levels of protein, essential amino acids, vitamins とessential minerals. In addition, black rice also contains an important bioactive ingredient, black rice anthocyanin. Many studies have shown that black rice extract is an anthocyanin pigment, which is a type of polyphenol. Analysis has shown that black rice anthocyanin is mainly paeoniflorin-3-glucoside and cornflower-3-glucoside [1-5]. In recent years, many scholars at home and abroad have conducted a large number of studies on black rice extracts. This paper discusses the extraction process and physiological activity function research of black rice extracts.

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, and 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&#(体積)50%エタノール、黒米粉の細さ50メッシュ、温度80°c、ph 3、液-材料比1:5、抽出時間30分:39;sの研究は、黒米アントシアニンのための最適なプロセスパラメータであると結論しました[9]。ji yunqiらは、アルコール可溶性の方法で黒米のアントシアニンを抽出した。最適な抽出プロセスパラメータは、95%エタノール(体積分数)、液対材料比1:50、温度60°c、時間90分、ph 1.8です。このとき、黒米色素の抽出率は2倍にもなる。71%[10]だった。guo meiらは、ブラックライスアントシアニンの抽出プロセスの最適パラメータは、95%エタノール(体積分率)、液対材料比1:45、ph 3.0、抽出温度80°c、抽出時間90分であることを示した[11]。alessandraらは、反応面分析を用いて、黒米の溶媒抽出のプロセスパラメータを求めた。アントシアニン:酸性化エタノール(エタノール:1 mol/ lクエン酸1:80)、抽出温度34.7°c、時間81分、液-材料比1:30。この条件では、黒米のアントシアニン抽出収率は116.58 mg/100 gであった[12]。黒米色素を抽出する溶剤法は投資が少ないが、黒米色素製品は溶剤残渣が多く、製品純度が低いという欠点がある。

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 に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

酵素抽出の利点は、反応条件が比較的穏やかであることである。黒米粉に生物学的酵素(通常はセルラーゼまたは複合生物学的酵素)を前処理すると、黒米の細胞壁を分解し、黒米アントシアニンを素早く溶解させ、黒米アントシアニンの抽出速度を上げることができる。黒米粉の酵素加水分解過程では、酵素の種類、酵素の量、温度、持続時間、およびph値が、酵素法による黒米アントシアニンの抽出に影響を与える重要な要素である。柳永吉ら黒い籾殻を原料として発見されたの最適な組み合わせ経緯に対して黒米パラメータ抽出のとしてはcellulaseアントシアニン援助は:最適なと植物色素アントシアニンに対して黒米パラメータ抽出の過程cellulase-assisted溶剤抽出は2.0%セルラーゼ、128.8分酵素加水分解時間、38.7℃酵素加水分解温度、80%エタノール(体積分)、1:10液対固比、50℃抽出温度、40分抽出時間。この時点で、黒米アントシアニンの抽出収率は21.9 mg/gであった[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

黒米アントシアニンの超臨界co2抽出は、製品の純度が高く、プロセスが簡単というメリットがあるが、初期投資は比較的大きい。超臨界co2抽出プロセスでは、抽出温度、流量、圧力、時間が、超臨界co2抽出による黒米アントシアニンの抽出に影響を与える主な要因となる。柳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

近年、高脂血症の人が増えており、深刻な影響を受けています#健康39;s。血中脂質を低下させる自然で副作用のない物質の開発と研究が急がれている。多くの研究は、黒米のアントシアニンは、血中脂質を低下させる優れた能力を持っていることを示しています。zhang mingweiたちは、高脂血症を持つラットの血中脂質レベルを一定量の黒米アントシアニンを摂取すると、有意に低下し、動脈硬化指数も有意に低下することを明らかにした。qin yuらは、黒米アントシアニンを服用している患者は総コレステロールとトリグリセリド値を低下させることができ、それは血中脂質を低下させる優れた能力を持っていることを発見した[31]。liu mingdaらは、動物実験を通じて、主要な血清指標である総コレステロール、トリグリセリド、低密度リポタンパク質コレステロールを低下させ、高密度リポタンパク質コレステロールを増加させることで、ブラックライスアントシアニンが動物の血中脂質を有意に低下させることを示した[32]。zhangらは、一定量の黒米エキスを摂取すると、マウス血清中の総コレステロール値とトリグリセリド値が有意に低下することを発見した[33]。したがって、黒米顔料は理想的な天然低脂性物質として使用することができます。

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

中国は黒米資源が豊富であり、黒米の深い加工と総合的な利用には展望がある。黒米エキスは優れた生理活性を持ち、理想的な天然色素です。そのため、食品・製薬業界では黒米アントシアニンの需要が高まっています。しかし、黒米エキスの研究と応用には、関係する科学研究者のさらなる努力が必要です。例えば、黒米アントシアニンのより良い抽出、分離、精製技術の研究開発、物理的、化学的、生物学的技術による黒米顔料の品質の向上、黒米エキスの生物活性、構造活性相関と作用機序のさらなる研究、および開発high-quality black rice extract functional foods and medicines.

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