Optimisation du processus d'extraction enzymatique des anthocyanes du tégument de la graine de haricot noir et analyse de son activité antioxydante
Les haricots noirs, également connus sous le nom de haricots noirs, haricots d'hiver et haricots verts, sont les graines noires sèches et matures de la légumineuse soja Glycine max (L.) Merr. Ils ont une forte capacité d'adaptation à l'environnement, une résistance à la sécheresse et une tolérance à la stérilité, et peuvent être plantés dans la plupart des endroits, même dans les terres salines alcalines. Les haricots noirs ont une vaste zone de plantation et une distribution régionale relativement concentrée en Chine. Ils sont communément plantés dans le Heilongjiang, l'Anhui, le Shanxi et d'autres régions, où les ressources sont abondantes et les types variés. Les haricots noirs sont un produit agricole comestible et médicinal traditionnel réputé, riche en acides gras insaturés, en protéines, en vitamines, en polysaccharides, en isoflavones et autres substances bioactives. Le tégument des haricots noirs est rouge noir ou rouge pourpre, brillant, fin et cassant, facile à briser, et contient diverses substances actives telles que des fibres alimentaires, des vitamines, des pigments, des polysaccharides, des flavonoïdes, etc. Les anthocyanes contenues dans les téguments des haricots noirs ne confèrent pas seulement la couleur aux haricots noirs, mais ont également divers effets bénéfiques sur le corps humain, tels que l'anti-oxydation, l'apaisement des intestins, la protection du foie, la prévention du diabète, la glycémie, les lipides sanguins, l'amélioration de la mémoire, la protection de la vision, la lutte contre les tumeurs, la prévention et le traitement de l'asthme, etc.
L'amélioration progressive de la technologie d'extraction des anthocyanes a jeté les bases de son application industrielle, ce qui lui permet d'être largement utilisée dans des secteurs tels que les nouveaux cosmétiques, les soins de santé, l'alimentation et les colorants naturels. Les méthodes traditionnelles d'extraction des anthocyanes des peaux de haricots noirs comprennent principalement l'extraction par l'eau et l'extraction par solvant organique. Toutefois, ces méthodes présentent des inconvénients tels qu'une longue durée d'extraction, une consommation élevée de solvants, un faible taux d'extraction et une mauvaise stabilité des anthocyanes. Ces dernières années, des méthodes telles que l'extraction assistée par ultrasons, l'extraction assistée par micro-ondes et l'extraction par liquide ionique ont été explorées dans l'étude des anthocyanes dans les téguments des graines de haricots noirs en raison de leurs caractéristiques de temps d'extraction court et de taux d'extraction plus élevé. Des études antérieures ont montré que l'extraction enzymatique assistée de substances bioactives telles que les anthocyanes présente les avantages d'une faible consommation d'énergie, d'un bon rapport coût-efficacité et d'une stabilité et d'une activité élevées des produits extraits. Cependant, aucun rapport n'a été publié sur l'extraction assistée par voie enzymatique d'anthocyanes à partir de peaux de haricots noirs. Cette étude a utilisé l'extraction assistée par voie enzymatique des anthocyanes des peaux de haricots noirs et a optimisé le processus d'extraction des anthocyanes en utilisant la méthodologie de la surface de réponse avec la teneur en anthocyanes comme indicateur. Parallèlement, des expériences in vitro ont été menées pour analyser l'activité antioxydante de l'extrait d'anthocyanes de peaux de haricots noirs, afin de fournir des références théoriques et techniques pour l'extraction et le développement complet et l'utilisation des anthocyanes de peaux de haricots noirs.

Dans cette expérience, l'éthanol a été utilisé comme solution d'extraction pour optimiser le processus d'extraction des anthocyanes du tégument des graines de haricots noirs en utilisant une méthode bio-enzymatique. L'extraction enzymatique des ingrédients actifs des plantes présente l'avantage d'être écologique, non polluante, non toxique et inoffensive. Elle repose principalement sur le fait que la plupart des ingrédients actifs efficaces existent dans le cytoplasme des cellules végétales et peuvent être biodégradés par les cellulases, l'alpha-amylase et d'autres enzymes sur la cellulose de la paroi cellulaire, ce qui permet de briser la structure dense de la paroi cellulaire, d'améliorer la perméabilité de la paroi cellulaire et des barrières intercellulaires, de maximiser la diffusion et la libération des ingrédients efficaces du cytoplasme cellulaire vers le milieu d'extraction, et donc d'extraire efficacement les substances bioactives.

Sur la base d'expériences à facteur unique, le schéma d'extraction optimal est dérivé par l'optimisation de la surface de réponse et validé. Les résultats ont montré que la régression du modèle de surface de réponse était hautement significative (P0,05). Le modèle peut être utilisé avec précision pour prédire les changements dans la teneur en anthocyanes extraits des peaux de haricots noirs en fonction de divers facteurs expérimentaux. Les conditions optimales du procédé obtenues par optimisation sont : enzyme composite (cellulase 400U/g+α - amylase 50U/g), température d'hydrolyse enzymatique de 50 ℃, rapport liquide/matière de 26:1mL/g, fraction de volume d'éthanol de 64%, et temps d'hydrolyse enzymatique de 59min. Dans ces conditions expérimentales, la teneur en anthocyanes extraits était de 2,019mg/g.
La teneur en anthocyanes est de 2,019 mg/g. Des études préliminaires sur l'activité antioxydante des anthocyanes de l'enveloppe des graines de soja noir indiquent que les anthocyanes de l'enveloppe des graines de soja noir ont une bonne activité antioxydante et présentent une relation dose-réponse. Dans la gamme expérimentale, son pouvoir réducteur et sa capacité à piéger les radicaux anions superoxydes sont légèrement inférieurs à ceux de l'acide ascorbique, mais sa capacité à piéger les ions nitrites, les radicaux DPPH et les radicaux ABTS est supérieure à celle de l'acide ascorbique, ce qui correspond aux résultats des recherches de Xu, Wu et d'autres chercheurs. La stabilité et la réactivité des anthocyanes sont influencées par le degré et la position de l'hydroxylation et de la méthylation sur l'anneau B, ce qui affecte à son tour l'activité antioxydante des anthocyanes. La recherche a montré que la cyanidine-3-O-glucoside (C3G) est le principal composant des anthocyanes dans les peaux de haricots noirs, avec des groupes hydroxyle phénoliques dans sa structure. Il peut servir de donneur d'hydroxyle, capturer et lier les radicaux libres pour former une structure stable, mettre fin aux réactions en chaîne des radicaux libres et présenter une capacité antioxydante.
Des expériences ont montré que les anthocyanes présentes dans le tégument des graines de haricots noirs ont une valeur médicinale élevée et de vastes perspectives d'application. Cependant, l'extraction enzymatique de principes actifs naturels est un processus complexe de transfert de phase solide-liquide, et la dissolution d'un plus grand nombre de contenus cellulaires peut conduire à l'introduction simultanée d'un plus grand nombre d'impuretés dans l'extrait brut. La teneur en anthocyanes du tégument du haricot noir est relativement élevée, et son extrait brut d'anthocyanes présente une certaine capacité antioxydante, ce qui offre la possibilité de développer de nouvelles ressources en anthocyanes. Les anthocyanes ne sont pas les seules substances antioxydantes présentes dans le tégument des graines de haricots noirs. Par conséquent, une purification plus poussée des anthocyanes présentes dans le tégument des graines de haricots noirs revêt une certaine importance pour l'étude approfondie de ses ingrédients actifs, de sa structure chimique, de ses propriétés physicochimiques et pour la détermination de la relation structure-activité.