Cómo extraer licopeno en polvo?

El licopeno (C40H56) es un carotenoque se encuentra en alimentos de origen vegetal que tiene efectos nutricionales y colorantes. Tiene la actividad calmmás fuerte del oxígeno singlete entre los carotenoides conocidos, el doble de la del betacaroteno, 100 veces la de la vitamina E, y 1000 veces la de la vitamina C [1].

El licopense encuentra ampliamente en el té y en las raíces de los rábanosZanahorias, naby col rizada, así como en tomates, sandía, papayas y granadas [2]. En los tomates maduros, del 80% al 90% de la composición del pigmento es licopeno [3]. El licopeno es un hidrocarburtípico de cadena recta. Gracias a su especial estructura química (11 dobles enlaces conjugados y 2 dobles enlaces no conjug) [4], tiene el potencial de afectar a la auto-oxidde las grasas. Sus fuertes propiedades antioxidantes y aplicaciones son también las principales áreas de investigación en el estudio de las funciones fisiológicas del licopeno. También contiene una variedad de ingredientes beneficiosos como vitaminas, minerales y carbohidratos, y ha sido apodado "oro vegetal" [1].

En el campo de la transformación de alimentos,El licopense usa como aditivo alimentarioReducir la tasa de oxidde los lípidos en la carne de vacuno y sus productos cárnicos y extender la vida útil. Se utiliza a menudo en la elaboración de productos como las salchichas de Frankfurt, salchichas frescas, salchichas fermentadas, hamburguesas y carne picada [5]. Al mismo tiempo, los estudios epidemiológicos han demostrado que los beneficios nutricionales y para la salud del licopense han notificado como tratamientos complementarios apropiados para enfermedades, como las que se usan para tratar y mejorar la obesidad, la diabetes, el cáncer de próstata, las enfermedades cardiovasculares y el síndrome metabólico. LEH et al. [6] demostraron que el licopenpuede ayudar a prevenir y tratar la diabetes mellitus tipo 2 (T2DM) al reducir los marcadores biológicos del estrés oxidativo e inducir mecanismos de defensa antioxidante.

Mientras tanto, MIRAHMADI et al. [7] analizaron el mecanismo anticancancerdel licopeno mediante experimentos de cultivo celular. El licopeno puede reducir la expresión de la molécula antiapoptótica B-cell lymphoma 2 (Bcl 2) al activar la sobreexpresión de las proteínas TP 53 y Bax (proteína X asociada a Bcl 2) y el ARNm, lo que aumenta la tasa de apoptosis y la capacidad antiproliferativa de las células cancerosas y, por lo tanto, se convierte en un tratamiento complementario para el cáncer de próstata. Además,El licopentambién se puede utilizar como aditivo alimentario en la alimentación animalY juega un papel positivo en la ganadería mediada por estrés oxidativo y en la mejora de la calidad de la carne [8]. En general, es precisamente debido a sus funciones fisiológicas únicas y una amplia gama de aplicaciones que se ha convertido en el "nuevo alimento funcional favorito del siglo 21". Ha sido reconocido como un nutriente de clase a por la organización de las naciones Unidas para la alimentación y la agricultura (FAO/ OMS) y el comité de expertos en aditivos alimentarios de la organización mundial de la salud (JECFA), y puede ser ampliamente utilizado en alimentos saludables, medicina, cosméticos y otros campos [9]. A continuación se resumen sistemáticamente los métodos de extracción del licopeny sus funciones fisiológicas típicas, sentando las bases teóricas para la preparación industrial y el desarrollo funcional de alimentos del licopeno.

1 extracción de licopeno

Con el desarrollo de la economía y la mejora de las personas#39;s nivel de vida material, la nutrición y la inocuidad de los alimentos se han convertido gradualmente en un tema candente de interés social activo. Por lo tanto, los consumidores son muy curiosos y persiguen los alimentos con ciertas sustancias funcionales. El licopense ha convertido en un tema candente de discusión internacional debido a su funcionalidad única y ha atraído la atención de expertos de todo el mundo. En la actualidad, los principales métodos de extracción de licopeno incluyen la extracción con disolvente orgánico, extracción asistida por ultras, extracción de fluido supercrítico, etc. [10].

