Cómo extraer y examinar luteína?

1 la investigación actual y el estado de industrialización de luteína

luteínais a natural plant pigment that not only has a coloring effect, but also has antioxidant and immunity-enhancing effects in humans and animals, and can effectively prevent macular degeneration[1] and cancer[2]. Lutein has been widely used in medicine, health products, food, cosmetics, feed and other fields[3]. Marigold is the most important raw material for extracting lutein [4]. Marigolds are divided into ornamental marigolds and pigment marigolds. The orange-yellow pigment marigolds contain higher levels of lutein [5]. Marigolds are a highly adaptable plant that is easy to grow and has an expectorant effect [6]. At present, the overall traits of domestic marigold varieties are not as good as those of imported varieties [7].

Actualmente, China representa alrededor del 90% del mundo#39;s Marigold, y la luteína se utiliza principalmente en la alimentación en el país y en el extranjero. Kemin Food Co. en los Estados Unidos produce una bebida funcional que contiene luteína [8]. Actualmente, China's Zhongjin Natural Pigments Group Co., Ltd. y Meikeer (Beijing) Biotechnology Co., Ltd. están desarrollando cápsulas de luteína que avanzan hacia el sector de los alimentos para la salud; Shanxi Hengkang Dairy Company' su filial Tiancheng Biotechnology Company[9] utiliza la luteína extrade las caléngoldas como aditivo en la alimentación de los pollos y ha cultivado caléngolas a gran escala a nivel local, formando una agricultura local orientada al turismo ornamental; En 1998, los estudiantes de la universidad de Qingdao produjeron un producto de luteína relativamente puro [10] y obtuvieron una patente para la producción de luteína utilizando tecnología de extracción de CO2 supercrítica.

2 métodos de extracción de luteína

Actualmente, los principales métodos de extracción para la luteína son el secado, extracción, extracción por microondas, maceración, ultrasonido y extracción asistida por enzimas.

Método de secado 2.1

Un nuevo tipo de secador de tambor rotse utiliza para triturar y secar caléndulas para obtener luteína. Cuando la relación de batimiento es diferente, la eficiencia de batifluctúa entre 70% y 90%. La cantidad de luteína depende del tiempo de secado; Cuando el tiempo de secado es el mismo, el contenido de luteína obtenido por secado a 60 °C es mayor que el obtenido por secado a 70 °C [8].

2.2 método de extracción

La extracción delutein powder from marigoldsHa sido industrializado. El método de extracción de luteína de caléngoldos usando CO2 supercrítico es utilizar las flores de caléngolo como materia prima después de la fermentación, secado y tritur, y luego utilizar CO2 supercrítico con etanol como agente de arrastre para extraer extracto de caléngolo. El extracto de la flor de Marigold es saponificado con hidróxido de potasio para obtener una resina de luteína colornatural soluble en agua [8]. Li Gaofeng et al. [11] extrajluteína de caléngoldos mediante extracción supercrítica con CO2. La mayor tasa de extracción de luteína se obtuvo cuando la presión de extracción fue de 45 MPa, la temperatura fue de 50 °C, la presión en la separación I fue de 8 MPa, la temperatura en la separación I fue de 55 °C, y la temperatura en la separación II fue de 20 °C. Xu Pingru et al. [12] usaron la extracción supercrítica de CO2 para extraer luteína de caléngoldos con un rendimiento de 8,24 mg/g.

2.3 método de extracción por microondas

Microwaves are a form of instantaneous penetrating heating. The action of the microwave field breaks down the plant cell walls, thereby accelerating the extraction rate and effectively increasing the product yield [13]. Xu Xia et al. [14] used a microwave method to extract lutein from marigold particlesUtilizando éter de petróleo como disolvente de extracción. Cuando la potencia de microondas fue de 240W, la relación material líquido fue de 1:25, y el tiempo de extracción fue de 45s, el rendimiento de luteína obtenido fue de 13,43 mg/g. Li Jianying et al. [15] usaron la extracción por microondas para extraer luteína de la cáscara de los cítricos y el té. 6#El aceite disolvente fue seleccionado como el mejor solvente de extracción. Para la cáscara de cítricos, cuando la potencia de microondas es de 800W y el tiempo de extracción es de 25s, la eficiencia de extracción de luteína de la cáscara de cítricos es la más alta, con 71,6%; Para el té, cuando la potencia de microondas es de 680W, la relación material líquido es 1:25, y el tiempo de extracción es de 30, se obtiene la mayor tasa de extracción de luteína, en el 65,45%.

