بهينه سازي استخراج رنگدانه آنتوسيانين از گلبرگ گل گاوزبان به روش خيساندن و حلال

Optimization of anthocyanin pigment extraction from Echium Amoenum petals by soaking and solvent method

سابقه و هدف: رنگ در مواد غذايي از نظر پذيرش مصرف كنندگان از اهميت ويژه‌اي برخوردار است. پيگمان (تركيبات رنگ دهنده‌ طبيعي) از ايمن‌‌ترين رنگها براي استفاده خوراكي محسوب مي‌شوند. آنتوسيانين‌ها مهم‌ترين گروه از رنگدانه‌هاي طبيعي بعد از كلروفيل هستند كه غيرسمي و محلول در آب بوده و در سطح وسيعي در سيتوپلاسم گياهي وجود دارند. اين رنگدانه‌هاي فلاونوئيدي مسئول رنگ‌هاي قرمز، آبي و بنفش در بسياري از ميوه‌‌ها، سبزي‌ها و گل‌ها مي‌باشند. گياه گاوزبان در ايران و بسياري از نقاط دنيا به منظور استفاده‌هاي دارويي كشت ‌مي‌شود و ازگل و برگ اين گياه استفاده‌هاي زيادي مي‌شود. هدف كلي از اين پژوهش، بهينه سازي شرايط استخراج رنگدانه آنتوسيانين از گلبرگ گل گاوزبان بود. مواد و روشها: به منظور تعيين شرايط بهينه بالاترين ميزان استخراج رنگدانه آنتوسيانين از گلبرگ گل گاوزبان به روش خيساندن در حلال (متانول/آب) اثرات سه متغير دما (60، 50 و 40 درجه سانتي‌گراد)، زمان (3، 4 و 5 ساعت) و نسبت وزني گلبرگ گل گاوزبان به حلال (3 و 5 گرم) مورد بررسي قرار گرفت. بنابراين 18 تيمار مطابق با طراحي فاكتوريل كامل طراحي گرديد. متانول و آب به نسبت 5/0 به 5/1 درصد حجمي/حجمي با هم مخلوط گرديدند. شرايط استخراج مطابق با جدول طراحي تيمارها در نظر گرفته شد. ميزان آنتوسيانين عصاره استخراج شده از هر تيمار با استفاده از روش pH افتراقي توسط دستگاه اسپكتروفتومتر اندازه‌گيري شد. با استفاده از نتايج بدست آمده از آزمونها بهترين شرايط براي استخراج عصاره از گلبرگ گل گاو زبان با بالاترين ميزان آنتوسيانين پيش بيني شد. تجزيه و تحليل‌هاي آماري در نرم افزار مينيتب 16 به صورت طرح فاكتوريل كامل انجام شد. يافته‌ها: اثرات خطي دما، زمان و نسبت وزني گلبرگ گل گاوزبان به حلال بر تغييرات ميزان آنتوسيانين معني‌دار بود. اثرات متقابل و درجه دوم دما، زمان و نسبت وزني گلبرگ گل گاوزبان به حلال بر تغييرات آنتوسيانين معني‌دار نبود. نتايج نشان داد با افزايش دما، زمان و نسبت وزني گلبرگ گل گاوزبان به حلال ميزان آنتوسيانين استخراجي افزايش معني‌داري داشت. شرايط بهينه در جهت استخراج بيشترين ميزان آنتوسيانين استخراج شده از گلبرگ گل گاو زبان (131/219 ميلي‌گرم/ليتر) به ترتيب در دما، زمان و نسبت وزني گلبرگ گل گاوزبان به حلال در 60 درجه سانتي‌گراد، 5 ساعت و 5 گرم پيش‌بيني شد. شرايط بهينه پيش بيني شده براي استخراج رنگدانه از گلبرگ گل‌گاو‌زبان به صورت عملي در آزمايشگاه انجام گرديد. نتايج نشان داد اختلاف معني‌داري بين ميزان آنتوسيانين استخراج شده در شرايط پيش‌بيني شده و تجربي مشاهده نگرديد. نتيجه‌گيري: با جايگزين كردن رنگهاي طبيعي به جاي رنگهاي مصنوعي متداول در مواد غذايي مي‌توان گامي مثبت در جهت سلامت بخشي و ايمني مواد غذايي برداشت. طراحي فاكتوريل كامل روشي مطمئن براي پيش بيني شرايط استخراج رنگدانه گياهان مي‌باشد.

Background and objectives: Color is one of the most important properties for consumer acceptance. Pigments (natural dye compounds) are the safest dyes for oral use. Anthocyanins are the most important group of natural pigments after chlorophyll that are non toxic, water soluble and widely present in plant cytoplasm. These flavonoid pigments are responsible for the colors of red, blue and purple in many fruits, vegetables and flowers. Echium Amoenum is one of the most important medicinal plants in the country. This plant is cultivated in many parts of the world for therapeutic purposes and uses many flowers and leaves of this plant. The general objective of this research was to optimize the conditions for extraction of anthocyanin pigment from the Echium Amoenum petals. Materials and Methods: In order to determine the optimum conditions for the highest extraction of anthocyanin pigment from Echium Amoenum petals by solvent soaking (methanol/water) effects of three variables of temperature (60, 50 and 40 °C), time (3, 4 and 5 h) and the weight ratio of Echium Amoenum petals to the solvent (3 and 5 g). Therefore, 18 treatments were designed in accordance with a complete full factorial design. Methanol and water were mixed at 0.5 to 1.5% volumetric/volumetric ratio. Extraction conditions were considered in accordance with the design of table treatments. The amount of anthocyanin extracted from each treatment was measured by differential pH method by spectrophotometer. Using the results of the tests, the best conditions for extracting the extract from Echium Amoenum petals were predicted with the highest anthocyanin level. Statistical analyzes were done in Minitab 16 software as a full factorial design. Results: The linear effects of temperature, time and weight ratio of Echium Amoenum petals to the solvent on anthocyanin content were significant. Interaction and quadratic effects of temperature, time and weight ratio of Echium Amoenum petals on anthocyanin changes were not significant. The results showed that extracted anthocyanin content increased significantly with increasing temperature, time and weight ratio of Echium Amoenum petals to the solvent. Optimal conditions to extract the highest amount of anthocyanin extracts from Echium Amoenum petals (229.191 mg/l) were predicted at temperature, time and weight ratio of Echium Amoenum petals at 60 °C, 5 h and 5 g, respectively. The optimal predictive conditions for extraction of pigment from Echium Amoenum petals were performed in the laboratory. The results showed that there was no significant difference between predicted and experimental extraction conditions. Conclusion: By replacing natural dyes instead of conventional synthetic dyes in foods, can take a positive step towards the health and safety of food. A full factorial design is a safe way to predict the conditions for the extraction of pigments from plants.