1.1 extracción con disolventes orgánicos

La naturaleza lipofílica del licopenes a menudo explotada en la industriaEl licopense extrae de materias primas vegetales mediante un método de extracción con disolvente orgánico. Este método es fácil de manipular y altamente práctico, y ahora se ha convertido en uno de los principales métodos para extraer licopeno en la industria. Zhao Jianying et al. [11] exploraron el uso de la optimización de la superficie de respuesta para analizar los efectos de diferentes soluciones, proporciones de líquido a material, temperaturas de extracción, tiempos de extracción y otros factores sobre la eficiencia de extracción del licopeno de tomates cherry frescos. Los resultados mostraron que cuando se seleccionel acetato de etilo como medio de extracción, la temperatura de extracción fue de 45°C, el tiempo de extracción fue de 4 hy el pH de extracción fue de 6. Además, POOJARY et al. [12] usaron un método de diseño factorial para extraer puroLicopentotrans del tomateSe obtuvieron resultados similares. El medio de extracción óptimo fue una mezcla de hexano y acetona en una proporción de 1:3, la temperatura de extracción fue de 20°C y el tiempo de extracción fue de 40 min. la tasa de recuperación y la pureza del licopenall-trans fueron tan altas como 94,7% y 98,3% b. Sin embargo, este método es muy probable que cause residuos químicos de disolventes en la superficie del extracto, y la mayoría de los disolventes de extracción seleccionados son potencialmente dañinos para el cuerpo humano y el medio ambiente [13]. Por lo tanto, KYRIAKOUDI et al. [14] optimizaron las condiciones de extracción del licopencon base en este método, utilizando un solvente eutécprofundo hidrofóbico natural sintetizcon diferentes proporciones de ácido cáprico y ácido láuricomo medio de extracción. La tasa de recuperación del licopenes comparable a la del disolvente orgánico (acetona). Este método no es tóxico, respetuoso con el medio ambiente, y aprovecha al máximo las materias primas. Se espera que se industrialice.

1.2 extracción asistida por ultrasonidos

La extracción asistida por ultrasonido es ampliamente utilizada en la extracción de principios activos funcionales, procesamiento de alimentos y conservación de alimentos debido a su alta eficiencia provocada por el efecto cavitación, efecto térmico y acción mecánica [15]. En comparación con la extracción de calefacción tradicional, la extracción por microondas y los métodos de extracción supercríticos, la extracción asistida por ultrasonido tiene las características de corto tiempo de extracción, baja temperatura y alta eficiencia de extracción, y es más económico y adaptable. XU et al. [16] usaron extracción asistida por ultrasonido paraExtraer el licopenall-trans de la toronja roja. En comparación con el método tradicional de extracción por solvente, el método de extracción por ultrasonidos reduce significativamente el tiempo de extracción (30 min), al tiempo que aumenta la tasa de extracción en 1,81 veces. Se explica además que en comparación con la temperatura óptima (40 °C) del método de extracción tradicional, la temperatura óptima (30 °C) del proceso de extracción asistida por ultrasonido es relativamente baja, lo que también puede limitar efectivamente la degradación del licopenall-trans durante el proceso de extracción y aumentar la tasa de extracción [17].

Sobre esta base, Li Changbao et al. [18] combinaron las características de la tecnología de hidrólisis enzim, que promueve la disolución de la pared celular, con la tecnología de hidrólienzimasistida por ultrasen para investigar el efecto de la extracción de solución verde eutéctica sobre la tasa de extracción de licopeno de tomates cherry. Las condiciones óptimas de extracción se encontraron para ser una mezcla de enzimas (celulasa y pectinasa) a una dosis de 3,6%, una relación líquido-sólido de 1:40, a una temperatura de extracción de 54°C, elMayor rendimiento de extracción de licopen.Se obtuvo de 410,94 ± 1,78 ± g/g cuando el tiempo ultrasónico fue de 22 min, resultado similar al de Konwarh et al. [19]. En comparación con los tratamientos individuales (solo, Onozuka R-10 cellulase tratamiento y ultrasonic tratamiento), la hidrólisis enzimultrasasistida puede aumentar el rendimiento de licopenen la piel de tomate en 662%, 225% y 150% en comparación con los tratamientos individuales (solo, Onozuka R-10 cellulase tratamiento y ultrasónico tratamiento), y el método tiene una tasa de eliminación de radicales libres de 38,2%. Por lo tanto, la hidrólisis enzimultrasasistida tiene las características de condiciones de extracción suaves y tiempo de extracción corto, y tiene grandes perspectivas de desarrollo y potencial de aplicación en el campo de la separación eficiente y purificación del licopeno.