2.4 método de extracción

El proceso incluye principalmente pretratamiento de la materia prima, trituración, extracción, filtración, concentración, secado, etc., y el disolvente utilizado varía en función del pigmento y la materia prima [16]. Xia Shulin et al. [17] utilizaron tetrahidrofurano como disolvente de extracción para obtener luteína cruda, que se cristalizó para obtener un 97,6% de luteína pura. Li Xiaomin et al. [16] encontraron que el mejor solvente para extraer luteína de la cáscara seca de cítricos era el tetrahidrofurano, con una temperatura de 60°C y un tiempo de 72 horas, y el contenido de luteína del extracto era superior al 50%.

2.5 método de ultrasonido

El ultrasonido puede generar y transmitir energía poderosa. Cuando se aplica ultrasonido de alta energía a un líquido, el líquido se desgara en muchas cavidades pequeñas cuando está en un estado diluido. Estas cavidades se cierran en un instante, generando alta presión instantánea cuando se cierran, es decir, el efecto cavitación. El efecto cavitación del ultrasonido genera una presión extremadamente alta, que hace que las paredes celulares del material aplastado y todo el organismo se romp, y todo el proceso de aplastse completa en un instante. Al mismo tiempo, el efecto vibratorio de las ondas ultrasónicas potencia la liberación, difusión y disolución de sustancias intracelulares, lo cual es beneficioso para la extracción de ingredientes efectivos en las células [18].

Dai Gang et al. [18] used an ultrasonic method to extract lutein esters from marigolds. The extraction solvent was 80% hexane; the temperature was 30°C, the material-to-liquid ratio was 1:30, and the time was 20 min; the extraction rate was 93.9% when the ultrasonic power was 800 W, which was 24.7% higher than the conventional extraction rate. In order to explore the extraction process of lutein from marigolds, Ye Zhaowei et al. [19] used the water bath heating method and the lutein yield by ultrasonication as the standard to determine the optimal extraction method. The results showed that the extraction of lutein by ultrasonication was significantly better than the other two methods, and the content could reach 21.91 mg/g.

2.6 método de extracción asistida por enzimas

Dado que las enzimas pueden destruir la estructura de las células, las sustancias dentro de las células están más expuestas durante la extracción, y la permeabilidad del aceite se incrementa [13]. Li Xiuxia et al. extrajluteína de proteína de maíz por método de extracción asistida por enzima. Los parámetros óptifueron concentración enzim7682u /g, concentración de sustr8.8%, tiempo de digestión enzim2.2h, rendimiento de luteína 64.65ug/g [20]. Matoushek [21] mostró que los calgoldos se pretrataron con celulasa durante un período de tiempo y luego se extrajeron y saponificaron con un solvente orgánico. El rendimiento de luteína fue 33% más alto que el del grupo de control libre de enzimas.

2.7 ventajas y desventajas de los métodos de extracción de luteína

(1) método de extracción: en comparación con el método tradicional de disolvente orgánico, el uso de la extracción con CO2 supercrítico para obtener luteína tiene las ventajas de no dejar residuos de disolvente, evitando la toxicidad del proceso de extracción para el cuerpo humano y la contaminación ambiental. El gas CO2 es barato y fácil de obtener, no tóxico, seguro, de bajo costo, fácil de separar y rápido de extraer. Este método tiene las ventajas de un proceso simple, bajo consumo de energía, protección del medio ambiente, alta pureza del producto, color positivo, buena resistencia al calor y la luz, y el color estable.

