Современные методы получения очищенных экстрактов антоцианов

DOI: https://doi.org/10.29296/25419218-2024-04-01
Номер журнала: 
4
Год издания: 
2024

М.А. Герасимов(1, 2), А.С. Кошечкина(1), И.Б. Перова(1), К.И. Эллер(1),
1-Федеральное государственное бюджетное учреждение науки
«Федеральный исследовательский центр питания, биотехнологии и безопасности пищи»,
Российская Федерация, 109240, Москва, Устьинский проезд, 2/14;
2-ФГАОУ ВО Первый МГМУ имени И.М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский Университет), Российская Федерация, 119991, Москва, ул. Трубецкая, д. 8, стр. 2

Антоцианы – это органические соединения, относящиеся к группе полифенолов, содержащиеся в натуральных ягодах, фруктах и овощах. Все больше исследований подтверждают, что антоцианы обладают антиоксидантной, иммуномодулирующей, противоопухолевой, гепатопротекторной и противовоспалительной биологической активностью. Поэтому антоцианы широко используются в медицинской (фармацевтической) и пищевой промышленности. Экстракция и очистка антоцианов из природных источников является первоначальной задачей. Для лучшего понимания природы и механизма действия антоцианов проводятся исследования, результаты которых подлежат систематизации и тщательному анализу. В данной работе рассмотрены различные методы экстракции антоцианов из лекарственного растительного сырья. Выявлены преимущества и недостатки различных методов экстракции, проведен сравнительный анализ традиционных и современных методов экстрагирования антоцианов. Также были рассмотрены результаты последних исследований в области экстракции и очистки антоцианов, проанализированы и сопоставлены эффекты различных методов экстракции и очистки на степень извлечения и чистоту антоцианов. Этот обзор может обеспечить научную основу для использования очищенных антоцианов в фармацевтической (получение лекарственных препаратов, стандартных образцов) и пищевой (натуральные красители) промышленности.
Ключевые слова: 
экстракция
антоцианы
ультразвуковая экстракция
микроволновая экстракция
сверхкритическая флюидная экстракци
Для цитирования: 
Герасимов М.А., Кошечкина А.С., Перова И.Б., Эллер К.И. Современные методы получения очищенных экстрактов антоцианов . Фармация, 2024; (4): 5-13https://doi.org/10.29296/25419218-2024-04-01
Список литературы: 
  1. Саласина Я.Ю., Калиникин Д.А., Дейнека В.И., Известия вузов. 2020; 10 (4): 691–9. [Salasina Ya. Yu., Kalinikin D. A., Deineka V. I., News of universities. 2020; 10 (4): 691–9 (in Russian)].
  2. Tan L., Xue X., Li Y. Shi Extraction and purification techniques of anthocyanins from Aronia melanocarpa North. Horti. 2020; 3: 111–9. doi.org/10.1016/j.jafr.2022.100306
  3. Azman E.M., Charalampopoulos D., Chatzifragkou A. Acetic acid buffer as extraction medium for free and bound phenolics from dried blackcurrant (Ribes nigrum L.) skins. Journal of Food Science. 2020; 85 (11): 3745–55.
  4. Ferreira L.F. et al. Citric acid water-based solution for blueberry bagasse anthocyanins recovery: Optimization and comparisons with microwave-assisted extraction (MAE). Lwt. 2020. doi.org/10.1016/j.lwt.2020.110064.
