Comment extraire la poudre de bêta-carotène de spiruline fraîche?

bêta-carotène poudre Est l’un des pigments naturels qui peuvent être utilisés comme agent colorant dans la fabrication d’aliments tels que les boissons. Le bêta-carotène peut être transformé en vitamine A dans le corps humain, de sorte qu’il peut traiter la cécité nocturne. En outre, il a de fortes propriétés antioxydantes, qui peuvent être utilisées dans le traitement du diabète, et le β-carotène naturel n’accumule pas la toxicité. La spiruline fraîche a une teneur élevée en β-carotène d’environ 700-1700mg/kg, de sorte que le β-carotène peut être extrait des algues fraîches.

1 fonctions du β-carotène

La poudre de bêta-carotène peut améliorer le corps et#39; S le système immunitaire et augmentent la résistance aux maladies. Il a principalement les fonctions suivantes.

Tout d’abord, le bêta-carotène est la principale source de vitamine A, qui est formée après la conversion métabolique dans le corps. Pendant le processus de conversion, s’il y a suffisamment de bêta-carotène dans le corps, il inhibera la conversion, ce qui peut empêcher le corps de produire trop de bêta-carotène.

Deuxièmement, la poudre de β-carotène a des propriétés antioxydantes, qui peuvent éliminer les radicaux libres dans le corps et#39; S métabolisme et contrôler le niveau de peroxydation. Les radicaux libres sont chimiquement actifs et contiennent des électrons non appariés. Dans le processus métabolique normal, les organismes produisent également un grand nombre de radicaux libres. S’ils ne peuvent être métabolisés et éliminés à temps, ils s’accumulent dans les cellules, ce qui entraîne un vieillissement prématuré et d’autres phénomènes.

La raison principale est que les radicaux libres interagissent avec les acides aminés, les lipides, etc., provoquant des mutations et même la mort cellulaire. Le cell&#Les acides nucléiques, les protéines et les membranes cellulaires sont gravement endommagés. Le bêta-carotène contient un grand nombre de doubles liaisons, de sorte qu’il peut réagir de manière irréversible avec les radicaux libres pour former des radicaux libres à noyau de carbone. Il est très stable et, lorsqu’il est combiné à l’oxygène, produit des radicaux peroxydés. Cette réaction est réversible et étroitement liée à la concentration en oxygène. Si la pression partielle d’oxygène diminue, la réaction entre le radical du noyau de carbone et l’oxygène est inhibée; Inversement, si la pression partielle d’oxygène augmente, la réaction forme un radical de noyau de carbone plus stable, réduisant la concentration de radicaux peroxydes dans le corps.

Actuellement, le β-carotène est abondant dans la spiruline, qui est un organisme autotrophe de faible niveau qui peut être utilisé dans la biorestauration, la nitrification, et la fixation du dioxyde de carbone. Spiruline est riche en protéines et divers acides aminés, ainsi que des vitamines et des minéraux, et a été largement utilisé dans les suppléments nutritionnels ces dernières années. Actuellement, la spiruline sur le marché est principalement spiruline en poudre, qui est séchée spiruline fraîche. Cette méthode de traitement entraîne la perte de β-carotène, de sorte que pour extraire le β-carotène, la spiruline fraîche doit être utilisée pour assurer l’effet d’extraction finale.

2 processus d’extraction du β-carotène à partir de la spiruline fraîche

2.1 matériaux et méthodes

2.1.1 équipement

Balance électronique, oscillateur ultrasonique, bain d’eau de thermostat, etc.; Matériaux: spiruline fraîche, éthanol anhydre, acétate d’éthyle, acétone, β-carotène standard, etc.

2.1.2 méthode

First, in terms of the extraction agent and wavelength selection, a certain amount of β-carotene standard was dissolved in petroleum ether, and a full-wavelength scan was performed using a violet-visible spectrophotometer within the wavelength range of 200–850 nm. This operation can determine the characteristic absorption peak of β-carotene. Regarding the choice of extraction agent, anhydrous ethanol, ethyl acetate and acetone were used as extraction agents, and the samples were extracted for four hours each. The scanning was completed using a UV spectrophotometer, and the wavelengths were compared with the control group to determine whether the extraction was successful. Next, a β-carotene standard curve was drawn. First, prepare a β-carotene standard solution, use petroleum ether as the blank volume, measure the absorbance at 450 nm, draw the corresponding standard curve, and calculate the linear regression equation. Finally, determine the moisture content of fresh spirulina. Select the appropriate amount of fresh spirulina, wash and filter it, place it in a petri dish, dry it in an 80°C vacuum oven, and grind it into spirulina powder. The moisture content is determined by drying, and the calculation formula is: W = m1 - m2/m1 - m3 x 100.

