Etude sur l’anthocyanine du riz noir

L’anthocyanine de riz noir (anthocyanine) est un composé de polyphénol flavonoïdeC’est un glycoside formé par la combinaison de l’anthocyanidine et de divers sucres via des liaisons glycosidiques............. On le trouve dans la sève cellulaire des fruits, des tiges et des organes foliaires du riz noir [1-2]. Guo Honghui et al. [3] ont trouvé dans leurs recherches que les pigments anthocyaniques s’accumulent dans l’enduit de la graine pendant le processus de maturation du riz noir, donnant au riz brun une couleur rouge brunâtre, rouge violet, noir violet ou même noir. Zeng Gui et al. [4] ont constaté qu’en plus de donner aux plantes des couleurs riches, les anthocyanes ont également des fonctions physiologiques telles que l’anti-oxydation, l’anti-inflammation, la diminution des lipides sanguins, et l’inhibition de la croissance tumoral. Dans le même temps, les anthocyanes, en tant que pigment naturel relativement sûr, présentent également de larges perspectives d’application dans l’industrie alimentaire.

Zhong Yan et al. [5] croient que la physiologieBienfaits du riz noir pour la santéSont principalement liés au pigment anthocyanine de riz noir qui est abondante dans le riz noir. Comme l’innocuité des pigments synthétiques couramment utilisés dans l’industrie alimentaire est de plus en plus préoccupante, le développement et la recherche de pigments naturels sont devenus un point critique dans le domaine de la recherche alimentaire. Avec l’essor des aliments noirs et la production industrielle et l’application de pigments d’anthocyane de riz noir, la demande d’anthocyane de riz noir dans l’industrie alimentaire augmente. Par conséquent, il est nécessaire d’effectuer des recherches sur l’analyse de la composition des types d’anthocyanes dans différents riz noir, la recherche pharmacologique sur les anthocyanes, et la technologie de production industrielle et la stabilité de l’anthocyanes de riz noir. Cet article présente un examen de la recherche sur les anthocyanes du riz noir en Chine au cours des dernières années.

1 recherche sur la composition des anthocyanes de riz noir

L’anthocyane de riz noir est un composé glycoside formé par des anthocyanes se liant à divers monosaccharidesÀ l’état naturel, et généralement plusieurs anthocyanes coexistent [6]. Zhong Liyu et al. [7] ont utilisé la tige noire entière 91-53 fournie par l’académie des Sciences agricoles de Shanghai comme matériau, et ont utilisé des méthodes combinées de chromatographie sur papier, de balayage ultraviolet-visible et de chromatographie en phase gazeuse pour identifier la structure moléculaire des pigments de riz noir. Les résultats ont montré que le pigment de riz noir est composé de cinq composés, et deux d’entre eux ont été identifiés comme cyanidin-3-rutinoside et peonidin-3-arabinoside. Su Jin et al. [8] ont utilisé du riz brun de deux variétés de riz noir, Yanwhei et Yanwuzi, et ont identifié l’anthocyanine-3-glucose et l’anthocyanine-3-rhamnosyl glucose comme composants du pigment par séparation et identification des composants. Xia Xiaodong et al. [9] ont utilisé la chromatographie liquide à haute performance pour déterminer la composition et la teneur en anthocyanine dans l’extrait de son de riz noir. Les résultats ont montré que les teneurs en cyanidin-3-glucoside et en peonidin-3-glucoside dans l’extrait de riz noir étaient respectivement de 25,7 % et 1,7 %.

Zhang et al. [10] ont réaliséAnalyse structurelle sur extrait de riz noir, qui a montré que l’extrait de riz noir contient quatre composés anthocyaniques, à savoir, malvin, géranin-3,5-diglucoside, centaureidin-3-glucoside et centaureidin-3,5-diglucoside. D’après l’analyse des propriétés physiques et chimiques des pigments de riz noir, on en déduit que les pigments de riz noir (glycosides) sont dominés par les anthocyanes et la cyanidine.