  5. Tian Y. et al. Optimization of ultrasonic-assisted extraction of flavanols and anthocyanins from blueberry using RSM. Advanced Materials Research. Trans Tech Publications Ltd, 2012; 468: 2423–30. doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.468-471.2423
  6. Wang Y. et al. Optimization of ultrasound-assisted extraction by response surface methodology, antioxidant capacity, and tyrosinase inhibitory activity of anthocyanins from red rice bran. Food Science & Nutrition. 2020; 8 (2): 921–32. DOI: 10.1002/fsn3.1371
  7. Chen L. et al. Ultrasound-assisted extraction and characterization of anthocyanins from purple corn bran. J. of Food Processing and Preservation. 2018; 42 (1). DOI: 10.1111/jfpp.13377
  8. Feng L.I., Zhang X.L., Liu X.C., Zhang X.T., Zhao H.T. Optimization of microwave-assisted extraction of anthocyanins from Lonicera edulis and its antioxidant activity by response surface methodology Sci. Tech. Food Ind. 2019; 5: 116–70. DOI: 10.13386/j.issn1002-0306.2019.02.034
  9. Wen Y. et al. Optimization of the microwave-assisted extraction and antioxidant activities of anthocyanins from blackberry using a response surface methodology. Rsc Advances. 2015; 5 (25): 19686–95. doi.org/10.1039/C4RA16396F
  10. Xue H. et al. Optimization microwave-assisted extraction of anthocyanins from cranberry using response surface methodology coupled with genetic algorithm and kinetics model analysis. J. of Food Process Engineering. 2021; 44 (6): e13688. DOI: 10.1111/jfpe.13688
  11. Qin G. et al. Optimization of extracting technology of anthocyanins from blueberry pomace by supercritical carbon dioxide. Appl. Chem. Ind. 2019; 48: 109–12. https://doi.org/10.1016/j.jafr.2022.100306
  12. Tian M.X., Li Y.D., Hu W.Z., Wang Y.Y., Jiang A.L., Liu C.H. Optimization of supercritical CO2 extraction of blueberry anthocyanins using response surface methodology Sci. Tech. Food Ind. 2016; 37: 208–12. DOI: 10.13386/j.issn1002-0306.2016.01.034
  13. Tan J. et al. Ultrasound-assisted enzymatic extraction of anthocyanins from grape skins: Optimization, identification, and antitumor activity. J. of food science. 2020; 85 (11): 3731–44. DOI: 10.1111/1750-3841.15497
  14. Xue H. et al. Ultrasound-assisted enzymatic extraction of anthocyanins from raspberry wine residues: process optimization, isolation, purification, and bioactivity determination. Food Analytical Methods. 2021; 14: 1369–86. DOI:10.1007/s12161-021-01976-8
  15. Türker D.A., Doğan M. Ultrasound-assisted natural deep eutectic solvent extraction of anthocyanin from black carrots: Optimization, cytotoxicity, in-vitro bioavailability and stability. Food and Bioproducts Processing. 2022; 132: 99–113. doi.org/10.1016/j.fbp.2022.01.002
  16. Xue H. et al. Optimization ultrasound-assisted deep eutectic solvent extraction of anthocyanins from raspberry using response surface methodology coupled with genetic algorithm. Foods. 2020; 9 (10): 1409. https://doi.org/10.3390/foods9101409
  17. Dong C. et al. Optimization of ultrasonic-microwave assisted extraction of anthocyanins from mulberry and theirs antioxidant activities. China Cond. 2020; 45: 172–8. DOI: 10.1111/j.1750-3841.2011.02447.x
  18. Chao L., Wang W., Yi Z., Yang R., Fan D. Optimization of ultrasonic-microwave synergistic extraction of anthocyanins by response surface methodology Food Ferment. Ind. 2009; 35: 167–71.
  19. Дейнека Л.А., Блинова И.П., Чулков А.Н. и др. Акт. Проблем. Мед. 2012; 10: 60–4. [L.A. Deineka, I.P. Blinova, A.N. Chulkov et al., Act. Problem. Honey. 2012; 10: 60–4 (in Russian)].
  20. Metivier R.P., Francis F.J., Clydesdale F.M. Solvent extraction of anthocyanins from wine pomace. Journal of Food Science. 1980; 45 (4): 1099–100.
  21. Государственная Фармакопея Российской Федерации, XIV изд., том IV, ОФС.2.5.0050.15 «Черники обыкновенной плоды». [Электронное издание]. Режим доступа: https://femb.ru/record/pharmacopea14. [Дата обращения 7 февраля, 2023]. [State Pharmacopoeia of the Russian Federation, XIV ed., volume IV, OFS.2.5.0050.15 “Common blueberry fruit.” [Electronic edition]. Access mode: https://femb.ru/record/pharmacopea14. [Accessed February 7, 2023] (in Russian)].
  22. Da Silva, R.P.F.F.; Rocha-Santos, T.A.P.; Duarte, A.C. Supercritical fluid extraction of bioactive compounds. TrAC Trends Anal. Chem. 2016; 76: 40–51.
  23. Захаренко А.М., Голохваст К.С., Голуб О.В. и др. Индустрия питания. 2021; 6: 76–86. [Zakharenko A.M., Golokhvast K.S., Golub O.V. et al. Food industry. 2021; 6: 76–86 (in Russian)].
  24. Belwal T. et al. Optimization model for ultrasonic-assisted and scale-up extraction of anthocyanins from Pyrus communis ‘Starkrimson’fruit peel. Food chemistry. 2019; 297. DOI: 10.1016/j.foodchem.2019.124993
  25. Кольцов В.А., Бочаров В.А. Изучение изменения антоцианов при ультразвуковой экстракции черноплодной рябины. Наука и Образование 2021; 4 (4): 1–8 [Koltsov V.A., Bocharov V. A. Study of changes in anthocyanins during ultrasonic extraction of chokeberry. Science and Education 2021; 4 (4): 1–8 (in Russian)].
  26. Tan J. et al. Extraction and purification of anthocyanins: A review. J. of Agriculture and Food Research. 2022; 8: 100306.