2.2 méthode d’extraction

2.2.1 détermination du temps ultrasonique

Peser 0,5 g de spiruline fraîche, ajouter environ 10 ml d’agent d’extraction et sonicater à l’aide d’un oscillateur ultrasonique à 200 W pendant respectivement 0,5, 10, 15 et 20 minutes. Placer dans un bain d’eau à température constante de 35 °C pour compléter le chauffage pendant environ 4 heures. Centrifuger le surnageant pour déterminer le volume. Mesurer l’absorbance du β-carotène dans une fiole jaugée brune de 25 ml.

Ultrasonic waves have a cavitation effect, which destroys the structure of the cell membrane of plants using shock waves. Under these conditions, the cell walls and cell membranes of plants break down, and the active ingredients in the cells dissolve. At the same time, the dissolution of β-carotene is closely related to the heat generated by ultrasonic waves. Generally, the higher the temperature, the higher the dissolution of β-carotene. Therefore, ultrasonic extraction can greatly shorten the extraction time and improve the efficiency of Extraction de β-carotène. Compared with the microwave-assisted method, ultrasonic processing is optimal under the conditions of a power of 40 KHZ, a liquid-to-solid ratio of 10.6:1, and an extraction time of 6 minutes, with a final extraction rate of 97.4%. Ultrasonic processing has the advantages of short processing time and convenient operation, and is currently being effectively used in the extraction of β-carotene from spirulina [1].

2.2.2 déterminer le volume de l’agent d’extraction

Peser 0,5 g de boue de spiruline fraîche, ajouter 5 ml, 10 ml, 15 ml, 20 ml et 25 ml de l’agent d’extraction, sonicater pendant 10 minutes, placer dans un bain-marie à température constante à 35 °C et chauffer pendant 4 heures. Après centrifugation, on a choisi le surnageant, fixé le volume à 25 ml dans une fiole jaugée brune et mesuré à nouveau l’absorbance du β-carotène.

2.2.3 détermination de la température d’extraction

Choisir 0,5 g d’algues de spiruline fraîche, ajouter 10 ml de solution d’extraction, sonicater pendant environ 10 minutes, placer dans un bain-marie horizontal à des températures de 20 °C, 30 °C, 40 °C, 50 °C et 60 °C pendant 4 heures, centrifuger, sélectionner le surnageant et diluer à 20 ml dans une fiole jaugée brune. Mesurer l’absorbance du β-carotène.

2.2.4 déterminer le temps d’extraction

Peser 0,5 g d’algues fraîches de spiruline, le placer dans 10 ml de solution d’extraction, sonicater pendant 10 minutes et chauffer dans un bain-marie à 35 °C. Et le temps de chauffage était 4h, 6h, 8h, 10h, et 12h, respectivement. Centrifuger le surnageant et transférer l’extrait dans une fiole jaugée brune de 25ml. Compléter le test d’absorption du β-carotène [2].

2.3 expérience orthogonale

En utilisant la table orthogonale L9 (34), ona choisi l’éther de pétrole comme agent d’extraction et ona utilisé comme facteurs le temps ultrasonique, le volume de l’agent d’extraction, la température d’extraction et le temps d’extraction, chaque facteur correspondant à trois niveaux, comme le montre le tableau 1.

3 détermination de la teneur en β-carotène de spiruline

Pour déterminer la teneur en β-carotène de la spiruline, peser 0,5 g de purée de spiruline fraîche et 0,1 g de poudre de spiruline. Dans les conditions optimales de l’essai orthogonal, compléter l’essai d’extraction du β-carotène. Utiliser un spectrophotomètre UV pour mesurer l’absorbance de l’échantillon et le remplacer dans l’équation de régression linéaire pour calculer la teneur en β-carotène [3].

3.1 méthode statistique

Un essai à un seul facteur A été utilisé pour analyser la relation entre le temps ultrasonique, le volume d’agent d’extraction, la température d’extraction et la température d’immersion dans l’extraction du β-carotène et leur influence sur l’extraction du β-carotène. Des graphiques EXCEL ont été utilisés pour décrire les statistiques et un test orthogonal a été utilisé pour optimiser la méthode d’extraction du β-carotène. Lors du calcul des résultats, une courbe standard a d’abord été tracée, puis une analyse de régression linéaire a été effectuée pour calculer le contenu de l’échantillon à l’aide de l’équation de régression.