Zhang Fudi et al. [11] ont montré que la structure de base deLes glycosides d’anthocyanine de riz noir sont semblables à ceux du cyanidin-3-glucoside et du cyanidin-3-rutinoside.Wang Qing et al. [12] ont utilisé la chromatographie liquide à haute performance en phase inverse d’élution isocratique pour analyser les anthocyanes dans le son de riz noir et la conversion métabolique de ces pigments dans le corps humain. Les résultats ont montré que la teneur totale en anthocyanes du son de riz noir était d’environ 2,31 %, dont 1,87 % de cyanidin-3-glucoside et 0,44 % de peonidin-3-glucoside. Kong Lingyao et al. [13] ont utilisé la chromatographie liquide — spectrométrie de masse (LC-MS) et l’électrophorèse capillaire — détection électrochimique (CE-ED) pour analyser qualitativement les pigments de riz noir, et les résultats ont montré que les composants des pigments de riz noir étaient respectivement cyanidin-3-glucoside et peonidin-3-glucoside. Park et al. [14] ont utilisé la chromatographie liquide à haute performance et la spectrophotométrie ultraviolet-visible pour analyser qualitativement et quantitativement les extraits d’anthocyane.

Les résultats ont montré que les anthocyanes du riz noir comprennent le cyanidin-3-glucoside, l’anthocyanine-3-glucoside, la malvine-3-glucoside, le pargonidin-3-glucoside et le delphinidin-3-glucoside. Parmi ceux-ci, la teneur en bleuet 3-glucoside est d’environ 95%, et la teneur en cyanidine 3-glucoside est d’environ 5%. Mikihle-mori et al. [15] ont utilisé la détection en matrice de chromatographie liquide et de photodiodes à haute performance (HPLC-PDA) et la spectrométrie de masse par électropulvérisation pour étudier la composition et la stabilité thermique des pigments de riz noir. Les résultats ont montré que les principales composantes deLes pigments anthocyanines de riz noir étaient cyanidine-3-glucoside (572,47 μg/g, 91,13%)Et cyanidine-3-glucoside (29,78 μg/g, (4,74%). Konishi [16] a utilisé une solution d’acide trifluoroacétique à 3% pour extraire les anthocyanes du riz noir violet. L’électrophorèse capillaire a montré qu’il y avait une anthocyane dans l’extrait de riz noir violet, qui a été déterminé comme étant de la cyanidine-3-glucoside après purification par chromatographie sur colonne.

En résumé, les composantes de laExtraits pigmentaires de riz noir, la coque de riz noire ou la paille de riz noire sont: cyanidin-3-glucoside, cyanidin-3,5-diglucoside, cyanidin-3-rutinoside, peonidin-3-glucoside, paeoniflorin-3-arabinoside, pelargonidin-3,5-diglucoside, malvin, malvin-3-galactoside, etc. Il existe 8 types au total. En raison des différences entre les variétés de riz noir, les méthodes de traitement des matériaux et les fins d’extraction, la teneur en anthocyanes des extraits de riz noir sur le marché varie également. A l’heure actuelle, il existe très peu de rapports de recherche sur l’analyse et la comparaison des composants de l’anthocyane dans différentes variétés de riz noir.

2 recherche pharmacologique sur l’anthocyanine du riz noir

La composante principale deExtrait de riz noirEst le composé flavonoïde anthocyanine, qui a une variété de fonctions physiologiques [6]. Hu Qiulin [17] a utilisé du pigment de riz noir purifié comme matériau et a mené une expérience de nutrition animale avec des souris. Les résultats ont montré que l’extrait de riz noir peut améliorer ses capacités anti-fatigue et anti-hypoxie. Xia Xiaodong et al. [18] ont étudié l’effet de l’extrait d’anthocyanes de riz noir sur des plaques athérosclérotiques avancées chez des souris déficientes en gène ApoE. Les résultats ont montré que l’extrait d’anthocyane de riz noir peut réduire de manière significative les niveaux de cholestérol total, de triglycérides totaux et de cholestérol de lipoprotéines de basse densité dans le sérum de souris, tout en réduisant également la zone de plaque dans l’artère sans nom et la teneur en métalloprotéinase de matrice dans la plaque. Cela indique que l’extrait d’anthocyanine de riz noir peut inhiber le développement de plaques athérosclérotiques avancées chez la souris.