1.3 extracción de fluido supercrítico

La tecnología de extracción de fluido supercrítico (SFE) utiliza principalmente fluidos supercríticos (solventes) para separar los componentes deseados (extractos) de matrices alimenticomplejas. Los extractantes comúnmente utilizados incluyen CO2, etileno, metan, etc. En comparación con los métodos tradicionales de extracción química con disolventes, la tecnología SFE no tiene consumo de disolventes químicos o residuos, es menos contaminante con el medio ambiente, y también evita la descomposición y el deterioro del extracto a altas temperaturas, manteniendo la actividad biológica de ser destruida. Se puede decir que la extracción de sustancias bioactivas por medio de la SFE es una nueva tecnología "verde" que está en línea con el desarrollo sostenible [20,21]. DHAKANE-LAD et al. [22] usaron pomelo como materia prima, SC-CO 2 y aceite de salvado de arroz como cosolventes, elProceso óptimo de extracción del licopenoSe investigó mediante análisis de superficie de respuesta. Los resultados mostraron que, en condiciones de presión de 325 bar, temperatura de 64°C y tiempo de extracción de 143 min, la tasa de recuperación de licopenfue de casi 70% y la tasa de retención de -orizanol fue de 97%.

Se encontraron resultados similares en el experimento de Priyadarsani et al. [23] sobre la extracción de licopende la cáscara del pomelo maduro. A medida que aumentaba la presión de extracción, la tasa de extracción del licopenaumentaba significativamente, lo que indica que la presión y el tiempo están estrechamente relacionados con la tasa de extracción del licopeno. Bajo las condiciones óptimas de 305 bar, 70 °C, 35 g/min de flujo de CO2 supercrítico y 135 min de tiempo de extracción, la tasa de extracción de licopenpuede ser tan alta como 93%. Además, en comparación con la única extracción de hexano de oleorresina, elTasa de extracción de licopenoSe incrementa en 24% cuando el dióxido de carbono supercrítico (SC-CO2) se utiliza en sinergia con la extracción de hexano, y la biodisponibilidad se aumenta a 3,3 veces [24]. Por lo tanto, el uso de la tecnología SFE no solo tiene las caracter ã sticas de ciclo de producci ã ³ n corto, bajo consumo de enerã a, alta eficiencia, y ning ã º n residuo de disolvente excesivo, sino que adem ã ¡S tiene el potencial de mejorar la actividad del extracto. Se trata de un nuevo método de extracción de licopenrespetuoso con el medio ambiente con amplias perspectivas de aplicación en la producción industrial a gran escala [25].

2 actividad funcional del licopeno

Licopenen polvo, como sustancia precur.Capaz de sintetizar caroteno, tiene una estructura molecular de cadena larga única que le da una fuerte capacidad de eliminación de radicales libres y una alta capacidad antioxidante. También tiene una variedad de funciones biológicas, tales como la inhibición de la proliferación tumoral, la prevención de enfermedades cardiovasculares, mejorar el cuerpo's inmunidad y retraso del envejecimiento [26]. Por lo tanto, su buena actividad biológica hace que muestre un fuerte valor de investigación y amplias perspectivas de aplicación en los campos de la alimentación, la medicina, los productos sanitarios, etc.

2.1 actividad antioxidante

La investigación humana sobre cómo frenar el envejecimiento nunca se ha detenido. La aparición de la "teoría del envejecimiento de los radicales libres" provocó un clímax en las teorías anti-envejecimiento humanas. La teoría de los radicales libres señala que la acumulación de radicales libres es una causa importante del envejecimiento humano [27]. El licopenes actualmente uno de los pocos antioxidantes en la naturaleza que tienen beneficios para la salud y efectos colorantes. Tiene el efecto de eliminar los radicales libres en el cuerpo humano, previniendo daño dela oxidal ADN y a las proteínas en el cuerpo, retrasenvejecimiento dela célula, y retrasel proceso de envejecimiento. WANG et al. [28] encontraron a través de experimentos in vitro e in vivo que el licopenmejora el estrés oxidativo en el riñón y alivia la apoptosis de las células renal al activar la transferencia nuclear del factor clave antioxidante Nrf 2, al tiempo que inhila la expresión de los factores de señal NF-κB e inhila la producción de especies reactivas de oxígeno (ROS) en las células epitelitubulares ren.

