بهینه سازی استخراج رنگدانه آنتوسیانین از گلبرگ گل گاوزبان به روش خیساندن و حلال

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 گروه علوم و صنایع غذایى، دانشکده کشاورزى، واحد ورامین- پیشوا، دانشگاه آزاد اسلامى، ورامین، ایران

2 گروه علوم و صنایع غذایى، دانشکده کشاورزى، واحد ورامین-پیشوا، دانشگاه آزاد اسلامى، ورامین، ایران

چکیده

چکیده
سابقه و هدف: رنگ در مواد غذایی از نظر پذیرش مصرف کنندگان از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. پیگمان (ترکیبات رنگ دهنده‌ طبیعی) از ایمن‌‌ترین رنگها برای استفاده خوراکی محسوب می‌شوند. آنتوسیانین‌ها مهم‌ترین گروه از رنگدانه‌های طبیعی بعد از کلروفیل هستند که غیرسمی و محلول در آب بوده و در سطح وسیعی در سیتوپلاسم گیاهی وجود دارند. این رنگدانه‌های فلاونوئیدی مسئول رنگ‌های قرمز، آبی و بنفش در بسیاری از میوه‌‌ها، سبزی‌ها و گل‌ها می‌باشند. گیاه گاوزبان در ایران و بسیاری از نقاط دنیا به منظور استفاده‌های دارویی کشت ‌می‌شود و ازگل و برگ این گیاه استفاده‌های زیادی می‌شود. هدف کلی از این پژوهش، بهینه سازی شرایط استخراج رنگدانه آنتوسیانین از گلبرگ گل گاوزبان بود.
مواد و روشها: به منظور تعیین شرایط بهینه بالاترین میزان استخراج رنگدانه آنتوسیانین از گلبرگ گل گاوزبان به روش خیساندن در حلال (متانول/آب) اثرات سه متغیر دما (60، 50 و 40 درجه سانتی‌گراد)، زمان (3، 4 و 5 ساعت) و نسبت وزنی گلبرگ گل گاوزبان به حلال (3 و 5 گرم) مورد بررسی قرار گرفت. بنابراین 18 تیمار مطابق با طراحی فاکتوریل کامل طراحی گردید. متانول و آب به نسبت 5/0 به 5/1 درصد حجمی/حجمی با هم مخلوط گردیدند. شرایط استخراج مطابق با جدول طراحی تیمارها در نظر گرفته شد. میزان آنتوسیانین عصاره استخراج شده از هر تیمار با استفاده از روش pH افتراقی توسط دستگاه اسپکتروفتومتر اندازه‌گیری شد. با استفاده از نتایج بدست آمده از آزمونها بهترین شرایط برای استخراج عصاره از گلبرگ گل گاو زبان با بالاترین میزان آنتوسیانین پیش بینی شد. تجزیه و تحلیل‌های آماری در نرم افزار مینی‎تب 16 به صورت طرح فاکتوریل کامل انجام شد.
یافته‌ها: اثرات خطی دما، زمان و نسبت وزنی گلبرگ گل گاوزبان به حلال بر تغییرات میزان آنتوسیانین معنی‌دار بود. اثرات متقابل و درجه دوم دما، زمان و نسبت وزنی گلبرگ گل گاوزبان به حلال بر تغییرات آنتوسیانین معنی‌دار نبود. نتایج نشان داد با افزایش دما، زمان و نسبت وزنی گلبرگ گل گاوزبان به حلال میزان آنتوسیانین استخراجی افزایش معنی‌داری داشت. شرایط بهینه در جهت استخراج بیشترین میزان آنتوسیانین
استخراج شده از گلبرگ گل گاو زبان (131/219 میلی‌گرم/لیتر) به ترتیب در دما، زمان و نسبت وزنی گلبرگ گل گاوزبان به حلال در 60 درجه سانتی‌گراد، 5 ساعت و 5 گرم پیش‌بینی شد. شرایط بهینه پیش بینی شده برای استخراج رنگدانه از گلبرگ گل‌گاو‌زبان به صورت عملی در آزمایشگاه انجام گردید. نتایج نشان داد اختلاف معنی‌داری بین میزان آنتوسیانین استخراج شده در شرایط پیش‌بینی شده و تجربی مشاهده نگردید.
نتیجه‌گیری: با جایگزین کردن رنگهای طبیعی به جای رنگهای مصنوعی متداول در مواد غذایی می‌توان گامی مثبت در جهت سلامت بخشی و ایمنی مواد غذایی برداشت. طراحی فاکتوریل کامل روشی مطمئن برای پیش بینی شرایط استخراج رنگدانه گیاهان می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Optimization of anthocyanin pigment extraction from Echium Amoenum petals by soaking and solvent method

