Estudio sobre la luteína y los antioxidantes

La luteína es un carotenque no contiene oxígeno activo de la vitamina a. La molécula contiene dos anillos de cromona diferentes, cada uno con un grupo hidroxilo funcional en el tercer átomo de carbono. Hay tres centros asimétricos en C-3, C-3 'y C-6', por lo que teórihay ocho estereoisómeros. Debido a la complejidad del proceso de preparación de la luteína, la síntesis química de un solo isómero de luteína aún no ha sido exitosa. Actualmente, la luteína sólo se puede extraer de plantas naturales.

La luteína es un caroteno natural ampliamente encontrado en las verdurasFlores, frutos y ciertas algas. Es un coloralimentario natural y nutriente alimentario. En los últimos años, una gran cantidad de pruebas epidemiológicas han demostrado [1-2] que la luteína tiene importantes efectos biológicos antioxidantes, antienvejecimiento y antimutagénicos, y tiene una amplia gama de actividades biológicas para prevenir la degeneración macular, las enfermedades cardiovasculares, el bloqueo de la tumorigénesis y el desarrollo y la mejora de la inmunidad. La FDA de los Estados Unidos aprobó la luteína como un alimento generalmente reconocido como seguro en 2003, y a finales de 2006, China también aprobó el uso deLuteína como agente coloren los alimentosCon una cantidad de adición de 50mg/kg a 150mg/kg. También aprobó la adición de luteína como suplemento nutricional para bebés o niños#39;s fórmula alimenticia, con una cantidad de adición de 300mg/kg a 4230mg/kg [3].

1 método de extracción de luteína

Actualmente, sóloLuteína extrade plantas naturalesTiene actividad biológica antioxidante. En los últimos años, con la creciente demanda de luteína, los investigadores nacionales y extranjeros se están esforpor encontrar métodos de extracción con mayores rendimientos. Métodos de extracción de luteína:

1.1 extracción con disolventes orgánicos

La extracción con disolvente orgánico es, con mucho, el método más utilizado para extraer luteína. Los disolventes orgánicos de uso común incluyen hexano, etanol, acetato de etilo y aceite de disolvente No. 6. Zhou Yanfang etAl.[4] usaron un extractor Soxhlet y un método de cococción por refpara extraer extractos de pigmento de las partículas de calolita, y encontraron que las mejores condiciones eran una mezcla de acetona y acetato de etilo (1:1), con una relación material a líquido de 1:4 y un tiempo de extracción de 7,0 h. El rendimiento de extracción de calolita xantifila podría alcanzar 22,6%. Liu Shuo et al. [5] estudiaron laExtracción y purificación de luteínaDe la heterotróchlorella USTB-01 y concluyó que el proceso optimies el siguiente: (1) utilizar hexano etanol (relación volumen 6.7:1.0) como el agente de extracción para extraer luteína y ésteres de polvo de algas USTB-01. Con un tiempo de extracción de 1 h y una relación sólido-líquido de 1:50; (2) las condiciones de control optimipara la conversión de ésteres de luteína a luteína fueron 20% de solución acuosa de NaOH como agente de saponificación, temperatura de saponificación 50 °C, tiempo 6 h, dosis de agente de saponificación 1:40; (3) a través de los procesos de extracción, saponificación y purificación, luteína con una pureza de 80,6% se obtuvo, por lo que una importante base de investigación para la producción de luteína de Clorella células.

1.2 extracción por microondas y ultrasonidos

La mayoría de los componentes pigmentde las plantas naturales son sustancias intracelulares, y las células de las plantas a menudo necesitan ser rotas durante la extracción. Los métodos de trituración mecánica son menos eficientes, y los métodos de trituración química pueden causar fácilmente cambios en la estructura y propiedades del extracto. Las ondas ultrasónicas son ondas de vibración mecánica elástica que pueden producir un fuerte efecto de cavitación a alta velocidad para destruir las células de la planta, permitiendo que el disolvente penetren en las células de la planta, acelerando así la liberación, difusión y disolución de sustancias en las células, acortando el tiempo de extracción y mejorando la eficiencia de extracción. El microondas es un tipo de método de calentamiento penetrante instantáneo. Bajo la acción del campo de microondas, las células de la planta se romp, acelerando así la tasa de extracción y mejorando eficazmente el rendimiento del producto.