Yang Jingya et al. [19] croient que les anthocyanes sont des flavonoïdes ayant de très bons effets antioxydants, qui peuvent effectivement inhiber l’infiltration et les métastases des cellules cancéreuses. Qin Yu et al. [20] ont observé l’efficacité clinique deCapsules d’extrait d’anthocyanine de riz noirDans le traitement de l’hyperlipidémie. Les résultats ont montré que les capsules d’extraits d’anthocyanes de riz noir ont un effet adjuvant significatif sur la réduction des lipides. Hu Yan et al. [21] ont étudié l’effet de l’extrait d’anthocyane de riz noir sur l’obésité induite par un régime riche en graisses chez les rats. Les résultats ont montré que l’extrait d’anthocyane de riz noir peut améliorer les indicateurs liés à l’obésité chez les rats induits par un régime riche en graisses.

Hu et al. [22] ont utilisé un modèle in vitro pour démontrer queAnthocyanine extraite du riz noirA la même activité antioxydante et la même capacité de capture des radicaux libres qu’un mélange contenant des proportions connues de cornflower-3-glucoside et de cyanidine-3-glucoside; Il peut également réduire la cytotoxicité en inhibant l’expression de l’oxyde nitrique synthase dans les macrophages de souris. Cette étude montre que les anthocyanes, qui contiennent des propriétés antioxydantes et anti-inflammatoires, ont un grand potentiel d’utilisation dans la formulation d’aliments santé ou d’aliments fonctionnels.

Itani et al. [23] ont comparé l’activité antioxydante et la distribution différente des substances actives dans six variétés de riz (deux variétés de riz rouge, deux variétés de riz pourpre noir et deux variétés de riz blanc). Comparativement au riz décortiqué blanc, les extraits éthanol du riz décortiqué rouge et du riz décortiqué violet et noir avaient une plus grande capacité de récupération des anions superoxydes et des radicaux libres. La plupart de ces substances actives se trouvent dans le péricarpe et l’enveloppe de la graine, c’est-à-dire le son. Le riz coloré est beaucoup plus riche en polyphénols que le riz blanc, et le contenu est corrélé à son effet antioxydant. Dans le riz rouge et violet, les principales substances actives sont les tanins et les anthocyanes, respectivement. Zhang et al. [24] ont analysé la capacité antioxydante totale et la capacité de récupérer les radicaux d’oxygène actif du riz noir et sa corrélation avec la teneur totale en flavonoïdes et en anthocyanes. Il y avait une corrélation positive très significative (P< 0,01) entre la capacité antioxydante totale et la capacité libre.Capacité de récupération des radicaux du riz noirEt la teneur totale en flavonoïdes et en anthocyanes, ce qui indique que l’effet antioxydant du riz noir est étroitement lié aux substances flavonoïdes et anthocyanes qu’il contient.

En outre,Les pigments de riz noir ont un effet chélateur sur le fer, cétone, zinc, etc. La consommation régulière de riz noir ou de produits à base de riz noir peut compléter le fer et prévenir l’anémie ferriprive. A l’heure actuelle, la plupart des études pharmacologiques en sont au stade de l’expérimentation animale. En raison de la composition complexe des extraits d’anthocyane de riz noir, il n’est pas encore clair si les effets pharmacologiques sont dus à un seul ingrédient ou à une combinaison de plusieurs ingrédients.