نویسندگان [English]

  • Leila Nateghi 1
  • Emad Yousefi 1
  • Nazanin Zand 2
1 Department of Food Science and Technology, Faculty of Agriculture, Varamin-Pishva Branch, Islamic Azad University, Varamin, Iran
2 Department of Food Science and Technology, Faculty of Agriculture, Varamin-Pishva Branch, Islamic Azad University, Varamin, Iran
چکیده [English]

Background and objectives: Color is one of the most important properties for consumer acceptance. Pigments (natural dye compounds) are the safest dyes for oral use. Anthocyanins are the most important group of natural pigments after chlorophyll that are non toxic, water soluble and widely present in plant cytoplasm. These flavonoid pigments are responsible for the colors of red, blue and purple in many fruits, vegetables and flowers. Echium Amoenum is one of the most important medicinal plants in the country. This plant is cultivated in many parts of the world for therapeutic purposes and uses many flowers and leaves of this plant. The general objective of this research was to optimize the conditions for extraction of anthocyanin pigment from the Echium Amoenum petals.
Materials and Methods: In order to determine the optimum conditions for the highest extraction of anthocyanin pigment from Echium Amoenum petals by solvent soaking (methanol/water) effects of three variables of temperature (60, 50 and 40 °C), time (3, 4 and 5 h) and the weight ratio of Echium Amoenum petals to the solvent (3 and 5 g). Therefore, 18 treatments were designed in accordance with a complete full factorial design. Methanol and water were mixed at 0.5 to 1.5% volumetric/volumetric ratio. Extraction conditions were considered in accordance with the design of table treatments. The amount of anthocyanin extracted from each treatment was measured by differential pH method by spectrophotometer. Using the results of the tests, the best conditions for extracting the extract from Echium Amoenum petals were predicted with the highest anthocyanin level. Statistical analyzes were done in Minitab 16 software as a full factorial design.
Results: The linear effects of temperature, time and weight ratio of Echium Amoenum petals to the solvent on anthocyanin content were significant. Interaction and quadratic effects of temperature, time and weight ratio of Echium Amoenum petals on anthocyanin changes were not significant. The results showed that extracted anthocyanin content increased significantly with increasing temperature, time and weight ratio of Echium Amoenum petals to the solvent. Optimal conditions to extract the highest amount of anthocyanin extracts from Echium Amoenum petals (229.191 mg/l) were predicted at temperature, time and weight ratio of Echium Amoenum petals at 60 °C, 5 h and 5 g, respectively. The optimal predictive conditions for extraction of pigment from Echium Amoenum petals were performed in the laboratory. The results showed that there was no significant difference between predicted and experimental extraction conditions.

Conclusion: By replacing natural dyes instead of conventional synthetic dyes in foods, can take a positive step towards the health and safety of food. A full factorial design is a safe way to predict the conditions for the extraction of pigments from plants.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Echium Amoenum
  • Anthocyanin
  • Extraction
  • optimization