Yang Maisheng et al. [6] utilizaron polvo de hoja liofilizado al vacío de kale como materia prima, y las condiciones para la extracción de luteína con tetrahidrofurano fueron potencia ultrasónica 400W, temperatura 30°C, tiempo 20min, y la extracción alcanzó 317,25mg /kg. Dai Gang et al. [7] utilizaron partículas de Marigold como materia prima para extraer ésteres de luteína bajo condiciones óptimas de 80% de hexano, una relación de material de 1:30, una potencia ultrasónica de 800 W, un tiempo de 20 min y una temperatura de 30 °C, con una tasa de extracción de hasta el 93,9%. Huang Xingxin et al. [8]Extracción ultrasónica de luteína de ClorellaY concluyó que los parámetros óptidel proceso eran una relación líquido-sólido de 40:1, una potencia ultrasónica de 561 W, un tiempo de 16,5 min, un modo de irradiación de 4 s/5 s, y una temperatura de extracción de 45 °C. El óptimoEl rendimiento de luteína fue de 1.511 mg/g.

1.3 extracción supercrítica de CO2

La tecnología de extracción de fluidos supercríticos utiliza las propiedades especiales de los fluidos supercríticos. La mezcla de sólido o líquido a separar se pone en contacto en condiciones de alta presión, y la presión de funcionamiento y la temperatura del sistema se ajustan para extraer la sustancia deseada. Posteriormente, la densidad del fluido supercrítico se reduce por despresurización o calentamiento para separar el extracto. La extracción de CO2 supercrítica tiene una serie de ventajas, tales como no ser tóxico e inofensivo, tener una fuerte capacidad de solubilización, dejar poco residuo de disolvente, y el producto tiene una alta pureza. Por lo tanto, está atrayendo más y más atención y se utiliza ampliamente en la extracción de productos naturales.

Li Gaofeng [9] et al. extraídoLuteína de partículas de flores secas de caléndulaMediante extracción supercrítica de CO2 y concluyó que el proceso óptimo era una presión de extracción de 45 MPa y una temperatura de 50 °C; Una presión de separación I de 8 MPa y una temperatura de 55 °C, con el extracto principal recogido en el tanque de separación I; Y una presión de separación II de 4 MPa y una temperatura de 20 °C, con las impurezas recogidas en la separación II. Bajo estas condiciones, el extracto de luteína tiene una alta tasa de extracción. Liang Lin [10] utilizó tecnología de extracción de CO2 supercrítico para extraer luteína del orujo de espino espino de mar, y se determinó que las condiciones óptimas del proceso eran una temperatura de 48°C, una presión de 35 MPa, una presión de separación de 15 MPa, con una dosis de agente absorbente de 9 mL. Largo tiempo de procesamiento y bajo rendimiento.

1.4 extracción con disolvente orgánico mediada por enzimas

El método enzimdestruye la integridad de la estructura celular, exponiendo más sustancias dentro de las células durante la extracción y aumentando la permeabilidad al aceite. Dado que la pared celular de la planta se compone principalmente de polisacáridos, celuly hemicelulasa tienen la mayor actividad en la degradación de polisacáridos y los mejores resultados. La degradación enzimde las flores de caléndula no causa isomeride de luteína, y el polvo de caléndula tratado enzimáticamente tiene elMayor contenido de all-trans luteinAlcanzando 25,1 g/kg de peso seco (pa) [11]. Sin embargo, debido al largo tiempo de reacción del método de tratamiento enzim, la gran cantidad de humedad en el proceso de tratamiento enzimnecesita ser eliminada antes de la extracción con solvente, lo que limita la aplicación práctica del método anterior.

BARZANA E et al. [12] propuun método para la reacción enzimsimultánea y la extracción con disolvente orgánico, en el que se utiliza una serie de hidrolasas para degradcomponentes de la pared celular en un medio con principalmente disolventes orgánicos y bajo contenido de humedad. En cuanto a la selección de hidrolasas, navarrete-bolaños JL et al. [13-14] estudiaron el efecto de un preparado enzimno comercial en la extracción de luteína de flores de Marigold. Esta enzima fue sintetizpor microorganismos endofíticos producidos durante el proceso de ensi, y tuvo alta actividad de celulasa y buenos resultados de extracción. Li Xiuxia et al. [15] estudiaron el proceso de extracción asistida ultrasonido-enzimdeLuteína de polvo de proteína de maízEl rendimiento de este proceso fue de 65 μg/g, lo cual es consistente con los resultados predichos.

