泰国色素米中富含青花椒素-3-葡萄糖苷花青素的半工业化（50 L）超声辅助提取：回收率、储存稳定性、体外消化行为及酶抑制活性

《Food and Bioprocess Technology》：Pilot-Scale (50 L) Ultrasound-Assisted Extraction of Cyanidin-3-Glucoside-Rich Anthocyanins from Thai Pigmented Rice: Recovery, Storage Stability, In Vitro Digestion Behavior, and Enzyme-Inhibitory Activity

　　

摘要

超声辅助提取（UAE）可提高花青素的回收率，但其中试规模性能及其与稳定性、消化性和生物活性的关联尚不明确。本研究评估了一种50升UAE工艺（25 kHz；4 kW额定功率，等效于标称体积输入功率100 W/L；每批2公斤米粉和40升水；间歇操作并持续超声辐照），用于从有色稻（Oryza sativa cv. Jao Kham Hom Maejo 1A）中提取富含矢车菊-3-葡萄糖苷（C3G）的花青素，并以热水提取（HWE）和酶辅助提取（EAE）作为对照方法。显微镜观察显示细胞壁被破坏，而光谱分析表明与芳香族C=C键和酯化多糖相关的特征得以保留。最终粉末的总花青素含量分别为：HWE-60和HWE-70为83.8 ± 1.2和63.0 ± 2.5 mg C3G/g干重；EAE-60和EAE-90为103.8 ± 2.4和175.2 ± 2.6 mg C3G/g干重；UAE-60和UAE-70为194.5 ± 2.2和149.1 ± 2.3 mg C3G/g干重。UAE-60在40°C条件下放置14天后仍保留了78.1%的花青素。在淀粉消化过程中，大米提取物将水解速率常数从对照组的3.75 × 10?3 min?1降低至1.35–1.85 × 10?3 min?1，并将抗性淀粉含量从7.9%提高至25.2–35.6%（商业蓝莓对照品为1.95 × 10?3 min?1和57.9%）。在蛋白质消化过程中，各处理组的α-氨基释放斜率从对照组的0.8138降至0.6856–0.7823 mg Leu eq mL?1 h?1；UAE-60和商业蓝莓对照品分别保留了28.17%和36.77%的大于3 kDa的肽段，而对照组为14.85%。EAE-90和UAE-60均能抑制ACE（IC?? < 10 μg/mL；经外推至最低测试浓度以下分别为4.1 ± 0.1和4.2 ± 0.1 μg/mL）和DPP-IV（分别为16.6 ± 0.2和16.8 ± 0.2 μg/mL），而EAE-90显示出最强的HMG-CoA还原酶抑制作用（42.0 ± 0.3 μg/mL）。这些发现支持利用中试规模UAE工艺生产具有稳定性、体外消化效应及多靶点酶抑制活性的富含花青素的原料。

图形摘要

超声辅助提取（UAE）可提高花青素的回收率，但其中试规模性能及其与稳定性、消化性和生物活性的关联尚不明确。本研究评估了一种50升UAE工艺（25 kHz；4 kW额定功率，等效于标称体积输入功率100 W/L；每批2公斤米粉和40升水；间歇操作并持续超声辐照），用于从有色稻（Oryza sativa cv. Jao Kham Hom Maejo 1A）中提取富含矢车菊-3-葡萄糖苷（C3G）的花青素，并以热水提取（HWE）和酶辅助提取（EAE）作为对照方法。显微镜观察显示细胞壁被破坏，而光谱分析表明与芳香族C=C键和酯化多糖相关的特征得以保留。最终粉末的总花青素含量分别为：HWE-60和HWE-70为83.8 ± 1.2和63.0 ± 2.5 mg C3G/g干重；EAE-60和EAE-90为103.8 ± 2.4和175.2 ± 2.6 mg C3G/g干重；UAE-60和UAE-70为194.5 ± 2.2和149.1 ± 2.3 mg C3G/g干重。UAE-60在40°C条件下放置14天后仍保留了78.1%的花青素。在淀粉消化过程中，大米提取物将水解速率常数从对照组的3.75 × 10?3 min?1降低至1.35–1.85 × 10?3 min?1，并将抗性淀粉含量从7.9%提高至25.2–35.6%（商业蓝莓对照品为1.95 × 10?3 min?1和57.9%）。在蛋白质消化过程中，各处理组的α-氨基释放斜率从对照组的0.8138降至0.6856–0.7823 mg Leu eq mL?1 h?1；UAE-60和商业蓝莓对照品分别保留了28.17%和36.77%的大于3 kDa的肽段，而对照组为14.85%。EAE-90和UAE-60均能抑制ACE（IC?? < 10 μg/mL；经外推至最低测试浓度以下分别为4.1 ± 0.1和4.2 ± 0.1 μg/mL）和DPP-IV（分别为16.6 ± 0.2和16.8 ± 0.2 μg/mL），而EAE-90显示出最强的HMG-CoA还原酶抑制作用（42.0 ± 0.3 μg/mL）。这些发现支持利用中试规模UAE工艺生产具有稳定性、体外消化效应及多靶点酶抑制活性的富含花青素的原料。

图形摘要