بهینه‌سازی شرایط استخراج رنگ آناتو در مقیاس نیمه صنعتی و ارزیابی پایداری رنگی آن در شرایط آزمایشگاهی و سیستم مدل غذایی

نویسندگان
فرشته حسینی 1
حامد صابریان 2
شادی بلوریان 3
مجید افشاری 4
1 گروه پژوهشی افزودنی های غذایی، پژوهشکده علوم و فناوری مواد غذایی
2 جهاد دانشگاهی
3 گروه پژوهشی افزودنی های غذایی. پژوهشکده علوم و فناوری مواد غذایی . جهاد دانشگاهی خراسان رضوی
4 شرکت دانش بنیان افزودنی های طبیعی گلچین توس
10.22034/FSCT.19.132.135
چکیده
در این پژوهش، تاثیر متغیرهای نوع حلال، نسبت دانه به حلال، دما و زمان استخراج بر بازده رنگی، خلوص رنگ و بازده بیکسین/ نوربیکسین دانه آناتو بود. طرح مرکب مرکزی با چهار فاکتور نوع حلال (استون، سود، سود-استون)، نسبت حلال به ماده جامد (1:1 تا 1:5 میلی لیتر بر گرم) و زمان (2-6 ساعت) و دمای استخراج (25-65 درجه سانتیگراد) در سه سطح (1- ، 0 و 1) بررسی شد. نتایج حاکی از آن بود که مدل درجه دوم برای بازده رنگ آناتو معنی دار می باشد و ضریب تببین (R2) محاسبه شده برای آن 915/0 بود که بیانگر آن است که 5/91% تغییر در پاسخ ها توسط مدل برازش شده قابل تبیین است. همچنین دما و زمان استخراج تاثیر معنی داری بر بازده استخراج نشان نداد. بازده بیشینه تحت شرایط حلال هیدروکسید سدیم، دمای Cº 41/46، زمان 05/2 ساعت و نسبت حلال به ماده جامد 5 به 1، معادل 31/13% پیش بینی گردید. مدل درجه دوم برای خلوص رنگ آناتو معنی دار بود و ضریب تبیین (R2) محاسبه شده برای آن 848/0 بود. با تغییر نوع حلال از استون به سود و افزایش نسبت حلال به ماده جامد، خلوص افزایش یافت. شاخص بازده بیکسین/ نوربیکسین نیز که در واقع وزن بیکسین/ نوربیکسین نسبت به دانه آناتو می باشد، به عنوان یک شاخص جامع تر تعیین و محاسبه شد. همچنین موثرترین عامل در تغییرات رنگ پودر آناتو، عامل نور تشخیص داده شد که درصورت حذف آن با استفاده از بسته بندی های مناسب می توان کیفیت پودر رنگ های استخراجی را تا حدود زیادی حفظ نمود. نتایج مشابهی در خصوص پایداری پودر رنگ آناتو در سیستم مدل غذایی پودر آب پنیر مشاهده شد.
کلیدواژه‌ها
استخراج آناتو
بهینه سازی
بازده رنگی
خلوص رنگ
*L

موضوعات

عنوان مقاله English

Optimization of annatto dye extraction in semi-industrial scale and evaluation of its stability in laboratory scale and food model system

نویسندگان English

fereshteh Hosseini 1
hamed saberian 2
Bolourian Bolourian 3
Magid Afshari 4
1 Food additives research department, ACECR, khorasan Razavi
2 ACECR
3 ACECR. khorasan Razavi
4 Golchin toos company
چکیده English

In this research, the effects of solvent type, solvent to seed ratio, temperature and time of extraction on the yield, the color purity and the yield of bixin/ norbixin of annatto were studied. Central Composite Design with 4 parameters including of solvent type (acetone, NaOH and acetone-NaOH), solvent to seed ratio (1:1 to 5:1 ml/g), time (2-6 h) and temperature of extraction (25-65 ºC) in three levels (-1, 0 and +1) was employed. The results indicated that the quadratic model was significant for the yield of annatto and R2 = 0.915, indicating that 91.5 % of the change in the responses could be predicted by the fitted model. In addition, the temperature and time of extraction had no any significant effect on the extraction yield. The maximum yield was predicted by NaOH under the 46.41 ºC, 2.05 h and solvent to seed ratio of 5:1, which was 13.31 %. The quadratic model was significant for the color purity of annatto and R2 = 0.848. By changing the solvent from acetone to NaOH and increasing the solvent to seed ratio, the color purity increased. Furthermore, bixin/ norbixin yield, which is the weight ratio of bixin or norbixin to annatto seed, was determined and calculates as a comprehensive response. The most effective factor in the color change of annatto powder was determined as light and if it removed, using suitable packaging, it would be possible to maintain the best quality of the powder .Similar results were obtained regarding the stability of annatto dye in the whey powder.

