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

El arroz negro es un cultivo alimenticio importante. Contiene una gran cantidad de nutrientes, tales como altos niveles de proteínas, aminoácidos esenciales, vitaminas y minerales esenciales. Además, el arroz negro también contiene un importante ingrediente bioactivo, la antocianina de arroz negro. Muchos estudios han demostrado que el extracade arroz negro es un pigmento de antocianina, que es un tipo de polifenol. El análisis ha mostrado que la antocianina de arroz negro es principalmente paeoniflorina-3-glucósido y 3-glucósido de maíz [1-5]. En los últimos años, muchos académicos en el país y en el extranjero han realizado un gran número de estudios sobre extractos de arroz negro. Este artículo discute el proceso de extracción y la investigación de la función de actividad fisiológica de extractos de arroz negro.

1 avance de la investigación sobre el proceso de extracción del extracto de arroz negro

1.1 extracción por solvente de antocianina de arroz negro

El flujo general del proceso de extracción con disolvente de la antocianina de arroz negro es el siguiente: arroz negro → eliminación de impurezas, tritur→ polvo de arroz negro → extracción con disolvente → filtración por succión → solución de extracción → destilación → concentrado de pigmento de arroz negro → secado → antocianina de arroz negro crudo.

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. mostraron que el rendimiento del método de extracción de etanol con disolvente no es significativamente diferente al del método de extracción con agua con disolvente, y que la temperatura de extracción se reduce y el tiempo de extracción se reduce [7]. Por lo tanto, el etanol es generalmente seleccionado como el disolvente de extracción para la extracción de antocianina de arroz negro. Los parámetros de proceso para la extracción de pigmentos de arroz negro utilizando disolventes varían entre los diferentes investigadores, principalmente debido a la inconsisten las materias primas utilizadas y los parámetros de diseño experimental. Por ejemplo, Zhang Fudi et al. encontraron que la mayor tasa de extracción de melanina de arroz negro se logró cuando la temperatura de extracción fue de 80 °C, el tiempo de extracción fue de 30 min, la relación líquimaterial fue de 1:10, y el disolvente fue de 50% de etanol (por volumen) [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.

La extracción por ultrasonidos es también un buen método para extraer sustancias activas naturales. Es ahorro de energía, respetuoso con el medio ambiente y muy eficiente. La tecnología de extracción asistida por ultrasonido se puede utilizar para la extracción de antocianina de arroz negro. Chen Xiaoquan et al. compararon las diferencias entre el método de disolvente y extracción asistida por ultrasonidos de antocianina de arroz negro, y encontró que el método de extracción asistida por ultrasonidos tiene las características de alta eficiencia de extracción, ahorro de energía, Y no afecta a las propiedades básicas de los pigmentos de arroz negro. El proceso de combinación óptima para la extracción ultrasónica asistida de antocianina de arroz negro es: tiempo de extracción ultrasónica 5 min, potencia ultras70 W, temperatura 60 °C, y relación líquido-sólido 1:8 [18]. Sun Xiaoxia et al. usaron cáscara de arroz negro como materia prima para estudiar el proceso de extracción asistida por ultrasonido del extracto de cáscara de arroz negro, y determinaron las condiciones del proceso de extracción asistida por ultrasonido del extracto de cáscara de arroz negro: 80% de etanol (fracción de volumen), pH 1.5, relación líqui-material 1:40, temperatura de extracción 50°C, tiempo de extracción ultrasónica 60 min, y potencia ultrasultras128 W [19]. La extracción asistida por ultrasonido de antocianinas de arroz negro es un proceso conveniente y rápido, y es un buen método para extraer extractos de arroz negro [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

En los últimos años, la investigación sobre las principales funciones bioactivas del extracto de arroz negro se ha centrado principalmente en la actividad antioxidante, la eliminación de radicales libres, la reducción de lípidos en la sangre, la protección del hígado y los riñones, la prevención del cáncer y la actividad contra el cáncer.

2.1. Posee actividad antioxidante y capacidad de eliminación de radicales libres

El desarrollo de sustancias activas naturales con actividad antioxidante y capacidad de eliminación de radicales libres siempre ha sido uno de los puntos calientes de investigación en el campo de la química de productos naturales. Sun Ling et al. obtuvieron una simulación in vitro de que la antocianina de arroz negro tiene una fuerte capacidad de barrido contra el radical libre O2 - · y cuanto mayor sea la concentración, mejor será el efecto barrido [24]. Zhang Mingwei, Shi Juan, Zhu Xiaoli y otros confirmaron a través de experimentos in vivo que la ingestión de una cierta cantidad de antocianina de arroz negro puede mejorar la capacidad antioxidante total del hígado, la actividad de glutatión peroxidy la actividad de superóxido dismutasa, y puede reducir significativamente los niveles de malondialdehído [25-27]. Li Xinhua et al. mostraron que las antocianinas de arroz negro tienen un muy buen efecto carroñador sobre los radicales libres ·OH y DPPH, y también tienen un cierto efecto carroñador sobre 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

Algunos estudios han reportado estoExtracto de arroz negroTiene funciones de protección hepática y renal. Por ejemplo, Hou Fangli et al. encontraron que después de consumir una cierta cantidad de antocianina de la piel de arroz negro, el daño hepático causado por el tetraclorde de carbono se mejoró significativamente. El mecanismo puede ser que la melanina del arroz negro tiene una mejor actividad antioxidante y capacidad de eliminación de radicales libres [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 deExtracto de arroz negro de alta calidad, alimentos funcionales y medicamentos.

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