¿Cuáles son los métodos de extracción del extracto de arroz negro?

Black rice is an important food crop. It contains a large amount of nutrients, such as high levels of protein, essential amino acids, vitamins yessential 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 avance de la investigación sobre el proceso de extracción del extracade arroz negro

1.1 extracción por solvente de antocianina de arroz negro

The general process flow of Disolvente solventeextraction of black rice anthocyanin is as follows: black rice → impurity removal, crushing → Polvo de arroz negro → solvent extraction → suction filtration → extraction solution → distillation → black rice pigment concentrate → drying → crude black rice anthocyanin.

Los estudios han demostrado que muchos factores afectan la extracción de la antocianina de arroz negro por el método del solvente, incluyendo la elección del solvente de extracción, la concentración del solvente, la temperatura de extracción, el tiempo de extracción, la relación líquido-material, el valor de pH y el grado de pulveride arroz negro. Diferentes disolventes tienen efectos muy diferentes en la extracción de antocianina del arroz negro. Zhong Yan et al. mostraron que la antocianina del arroz negro es soluble en agua, acetona, metan, etanol, éter, n-butanol, isopentanol y otros solventes, con los mejores resultados de extracción obtenidos en metany etanol. El experimento también mostró que el pigmento de arroz negro es insoluble en acetato de etilo y cloroform[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 Otras materias materias materias materias materias materias materias materias materias materias materias materias materias materias 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].

Wu Suling's la investigación concluyó que los parámetros óptidel proceso para la antocianina de arroz negro son: 50% de etanol (por volumen), finura de 50 malla de polvo de arroz negro, temperatura 80°C, pH 3, relación líquido-material 1:5, tiempo de extracción 30 min [9]. Ji Yunqi et al. usaron un método soluble en alcohol para extraer antocianina de arroz negro. Los parámetros óptidel proceso de extracción son: etanol al 95% (fracción volumétrico), relación líquimaterial 1:50, temperatura 60 °C, tiempo 90 min, pH 1,8. En este momento, la tasa de extracción del pigmento de arroz negro es tan alta como 2. 71% [10]. Guo Mei et al. mostraron que los parámetros óptidel proceso de extracción para la antocianina de arroz negro son: 95% de etanol (fracción de volumen), relación líquimaterial 1:45, pH 3.0, temperatura de extracción 80°C, tiempo de extracción 90min [11]. Alessandra et al. utilizaron análisis de superficie de respuesta para obtener los parámetros de proceso para la extracción con disolvente de antocianina de arroz negro: etanol acidificado (etanol: 1 mol/L de ácido cítrico 1:80), temperatura de extracción 34,7 °C, tiempo 81 min, relación líquimaterial 1:30. Bajo estas condiciones, el rendimiento de extracción de antocianinas del arroz negro fue de 116,58 mg/100 g [12]. El método del disolvente para extraer el pigmento de arroz negro requiere menos inversión, pero el producto del pigmento de arroz negro tiene desventajas como el residuo de disolvente y la baja pureza del producto.

1.2 extracción asistida por microondas de antocianina de arroz negro

El flujo general del proceso de extracción asistida por microondas de la antocianina de arroz negro es: arroz negro → eliminación de impurezas, tritur→ polvo de arroz negro → adición de agente de extracción → extracción asistida por microondas → filtración por succión → solución de extracción → destilación → concentrado de antocianina de arroz negro → secado → antocianina de arroz negro crudo.

Los estudios han demostrado que en comparación con el método del solvente orgánico, el uso de la tecnología de extracción asistida por microondas puede ayudar a mejorar la tasa de extracción de extracto de arroz negro, acortar el tiempo de extracción, y mejorar la calidad de los productos de antocianina de arroz negro. Los factores que afectan a la extracción asistida por microondas de antocianina de arroz negro incluyen principalmente la potencia de microondas, tiempo de microondas, relación material-líquido, la concentración de disolvente de extracción y el pH, etc. Zhang Jixiang et al. estudiaron los parámetros del proceso para la extracción de pigmentos de arroz negro utilizando microondas. Los resultados mostraron que el factor más crítico que afectó la extracción de antocianinas de arroz negro utilizando microondas fue la concentración del agente de extracción etanol. Los parámetros óptidel proceso para la extracción de antocianinas de arroz negro usando microondas fueron etanol al 80% (concentración en volumen), potencia de microondas 480 W, tiempo de microondas 120 s, y relación líquido-sólido 1:20. En estas condiciones, la tasa de extracción de antocianinas del arroz negro es tan alta como 3,2% [13]. Yuan Bo et al. establecieron un modelo estadístico de regresión para la extracción de antocianina de arroz negro. El estudio encontró que el tiempo de microondas no tuvo un efecto significativo o menor en la tasa de extracción de antocianina de arroz negro, lo que puede deberse al pequeño rango de selección del tiempo de microondas al diseñar el experimento [14,15].