1.5 nuevos métodos actuales en uso

Ha habido relativamente poca investigación en China sobre el uso de nuevos métodos para preparar la luteína. CISNEROS M et al. [16] extraen Clorella vulgaris algaemudder con 30% de etanol en peso de Clorella vulgaris, y luego utilizan este extracto crudo como material para estudiar el comportamiento de la distribución de la luteína en un sistema bicellar de peg-fosfato. Los resultados mostraron que en un sistema de dos fases formado por 22,9% (m/m) PEG 8000 y 10,3% (m/m) fosfato a pH 7,0, la mayor parte de la luteína se distribuyó en la fase superior, mientras que el residuo se distribuyó en la fase inferior. El rendimiento de luteína fue del 81.0%.

Fan Jianfeng et al. [17] usaron las flores de caléndula como materia prima y las usaronExtracción sinérgica de tensoactivo de microondas para extraer luteína. El proceso óptimo fue encontrado para ser el uso de acetato de etil-tween-20 como el mejor extractante (0.03% por masa), una relación sólido-líquido de extracción de 1:60 (g/mL), una potencia de microondas de 400 W, una temperatura de 60 °C, y un tiempo de 2 min. la cantidad de luteína extrafue de 3.209 mg/g. Bajo las mismas condiciones, este método aumentó el rendimiento en un 65% en comparación con la radiación de microondas solo, y aumentó en un 37,14% en comparación con el método tradicional de extracción por solvente, reduciendo considerablemente el tiempo.

2 funciones y aplicaciones de la luteína

2.1 efecto antioxidante de la luteína

elNumerosos efectos de la luteína son inseparables de su efecto antioxidante. El cuerpo humano puede producir una variedad de especies reactivas de oxígeno, que todos tienen el efecto de romper el ADN, la peroxidlipí, cambiar la actividad enzim, degradlos polisacáridos y matar las células, causando así un tremendo daño al cuerpo humano. La luteína tiene múltiples enlaces dobles conjugen su estructura, que puede transferir alta energía para convertir especies reactivas de oxígeno en moléculas de oxígeno estables, evitando así que el oxígeno singleto ataque los enlaces dobles de lípidos o enlaces dobles conjug. Es un carroñeficaz de los radicales peroxilo, y es particularmente eficaz a bajas presiones de oxígeno en los tejidos celulares vivos.

BOSCH-MORELL F et al. [18] creen que los eliminadores de radicales libres y los antioxidantes pueden aliviar las respuestas inflamatorias. Li Dajing et al. [19] utilizaron extracto supercrítico de flor de caléndula (SEMF) para la investigación. La actividad antioxidante in vitro de SEMF fue ampliamente examinada en términos de su capacidad para resistir la peroxidlipí, reducir la energía y eliminar los radicales hidroxilo y los radicales de aniones superóxidos. Los resultados mostraron que SEMF presentó una fuerte capacidad antioxidante en estos sistemas y es un excelente antioxidante natural y eliminador de radicales libres. Lanfang et al. [20] demostraron a través de experimentos queLa luteína puede aumentar la actividad del SODY GPX en los tejidos, lo que aumenta el índice de capacidad antioxidante y la inhibición de la peroxidlipí, proporcionando una base experimental para la aplicación de luteína en la prevención y mejora de la uveítis.

2.2 Lutein's papel en la protección de los ojos y la prevención de la DMAE

La luteína y la zeaxantina son vitaminas solubles en grasaQue selectivamente se acumulan en la región macular de la retina y el cristal, donde actúan como filtros de luz y poderosos antioxidantes. Son importantes antioxidantes para los ojos. Son los pigmentos amarillos que componen la mácula. Dado que los animales más grandes no pueden sintetizar carotenoides, la principal fuente de pigmento macular es el consumo dietético. Muchos estudios han demostrado que una disminución en la función del pigmento macular se relaciona con el inicio de la degeneración macular relacionada con la edad (DMAE). Una disminución en los niveles de luteína y zeaxantina puede conducir A DMAE y cataratas nucleares. La suplementación adecuada puede aumentar significativamente la densidad de pigmento macular en el suero y la región macular, retrasla aparición y desarrollo de enfermedades oculares relacionadas con la edad como la DMAE [21]. RICHER S et al. [22-23] mostraron que la complementación con luteína puede mejorar la densidad óptica del pigmento macular (MPOD) y la función visual en pacientes con DMAE.