ZHAO et al. [29] lo demostraronPolvo de licopenoNo sólo tiene el potencial de mejorar el daño neuronal en el cerebro humano, sino que también juega un papel positivo en la reparación de la disfunción sináptica. Este resultado es similar al de HU [30], que mostró que el polvo de Blakeslea trispora (una preparación de licopen) tiene el efecto de mejorar las actividades de la superóxido dismutasa, catalasa y glutatión peroxid, reduciendo eficazmente el nivel de radicales libres en el cuerpo, lo que indica que el polvo de Blakeslea trispora tiene el efecto de proteger el cuerpo de daño por estrés oxidativo y mejorar el envejecimiento celular indupor radicales libres. Es precisamente debido a su súper actividad antioxidante que el licopentiene el potencial de convertirse en un antioxidante natural, y tiene amplias perspectivas de aplicación y el potencial de desarrollo en el retraso dela oxidde los alimentos y el desarrollo de alimentos funcionales.

El nitrito es actualmente un aditivo alimentario esencial en la producción de salchichas fermentadas, pero también es un fuerte carcinógeno que plantea riesgos potenciales para la salud [31]. Wang et al. [32] encontraron que cuando se usó licopenpara reemplazar parte del nitrito en la producción de salchichas fermentadas, no solo mejoró significativamente el color de la salchic, sino que también redujo los niveles de nitrógeno básico volátil y ácido tiobarbitúrico en la salchic, extendiendo efectivamente la vida útil de la salchicfermenty sirviendo como desarrollador y conservante del color. Otros estudios también han demostrado que el extracto de licopenpuede prolongar eficazmente la vida útil y la estabilidad del aceite de linaza [33]. Sin embargo, su alto costo de producción y baja estabilidad limitan su aplicación en la producción de aceite comesti. En resumen,El licopeno tiene desarrollo sostenible y aplicaciónValor tanto en el campo farmacéutico como en el procesamiento de alimentos debido a sus fuertes propiedades antioxidantes.

2.2 efecto anticcáncer

Los tumores constituyen una grave amenaza para la salud humana, y actualmente se tratan principalmente con cirugía y radioterapia [34]. Los experimentos han demostrado que la adición de licopena a la dieta puede inhibir el crecimiento de células cancerosas y reducir la aparición de complicaciones por cáncer [35]. El licopeninhisignificativamente la proliferación de las células tumorales y mejora el organismo#39;s sistema inmune protegiendo la comunicación intercelular de daño o interrupción [36]. Zhu Yuchen et al. [37] confirmaron que el licopeninhila la raíz de las células madre del cáncer de mama (CCSC) y aumenta la sensibilidad a la quimioterapia al regular la expresión de factores clave en la vía de señalización NF-κB y reducir el cuerpo#39;s ROS nivel. Al mismo tiempo,El licopentambién tiene el potencialPara interrumpir la formación del citoesqueleto, inhibir selectivamente el crecimiento celular, regular la expresión de las proteínas del ciclo celular, e inducir apoptosis [38]. Los experimentos clínicos contra el cáncer han demostrado que el licopenen combinación con aceite de espora de Ganoderma lucidum (LZFQ) inhila la proliferación de varias células cancerosas. El mecanismo de acción se manifiesta principalmente en la regulación de la expresión de proteínas pro-apoptóticas (Bax), caspasa-3 y Bcl-2, induciendo apoptosis e inhibiendo el crecimiento de tumores trasplantados in vivo, en especial el efecto de inhibición sobre células humanas de cáncer de pulmón de células no pequeñas es el mejor (IC 50= 0,49 mg/mL) [39]. Posteriormente, la investigación de Sui Jingjing et al. [40] también confirmó además que el licopeno Ganoderma lucidum cápsulas blandas de aceite de esporas son un posible suplemento terapéutico que no es tóxico e inocupara el cuerpo y mejora el cuerpo 's capacidad inmuncelular. Esto muestra que el licopentiene buenas perspectivas de desarrollo en la prevención y el tratamiento del cáncer, y puede usarse ampliamente en alimentos saludables y medicamentos.

