مقایسه استخراج آستاگزانتین از میگوی موزی (Fenneropenaeus merguiensis) و سخت‌پوست گاماروس (Pontogammarus maeoticus) به کمک حلال آلی، روغن آفتابگردان و میکروامولسیون مایع یونی در آب

مجله پژوهشهای علوم و صنایع غذایی ایران

مقاله 10، دوره 20، شماره 2 - شماره پیاپی 86، خرداد و تیر 1403، صفحه 309-321   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/ifstrj.2023.82949.1265

نویسندگان

پریسا فیضی¹؛ یحیی مقصودلو^{* 1}؛ هدی شهیری طبرستانی¹؛ سید مهدی جعفری¹؛ امیر بحری²

¹گروه علوم و مهندسی صنایع غذایی، دانشکده صنایع غذایی، دانشگاه علوم کشاورزی منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

²گروه علوم شیلات، دانشکده شیلات، دانشگاه آزاداسلامی واحد بندرعباس، بندرعباس، ایران

چکیده

آستاگزانتین رنگدانه­ی کاروتنوئیدی پرکاربرد در صنایع غذایی است که از منابع مختلف طبیعی و سنتزی به روش­های گوناگون استخراج می­شود. امروزه باتوجه به اثرات نامطلوب حلال­های آلی استفاده از حلال­های سبز رایج شده است. زیرا این حلال­ها نسبت به حلال­های آلی دوستدار محیط‌زیست بوده و ویژگی­هایی مانند فراریت و سمی بودن را ندارند. بنابراین این پژوهش با هدف استخراج آستاگزانتین تحت شرایط خیساندن به مدت 24ساعت با حلال آلی (مخلوط اتانول: اتیل استات (1:2))، حلال سبز (میکروامولسیون مایع یونی در آب) و روغن گیاهی (روغن آفتابگردان) از پوسته میگوی موزی (Fenneropenaeus merguiensis) و سخت‌پوست گاماروس (Pontogammarus maeoticus) انجام شد. میکرو امولسیون مایع یونی در آب به‌عنوان حلالی جدید برای استخراج آستاگزانتین در نظر گرفته شد. تعیین چگالی، رسانایی و قطر از جمله ویژگی­های مورد آزمون میکروامولسیون بودند. بهترین شرایط برای استخراج، بیشترین میزان آستاگزانتین است که با به کارگیری حلال­ها و نسبت‌های حلال به نمونه 5 برابر، 5/12 برابر و 20 برابر تعیین شد. میزان آستاگزانتین، کاروتنوئید کل، درصد بازیافت و فعالیت مهار رادیکال DPPH آزمون­هایی بودند که برای بررسی آستاگزانتین استخراجی انجام شدند. طبق نتایج چگالی میکروامولسیون در محدوده 97151/0 گرم بر سانتی‌متر مکعب، قطر آن 8/15 نانومتر و رسانایی 312 میکروزیمنس در دمای 1/27 درجه سانتی‌گراد تعیین شد. نتایج حاصل از استخراج آستاگزانتین با حلال­های مختلف در مقایسه با حلال اتانول بعنوان شاهد از لحاظ آماری معنی‌دار بود. با توجه به نتایج بدست آمده از استخراج آستاگزانتین از دو منبع میگوی موزی و سخت‌پوست گاماروس، میگوی موزی به‌عنوان منبع با بالاترین میزان آستاگزانتین استخراجی انتخاب شد. استفاده از حلال سبز(میکرو امولسیون مایع یونی در آب) در نسبت 5/12 برابر حلال به نمونه نیز به‌عنوان بهترین روش انتخاب شد. مقدار آستاگزانتین استخراج شده در بهترین شرایط 09/1 ± 44/77 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر بود. نتایج حاصل از مهار رادیکال DPPH توسط آستاگزانتین استخراج شده به کمک حلال­های ذکر شده در مقایسه با آنتی‌اکسیدان سنتتیک BHT نشان داد که با افزایش غلظت آستاگزانتین فعالیت آنتی‌اکسیدانی افزایش می­یابد. اما این افزایش همواره کمتر از فعالیت آنتی‌اکسیدانی BHTبود. به‌طور کلی نتایج حاصل ازاین پژوهش نشان داد که استفاده از میکروامولسیون مبتنی برمایع یونی جایگزین مناسبی برای روش‌های مرسوم دراستخراج و بازیابی آستاگزانتین ازمنابع زیستی طبیعی است.