3 Extraction et purification de l’anthocyanine de riz noir

3.1 Extraction de l’anthocyane de riz noir

Le conseil des ministresExtraction de pigments de riz noirEst influencé par de nombreux facteurs tels que le temps d’extraction, la température, le rapport matériel-liquide, le solvant, le pH, etc. Wang Yinding et al. [25] ont effectué une expérience orthogonale sur les facteurs influant sur l’extraction des pigments de riz noir et ont obtenu la combinaison optimale de conditions comme la température d’extraction 40 °C, le temps d’extraction 1 h, le rapport de matière 1:50 et la solution d’éthanol à 50% de l’agent d’extraction. Liu Jinglan et al. [26] ont étudié la méthode d’extraction du pigment de riz noir et les effets de facteurs comme l’acidité, la température et la lumière sur sa stabilité. Les résultats ont montré qu’à environ 65 °C, plus l’acidité est élevée et plus le temps de trempage est long, plus le rendement d’extraction est élevé. Le pigment a été extrait deux fois avec une solution d’acide chlorhydrique à 0,05 mol/L pour obtenir un gel pigmentaire avec un taux d’extraction d’environ 5,0 %.

Liu Feng et al. [27] ont ajouté du riz noir à un réservoir d’extraction et l’ont laissé reposer et tremper dans de l’eau à une température de 20 à 40 °C; Une solution d’éthanol a été ajoutée séparément et chauffée à 40-50 °C; Le mélange a été extrait par circulation, concentré par distillation sous vide et séché par pulvérisation pour obtenir un produit anthocyanique en poudre. Zhao Quan et al. [28] ont utilisé le riz noir comme matière première et ont effectué des expériences à facteur unique et des expériences orthogonales pour déterminer les conditions optimales d’extraction. Les résultats ont montré que les meilleures conditions d’extraction étaient une solution d’éthanol à 75%, un rapport liquide-matière de 1:8, une température de 30 °C et un temps de 30 min.Taux d’extraction d’anthocyanes de riz noirPourrait atteindre 94,40%. Zhang Mingwei et al. [29] ont utilisé les conditions optimales du procédé: une solution d’éthanol à 60%, un rapport matièreliquide de 1:4, une température de 60 °C et un temps de 4 h. Dans ces conditions, le premier rendement d’extraction était de 71,4 %, le second rendement d’extraction était de 13,63 %, et le total des deux extractions était supérieur à 85%.

Huang Lisha et al. [30] utiliséEthanol-eau comme solvant pour extraire les pigments de riz noirDe paille de riz noire. Les résultats ont montré qu’à pH 2, 70 °C, 60 min et 60% d’éthanol en solution, l’extraction était la plus efficace, avec un taux d’extraction de 31,59 %. Zeng et al. [4] ont utilisé le riz noir comme matière première et ont étudié les facteurs qui influent sur le taux d’extraction des pigments de riz noir (type, concentration, température, pH, temps, etc., de l’agent d’extraction). Les résultats ont montré que le taux d’extraction le plus élevé était obtenu avec une solution d’éthanol à 70% (pH 2) à 70 °C pendant 90 minutes à chaque fois. Zhang Fudi et al. [11] ont étudié les étapes du processus de préparation du pigment de riz noir à partir de riz noir alimentaire. La température optimale d’extraction obtenue par la méthode orthogonale était de 80 °C, le temps était de 30 minutes, le rapport liquide/matière était de 1:10 et l’agent d’extraction était une solution d’éthanol à 50%. Zhong Yan et al. [5] ont étudié les conditions d’extraction de la mélanine, et les résultats ont montré que les conditions optimales d’extraction étaient une solution d’éthanol à 50%, un rapport matière/liquide de 1:10, un pH de 1,0, et une extraction dans un bain-marie à 80°C pendant 30 minutes.

Actuellement, les principaux matériaux pour l’extraction deSubstances anthocyanines du riz noirSont du riz noir, de l’enveloppe de riz noir et de la paille de riz noir. Les solvants d’extraction généralement choisis sont l’éthanol (la plupart du temps une solution d’éthanol de 50% à 80%) et une petite quantité d’acide inorganique (acide chlorhydrique, acide sulfurique, etc.) ou organique (acide citrique, acide acétique, etc.). L’anthocyanine se trouve dans les vacuoles des cellules végétales, enveloppées par les parois et les membranes cellulaires. Pour augmenter le rendement en pigments, le chauffage, les enzymes (telles que l’amylase, la pectinase, la cellulase et la protéase, etc.), les ultrasons, le broyage mécanique, les micro-ondes, la congélation et les champs électriques pulsés sont utilisés pour briser les parois cellulaires et les membranes cellulaires, augmenter la perméabilité des cellules tissulaires, réduire les temps d’extraction, augmenter le rendement en pigments et améliorer la qualité du produit. Ces méthodes auxiliaires sont souvent utilisées en combinaison au cours du processus d’application, ce qui peut augmenter le rendement en pigments, mais les conditions d’utilisation des technologies auxiliaires, la consommation d’énergie et d’autres questions nécessitent encore des recherches plus approfondies.

