Siyah fasulye tohum kabuğundan antosiyaninler için enzimatik destekli ekstraksiyon işleminin optimizasyonu ve antioksidan aktivitesinin analizi
Siyah fasulye, kış fasulyesi ve yeşil fasulye olarak da bilinen siyah fasulye, baklagil soya fasulyesi Glycine max (L.) Merr'in kuru ve olgun siyah tohumlarıdır. Güçlü çevresel adaptasyona, kuraklığa dayanıklılığa ve çoraklığa toleransa sahiptirler ve tuzlu alkali topraklarda bile çoğu yerde ekilebilirler. Siyah fasulye Çin'de geniş bir ekim alanına ve nispeten yoğun bir bölgesel dağılıma sahiptir. Yaygın olarak Heilongjiang, Anhui, Shanxi ve diğer yerlerde bol kaynak ve çeşitli türlerle ekilirler. Siyah fasulye, doymamış yağ asitleri, proteinler, vitaminler, polisakkaritler, izoflavonlar ve diğer biyoaktif maddeler açısından zengin, ünlü bir geleneksel tıbbi ve yenilebilir tarım ürünüdür. Siyah fasulye tohum kabuğu siyah kırmızı veya mor kırmızı, parlak, ince ve kırılgandır, kolayca kırılır ve diyet lifi, vitaminler, pigmentler, polisakkaritler, flavonoidler vb. gibi çeşitli aktif maddeler içerir. Siyah fasulyenin tohum kabuğundaki antosiyaninler sadece siyah fasulyeye renk vermekle kalmaz, aynı zamanda insan vücudu üzerinde anti-oksidasyon, bağırsak yatıştırıcı, karaciğer koruması, diyabetin önlenmesi, kan şekeri, kan lipitleri, hafıza geliştirme, görme koruması, anti-tümör, astımın önlenmesi ve tedavisi gibi çeşitli sağlık bakım etkilerine sahiptir.
Antosiyanin ekstraksiyon teknolojisinin kademeli olarak geliştirilmesi, yeni kozmetik, sağlık, gıda ve doğal boyalar gibi endüstrilerde yaygın olarak kullanılmasını sağlayarak endüstriyel uygulaması için bir temel oluşturmuştur. Siyah fasulye kabuklarından antosiyaninler için geleneksel ekstraksiyon yöntemleri temel olarak su ekstraksiyonu ve organik çözücü ekstraksiyonunu içerir. Ancak bu yöntemler uzun ekstraksiyon süresi, yüksek solvent tüketimi, düşük ekstraksiyon oranı ve antosiyaninlerin zayıf stabilitesi gibi dezavantajlara sahiptir. Son yıllarda, ultrason destekli ekstraksiyon, mikrodalga destekli ekstraksiyon ve iyonik sıvı ekstraksiyonu gibi yöntemler, kısa ekstraksiyon süresi ve daha yüksek ekstraksiyon oranı özellikleri nedeniyle siyah fasulye tohum kabuğundaki antosiyaninlerin çalışılmasında araştırılmıştır. Önceki çalışmalar, antosiyaninler gibi biyoaktif maddelerin enzimatik destekli ekstraksiyonunun düşük enerji tüketimi, yüksek maliyet etkinliği ve ekstrakte edilen ürünlerin yüksek stabilitesi ve aktivitesi gibi avantajlara sahip olduğunu bulmuştur. Ancak, siyah fasulye kabuğundan antosiyaninlerin enzimatik destekli ekstraksiyonuna ilişkin herhangi bir rapor bulunmamaktadır. Bu çalışmada, siyah fasulye kabuklarından antosiyaninlerin enzimatik destekli ekstraksiyonu kullanılmış ve antosiyanin içeriği gösterge olarak alınarak yanıt yüzeyi metodolojisi kullanılarak antosiyaninlerin ekstraksiyon süreci optimize edilmiştir. Aynı zamanda, siyah fasulye kabuklarından antosiyaninlerin ekstraksiyonu ve kapsamlı gelişimi ve kullanımı için teorik ve teknik referanslar sağlamak amacıyla siyah fasulye kabuklarından antosiyanin ekstraktının antioksidan aktivitesini analiz etmek için in vitro deneyler yapılmıştır.