کلیدواژه‌ها English

Annatto extraction
Optimization
Color yield
Color Purity
L*
[1] Nigg, J.T.1, Lewis, K., Edinger, T., Falk, M. 2012. Meta-analysis of attention-deficit/hyperactivity disorder or attention-deficit/hyperactivity disorder symptoms, restriction diet, and synthetic food color additives. Journal of the American Academy of Child & Adolescent Psychiatry, 51(1):86-97.
[2] Li, j., Zhang, L. & Liu, Y. 2013. Optimization of extraction of natural pigment from purple sweet potato by response surface methodology and its stability. Journal of Chemistry, 5 -10.
[3] Preston, H.D., & Rickard, M. D. 1980. Extraction and chemistry of annatto. Food Chemistry, 5:47–56.
[4] Satyanarayana, A., Prabhakara Rao, P. G., Rao, D. G., 2003. Chemistry, processing and toxicology of annatto (Bixa orellana L.), Journal of Food Science and Technology;40:2:131-141.
[5] Henry, B.S., (1996). Natural food colours, in Natural Food Colorants. G.A.F. Hendry and J.D. Houghton, Eds. Chapman & Hall, New York. pp: 40–79.
[6] Lauro, G.J. 1991. A primer on natural Colors. Cereal Foods World, 36: 949-953.
[7] Alves de Lima, R.O., Azevedo, L., Ribeiro, L.R., Salvadori, D.M.F. 2003.Study on the mutagenicity and antimutagenicity of a natural food colour (annatto) in mouse bone marrow cells. Food and Chemical Toxicology,41: 189–192.
[8] Ramamoorthyو S., Palackan, M.G., Maimoon, L., Geetha, T., Bhakta, D., Balamurugan, P., and Rajanarayanan, S. 2011. Evaluation of Antibacterial, Antifungal, and Antioxidant Properties of Some Food Dye. Food Science and Biotechnology, 20(1): 7-13.
[9] Tibodeau, J.D., Isham, C.R., Bible, K.C. 2010. Annatto Constituent Cis-Bixin Has Selective Antimyeloma Effects Mediated by Oxidative Stress and Associated with Inhibition of Thioredoxin and Thioredoxin Reductase. Antioxidants & Redox Signaling, 13(7): 987-997.
[10] Iranian National Standardization Organization (INSO) (14410). Food additives - Permitted food colors - Annatto extracts (bixin) - Test methods (2011).
[11] Hill, W.J. and Hunter, W.G. 1966. A review of response methodology: A literature survey, Technimetrics, 8 (4): 571-590.
[12] Wang, W., Ma, X., Xu, Y., Cao, Y., Jiang, Z., Ding, T., Ye, X., & Liu, D. 2015. Ultrasound-assisted heating extraction of pectin from grapefruit peel: Optimization and comparison with the conventional method. Food chemistry; 178: 106-114.
[13] Wasmund N, Topp I, Schories D. 2006. Optimising the storage and extraction of chlorophyll samples. Oceanologia; 48:125–144.
[14] – Saberian, H. Hosseini, F. Bolourian, Sh.
[15] Chowdhury, A. I., Molla, A. I., Sarker, M., Rana, A. A., Ray, S. K., Nur, H. P., Karim, m. m. 2010. Preparation of edible grade dye and pigments from natural source Bixa orellanae Linn . International Journal of Basic & Applied Sciences, 10; (4): 7-22.
[16] Chuyen, H.V., Hoi ,N. T.N &. Eun, J.B. 2012. Improvement of bixin extraction yield and extraction quality from annatto seed by modification and combination of different extraction methods. International Journal of Food Science and Technology, 47:1333–1338.
[17] Bolourian, Sh., Khalilian, S., and Khalilian, M. 2013. Extraction of curcumin from Curcuma longa: Optimization condition of extraction with ultrasound waves by RSM, EJFPP, 5(2), 75-89.
[18] Najar, S.V., Bobbio, F.O. & Bobbio, P.A. 1988. Effects of light, air, anti-oxidants and pro-oxidants on annatto extracts (Bixa orellana). Food Chemistry, 29: 283–289.
[19] Balaswamy, K., Prabhakara Rao, P.G., Satyanarayana, A. & Rao, D.G. 2006. Stability of bixin in annatto oleoresin and dye powder during storage. LWT, 39: 952–956.
[20] Ghafoor, K., Choi, Y.H. 2009. Optimization of ultrasound assisted extraction of phenolic compounds and antioxidants from grape peel through response surface methodology. J. Korean Soc. Appl. Biol. Chem., 52(3), 295-300.
[21] Zhang, L.L., Xu, M., Wang, Y.M., Wu, D.M., Chen, J.H. 2010. Optimizing ultrasonic Ellagic Acid extraction conditions from Infructescence of Platycarya strobilacea using response surface methodology, Molecules, 15:7923-7932.
[22] Ferreira, J.M., Sousa, D.F., Dantas, M.B., Fonseca,S.G.C., Menezes, D.B., Martins, A.M.C., deQueiroz, M.G.R., 2013. Effects of Bixa orellana L. Seeds on Hyperlipidemia, Phytother. Res., 27:144–147.