OLMEDILLA B et al. [24] mostraron que la complementación a largo plazo con antioxidantes (luteína y vitamina E) puede mejorar las concentraciones sériy la función visual en pacientes con cataratas seniles. Dosis más altas de luteína, ya sea a través deFrutas y verduras ricas en luteína o suplementosPuede ser beneficioso para la función visual en pacientes con cataratas seniles. Los suplementos de luteína pueden mejorar la función visual y aliviar eficazmente la fatiga visual. Los resultados de un estudio realizado por Ma et al. [25] mostraron que la intervención con luteína mejoró significativamente el tiempo de ruptura de la película lagrimal, la agudevisual y el tiempo de reacción simple en personas con exposición a la luz de pantalla a largo plazo. Debido al efecto protector de la luteína sobre los ojos, en los últimos años se han desarrollado productos para la salud ocular con luteína como ingrediente principal, como el Bausch & Tabletas Lomb de luteína introducidas y vendidas por Shandong Freda Sales and Medicine Group en enero de 2008, que han obtenido el certificado de acceso a productos de importación de la administración de alimentos y medicamentos del estado (Guo Shi Jian Zi J20070004). La marca inglesa global es OcuviteR.

2.3 efecto de la luteína contra el cáncer

Polvo de luteínaEs uno de los principales carotenoides en la sangre humana y tiene una función biológica especial en la inhibición del crecimiento tumoral. Investigaciones recientes han demostrado que la luteína tiene un efecto inhibitorio en una variedad de cánceres (como el cáncer de mama, cáncer de próstata, cáncer de estómago, cáncer de piel, etc.). Según un estudio reciente realizado por el colegio de farmacia de la universidad de nueva York, existe una estrecha relación entre la incidencia de cáncer de mama 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 de consumo alto. Los resultados de la investigación de Fu Lei [26] y otros muestran que la luteína puede inhibir la proliferación de líneas celulares de cáncer gástrico humano (SGC-7901) e inducir su apoptosis. Pei Yingxin y otros [27] mostraron que la luteína induce la apoptosis de las células humanas del carcinoma de células escamosas del esófago al regular la expresión de las proteínas Bax y Bcl-2. Según un estudio sobre la proliferación de células cancerosas de próstata, la luteína sola puede reducir la tasa de crecimiento de las células cancerosas en un 25%, y si actúa enSinergia con licopenoLa tasa de crecimiento puede ser reducida en un 32% [28-29].

2.4 Lutein's en la prevención de las enfermedades cardiovasculares y cerebrovasculares

Resultados de investigaciones recientes muestran que la luteína tiene un efecto retaren las primeras etapas del proceso dela aterosclerosis. Se ha encontrado que la luteína puede prevenir el engrosamiento de la pared arterial. Un bajo contenido de luteína en la sangre puede causar fácilmente que la pared arterial se espese. A medida que el contenido de luteína aumenta gradualmente, la tendencia de la pared arterial a engrosdisminuye, y la emboarterial también se reduce significativamente. Mientras tanto, la luteína en las células de la pared arterial también puede reducir la oxidde la lipoproteína de baja densidad (LDL). Experimentos médicos han demostrado que la luteína natural y la zeaxantina pueden eliminar el peroxinitrito, reducir las moléculas de adhesión en la superficie de las células endoteliaórticas, y jugar un papel importante en la prevención de la aterosclerosis. Las personas que consumen másLa luteína tiende a tener una incidencia más bajaDe enfermedad coroncoronaria o accidente cerebrovascular, lo que indica que la luteína puede tener un efecto terapéutico sobre la enfermedad cardíaca. Un estudio de la relación entre los cambios en el espesor de la íntima de la arteria caróprincipal y los niveles de luteína en la sangre encontró que después de 18 meses de pruebas, el espesor de la pared de la arteria caróen el grupo con niveles más altos de luteína en la sangre apenas cambió, mientras que el espesor de la pared del vaso sanguíneo en el grupo con niveles más bajos de luteína en la sangre aumentó significativamente.

2.5 Lutein's en la prevención de la diabetes y sus complicaciones

Muchos estudios han demostrado que la diabetes se asocia con el aumento del estrés oxidativo y la disminución de la capacidad antioxidante en el cuerpo. Las reacciones bioquímicas inducidas por radicales libres juegan un papel importante en el desarrollo de la diabetes. El estrés oxidativo también puede ser causado en el estado de la diabetes, que puede conducir o promover daños a diversos tejidos como el corazón, cerebro y riñones, así como complicaciones de la diabetes [30]. Zhang Qing et al. [31] mostraron que las concentraciones séride enzimas antioxidantes y el contenido sérico de luteína, licopeny − 2-carotenen los pacientes con DM tipo 2 fueron significativamente más bajas que las del grupo normal y el contenido de MDA fue más alto, lo que refleja la tensión hiperoxidy la reducción de la capacidad antioxidante del cuerpo en la diabetes.

