תהליך החילוץאנתוציאנינים מפרחי אפונת פרפרמהווה שלב מרכזי בפתיחת הפוטנציאל שלהם ליישומים תעשייתיים. מסמך זה מספק דיון-מעמיק בשיטות מיצוי אנתוציאנין, גורמים המשפיעים על יעילות המיצוי, אסטרטגיות אופטימיזציה והיישומים המעשיים של הפיגמנטים המופקים. אבל איך לחלץ אנתוציאנין מפרח אפונת פרפר?
מה זההרכב כימי של אנתוציאנינים בפרחי אפונת פרפר?
אבקת פריחת אפונת הפרפר היא ייחודית בכך שהפיגמנטים שלה נשלטים על ידי טרנטינים, שהם נגזרות של אנתוציאנינים על בסיס דלפינידין-. מולקולות אלו מאופיינות לעיתים קרובות עם קבוצות אציל ארומטיות כגון p-קומארויל, קפאואיל ופרולואיל. האצילציה תורמת ליציבות הפיגמנטים, ומאפשרת להם להתנגד לפירוק תחת חום או אור.
• אנתוציאנינים עיקריים: נגזרות של דלפינידין-3,3′,5′-triglucoside.
• טרנטינים: אנתוציאנינים פוליאציליטים האחראים לצבע הכחול העמוק של הפרח.
• קיימים פלבנואידים נוספים: קאמפרול וגליקוזידים קוורצטין.
רגישות ה-pH של אנתוציאנינים של אפונת פרפר מאפשרת להם להציג מעברי צבע, מה שהופך אותם לפופולריים עבור תה פונקציונלי וצבעי מאכל טבעיים. ב-pH חומצי, הפיגמנטים הופכים לסגול לורוד; ב-pH ניטרלי או אלקליין, הם מציגים גוונים כחולים עד ירוקים.
מיצוי הוא בעצם תהליך העברת המונים שבו מומסים (אנטוציאנינים) מתפזרים משלב מוצק (רקמת פרחים) לממס. היעילות של תהליך זה תלויה בפירוק דפנות תאי הצמח לשחרור התוכן התוך תאי. עקרונות המפתח כוללים את הדברים הבאים.
• מסיסות:
אנתוציאנינים הם מולקולות קוטביות ולכן הם מסיסים מאוד בממיסים קוטביים כמו מים, מתנול, אתנול ואציטון.
• דיפוזיה:
הקצב שבו הממס חודר לחומר הצמחי והאנטוציאנינים המומסים מתפזרים החוצה.
• שיבוש תאים:
טכניקות המפרקות את דופן התא הנוקשה (למשל, שחיקה, חימום, אולטרסאונד) משפרות את שחרור התרכובות.
• צ'יז ממס
בחירת הממס היא החשובה ביותר. זה חייב להיות יעיל, בטוח עבור היישום המיועד (במיוחד עבור מזון ותרופות), וחסכוני.
איך לחלץ אנתוציאנין מפרחי אפונת פרפר?
לפניכם פרוטוקול סטנדרטי באמצעות שיטה פשוטה ויעילה שניתן לשכפל במסגרת מעבדה.
חומרים וציוד
• חומר גלם:
פרחי אפונת פרפר מיובשים (רצוי עלי כותרת מופרדים מהגביע הירוק, שכן הגביע מכיל כלורופיל שעלול לזהם את הצבע).
• ממס:
אתנול בדרגת-מזון (למשל, 50-70% במים) או מים מחומצנים (למשל, עם 1% חומצת לימון או 0.01% HCl). החמצה מסייעת בייצוב האנתוציאנינים על ידי שמירה על צורת הקטיון הפלביליום (גוון אדום).
• ציוד:
איזון אנליטי, מטחנה או בלנדר, צלוחיות או כוסות ארלנמייר, בוחש מגנטי עם פלטה חמה, מדחום, מסננת או נייר סינון (Whatman No. 1), מערך סינון ואקום, גלילי מדידה, מאייד סיבובי, בקבוקי זכוכית בצבע ענבר לאחסון.
נוֹהָל
• הכנת דוגמאות:
שקלו כמות מסוימת של פרחי אפונת פרפר מיובשים (למשל, 50 גרם). בעזרת מטחנה מרסקים את הפרחים לאבקה דקה. גודל חלקיקים קטן יותר מגדיל את שטח הפנים, מה שמוביל למיצוי יעיל יותר.