3.2 analyse des résultats

3.2.1 spectre d’absorption du β-carotène

Analyse du spectre d’absorption du β-carotène dans la gamme de 200-850nm, l’absorption à 450nm et 480nm est relativement grande, et l’absorption à 450nm est le plus élevé, qui est le pic d’absorption du β-carotène. Par conséquent, 450 nm ont été utilisés comme longueur d’onde de mesure du β-carotène dans l’expérience.

3.2.2 choix de l’agent d’extraction

Le β-carotène de spiruline fraîche a été utilisé comme objet d’analyse dans différents agents d’extraction, et un balayage à longueur d’onde entière a également été effectué. Il ressort des résultats du balayage que la valeur maximale d’absorption dans le cas d’un balayage à longueur d’onde entière est de 437 nm et que, dans certains cas, le pic d’absorption disparaît à 450 nm. Dans la condition d’utiliser l’éther de pétrole comme agent d’extraction, la valeur d’absorption maximale du balayage à longueur d’onde complète est de 450 nm, et la stabilité est relativement élevée, de sorte que l’éther de pétrole peut être utilisé comme agent d’extraction expérimental [4].

3.2.3 préparation de la courbe normalisée

Comme le montre la Figure 1, on peut voir à partir de la Figure que dans la plage de concentration de 0-3μg/ml, le β-carotène a une bonne linéarité, et l’équation de régression linéaire est a = 0,2321c-0,0006r2 = 0,9996.

3.2.3 dosage de la teneur en eau de la spiruline fraîche

Les calculs montrent que la teneur en humidité de la spiruline fraîche est supérieure à 80%, la teneur en humidité après le séchage est de 5,44%, et la teneur en humidité de la poudre de spiruline est inférieure à 7%, ce qui est conforme aux dispositions de China' S normes alimentaires [5].

3.3 mesures d’optimisation des méthodes d’extraction

3.3.1 influence du facteur de temps ultrasonique

Le traitement ultrasonique peut augmenter l’extraction du β-carotène, et le taux d’augmentation ralentit après 10 minutes, comme le montre le tableau 2.

3.3.2 influence du volume de l’agent d’extraction

Il existe une certaine relation entre la teneur en β-carotène de la spiruline fraîche et le volume de l’agent d’extraction. Lorsque le volume de l’agent d’extraction augmente, le β-carotène augmente d’abord puis diminue. Lorsque le volume est de 15 ml, la teneur en eau est à sa valeur la plus élevée de 64,72 mg/100 g. Lorsque le volume est supérieur à 15 ml, le contenu diminue progressivement. On peut en déduire que le volume de l’agent d’extraction influe sur la teneur en β-carotène extrait. Comme le montre le tableau 3.

3.3.3 influence de la température d’extraction

Dans la spiruline fraîche, lorsque la température augmente, le β-carotène augmente d’abord, puis diminue. Le meilleur effet d’extraction du β-carotène est de 64,80 mg/100 g à 40 °C, donc dans l’extraction réelle, 40 °C est utilisé comme température d’extraction [6], comme indiqué dans le tableau 4.

Parmi les facteurs d’influence ci-dessus, l’effet du > ultrasonique de temps; Température d’extraction > Temps d’extraction > Volume d’agent d’extraction. Une analyse complète montre que le processus d’extraction optimal pour le β-carotène dans la spiruline fraîche est de 20 minutes de temps ultrasonique, 15 ml d’éther de pétrole, 35 ℃ température d’extraction, et 10 heures de temps d’extraction. Dans les conditions ci-dessus, peser 0,5 g de spiruline fraîche, en utilisant 15ml d’éther de pétrole, ultrasons pendant 20 minutes, extraire à 35℃ pendant 10 heures, mesurer l’absorbance de l’échantillon à une longueur d’onde de 450nm, et calculer la teneur en β-carotène. La teneur finale en β-carotène de la spiruline fraîche est de 177,95mg /100g.