COYNE T et al. [32] mostró que las concentraciones séride carotenoides fueron inversamente proporciona la diabetes tipo 2, lo cual es congrucon los hallazgos de ZHANG Q et al. ZHANG Q et al. [33] encontrado en un anteriorEstudio que la luteína puede aliviar el daño renalEn ratas diabéticas. El mecanismo puede estar relacionado con lutein's capacidad de aumentar la actividad de enzimas antioxidantes, y reducir la expresión de citocinas pro-inflamatorias. Hu Bojie et al. [34] concluyeron a partir de observaciones clínicas que las concentraciones séride luteína y zeaxantina de los pacientes con retinopatía diabética simple (rd) eran significativamente más bajas que las de las personas normales y que la complementación podría mejorar esto.

2.6 aplicación de luteína en aditivos alimentarios y piensos

Como los pigmentos sintéticos son perjudiciales para la salud humana, la luteína de fuentes biológicas se ha convertido en un agente colornatural. Ha sido catalocomo un agente colorante de alimentos y nutriente en Europa y los Estados Unidos, y se utiliza en bebidas beneficia los ojos y alimentos para bebés [35]. La amplia aplicación de la luteína en aditivos alimentarios se refleja principalmente en los siguientes aspectos: (1) coloración: se han reportado estudios sobre la luteína en la literatura, por ejemplo, en piensos de pollo enriqucon luteína, que mejora el color y la calidad de la yema de huevo y la clara [36-38]. La luteína también puede dar a los huevos de pescado colores amarillo, naranja y rojo.

Leng Xiangjun et al. [39] encontraron que la adición de luteína a la alimentación puede mejorar significativamente el color del cuerpo de los peces de colores, aumentar el contenido de luteína en las escamas, la piel, los músculos y las aletas de la cola, y hacer que el color del cuerpo de los peces de colores sea más vibrante. En una granja en Hokkaido, Japón, el carotenamarillo dorado extraído de los pétalos de calimrosa se utiliza como un agente colorpara alimentar a la trucha arco iris, y las escamas de la trucha arco iris se vuelven amarillas, lo que es extremadamente atractivo. Este método no solo mejora la calidad de la carne de la trucha arco iris, sino que también aumenta su valor nutricional. (2) mejorar la tasa de fertilización y el índice de nacimientos de los huevos: los estudios han encontrado que el sistema circulatorio y la zona vascular de los embriones enHuevos con alto contenido de luteínaDesarrollar más rápido.

La luteína en las yemas de huevo también puede promover la acumulación de grandes cantidades de vitamina AY glucógeno en el embrión#39;s hígado, promueve la absorción de lípidos en el embrión#39;s del hígado, y mejorar la tasa de fertilización y nacimientos de los huevos [40]. Aren et al. [41] mostraron que la adición de luteína a la alimentación puede mejorar significativamente la tasa de fertilización y el porcentaje de nacimientos de los huevos de codornices, reducir la tasa de embriones muertos y, por lo tanto, mejorar su rendimiento reproductivo. (3) mejora la inmunidad: la luteína puede mejorar la reproducción, la supervivencia y la capacidad inmune del ganado, peces y camarones, y también proteger los lípidos de la oxid. BEDECARRATS G Y et al. [42-43] encontraron que la luteína puede estimular la respuesta de anticuerpos de las gallinas ponedoras para inmunicontra el virus de la bronquitis. Tian Heshan et al. [41] mostraron que la adición de luteína puede aumentar la actividad de las enzimas antioxidantes en el hígado de los pollitos y reducir el contenido de peróxido lipídico MDA.

3 resumen

La investigación de la luteína tiene una historia de más de 10 años, y algunas grandes compañías extranjeras están a la vanguardia de la investigación en el desarrollo y aplicación de la luteína. En los últimos años, las universidades y los institutos de investigación de productos naturales en China también han llevado a cabo investigaciones con luteína. Sin embargo, en comparación con el progreso de la investigación en el extranjero, todavía existe una cierta brecha entre los niveles de investigación y producción nacionales. El desarrollo y producción de luteína de alta pureza, la ampliación de sus campos de aplicación, y la industrialización será una tarea importante para los investigadores chinos en el futuro. En la actualidad, la investigación sobre los efectos fisiológicos de la luteína carece de suficiente evidencia biológica molecular. Tampoco hay evidencia estadística obvia para apoyarlo. Sin embargo, con la profundización de la comprensión de los mecanismos pertinentes y el rápido progreso de los medios técnicos, el mecanismo de acción de la luteína será gradualmente revelado, sentando las bases paraMejor aplicación de luteína.

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