  27. Гапуров Ж.Ж., Корулькин Д.Ю., Сбор. матер. XI Меж-го симпозиума. 2022; 54. [Gapurov Zh. Zh., Korulkin D. Yu., Collection. mater. XI Inter-th Symposium. 2022; 54 (in Russian)].
  28. Meini M.-R.; Cabezudo I.; Boschetti C.E.; Romanini, D. Recovery of phenolic antioxidants from Syrah grape pomace through the optimization of an enzymatic extraction process. Food Chem. 2019; 283: 257–64.
  29. Binaschi M., Duserm Garrido G., Cirelli, C., Spigno, G. Biotechnological strategies to valorise grape pomace for food applications. Chem. Eng. Trans. 2018; 64: 367–72.
  30. Vardakas A.T.; Shikov V.T.; Dinkova R.H.; Mihalev K.M. Optimisation of the enzyme-assisted extraction of polyphenols from saffron (Crocus sativus L.) tepals. Acta Sci. Pol. Technol. Aliment. 2021; 20: 359–67.
  31. Serea, D., Râpeanu G., Constantin O.E., Bahrim G.E., Stănciuc N., Croitoru C. Ultrasound and enzymatic assisted extractions of bioactive compounds found in red grape skins băbească neagră (vitis vinifera) variety. Ann. Univ. Dunarea Jos Galati Fascicle VI Food Technol. 2021; 45: 9–25.
  32. Li Y., Tao F., Wang Y., Cui K., Cao J., Cui C., Nan L., Li Y., Yang J., Wang Z. Process optimization for enzymatic assisted extraction of anthocyanins from the mulberry wine residue. IOP Conf. Series Earth Environ. Sci. 2020; 559: 012011.
  33. Xue H., Tan J., Li Q., Tang J., Cai X. Ultrasound-Assisted Enzymatic Extraction of Anthocyanins from Raspberry Wine Residues: Process Optimization, Isolation, Purification, and Bioactivity Determination. Food Anal. Methods. 2021; 14: 1369–86.
  34. Oancea, S.; Perju, M. Influence of enzymatic and ultrasonic extraction on phenolics content and antioxidant activity of Hibiscus Sabdariffa, L. flowers. Bulg. Chem. Commun. 2020; 52: 25–9.
  35. Chandrasekhar J., Madhusudhan M.C., Raghavarao K. Extraction of anthocyanins from red cabbage and purification using adsorption, Food and Bioproducts Processing. 2012; 615–23. DOI: 10.1016/j.fbp.2012.07.004
  36. Chen Y., Zhang W., Zhao T., Li F., Zhang M., Li J., Yang L. Adsorption properties of macroporous adsorbent resins for separation of anthocyanins from mulberry. Food Chem. 2016; 194: 712–22. DOI: 10.1016/j.foodchem.2015.08.084
  37. Птицын А.В. Мухтаров Э.И. Каплун А.П. Мухтарова С.Э. Способ выделения биологически активных антоцианов. RU 2302423. 2006. [Ptitsyn A.V. Mukhtarov E.I. Kaplun A.P. Mukhtarova S.E. Method for isolating biologically active anthocyanins. RU 2302423. 2006 (in Russian)].
  38. Lima A.S., Soare C., Paltram R., Halbwirth H., Bica K. Purification of anthocyanins from grape pomace by centrifugal partition chromatography. Fluid Phase Equilibria. 2017; 451: 68–78.
  39. Дейнека В.И., Доронин А.Г., Олейниц Е.Ю., Блинова И.П., Дейнека Л.А., Чулков А.Н. Сорбция антоцианов на бентонитовой глине. Журнал физической химии. 2020; 94 (6): 920–5. [Deineka V.I., Doronin A.G., Oleinits E.Yu., Blinova I.P., Deineka L.A., Chulkov A.N. Sorption of anthocyanins on bentonite clay. J. of Physical Chemistry. 2020; 94 (6): 920–5 (in Russian)].
  40. Fiorini M. Preparative high-performance liquid chromatography for the purification of natural anthocyanins. J. of Chromatography. 1995; 692 (1): 213–9.
  41. Singh M. C. et al. Validated liquid chromatography separation methods for identification and quantification of anthocyanins in fruit and vegetables: A systematic review. Food Research International. 2020; 138: 109754.
  42. Патент №2672396 C1 Российская Федерация, МПК C09B 61/00, A23L 33/105, A23L 19/12. способ получения антоцианов из растительного сырья: №2018107289. Е.В. Флисюк, В.Г. Лужанин, И.Е. Каухова [и др.]; EDN EAUUPY. [Patent No. 2672396 C1 Russian Federation, IPC C09B 61/00, A23L 33/105, A23L 19/12. method for obtaining anthocyanins from plant raw materials: No.2018107289. E.V. Flisyuk, V.G. Luzhanin, I.E. Kaukhova [etc.]; EDN EAUUPY (in Russian)].