Le bêta-carotène a une valeur d’application élevée, de sorte que l’extraction efficace du bêta-carotène peut favoriser le développement de divers champs. Par exemple, le bêta-carotène peut résister aux tumeurs, en particulier au cancer de l’estomac, au cancer du sein, au cancer du côlon et à d’autres maladies, eta un effet inhibiteur significatif. En outre, le β-carotène peut également améliorer le corps et#39; S système immunitaire. Une fois qu’une certaine quantité de β-carotène est administrée quotidiennement aux patients atteints du vih, le nombre total de globules blancs et le nombre de lymphocytes T augmentent considérablement après un mois. Les lymphocytes T et les lymphocytes B jouent un rôle décisif dans le corps et#Le β-carotène joue donc un rôle auxiliaire dans le traitement du sida. En outre, le β-carotène peut améliorer l’activité des lymphocytes B, favoriser la circulation des lymphocytes B, et éliminer rapidement les agents pathogènes qui entrent dans le corps, améliorant ainsi le corps et#39; S système immunitaire. Ceci montre l’importance de l’amélioration de l’efficacité d’extraction du β-carotène [7].

Currently, there is a wide range of choices for the extraction solvent in β-carotene extraction. The above analysis shows that acetone, chloroform, ethanol and ethyl acetate will have a negative impact on the extraction of β-carotene, so a single solvent is selected for actual extraction. The occasional disappearance of the absorption peak in β-carotene extraction may be due to β-carotene shift or mixed solvents, which requires further in-depth analysis. In this experiment, the main methods used for β-carotene determination were paper chromatography, thin layer chromatography, column chromatography, and spectrophotometry. This experiment selected spectrophotometry to complete the β-carotene extraction. This method is less difficult to use in practice and has the advantages of being convenient and efficient. The optimal extraction process for β-carotene from fresh spirulina was determined using an orthogonal test method, with petroleum ether as the extraction solvent. According to the actual research, it can be seen that the amount of β-carotene extracted from fresh spirulina is significantly higher than that from spirulina powder, so fresh spirulina can be used in adjuvant therapy. Since this experiment focused on fresh spirulina, the toxicity of the extraction agent was not analyzed. If it is to be used in practice after β-carotene extraction, the solvent should be adjusted [8].

4 Conclusion

En résumé, la spiruline fraîche est riche en β-carotène, qui est significativement plus élevé que la poudre de spiruline. Par conséquent, la spiruline fraîche est souvent choisie comme objet d’extraction. Pour assurer l’effet d’extraction final, il est nécessaire de déterminer les conditions optimales pour le temps ultrasonique, la température d’extraction, la température de lixiviation, et le levage de l’agent d’extraction, etc., à partir de la méthode d’extraction, pour s’assurer que le β-carotène est dans l’environnement optimal d’extraction en fonction de la situation réelle, et pour maximiser l’efficacité d’extraction, afin de fournir les conditions pour l’extraction efficace du β-carotène de la spiruline fraîche à l’avenir.

Références:

[1] Zheng Qianqian, Wang Xiaofang, Lu Lijuan. Détermination de la teneur en lutéine et β-carotène dans les excréments de vers à soie et optimisation des conditions d’extraction [J]. Food and Drugs, 2022, 24(02): 127-132.

[2] Hu Haojie, Tian Shuangqi, Zhao Renyong. Progrès de la recherche sur l’extraction de substances actives à partir de nouvelles microalgues comestibles et leur application dans les aliments [J]. Food Industry Technology, 2022, 43(02): 390-396.

[3] He Mingxia, Lin Yuanchuan, Huang Junchao. Extraction supercritique au dioxyde de carbone de l’astaxanthine à partir de fruits de tomate génétiquement modifiés [J]. China Food Additives, 2021, 32(03): 28-32.

[4] Wang Siliu, Xie Wenli. Recherche sur la méthode d’extraction et l’optimisation des conditions de procédé des caroténoïdes dans les poivrons rouges [J]. Transformation des produits agricoles, 2020, (21): 39-41+48.

[5] Tu Kaifeng, Yu Xiuliang, Pan Yao, et al. Procédé d’extraction du β-carotène des carottes assisté par ultrasons convergents [J]. Food Industry, 2017, 38(12): 91-97.

[6] Wang Yin, Zhang Xifeng, Luo Guanghong Extraction ultrasonique du β-carotène de spiruline dans un système à deux phases et son effet anti-glycation [J]. Food Industry Science and Technology, 2021, 42(08): 152-157.

[7] Zheng Renjin, Li Xin, Tang Changdong et al. Optimisation d’une méthode rapide de dosage du β-carotène dans les comprimés de spiruline [J]. Journal of Strait Preventive Medicine, 2015, 21(04): 51-53.

[8] Li Xiteng, Meng Xiumei, Zhao Ruiyu et al. Etude du procédé d’extraction du β-carotène de Malantou par méthode enzymatique [J]. Condiments chinois, 2019, 44(02): 130-133.