(2) método de extracción. Debido al largo tiempo de extracción, la luteína será destruida a temperaturas más altas y sufrirá degradación oxid[22].

(3) método ultrasónico. La extracción de luteína utilizando el método ultrasónico puede mejorar en gran medida su eficiencia de extracción. Bajo las mismas otras condiciones experimentales, el método ultrasónico y el método de microondas tienen las características de corto tiempo de extracción y alta eficiencia de extracción. El método ultrasónico puede disolcompletamente la luteína en flores de caléncea, aumentar la velocidad de disolución, acortar el tiempo de extracción, y tiene una alta eficiencia de extracción. Elimina el impacto de las altas temperaturas en los ingredientes extraídos, ahorra el consumo de disolventes y ha reemplazado gradualmente los métodos tradicionales de extracción.

(4) método de extracción asistida por enzimas. El método de extracción asistida por enzimas utiliza celulasa para tratar la pared celular, destruir la estructura de la pared celular, y permitir que el solvente orgánico entre rápidamente en la célula, facilitando la extracción [23]. El método de extracción asistida por enzima puede mejorar la tasa de extracción de luteína porque el medio enzimático está activo. En comparación con el método de extracción con disolvente orgánico, la mayoría de los investigadores de este método han llevado a cabo investigaciones en laboratorio, y faltan aplicaciones industriales a gran escala [23]. En la actualidad, los investigadores todavía necesitan estudiar si la celulasa tiene un impacto en la pureza del producto al eliminar la pared celular.

3 métodos de determinación de luteína

3.1 cromatolíquida de alta presión para determinación de luteína

La cromatolíquida de alto rendimiento (HPLC) es una rama de la tecnología de cromatoque se ha desarrollado a partir de la cromatolíquida clásica. HPLC es un método de separación sensible, eficiente y rápido que puede detectar con precisión el contenido de varios componentes en una muestra. Actualmente es el método más ampliamente utilizado para el análisis cuantitativo de la luteína [24].

Zhang Guanshun et al. [25] used high-pressure liquid chromatography to determine the lutein content, using acetonitrile: methanol (95:5) as the mobile phase. The lutein solution has the best absorption effect at a wavelength of 446 nm. Chen Jieli et al. [26] used acetonitrile: methanol (98:2) as the mobile phase, with a flow rate of 0.8 mL/min, The column temperature was 25°C, the injection volume was 20μL, lutein was dissolved in 95% ethanol, and the scan showed that the absorption rate was highest at 446nm. This laboratory determined the lutein content in the pigment marigold by high-pressure liquid chromatography. A Shimadzu ODS-3 C18 column (Φ5μm4.6 × 250mm) was used as the chromatographic column, with V (acetonitrile): V (chloroform) = 92:8 as the mobile phase. The detection wavelength was 450nm, flow rate: 1.5 mL/min, detection temperature: 35°C, injection volume: 10 μL, and the lutein content detected was 0.7% to 2.4%.

3.2 el método colormétrico

La colorimetría se basa en Lambert-Beer' ley s (espectrofotometría ultravioleta visible). La espectrofotometría ultravioleta visible (UV-vis) es un método simple, rápido y de bajo costo para un análisis preciso basado en la proporcionalidad entre la concentración de la sustancia que se está midiendo y la absorbancia [27]. Li Gaofeng [28] mejoró el resultado de la determinación de luteína en un 33% al ajustar la relación hexano: acetonitrilo: metana 70:25:5. Sin embargo, la incapacidad de analizar diferentes isómeros de luteína, la baja sensibilidad, y la susceptia la interferencia siguen siendo desventajas prominentes de la espectrofotometría ultravioleta visible, lo que restringe severamente su aplicación y desarrollo.