Bu deneyde, biyo enzim destekli bir yöntem kullanılarak siyah fasulye tohum kabuğundan antosiyaninlerin ekstraksiyon sürecini optimize etmek için ekstraksiyon çözeltisi olarak etanol kullanılmıştır. Bitki aktif bileşenlerinin enzimatik destekli ekstraksiyonu, yeşil, kirlilik içermeyen, toksik olmayan ve zararsız olma avantajlarına sahiptir. Esas olarak, en etkili aktif bileşenlerin bitki hücrelerinin sitoplazmasında bulunduğu ve hücre duvarı selülozundaki selülazlar, alfa amilaz ve diğer enzimler tarafından biyolojik olarak parçalanabildiği gerçeğine dayanır, hücre duvarının yoğun yapısını parçalama, hücre duvarının ve hücreler arası bariyerlerin geçirgenliğini artırma ve etkili bileşenlerin hücre sitoplazmasından ekstraksiyon ortamına difüzyonunu ve salınımını en üst düzeye çıkarma ve böylece biyoaktif maddeleri verimli bir şekilde çıkarma hedefine ulaşır.

Tek faktörlü deneylere dayanarak, optimum ekstraksiyon şeması yanıt yüzeyi optimizasyonu yoluyla türetilmiş ve doğrulanmıştır. Sonuçlar, yanıt yüzey modeli regresyonunun oldukça anlamlı olduğunu (P0.05) göstermiştir. Model, çeşitli deneysel faktörlerle siyah fasulye kabuklarından ekstrakte edilen antosiyaninlerin içeriğindeki değişikliklerin modelini tahmin etmek için doğru bir şekilde kullanılabilir. Optimizasyon yoluyla elde edilen optimum proses koşulları şunlardır: kompozit enzim (selülaz 400U/g+α - amilaz 50U/g), 50 ℃ enzimatik hidroliz sıcaklığı, 26:1mL/g sıvı/madde oranı, 64% etanol hacim fraksiyonu ve 59 dakika enzimatik hidroliz süresi. Bu deneysel koşullar altında, ekstrakte edilen antosiyanin içeriği 2.019mg/g olmuştur.
Antosiyanin içeriği 2.019 mg/g'dır. Siyah soya fasulyesi tohum kabuğundaki antosiyaninlerin antioksidan aktivitesi üzerine yapılan ön çalışmalar, siyah soya fasulyesi tohum kabuğundaki antosiyaninlerin iyi bir antioksidan aktiviteye sahip olduğunu ve bir doz-yanıt ilişkisi sergilediğini göstermektedir. Deneysel aralıkta, indirgeme kabiliyeti ve süperoksit anyon radikallerini temizleme kabiliyeti askorbik asitten biraz daha düşüktür, ancak nitrit iyonlarını, DPPH radikallerini ve ABTS radikallerini temizleme kabiliyeti askorbik asitten daha güçlüdür, bu da Xu, Wu ve diğerlerinin araştırma sonuçlarıyla tutarlıdır. Antosiyaninlerin antioksidan kapasitesinin oluşumu, konjuge yapılarından kaynaklanmaktadır ve antosiyaninlerin stabilitesi ve reaktivitesi, B halkası üzerindeki hidroksilasyon ve metilasyonun derecesi ve konumundan etkilenmekte ve bu da antosiyaninlerin antioksidan aktivitesini etkilemektedir. Araştırmalar, siyanidin-3-O-glukozitin (C3G) siyah fasulye kabuğundaki antosiyaninlerin ana bileşeni olduğunu ve yapısında fenolik hidroksil grupları bulunduğunu göstermiştir. Hidroksil donörü olarak görev yapabilir, kararlı bir yapı oluşturmak için serbest radikalleri yakalayıp bağlayabilir, serbest radikal zincir reaksiyonlarının oluşumunu sonlandırabilir ve antioksidan kapasite sergileyebilir.
Deneyler, siyah fasulye tohumu kabuğundaki antosiyaninlerin yüksek tıbbi değere ve geniş uygulama olanaklarına sahip olduğunu göstermiştir. Bununla birlikte, doğal aktif bileşenlerin enzimatik destekli ekstraksiyonu karmaşık bir katı-sıvı faz transfer sürecidir ve daha fazla hücresel içeriğin çözünmesi, ham ekstrakta daha fazla safsızlığın eşzamanlı olarak girmesine neden olabilir. Siyah fasulye tohum kabuğundaki antosiyanin içeriği nispeten yüksektir ve antosiyaninlerin ham ekstresi, yeni antosiyanin kaynakları geliştirme potansiyeline sahip belirli antioksidan kapasite sergiler. Antosiyaninler, siyah fasulye tohum kabuğundaki tek antioksidan maddeler değildir. Bu nedenle, siyah fasulye tohum kabuğundaki antosiyaninlerin daha fazla saflaştırılması, aktif bileşenlerinin, kimyasal yapısının, fizikokimyasal özelliklerinin derinlemesine incelenmesi ve yapı-aktivite ilişkisinin belirlenmesi için belirli bir yol gösterici öneme sahiptir.