otros

Las enfermedades cardiovasculares (ECV) son un término colectivo para las enfermedades cardiovasculares y cerebrovasculares, y han amenazado seriamente la salud de las personas de mediana edad y de edad avanzada [34]. El estrés oxidativo y la falta de antioxidantes juegan un papel clave en el desarrollo y la progresión de las ECV. Estudios epidemiológicos han encontrado que los países mediterráneos tienen una menor tasa de mortalidad por EC, lo que puede estar relacionado con la ingesta de licopenen la dieta mediterránea [41]. El tomate es una de las verduras imprescindibles en la dieta mediterránea, proporcionando al ser humanoLicopeno en gran cantidadY otras sustancias bioactivas.

Los estudios clínicos han demostrado que en pacientes con aterosclerosis coronaria, un suplemento diario de 7 mg de licopenpuede reducir eficazmente el cuerpo's contenido de IgG de Chlamydia pneumoniae, indicando que el licopentiene importantes propiedades antiinflamatorias y juega un papel positivo en la mejoría y prevención de enfermedades cardiovasculares [42]. Además, el síndrome metabólico (sm) es un estado patológico de trastornos metabólicos que pueden inducir la aparición y el desarrollo de diversas enfermedades, como la diabetes, la obesidad y las enfermedades cardiovasculares y cerebrovasculares. TSITSIMPIKOU et al. [43] encontraron en un experimento clínico que después de aproximadamente 60 días de ingesta continua de jugo de tomate, los pacientes con esclerosis múltiple presentaron reducciones significativas en las concentraciones de factor de necrosis tumoral (TNF- -) y dimetilarginina asimétrica (ADMA) a 10,2% y 17,5%, respectivamente, y reducciones significativas en las concentraciones de resistencia a la insulina y de lipoproteínas de baja densidad (LDL) de 32,9% y 33,1%, respectivamente (p < 0,001), los niveles de colesterol de lipoproteínas de alta densidad (colesterol HDL) aumentaron un 7,6%. Estos indicadores confirman aún más que el licopentiene el efecto de inhibir la producción de citocinas proinflamatorias, mejorando la disfunción de las células endotelivasculares y manteniendo niveles normales de glucosa en sangre. En resumen,El licopenpuede mejorar la capacidad metabólica celularMediante la regulación de los niveles de expresión de los factores metabólicos en el cuerpo, lo que potencialmente mejorar la inmunidad y la regulación de los trastornos del síndrome metabólico y las complicaciones relacionadas.

3 resumen

Este documento ofrece una visión general sistemática del desarrollo y la aplicación de los procesos de extracción de licopeno y su actividad fisiológica en los campos de la alimentación, la medicina y los productos de salud. Se introducen los métodos óptide extracción y los parámetros de proceso para la extracción de licopenmediante extracción con disolvente orgánico, extracción asistida por ultrasy extracción de fluido supercrítico, respectivamente. Además, a partir de la actividad fisiológica del licopeno, se analiza el mecanismo de acción de sus propiedades funcionales (como la actividad antioxidante, efectos anticancerosos y otros) in vivo/in vitro, y se aplica a la producción y fabricación de alimentos, medicamentos y productos de salud, con el fin de mejorar el potencial de daño oxidativo inducido por radicales libres, inhibir la proliferación maligna de células tumorales, Y regular las enfermedades cardiovasculares y cerebrovasculares y trastornos del síndrome metabólico. Sin embargo, elBiodisponibilidad deficiente de licopenoLimita su aplicación en los campos de la biomedicina y el desarrollo de alimentos funcionales. En el futuro, el licopense puede combinar con diversas tecnologías como la encapsulación y los portadores, como la microencapsulación, la carga de emulsión y la nanotecnología, para frenar su degradación en el cuerpo y mejorar su biodisponibilidad y estabilidad. Este es sin duda un proyecto único en la tecnología de la industria alimentaria, y sin duda abrirá nuevas vías para el desarrollo y aplicación de lycopene's actividad funcional.

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