Ma Ping et al. establecieron un modelo estadístico de regresión múltiple para la extracción de antocianina de arroz negro y analizaron que la combinación óptima para extraer antocianina de arroz negro es 80% de etanol (fracción de volumen), una relación líqui-material de 1:18, y un tiempo de microondas de 9 segundos. En este momento, la tasa de extracción de antocianinas del extracto de arroz negro es de 4,97% [16]. Wang Xinzhe et al. utilizaron agua destilcomo solvente de extracción, y el rendimiento de antocianina en el arroz negro como índice. Usando experimentos ortogonales, encontraron que la combinación óptima para la extracción asistida por microondas de antocianina de arroz negro era: potencia de microondas 600 W, tiempo de microondas 7,5 min, pH 5, relación líquido-sólido 1:4. En ese momento, el rendimiento de antocianina del arroz negro era de 1. 28% [17]. La investigación anterior muestra que la extracción asistida por microondas es un mejor método para extraer antocianinas de arroz negro.

1.3 extracción asistida por ultrasonido de antocianina de arroz negro

El flujo general del proceso de extracción asistida por ultrasonido de la antocianina de arroz negro es el siguiente: arroz negro → remode impurezas y tritur→ polvo de arroz negro → adición de agente de extracción → extracción asistida por ultrasonido → filtración de suc→ solución de extracción → destilación → concentrado de pigmento de arroz negro → secado → antocianina de arroz negro crudo.

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 extracción asistida por enzima de antocianina de arroz negro

El flujo general del proceso de extracción asistida por enzima de la antocianina de arroz negro es: arroz negro → eliminación de impurezas, tritur→ polvo de arroz negro → adición de enzimas e hidróli→ extracción por solvente → filtración por succión → extracto → destilación → concentrado de pigmento de arroz negro → secado → antocianina de arroz negro crudo.

La ventaja de la extracción enzimes que las condiciones de reacción son relativamente suaves. El pretratamiento del arroz negro en polvo con enzimas biológicas (normalmente celulasa o enzimas biológicas complejas) puede romper las paredes celulares del arroz negro y disolrápidamente las antocianinas de arroz negro, aumentando así la tasa de extracción de antocianinas de arroz negro. Durante la hidrólisis enzimdel polvo de arroz negro, el tipo de enzima, la cantidad de enzima, la temperatura, la duración y el valor de pH son factores importantes que afectan la extracción de antocianina de arroz negro por métodos enzimáticos. Liu Yongji et al. usaron cáscara de arroz negro como materia prima y encontraron que la combinación óptima de parámetros de proceso para la extracción de antocianina de arroz negro con celulasa como ayuda es: 2,0% celulasa, 128,8 min tiempo de hidrólisis enzim, 38,7 ℃ temperatura de hidrólienzim, 80% etanol (fracción volumétrica), 1:10 relación líquido a sólido, 50 ℃ temperatura de extracción, 40 min tiempo de extracción. En este momento, el rendimiento de extracción de antocianina de arroz negro fue de 21.9 mg/g [21].

1.5 Supercritical CO2 extraction of Black Rice anthocyanin (en inglés)

El flujo general del proceso de extracción de CO2 supercrítico de la antocianina de arroz negro es el siguiente: arroz negro → eliminación de impurezas, tritur→ polvo de arroz negro → carga de la muestra en el recipiente de extracción → extracción de CO2 supercrítico → adición de etanol para recoger extracto → filtración de succión → extracto → destilación → concentrado de pigmento de arroz negro → secado → antocianina de arroz negro crudo.

La extracción supercrítica de CO2 de antocianina de arroz negro tiene las ventajas de una alta pureza del producto y un proceso simple, pero la inversión inicial es relativamente grande. En el proceso de extracción de CO2 supercrítico, la temperatura de extracción, la velocidad de flujo, la presión y el tiempo son los principales factores que afectan la extracción de antocianina de arroz negro por extracción de CO2 supercrítico. Liu Yan's investigación concluyó que los parámetros de proceso óptipara la extracción de antociande de arroz negro por extracción de CO2 supercrítica son: temperatura de extracción 38 ° C, presión de extracción 45 MPa, tiempo de extracción 3h, velocidad de flujo de fluido 20kg/h. Bajo estas condiciones, el contenido de solución de caldo de antocianina de arroz negro llega al 86,8% [22].

1.6 proceso de extracción sinérgica para la extracción de antocianina de arroz negro

La extracción sinérgica ultrasónica de tecnología de microondas puede acortar el tiempo de extracción y mejorar la tasa de extracción. Los factores que afectan el proceso de extracción sinérgica para la extracción de antocianina de arroz negro incluyen potencia ultrasónica, tiempo ultrasónico, potencia de microondas, tiempo de microondas, concentración de disolvente, etc. Liu Zhenchun et al. utilizaron tecnología ultrasónica de microondas para extraer proantocianidinde de arroz negro, y la investigación obtuvo los parámetros de proceso para la extracción de proantocianidinde de arroz negro utilizando tecnología ultrasónica de microondas: 82% acetona (fracción de volumen), tiempo de acción ultrasónica 54 min, potencia de acción de microondas 480 W, y la tasa de extracción de proantocianidinde de arroz negro en este momento fue de 2. 411% [23].

