Optimización del proceso de extracción enzimática asistida de antocianinas de la cubierta de la semilla de judía negra y análisis de su actividad antioxidante
Las judías negras, también conocidas como alubias negras, judías de invierno y judías verdes, son las semillas negras secas y maduras de la leguminosa soja Glycine max (L.) Merr. Tienen una gran adaptabilidad ambiental, resistencia a la sequía y tolerancia a la esterilidad, y pueden plantarse en la mayoría de los lugares, incluso en tierras salinas alcalinas. Las judías negras tienen una amplia zona de plantación y una distribución regional relativamente concentrada en China. Se plantan comúnmente en Heilongjiang, Anhui, Shanxi y otros lugares, con abundantes recursos y diversos tipos. Las judías negras son un famoso producto agrícola medicinal y comestible tradicional, rico en ácidos grasos insaturados, proteínas, vitaminas, polisacáridos, isoflavonas y otras sustancias bioactivas. La cubierta de la semilla de la judía negra es de color rojo negro o rojo púrpura, brillante, fina y quebradiza, se rompe con facilidad, y contiene diversas sustancias activas como fibra dietética, vitaminas, pigmentos, polisacáridos, flavonoides, etc. Las antocianinas de la cubierta de la semilla de la judía negra no sólo le dan color, sino que también tienen diversos efectos saludables en el cuerpo humano, como antioxidación, alivio intestinal, protección del hígado, prevención de la diabetes, azúcar en sangre, lípidos en sangre, mejora de la memoria, protección de la vista, antitumor, prevención y tratamiento del asma, etc.
La mejora gradual de la tecnología de extracción de antocianinas ha sentado las bases para su aplicación industrial, lo que ha permitido su amplio uso en industrias como la de los nuevos cosméticos, la sanidad, la alimentación y los tintes naturales. Los métodos tradicionales de extracción de antocianinas de la piel de la judía negra incluyen principalmente la extracción con agua y la extracción con disolventes orgánicos. Sin embargo, estos métodos presentan desventajas como el largo tiempo de extracción, el elevado consumo de disolventes, la baja tasa de extracción y la escasa estabilidad de las antocianinas. En los últimos años, métodos como la extracción asistida por ultrasonidos, la extracción asistida por microondas y la extracción con líquidos iónicos se han explorado en el estudio de las antocianinas en la cubierta de la semilla de judía negra debido a sus características de corto tiempo de extracción y mayor tasa de extracción. Estudios previos han encontrado que la extracción enzimática asistida de sustancias bioactivas como las antocianinas tiene las ventajas de bajo consumo de energía, alta rentabilidad, y alta estabilidad y actividad de los productos extraídos. Sin embargo, no existen informes sobre la extracción enzimática asistida de antocianinas a partir de pieles de judía negra. En este estudio se utilizó la extracción enzimática asistida de antocianinas a partir de pieles de judía negra, y se optimizó el proceso de extracción de antocianinas utilizando la metodología de superficie de respuesta con el contenido de antocianinas como indicador. Al mismo tiempo, se llevaron a cabo experimentos in vitro para analizar la actividad antioxidante del extracto de antocianinas de pieles de judía negra, con el fin de proporcionar referencias teóricas y técnicas para la extracción y el desarrollo integral y la utilización de antocianinas de pieles de judía negra.

En este experimento, se utilizó etanol como solución de extracción para optimizar el proceso de extracción de antocianinas de la cubierta de la semilla de judía negra mediante un método asistido por bioenzimas. La extracción enzimática asistida de principios activos vegetales tiene las ventajas de ser ecológica, no contaminante, no tóxica e inocua. Se basa principalmente en el hecho de que la mayoría de los ingredientes activos efectivos existen en el citoplasma de las células vegetales, y pueden ser biodegradados por celulasas, alfa amilasa y otras enzimas en la celulosa de la pared celular, logrando el objetivo de romper la densa estructura de la pared celular, mejorando la permeabilidad de la pared celular y las barreras intercelulares, y maximizando la difusión y liberación de ingredientes efectivos desde el citoplasma celular al medio de extracción, extrayendo así eficientemente las sustancias bioactivas.

Basándose en experimentos de un solo factor, el esquema óptimo de extracción se deriva a través de la optimización de la superficie de respuesta y se valida. Los resultados mostraron que la regresión del modelo de superficie de respuesta fue altamente significativa (P0.05). El modelo puede utilizarse con precisión para predecir el patrón de cambios en el contenido de antocianinas extraídas de pieles de judía negra con diversos factores experimentales. Las condiciones óptimas del proceso obtenidas mediante optimización son: enzima compuesta (celulasa 400U/g+α - amilasa 50U/g), temperatura de hidrólisis enzimática de 50 ℃, relación líquido/material de 26:1mL/g, fracción volumétrica de etanol de 64%, y tiempo de hidrólisis enzimática de 59min. En estas condiciones experimentales, el contenido de antocianinas extraídas fue de 2,019mg/g.
El contenido de antocianinas es de 2,019mg/g. Los estudios preliminares sobre la actividad antioxidante de las antocianinas de la cubierta de la semilla de soja negra indican que las antocianinas de la cubierta de la semilla de soja negra tienen una buena actividad antioxidante y presentan una relación dosis-respuesta. Dentro del rango experimental, su capacidad reductora y su capacidad para eliminar radicales de anión superóxido son ligeramente inferiores a las del ácido ascórbico, pero su capacidad para eliminar iones nitrito, radicales DPPH y radicales ABTS es superior a la del ácido ascórbico, lo que concuerda con los resultados de las investigaciones de Xu, Wu y otros. La generación de la capacidad antioxidante de las antocianinas se debe a su estructura conjugada, y la estabilidad y la reactividad de las antocianinas están influidas por el grado y la posición de la hidroxilación y la metilación en el anillo B, lo que a su vez afecta a la actividad antioxidante de las antocianinas. Las investigaciones han demostrado que el cianidin-3-O-glucósido (C3G) es el principal componente de las antocianinas de la piel de la judía negra, con grupos hidroxilo fenólicos en su estructura. Puede servir como donante de hidroxilo, capturando y uniendo radicales libres para formar una estructura estable, poniendo fin a la aparición de reacciones en cadena de radicales libres y mostrando capacidad antioxidante.
Los experimentos han demostrado que las antocianinas de la cubierta de la semilla de judía negra tienen un alto valor medicinal y amplias perspectivas de aplicación. Sin embargo, la extracción enzimática asistida de ingredientes activos naturales es un proceso complejo de transferencia de fase sólido-líquido, y la disolución de más contenidos celulares puede conducir a la introducción simultánea de más impurezas en el extracto crudo. El contenido de antocianinas en la cubierta de la semilla de judía negra es relativamente alto, y su extracto crudo de antocianinas presenta cierta capacidad antioxidante, lo que tiene potencial para desarrollar nuevos recursos de antocianinas. Las antocianinas no son las únicas sustancias antioxidantes de la cubierta de la semilla de judía negra. Por lo tanto, una mayor purificación de las antocianinas de la cubierta de la semilla de judía negra tiene cierta importancia orientativa para el estudio en profundidad de sus ingredientes activos, estructura química, propiedades fisicoquímicas y determinación de la relación estructura-actividad.