3.3 ventajas y desventajas de los métodos de determinación con luteína

La cromatolíquida de alta presión (HPLC) se puede utilizar para separar varios isómeros carotenoides [27]. La cromatolíquida de alta presión (HPLC) es un método para determinar la luteína que es precisa y estable, y puede detectar rápida y eficientemente el contenido de componentes en una muestra. Es adecuado para determinar el contenido de luteína. La cromatolíquida de alta presión (HPLC) es altamente específica y precisa, pero lleva mucho tiempo. La espectrofotometría UV visible es rápida, pero tiene baja sensibilidad, es susceptible a interfer, tiene una especificidad débil y no es lo suficientemente precisa. El contenido de luteína en los caléngoldos se determinó usando espectrofotometría UV-Visible. Comparado con otros metodos existentes, tiene las ventajas de ser r ã ¡Pido y f ã ¡Cil de operar, bajo coste de detecci ã ³ n y bajo consumo de disolventes. Es adecuado para la detección del contenido total de luteína en caléngoldos y sus productos procesados crudos y refin.

4 funciones de la luteína

Vegetables, fruits and carrots are rich in lutein, with marigolds having the highest lutein content [24]. Lutein can delay the weakening of vision and blindness caused by macular degeneration in the elderly. Lutein also has good coloring [31], anti-cancer and anti-oxidation functions. It has been listed as a food coloring and nutrient in Europe and other countries [29].

4.1 función de coloración

Lutein can change the body color of animals, improve the fertilization and hatchability of eggs, and increase the reproductive rate. The coloring of lutein can be used in egg yolks and poultry and chicken feed. Since people tend to prefer yellow to yellow for the nutritional value of chicken, lutein&#El buen efecto color39;s ha sido ampliamente utilizado como aditivo alimenticio en países de todo el mundo. La luteína es un pigmento natural sin efectos secundarios. También cumple con la demanda del mercado y las normas de salud debido a sus propiedades seguras y nutritivas [30-31].

4.2 función anticcáncer

La luteína es uno de los principales carotenoides en la sangre humana y tiene funciones biológicas especiales en la inhibición del crecimiento de tumores [32-33]. Estudios recientes han demostrado que la luteína puede inhibir el crecimiento de varios tipos de cáncer, como el cáncer de mama, cáncer de colon y cáncer de piel. La investigación llevada a cabo por la escuela de medicina de la universidad de nueva York ha mostrado que existe una estrecha relación entre la incidencia de cáncer de seno y el consumo de luteína. La incidencia de cáncer de mama en el grupo experimental con consumo bajo de luteína fue de 2,08 a 2,21 veces mayor que en el grupo con consumo alto de luteína [34-35].

4.3 prevención de la pérdida de visión

La luteína puede prevenir eficazmente la degeneración macular relacionada con la edad (DMAE) y las cataratas [36]. La ingesta Regular de luteína puede prevenir eficazmente los efectos nocivos de la radiación de computadora en el cuerpo humano [37]. Estudios han demostrado que el pigmento macular en el ojo humano se compone de dos tipos de luteína que se encuentran en la dieta, la luteína y la zeaxantina. En pacientes de 60 a 81 años con degeneración macular relacionada con la edad, estudios clínicos han demostrado que después de 15 semanas de suplementcon luteína, el contenido de pigmento macular ha aumentado significativamente, reparando el tejido retinidañado [38]. Por lo tanto, la suplementación con luteína puede mejorar significativamente la pigmentación macular relacionada con la edad y prevenir la degeneración macular.

Función antioxidante

La luteína es segura y no tóxica, tiene propiedades antioxidantes y es ampliamente utilizada en la medicina [39]. Las especies reactivas de oxígeno en el cuerpo humano son un factor importante que daña la salud humana. La luteína, como un antioxidante, puede inhibir la actividad de especies reactivas del oxígeno y evitar que dañlas células normales. La luteína puede proteger el cuerpo de daños al apagar el oxígeno singlete y la captura de radicales activos de oxígeno a través de la extinción física o química [40]. Los resultados de investigaciones recientes muestran [41] que el antioxidante natural luteína puede prevenir el daño a la piel causado por el sol#39;s rayos nocivos. Por lo tanto, la adición de una cierta cantidad de luteína a los alimentos puede prevenir una serie de enfermedades causadas por el envejecimiento de órganos en el cuerpo humano. La luteína también puede usarse en cosméticos para prevenir daños en la piel.