کلیدواژه‌ها

آستاگزانتین؛ سخت پوست گاماروس؛ میکرو امولسیون مایع یونی؛ میگوی موزی

مراجع

1. Ambati, R.R., Siew Moi, P., Ravi, S., & Aswathanarayana, R.G. (2014). Astaxanthin: Sources, extraction, stability, biological activities and its commercial applications-A review. Marine drugs, 12(1), 128-152. https://doi.org/10.3390/md12010128
2. Amiri-Rigi, A., & Abbasi, S. (2019). Extraction of lycopene using a lecithin-based olive oil microemulsion. Food chemistry, 272, 568-573. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2018.08.080
3. Amiri-Rigi, A., Abbasi, S., & Scanlon, M.G. (2016). Enhanced lycopene extraction from tomato industrial waste using microemulsion technique: Optimization of enzymatic and ultrasound pre-treatments. Innovative Food Science & Emerging Technologies, 35, 160-167. https://doi.org/10.1016/j.ifset.2016.05.004
4. Amorim-Carrilho, K., Cepeda, A., Fente, C., & Regal, P. (2014). Review of methods for analysis of carotenoids. TrAC Trends in Analytical Chemistry, 56, 49-73. https://doi.org/10.1016/j.trac.2013.12.011
5. Brandão, L.B., Coêlho, D.F., Souza, R.R., & Silva, C.F. (2019). Technological prospection of astaxanthin recovery of shrimp waste litopenaeus vannamei by the vegetable oil extracton process. Revista INGI-Indicação Geográfica e Inovação, 3(465-475).
6. Delgado-Vargas, F., & Paredes-Lopez, O. (2002). Natural colorants for food and nutraceutical uses: CRC press.
7. Gao, J., You, J., Kang, J., Nie, F., Ji, H., & Liu, S. (2020). Recovery of astaxanthin from shrimp (Penaeus vannamei) waste by ultrasonic-assisted extraction using ionic liquid-in-water microemulsions. Food Chemistry, 325, 126850. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2020.126850
8. Haque, F., Dutta, A., Thimmanagari, M., & Chiang, Y.W. (2016). Intensified green production of astaxanthin from Haematococcus pluvialis. Food and BioproductsProcessing, 99, 1-11. https://doi.org/10.1016/j.fbp.2016.03.002
9. Hooshmand, H., Shabanpour, B., Moosavi‐Nasab, M., Alishahi, A., & Golmakani, M.T. (2021). The optimization of extraction of carotenoids pigments from blue crab (Portunus pelagicus) and shrimp (Penaeus semisulcatus) wastes using ultrasound and microwave. Journal of Marine Science and Technology, 20(2), 72-93. https://doi.org/10.22113/jmst.2018.105737.2084
10. Hooshmand, H., Shabanpour, B., Moosavi‐Nasab, M., & Golmakani, M.T. (2017). Optimization of carotenoids extraction from blue crab (Portunus pelagicus) and shrimp (Penaeus semisulcatus) wastes using organic solvents and vegetable oils. Journal of Food Processing and Preservation, 41(5), e13171.https://doi.org/10.1111/jfpp.13171
11. Khoo, K.S., Chew, K.W., Yew, G.Y., Manickam, S., Ooi, C.W., & Show, P.L. (2020). Integrated ultrasound-assisted liquid biphasicflotation for efficient extraction of astaxanthin from Haematococcus pluvialis. Ultrasonics Sonochemistry, 67, 105052. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2020.105052
12. Kishimoto, Y., Tani, M., Uto-Kondo, H., Iizuka, M., Saita, E., Sone, H., & Kondo, K. (2010). Astaxanthin suppresses scavenger receptor expression and matrix metalloproteinase activity in macrophages. European Journal of Nutrition, 49(2), 119-126. https://doi.org/10.1007/s00394-009-0056-4