مراجع

  1. Buchert, J., Koponen, J.M., Suutarinen, M., Mustranta, A., Lille, M., Törrönen, R., and Poutanen, K. 2005. Effect of enzyme‐aided pressing on anthocyanin yield and profiles in bilberry and blackcurrant juices. Sci. Food Agri. 85:15. 2548-2556.
  2. Cacace, J.E., and Mazza, G. 2003. Mass transfer process during extraction of phenolic compounds from milled berries. J. Food Eng. 59:4. 379–389.
  3. Chandrasekhar, J., Madhusudhan, M., and Raghavarao, K. 2012. Extraction of anthocyanins from red cabbage and purification using adsorption. Food Bioprod Process. 90: 4. 615-623.
  4. Dziezak, J. D. 1987. Applications of food colorants. Food Technol. 41:4. 78-88.
  5. Fakhari, A.R., and Baghipour, S. 2009. Extraction of a food colorant from red beet and evaluation of its stability. Journal of color science and technology.100: 243-250. (In Persian)
  6. Ghaffarzadeh, M., and Edrisi, M. 2016. A review on natural pigments and extraction methods. J. of studies in color word, 6:1. 63-82. (In Persian)
  7. Kadam, S. U., Tiwari, B. K., Smyth, T. J., and O’Donnell, C. P. 2015. Optimization of ultrasound assisted extraction of bioactive components from brown seaweed ascophyllum nodosum using response surface methodology. Ultrason Sonochem. 23: 308-316.
  8. Kirca, A., Auzkan, M., and Cemeroulu, B. 2007. Effects of temperature, solid content and pH on the stability of black carrot anthocyanins. Food Chemistry. 101:1. 212-218.
  9. Kitanovic, S., Milenovic, D., and Veljkovic, V.B. 2008. Empirical kinetic models for the resinoid extraction from aerial parts of St. John’s wort (Hypericum perforatum). Biochem Eng J. 41: 1. 1–11.
  10. Kumar, S.N.A., Kumar Ritesh, S., Sharmila, G., and Muthukumaran, C. 2017. Extraction optimization and characterization of water soluble red purple pigment from floral bracts of Bougainvillea glabra. Arab. J. Chem. 10: 2. 52145-52150.
  11. Lee, J., Durst, R.W., and Wroistad, R.L. 2005. Determination of total monomeric anthocyanin pigment content of fruit juices, beverages, natural colorants, and wines by the pH differential method: collaborative study. J. AOAC Int. 88: 5. 1269-1278.
  12. Mahdavee Khazaei, K., Jafari, S.M., Ghorbanifar, M., and Kakhki, A.H. 2014. Optimization of anthocyanin extraction in Saffron's petal with response surface methodology, Research and Innovation in Food Science and Technology. 3: 1. 37-50. (In Persian)
  13. Mantell, C., Rodrıguez, M., and Martınez de la Ossa, E. 2002. Semi-batch extraction of anthocyanins from red grape pomace in packed beds: experimental results and process modelling. Chem. Eng. Sci. 57: 18. 3831-3838.
  14. Metivier, R.P., Francis, F.J., and Clydesdale, F.M. 1980. Solvent extraction of anthocyanins from wine pomace. J. Food Sci. 45: 4. 1099-1100.
  15. Munawar,, and Jamil, H.M.T. 2014. The Islamic perspective approach on plant pigments as natural food colourants. Procedia Soc Behav Sci. 121. 193-203.
  16. Naderi Hagy Bagher candy, M., and Rezaee, M.B. 2004. Primory phytochemical investigation of Echium amoennium. Iranian J. of medicinal and aromatic plants research. 20: 3. 377-383. (In Persian)
  17. Patras, A., Brunton, N.P., O'Donnell, C., and Tiwari, B.K. 2010. Effect of thermal processing on anthocyanin stability in foods; mechanisms and kinetics of degradation. Trends Food Sci Technol. 21: 1. 3-11.
  18. Pedram Niya, A., Sharifi, A., and Tvakoli Poor, H. 2010. Optimization of barberry anthocyanin extraction process in the presence of ultrasound, Journal of Food Science and Technology. 2: 1. 45-52. (In Persian)
  19. Qu, W., Pan, Z., and Ma, H. 2010. Extraction modeling and activities of antioxidants from pomegranate marc. J. Food Eng. 99: 1. 16–23.
  20. Rapisarda, P., Fanella, F., and Maccarone, E. 2000. Reliability of analytical methods for determining anthocyanins in blood orange juices. J. Agric Food Chem. 48: 6. 2249–2252.
  21. Rawson, A., Tiwari, B. K., Patras, A., Brunton, N., Brennan, C., Cullen, P.J., and O'Donnell, C. 2011. Effect of thermo sonication on bioactive compounds in watermelon juice. Food Res Int. 44: 5. 1168-1173.
  22. Teo, C.C., Tan, S.N., Yong, W.H., Hew, C.S., and Ong, E.S. 2009. Pressurized hot water extraction (PHWE). J. Chromatogr. A. 1217: 16. 2484-2494.
  23. Wongkittipong, R., Prat, L., Damronglerd, S., and Gourdon, C. 2004. Solid Liquid Extraction of Andrographolide from Plants-Experimental Study, Kinetics Reaction and Model. Sep. Purif. Technol. 40: 2. 147-154.
  24. Zare Zadeh mehrizi, R.A. Emam Jomeh, Z. Shahedi Bagh Khandan, M. Loni, E. Akhavan, H.R., and Biyabani, J. 2015. Identification and quantification of anthocyanins in pomegranate peel extract, FSCT. 12: 49. 31-40. (In Persian)
  25. Zargari, A. 2006. Medicinal plants. Publications from the Ministry of Culture and Higher Education. Tehranuniv, 1010p. (In Persian)
نشریه فرآوری و نگهداری مواد غذایی
دوره 13، شماره 1
فروردین 1400
صفحه 103-114

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار