Optimierung des enzymatisch unterstützten Extraktionsverfahrens für Anthocyane aus der Samenschale der schwarzen Bohne und Analyse ihrer antioxidativen Aktivität
Schwarze Bohnen, auch bekannt als schwarze Bohnen, Winterbohnen und grüne Bohnen, sind die trockenen und reifen schwarzen Samen der Sojabohne Glycine max (L.) Merr. Sie sind sehr anpassungsfähig an die Umwelt, widerstandsfähig gegen Trockenheit und tolerant gegenüber Unfruchtbarkeit und können an den meisten Orten angebaut werden, sogar auf salzhaltigem Alkaliland. Schwarze Bohnen haben ein großes Anbaugebiet und eine relativ konzentrierte regionale Verteilung in China. Sie werden vor allem in Heilongjiang, Anhui, Shanxi und anderen Gebieten angebaut, wo es reichlich Ressourcen und verschiedene Sorten gibt. Schwarze Bohnen sind ein berühmtes traditionelles medizinisches und essbares Agrarprodukt, das reich an ungesättigten Fettsäuren, Proteinen, Vitaminen, Polysacchariden, Isoflavonen und anderen bioaktiven Substanzen ist. Die Samenschale der schwarzen Bohne ist schwarzrot oder purpurrot, glänzend, dünn und spröde, leicht zu brechen und enthält verschiedene aktive Substanzen wie Ballaststoffe, Vitamine, Pigmente, Polysaccharide, Flavonoide usw. Die Anthocyane in der Samenschale der schwarzen Bohnen verleihen den schwarzen Bohnen nicht nur Farbe, sondern haben auch eine Vielzahl von gesundheitsfördernden Wirkungen auf den menschlichen Körper, wie z. B. Antioxidation, Darmberuhigung, Leberschutz, Vorbeugung gegen Diabetes, Blutzucker, Blutfette, Verbesserung des Gedächtnisses, Schutz der Sehkraft, Anti-Tumor, Vorbeugung und Behandlung von Asthma usw.
Die schrittweise Verbesserung der Technologie zur Extraktion von Anthocyanen hat eine Grundlage für ihre industrielle Anwendung geschaffen, so dass sie in Branchen wie neue Kosmetika, Gesundheitswesen, Lebensmittel und natürliche Farbstoffe weit verbreitet sind. Zu den traditionellen Extraktionsmethoden für Anthocyane aus schwarzen Bohnenschalen gehören vor allem die Wasserextraktion und die Extraktion mit organischen Lösungsmitteln. Diese Methoden haben jedoch Nachteile wie lange Extraktionszeit, hoher Lösungsmittelverbrauch, geringe Extraktionsrate und schlechte Stabilität der Anthocyane. In den letzten Jahren wurden Methoden wie die ultraschallunterstützte Extraktion, die mikrowellenunterstützte Extraktion und die Extraktion mit ionischen Flüssigkeiten bei der Untersuchung von Anthocyanen in der Samenschale der schwarzen Bohne erforscht, da sie sich durch eine kurze Extraktionszeit und eine höhere Extraktionsrate auszeichnen. Frühere Studien haben ergeben, dass die enzymatisch unterstützte Extraktion bioaktiver Substanzen wie Anthocyane die Vorteile eines geringen Energieverbrauchs, einer hohen Kosteneffizienz und einer hohen Stabilität und Aktivität der extrahierten Produkte hat. Es gibt jedoch keine Berichte über die enzymatisch unterstützte Extraktion von Anthocyanen aus schwarzen Bohnenschalen. In dieser Studie wurde die enzymatisch unterstützte Extraktion von Anthocyanen aus den Schalen schwarzer Bohnen angewandt und der Extraktionsprozess für Anthocyane mit Hilfe der Response-Surface-Methodik optimiert, wobei der Anthocyan-Gehalt als Indikator diente. Gleichzeitig wurden In-vitro-Experimente zur Analyse der antioxidativen Aktivität des Extrakts von Anthocyanen aus schwarzen Bohnenschalen durchgeführt, um theoretische und technische Referenzen für die Extraktion und umfassende Entwicklung und Nutzung von Anthocyanen aus schwarzen Bohnenschalen zu liefern.

In diesem Experiment wurde Ethanol als Extraktionslösung verwendet, um den Prozess der Extraktion von Anthocyanen aus der Samenschale der schwarzen Bohne mit Hilfe einer bioenzymgestützten Methode zu optimieren. Die enzymgestützte Extraktion von Pflanzenwirkstoffen hat den Vorteil, dass sie umweltfreundlich, umweltfreundlich, ungiftig und unschädlich ist. Sie beruht hauptsächlich auf der Tatsache, dass die meisten wirksamen Wirkstoffe im Zytoplasma der Pflanzenzellen vorkommen und durch Zellulasen, Alpha-Amylase und andere Enzyme an der Zellwandzellulose biologisch abgebaut werden können, wodurch das Ziel erreicht wird, die dichte Struktur der Zellwand aufzubrechen, die Durchlässigkeit der Zellwand und der interzellulären Barrieren zu erhöhen und die Diffusion und Freisetzung der wirksamen Inhaltsstoffe aus dem Zellzytoplasma in das Extraktionsmedium zu maximieren, wodurch bioaktive Substanzen effizient extrahiert werden.

Auf der Grundlage von Einzelfaktorexperimenten wurde das optimale Extraktionsschema durch Response Surface Optimierung abgeleitet und validiert. Die Ergebnisse zeigten, dass die Regression des Response-Surface-Modells hoch signifikant war (P0,05). Das Modell kann zur Vorhersage der Veränderungen des Anthocyanin-Gehalts von schwarzen Bohnenschalen unter Berücksichtigung verschiedener experimenteller Faktoren verwendet werden. Die optimalen Prozessbedingungen, die durch die Optimierung erhalten wurden, sind: zusammengesetztes Enzym (Cellulase 400U/g+α-Amylase 50U/g), enzymatische Hydrolysetemperatur von 50 ℃, Verhältnis von Flüssigkeit zu Material von 26:1mL/g, Ethanolvolumenanteil von 64% und enzymatische Hydrolysezeit von 59min. Unter diesen Versuchsbedingungen betrug der extrahierte Anthocyangehalt 2,019 mg/g.
Nehmen Sie den Anthocyan-Gehalt von 2,019 mg/g. Vorläufige Studien über die antioxidative Aktivität von Anthocyanen in schwarzen Sojabohnen Samen Mantel zeigen, dass Anthocyane in schwarzen Sojabohnen Samen Mantel haben gute antioxidative Aktivität und zeigen eine Dosis-Wirkungs-Beziehung. Innerhalb des experimentellen Bereichs sind das Reduktionsvermögen und die Fähigkeit, Superoxid-Anion-Radikale zu fangen, etwas geringer als bei Ascorbinsäure, aber die Fähigkeit, Nitrit-Ionen, DPPH-Radikale und ABTS-Radikale zu fangen, ist stärker als bei Ascorbinsäure, was mit den Forschungsergebnissen von Xu, Wu und anderen übereinstimmt. Die Erzeugung der antioxidativen Kapazität von Anthocyanen ist auf ihre konjugierte Struktur zurückzuführen, und die Stabilität und Reaktivität von Anthocyanen werden durch den Grad und die Position der Hydroxylierung und Methylierung am B-Ring beeinflusst, was wiederum die antioxidative Aktivität von Anthocyanen beeinflusst. Untersuchungen haben gezeigt, dass Cyanidin-3-O-glucosid (C3G) der Hauptbestandteil der Anthocyane in den Schalen der schwarzen Bohne ist und phenolische Hydroxylgruppen in seiner Struktur aufweist. Es kann als Hydroxyl-Donor dienen, freie Radikale einfangen und binden, um eine stabile Struktur zu bilden, das Auftreten von Kettenreaktionen freier Radikale zu beenden und eine antioxidative Wirkung zu entfalten.
Experimente haben gezeigt, dass die Anthocyane in der Samenschale der schwarzen Bohne einen hohen medizinischen Wert und breite Anwendungsmöglichkeiten haben. Die enzymatisch unterstützte Extraktion natürlicher Wirkstoffe ist jedoch ein komplexer Fest-Flüssig-Phasentransferprozess, und die Auflösung weiterer zellulärer Bestandteile kann dazu führen, dass gleichzeitig mehr Verunreinigungen in den Rohextrakt gelangen. Der Gehalt an Anthocyanen in der Samenschale der schwarzen Bohne ist relativ hoch, und ihr Rohextrakt aus Anthocyanen weist eine gewisse antioxidative Kapazität auf, die das Potenzial hat, neue Anthocyan-Ressourcen zu entwickeln. Anthocyane sind nicht die einzigen antioxidativ wirkenden Stoffe in der Samenschale der schwarzen Bohne. Daher hat die weitere Reinigung der Anthocyane in der Samenschale der schwarzen Bohne eine gewisse leitende Bedeutung für die eingehende Untersuchung ihrer Wirkstoffe, ihrer chemischen Struktur, ihrer physikalisch-chemischen Eigenschaften und der Bestimmung der Struktur-Aktivitäts-Beziehung.