13. Martins, P.L.G., Braga, A.R., & de Rosso, V.V. (2017). Can ionic liquid solvents be applied in the foodindustry? Trends in Food Science & Technology, 66, 117-124. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2017.06.002
14. Nikmaram, P., Mousavi, S.M., Emam-Djomeh, Z., Kiani, H., & Razavi, S.H. (2015). Evaluation and prediction of metabolite production, antioxidant activities, and survival of Lactobacillus casei 431 in a pomegranate juice supplemented yogurt drink using support vector regression. Food Science and Biotechnology, 24(6), 2105-2112. https://doi.org/10.1007/s10068-015-0279-5
15. Norshazila, S., Irwandi, J., Othman, R., & Zuhanis, H.Y. (2012). Scheme of obtaining [Beta]-carotene standard from pumpkin (Cucurbita moschata) flesh. International Food Research Journal, 19(2), 531.
16. Parjikolaei, B.R., Errico, M., El-Houri, R.B., Christensen, K.V., & Fretté, X.C. (2016). Green approaches to extract Astaxanthin from Shrimp waste: process design and economic evaluation. In Computer Aided Chemical Engineering, 38, 649-654. https://doi.org/10.1016/B978-0-444-63428-3.50113-2
17. Pérez-López, P., González-García, S., Jeffryes, C., Agathos, S.N., McHugh, E., Walsh, D., Moreira, M.T. (2014). Life cycle assessment of the production of the red antioxidant carotenoid astaxanthin by microalgae: from lab to pilot scale. Journal of Cleaner Production, 64, 332-344. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2013.07.011
18. Radi, M., & Abbasi, S. (2013). Microemulsions and their application in food industry, Nano Technology Monthly, No. 3.
19. Roohinejad, S., Oey, I., Everett, D., & Niven, B. (2014). Evaluating the effectiveness of β-carotene extraction from pulsed electric field-treated carrot pomace using oil-in-water microemulsion. Food and Bioprocess Technology, 7, 3336-334. https://doi.org/10.1007/s11947-014-1334-6
20. Ruen-ngam, D., Shotipruk, A., & Pavasant, P. (2010). Comparison of extraction methods for recovery of astaxanthin from Haematococcus pluvialis. Separation Science and Technology, 46(1), 64-70. https://doi.org/10.1080/01496395.2010.493546
21. Saini, R.K., & Keum, Y.-S. (2018). Carotenoid extraction methods: A review of recent developments. Food Chemistry, 240, 90-103. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2017.07.099
22. Silva, A.K.N.D., Rodrigues, B.D., Silva, L.H.M.D., & Rodrigues, A.M.D.C. (2018). Drying and extraction of astaxanthin from pink shrimp waste (Farfantepenaeus subtilis): the applicability of spouted beds. Food Science and Technology, 38, 454-461.
23. Sowmya, R., Ravikumar, T., Vivek, R., Rathinaraj, K., & Sachindra, N. (2014). Optimization of enzymatic hydrolysis of shrimp waste for recovery of antioxidant activity rich protein isolate. Journal of Food Science and Technology, 51, 3199-3207. https://doi.org/10.1007/s13197-012-0815-8
24. Tan, Y., Ye, Z., Wang, M., Manzoor, M.F., Aadil, R.M., Tan, X., & Liu, Z. (2021). Comparison of different methods for extracting the astaxanthin from Haematococcus pluvialis: Chemical composition and biological activity. Molecules, 26(12), 3569. https://doi.org/10.3390/molecules26123569
25. Zhao, X., Zhang, X., Fu, L., Zhu, H., & Zhang, B. (2016). Effect of extraction and drying methods on antioxidant activity of astaxanthin from Haematococcus pluvialis. Food and Bioproducts Processing, 99, 197-203. https://doi.org/10.1016/j.fbp.2016.05.007