2. Avances en la investigación de las principales funciones bioactivas del extracto de arroz negro

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. Posee actividad antioxidante y capacidad de eliminación de radicales libres

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, Actividad de glutatión peroxidasa 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 et al. compararon la actividad antioxidante de antocianina de diferentes partes de arroz negro purificado, y encontraron que la parte soluble en agua tenía la capacidad antioxidante más fuerte [29]. Huang et al. también creen que la sustancia que juega un papel antioxidante en el salvado de arroz negro es principalmente antocianina de arroz negro [30]. Estos estudios muestran que el extracto de arroz negro puede usarse como una fuente natural ideal de antioxidantes.

2.2 capacidad para reducir los lípidos sanguíneos

En los últimos años, el número de personas con altos niveles de lípidos en sangre ha ido en aumento, lo que ha afectado gravemente a las personas#39;s salud. Existe una necesidad urgente de desarrollar e investigar sustancias naturales libres de efectos secundarios que bajan los lípidos sanguíneos. Muchos estudios han demostrado que las antocianinas de arroz negro tienen una buena capacidad para reducir los lípidos sanguíneos. Zhang Mingwei et al. mostraron que la ingestión de una cierta cantidad de antocianinas de arroz negro puede reducir significativamente los niveles de lípidos en la sangre de ratas con hiperlipidemia, y el índice de aterosclerosis también disminuyó significativamente. Qin Yu et al. encontraron que los pacientes que toman antocianinas de arroz negro pueden disminuir los niveles de colesterol total y triglicéridos, y que tiene una buena capacidad para reducir los lípidos sanguíneos [31]. Liu Mingda et al. mostraron a través de experimentos con animales que las antocianinas de arroz negro pueden reducir significativamente los lípidos de la sangre animal, con disminuciones en los principales indicadores séricos de colesterol total, triglic, y colesterol de lipoproteínas de baja densidad, y un aumento en colesterol de lipoproteínas de alta densidad [32]. Jang et al. encontraron que la ingestión de una cierta cantidad de extracto de arroz negro puede reducir significativamente los niveles totales de colesterol y triglicéridos en suero de ratón [33]. Por lo tanto, los pigmentos de arroz negro pueden ser utilizados como una sustancia hipolipidémica natural ideal.

2.3 protección hepática y renal

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 la investigación encontró que las antocianinas de arroz negro pueden aliviar el daño hepático alcoh, y que pueden reducir significativamente las actividades de transaminasa glutámico oxaloacético, alanina aminotransferasa y − -glutamil transpeptidasa [35]. Niu Juanjuan's investigación también encontró que las antocianinas de arroz negro tienen una cierta función de protección del hígado, que puede reducir significativamente las actividades de la glutamil aminotransferasa y alanina aminotransferasa en el suero sanguíneo. Jang et al. encontraron que la ingestión de una cierta cantidad de extracto de arroz negro puede reducir significativamente los síntomas de la degeneración del hígado graso en ratones. Hao Jie's la investigación muestra que el extracto de antociande de arroz negro puede desempeñar un papel protector contra el estrés oxidativo inducido por la nefrotoxicidad y hepatotoxicidad por la eliminación de radicales libres [36]. Estos estudios muestran que el extracto de arroz negro también se puede utilizar en el desarrollo de productos de protección hepática y renal.

2.4 otras actividades biológicas

Algunos estudios han reportado que las antocianinas de arroz negro también tienen efectos antiasmáticos. Niu Haifeng y Wang Tianyu et al. encontraron que las antocianinas de arroz negro pueden inhibieficazmente la infiltrde células inflamatorias en los pulmones de ratones asmáticos, por lo que las antociande de arroz negro tienen ciertos efectos antiasmáticos [37,38]. Además, algunos estudios han informado que el extracto de arroz negro puede inhibir eficazmente el crecimiento y la proliferación de muchos tipos de células cancerosas y tiene funciones anticancerosas y anticancerosas [39,40]. Dong Bo et al. creen que el pigmento de maíz de arroz negro también tiene efectos preventivos y terapéuticos sobre la diabetes [41].

3 perspectivas

China es rica en recursos de arroz negro, y la elaboración profunda y la utilización integral del arroz negro tiene amplias perspectivas. El extracto de arroz negro tiene una buena actividad fisiológica y es un pigmento natural ideal. Por lo tanto, las industrias alimentarias y farmacéuticas tienen una creciente demanda de antocianinas de arroz negro. Sin embargo, la investigación y aplicación del extracto de arroz negro aún requiere mayores esfuerzos por parte de investigadores científicos relevantes. Por ejemplo, la investigación y el desarrollo de mejores técnicas de extracción, separación y purificación de antocianina de arroz negro, la mejora de la calidad de los pigmentos de arroz negro a través de técnicas físicas, químicas y biológicas, la investigación adicional sobre la actividad biológica, la relación estructura-actividad y el mecanismo de acción del extracto de arroz negro, y el desarrollo dehigh-quality black rice extract functional foods and medicines.

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