5 problemas y perspectivas de desarrollo

5.1 problemas

Green vegetables, fruits and flowers are all rich in lutein, but marigolds have the highest lutein content [42]. Marigolds are divided into pigment marigolds and ornamental marigolds, and lutein is generally extracted from pigment marigolds. Marigold seeds are now mainly imported from abroad [42]. Some foreign companies are at the forefront of research and development and application. Although China is also constantly carrying out research on lutein, there is still room for improvement compared with foreign countries.

En la actualidad, el contenido de luteína de China's variedades de Marigold pigmento es relativamente baja, y tienen una pobre resistencia a la enfermedad del punto negro. La enfermedad del punto negro puede formar manchas marrones en las hojas de caléncea, que continúan extendiéndose, causando eventualmente que las hojas se marchiten y mueran. Dentro de 7 días, puede causar rápidamente la muerte de toda la planta, restringiendo severamente la producción de caléndrio. En la actualidad, hay una falta de variedades resistentes a las enfermedades en el país y en el extranjero. Los últimos resultados de la investigación del centro de investigación de biotecnología agrícola de Beijing de la Academia de ciencias agrícolas y forestales de Beijing muestran que el índice de enfermedad del principal cultivar de pigmento caléndiga en el campo es tan alto como 76.29. El índice de enfermedad de algunos otros cultivares también es generalmente alto, siendo el mejor 56.67 y el resto por encima de 70. Esto indica que los cultivares de pigmento de caléncea resistentes a la mancha negra son muy escasos en el mercado interno. En la actualidad, la producción de luteína en China implica el procesamiento de flores de caléndula en gránulos secos, que luego se procesa en extracto de luteína o polvo bajo en luteína para su venta. Se utiliza como materia prima para los usuarios#39; Procesamiento posterior o como colorde alimentación [43]. La tecnología de producción para la preparación de luteína de alto contenido y pureza para su uso en alimentos y medicina aún no está madura, y muchos institutos de investigación todavía la están desarrollando. Por lo tanto, es necesario mejorar la tecnología eficiente y segura de extracción y purificación de luteína.

5.2 perspectivas de desarrollo

La luteína es un pigmento natural con un buen poder colorante, beneficios nutricionales y de salud, y se utiliza ampliamente en alimentos, aditivos médicos y piensos. La luteína también puede prevenir la degeneración macular, tumores, enfermedades cardiovasculares y mejorar el cuerpo#39;s sistema inmune. Tendrá amplias perspectivas en los ámbitos alimentario y médico. Lutein recibió la certificación GRAS de la administración de alimentos y medicamentos de los Estados Unidos en 2002. Los ésteres de luteína y luteína son muy populares en el mercado estadounidense [44].

Due to its Coloración natural ability and its dual nutritional and health effects, lutein has great development and application potential [20]. 1 g of lutein is worth the same as 1 g of gold [6], and it has been given the reputation of “plant gold”. Currently, there is a global market shortfall of about 1 million tons of lutein [45]. Therefore, there is a huge market prospect for the industrial production of marigolds and the extraction of lutein. Every year, enterprises and factories continue to increase the production of marigolds.

Basado en las perspectivas de mercado y el valor comercial de la luteína, el desarrollo y producción de variedades con derechos de propiedad intelectual independientes es el camino de desarrollo sostenible de la industria de caléndula, que es de vital importancia para la promoción de la industrialización y la construcción de la marca en China. En el futuro, debemos incrementar los esfuerzos para cultivar variedades de Marigold pigmento con alto contenido de luteína y alta resistencia a la enfermedad del punto negro. Al mismo tiempo, también debemos desarrollar procesos eficientes y seguros de extracción de luteína y productos de luteína, ampliar los campos de aplicación de la luteína y hacer que sirva mejor a los campos de la medicina, la alimentación y la atención de la salud.

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