• הכנת ממס:
הכן את ממס המיצוי. לדוגמה, הכן 500 מ"ל של 60% אתנול (v/v) על ידי ערבוב של 300 מ"ל של 100% אתנול עם 200 מ"ל מים מזוקקים. מחמצת את הממס על ידי הוספת חומצת לימון לריכוז של 1% (w/v). משמעות הדבר היא הוספת 5 גרם של חומצת לימון ל-500 מ"ל של ממס.
• תהליך מיצוי:
העבירו את אבקת חומר הפרחים לבקבוק של 1000 מ"ל Erlenmeyer.
הוסף את הממס המוכן לבקבוק ביחס מוצק-ל-נוזל של 1:10.
מניחים את הבקבוק על בוחש מגנטי עם פלטה חמה. הגדר את הטמפרטורה ל-50 מעלות וערבל במהירות קבועה למשך תקופה מוגדרת, בדרך כלל 60-90 דקות. החום המתון והתסיסה משפרים באופן משמעותי את יעילות המיצוי בהשוואה למריחה קרה.
כסה את הבקבוק בנייר אלומיניום כדי להגן על האנתוציאנינים הרגישים -לאור מפני השפלה.
• סינון:
לאחר זמן החילוץ, מסירים את הבקבוק מהאש ומניחים לו להתקרר. מסננים את התערובת תחילה דרך בד מוסלין או מסננת כדי להסיר את עיקר פסולת הצמח. לאחר מכן, בצע סינון שני דרך נייר סינון (או תחת ואקום) כדי לקבל תמצית נוזלית צלולה וכחולה.
• ריכוז (אופציונלי אך מומלץ):
התמצית הגולמית מדוללת. לריכוז האנתוציאנינים יש להשתמש במאייד סיבובי (rotovap). הגדר את טמפרטורת אמבט המים ל-40-45 מעלות (כדי למנוע פגיעה תרמית) והפעל ואקום כדי להוריד את נקודת הרתיחה של הממס. תהליך זה יאוד את האתנול וקצת מים, וכתוצאה מכך תמצית מרוכזת וצמיגה. לחילופין, עבור תמציות מימיות, ניתן להשתמש בייבוש בהקפאה (ליאופיליזציה) לייצור אבקה יבשה.
• אחסון:
אחסן את התמצית הנוזלית המרוכזת הסופית או אבקת פריחת אפונת הפרפר בבקבוק זכוכית ענבר, שטוף בגז חנקן אם אפשר, ושמור אותו ב-4 מעלות. אור, חמצן וחום הם האויבים העיקריים של יציבות האנתוציאנין.
מַהגורמים משפיעיםמיצוי אנתוציאנין?
הפקת אנתוציאנינים מפרחי אפונת פרפר מושפעת ממספר משתנים. יש צורך באופטימיזציה של גורמים אלה כדי להשיג תשואה מקסימלית ולשמור על יציבות הפיגמנט.
בחירת ממס
זה הגורם הקריטי ביותר. אבקת אפונת פרפר אנתוציאנינים, שהם מולקולות קוטביות, ולכן נדרשים ממיסים קוטביים.
• מים:
הממס הפשוט, הבטוח והזול ביותר. אידיאלי ליישומי מזון. עם זאת, מים יכולים-לחלץ יחד סוכרים, חלבונים וזיהומים אחרים המסיסים במים-. יעילות החילוץ יכולה להיות נמוכה.
• מים מחומצים:
הוספת כמות קטנה של חומצה חלשה (כמו חומצה לימון, חומצה אצטית או חומצה הידרוכלורית) למים (pH 1-3) מייצרת את מולקולת האנתוציאנין, מייצבת אותה בצורת קטיון פלביליום (שהיא אדומה אך נראית יציבה יותר במהלך המיצוי) ומשפרת את מסיסותו ותפוקתה. זהו נוהג נפוץ מאוד.
• אתנול-תערובות מים:
תערובת של אתנול ומים (למשל, 50-80% אתנול) היא לרוב הממס היעיל ביותר. אתנול בטוח לשימוש במזון וקוסמטיקה (סטטוס GRAS) ובעל קוטביות טובה לאנתוציאנינים. המים עוזרים לנפח את רקמת הצמח, ומאפשרים לאתנול לחדור טוב יותר. אחוזי אתנול גבוהים יותר עשויים להיות פחות יעילים עבור הטרנטינים הקוטביים ביותר.
• ממיסים אחרים:
מתנול יעיל מאוד במעבדה אך הוא רעיל ואינו מתאים לתמציות בדרגת מזון-.