3.2 recherches sur la séparation et la purification de l’anthocyane du riz noir

Les principales technologies qui peuvent être utilisées pour la séparation et la purification de l’anthocyanes du riz noir comprennent la technologie de séparation de résine macroporeuse, la chromatographie sur gel, la chromatographie à contre-courant à grande vitesse et la technologie membranaire. Zhang Mingwei et al. [29] ont utilisé la capacité antioxydante totale comme indicateur de suivi de l’activité, et ont choisi de l’éther de pétrole ou de l’hexane pour le dégraissage lors de l’élimination des impuretés de l’extrait antioxydant du son de riz noir. Grâce à une comparaison des propriétés d’adsorption statiques et dynamiques, parmi les huit types de résines d’adsorption macroporeuses, celle ayant la meilleure capacité d’adsorption pour les substances actives antioxydantes dans le son de riz noir a été choisie comme NKA-II, et le meilleur désorbant a été une solution d’éthanol à 70%. Après adsorption et séparation par NKA-II, la capacité antioxydante totale de l’extrait antioxydant de la peau de riz noir a augmenté de 4,00 fois, et la teneur totale en anthocyanes a augmenté de 4,01 fois. Zhang Qing [31] a constaté qu’après purification avec de la résine d’adsorption macroporeuse, leLa teneur en anthocyanes du pigment de riz noir peut atteindre 23,7%, avec une valeur de couleur de 83, et la pureté est beaucoup plus élevée que la norme nationale actuelle. Hou Fangli et al. [32] ont comparé les effets d’adsorption et de purification de cinq types de résines d’adsorption macroporeuses sur l’anthocyanine de la peau de riz noir. Les résultats ont montré que la résine macroporeuse AB-8 a une meilleure capacité d’adsorption et de désorption pour l’anthocyanine de peau de riz noir et est le meilleur type de résine pour l’adsorption et la purification de l’anthocyanine de peau de riz noir. Les paramètres optimaux du procédé sont: pH 2 pour le liquide de la colonne supérieure, une concentration massique de l’échantillon de 1,0 mg/mL, un débit d’adsorption de 1,0 mL/min, 70 % d’éthanol comme désorbant et un taux d’élution de 1,0 mL/min.

À l’heure actuelle, l’utilisation de résine macroporeuse est devenue le courant dominant de la séparation etPurification des pigments d’anthocyanes de riz noir....... Parce que la solution de pigment de riz noir extraite par la méthode au solvant contient encore beaucoup d’impuretés telles que les sucres et les acides organiques, la qualité du produit est mauvaise, la stabilité est faible, et il est difficile à appliquer. Pour obtenir un produit de grande pureté et de qualité stable, la technologie d’extraction et les méthodes de purification doivent encore être améliorées.

4 etude de stabilité de l’anthocyanine de riz noir

La stabilité de l’anthocyane du riz noir dépend de la structure, de la concentration et de la qualité de l’anthocyane elle-même, ainsi que de facteurs externes tels que l’intensité lumineuse, la température, le pH, le dioxyde de soufre, les co-colorants, les enzymes, l’acide ascorbique, les sucres et leurs produits de dégradation, les ions métalliques et les effets combinés des ions métalliques sur la polymérisation moléculaire, l’isomérisation et la dégradation. Wang Feng et al. [2] croient que l’aglycone de l’anthocyanine est un dérivé polyhydroxy et méthoxy de la structure cationique 2-phénylbenzopyran ou sel de xanthone. Le manque d’électrons le rend très réactif, et les multiples groupes hydroxyle attachés au noyau parent le rendent instable. La manifestation spécifique du changement de stabilité des anthocyanes est un changement de couleur. La décoloration et le déséquilibre deLes anthocyanines de riz noir affectent sérieusement son application.

Li Lirong et al. [33] ont utilisé la colorimétrie pour étudier les effets de facteurs externes et de cinq processus de stérilisation sur la stabilité de l’anthocyane dans les couches de graines de riz noir, de soja noir et de maïs noir. Dans des conditions d’évitement de la lumière, de lumière naturelle et de lumière fluorescente, l’anthocyanine du soja noir était la plus stable, suivie de l’anthocyanine du riz noir, et l’anthocyanine du maïs noir était la moins stable. Dans les mêmes conditions de température, l’anthocyane du riz noir et du soja noir était plus stable, tandis que l’anthocyane du maïs noir était moins stable. Kong Lingyao etal. [13] ont étudié la modification de la structure des pigments, et ont constaté que la supplémentation avec des pigments accessoires, l’acylation, la complexation avec certains ions métalliques, et la glycosylation avec des anthocyanines peuventAméliorer la stabilité des anthocyanes de riz noir....... La protection de la couleur dans les aliments est principalement obtenue par la protection de co-couleur des anthocyanes. Ces études sont d’une grande importance pour l’amélioration de la stabilité des pigments et de leur application dans la transformation alimentaire.

Pour améliorer la stabilité de l’anthocyanine, les principales méthodes consistent à garder les pigments d’anthocyanine dans un environnement acide, à éviter la lumière autant que possible, à stocker à une température plus basse et à ajouter des stabilisants appropriés. En ce qui concerne la modification de la structure des pigments, les principaux contenus de la recherche comprennent la supplémentation par des colorants auxiliaires, l’acylation, la complexation par des ions métalliques et la glycosylation par des glycosides anthocyanidines, etc., pourAméliorer la stabilité du pigment de riz noirS. Cependant, la stabilité de l’anthocyanine de riz noir dans les applications de l’industrie alimentaire et pharmaceutique nécessite encore des recherches supplémentaires.

5 perspectives d’avenir

En bref, pigments d’anthocyanine de riz noir, comme unColorant alimentaire naturel, sont sûrs, non-toxiques, odeursS, aux couleurs vives, abondantes en ressources, et ont certains effets nutritionnels et pharmacologiques. Ils ont un grand potentiel d’application dans la nourriture, la médecine, les cosmétiques, et d’autres domaines. Cependant, la production industrielle de pigments anthocyaniques du riz noir en est encore à ses balbutiements.

À l’heure actuelle, il existe peu de rapports de recherche sur l’analyse et la comparaison des composants de l’anthocyane dans différentes variétés de riz noir; La plupart des études pharmacologiques en sont au stade de l’expérimentation animale et il n’est pas encore clair si l’effet pharmacologique est causé par un seul composant ou une combinaison de plusieurs composants; Afin d’obtenir un produit de grande pureté et de qualité stable, la technologie d’extraction etMéthode de purification pour l’anthocyanine de riz noirDes améliorations doivent encore être apportées.

On ne sait toujours pas si l’effet pharmacologique de l’anthocyanine est dû à un seul composant ou à une combinaison de plusieurs composants. Afin d’obtenir un produit de grande pureté et de qualité stable, la technologie d’extraction et la méthode de purification de l’anthocyane de riz noir doivent encore être améliorées. Il est toujours au centre des recherches futures pour clarifier le type, la distribution et le contenu des anthocyanes dans différentes variétés de riz noir, le tri des variétés de riz noir avec une teneur élevée en anthocyanes et une bonne stabilité, clarifier les effets pharmacologiques de l’anthocyanes de riz noir, et développer de nouvelles technologies d’extraction, de séparation et de purification pour mieux éliminer les impuretés et améliorer la qualité des pigments, etRésolvez la stabilité de l’application de pigment de riz noir.

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