יחס מוצק-ל-נוזל
היחס בין מסת אבקת הצמח לנפח הממס הוא מכריע. יחס גבוה מדי (יותר מדי אבקה) מוביל לרוויה של ממס, ומגביל מיצוי נוסף. יחס נמוך מדי (יותר מדי ממס) הוא בזבוז. יחס אופטימלי מבטיח שימוש יעיל בממס ובאנרגיה. יחסים אופטימליים נעים בין 1:10 ל-1:50 (w/v).
טֶמפֶּרָטוּרָה
ככלל, הגדלת הטמפרטורה מגבירה את תפוקת המיצוי על ידי הפחתת צמיגות הממס והגדלת שיעורי הדיפוזיה. עם זאת, אנתוציאנינים הם לאביליים מבחינה תרמית. יש חלון טמפרטורה אופטימלי (בדרך כלל 40-70 מעלות עבור HAE, ונמוך יותר עבור UAE/MAE) שמעבר לו הפירוק מתרחש מהר יותר מאשר מיצוי, מה שמוביל לאובדן נקי של אנתוציאנינים.
זְמַן
יש לייעל את זמן החילוץ. בתחילה, התשואה גדלה במהירות עם הזמן כאשר אנתוציאנינים מתפזרים החוצה. עם זאת, מושגת נקודת שיווי משקל שבה לא מוציאים יותר תרכובות. מיצוי ממושך מעבר לנקודה זו אינו יעיל ועלול לחשוף את האנתוציאנינים המופקים לתנאים משפילים (חמצן, אור, חום).
pH
כאמור, pH נמוך (סביבה חומצית) נוחה מאוד ליציבות האנתוציאנין במהלך המיצוי. pH ניטרלי או אלקליני עלול לגרום לפירוק מהיר ואובדן צבע.
תַקצִיר
מיצוי אנתוציאנינים של אבקת פרחי אפונת פרפר מפרחי אפונת פרפר מהווה צעד מכריע בריתום ערכם כפיגמנטים טבעיים ותרכובות ביו-אקטיביות. משיטות ממס קונבנציונליות ועד לטכנולוגיות ירוקות מתקדמות, ניתן להתאים טכניקות שונות כדי למקסם את התשואה, לשמור על יציבות ולעמוד בדרישות התעשייתיות. שיטות טיהור וניתוח מבטיחות את איכות האנתוציאנינים לשימוש במזון, תוספי מזון, קוסמטיקה ואריזות חדשניות. Guanjie Biotech היא ספקית אבקת פרחי אפונת פרפר בתפזורת, המבטיחה מקור אמין של-חומרי גלם באיכות גבוהה למיצוי אנתוציאנין ויישומים נלווים. מוזמן לברר איתנו בinfo@gybiotech.com.
הַפנָיָהs
[1] Khoo, HE, Azlan, A., Tang, ST, & Lim, SM (2017). אנתוציאנידינים ואנתוציאנינים: פיגמנטים צבעוניים כמזון, מרכיבים פרמצבטיים והיתרונות הבריאותיים הפוטנציאליים. מחקר מזון ותזונה, 61(1), 1361779.
[2] Escher, GB, Wen, M., Zhang, L., Rosso, ND, & Granato, D. (2020). הרכב כימי ותכונות ביו-אקטיביות של Clitoria ternatea L.: סקירה כללית. מגמות במדעי המזון והטכנולוגיה, 102, 114–129.
[3] Kong, JM, Chia, LS, Goh, NK, Chia, TF, & Brouillard, R. (2003). ניתוח ופעילויות ביולוגיות של אנתוציאנינים. Phytochemistry, 64(5), 923–933.
[4] Patras, A., Brunton, NP, O'Donnell, C., & Tiwari, BK (2010). השפעת עיבוד תרמי על יציבות אנתוציאנין במזונות: מנגנונים וקינטיקה של פירוק. מגמות במדעי המזון והטכנולוגיה, 21(1), 3–11.
[5] Srivastava, A., Akoh, CC, Yi, W., & Fischer, J. (2007). השפעת אנתוציאנינים על תכונות פיזיקוכימיות ויציבות של מערכות מזון מודל. כתב עת לכימיה חקלאית ומזון, 55(22), 9020–9027.
[6] Yoshida, K., Mori, M., & Kondo, T. (2009). התפתחות צבע פרח כחול על ידי אנתוציאנינים: ממבנה כימי לפיזיולוגיה של התא. דוחות מוצרים טבעיים, 26(7), 884–915.
[7] Nair, V., & Mazumder, A. (2019). ממיסים אוטקטיים עמוקים טבעיים למיצוי תרכובות ביו-אקטיביות: סקירה. Journal of Molecular Liquids, 296, 111928.
