Estudio sobre la luteína y los antioxidantes

Feb.25,2025
categoría:Pigmento Natural

luteína is a non-vitamin A active oxygen-containing carotenoid. The molecule contains two different chromone rings, each with a functional hydroxyl group at elthird carbon atom. There are three asymmetric centers at C-3, C-3′ and C-6′, so there are theoretically eight stereoisomers. Due to the complexity dethe process of preparing lutein, the chemical synthesis of a single isomer of luteínahas not yetbeen successful. Currently, lutein can only be extracted desdenatural plants.

 

La luteína es un carotenoide natural ampliamente encontrado en verduras, flores, frutas 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 de la luteína como agente colorante en los alimentos, con 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, solo la luteína extrade plantas naturales tiene 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 et Al.[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 la extracción y purificación de luteína de la heterotróchlorella USTB-01 y concluyeron 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 del 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

Most of the pigment components of natural plants are intracellular substances, and the plant cells often need to be broken during extraction. Mechanical crushing methods are less efficient, and chemical crushing methods can easily cause changes to the structure and properties of the extract. Ultrasonic waves are elastic mechanical vibration waves that can produce a high-speed, strong cavitation effect to destroy plant cells, allowing the solvent to penetrate the plant cells, thereporaccelerating the release, diffusion and dissolution of substances in the cells, shortening the Extracción de extraccióntime and improving the extraction efficiency. Microwave is a kind of instantaneous penetrating heating method. Under the action of the microwave field, the plant cells are broken, thereby accelerating the extraction rate and effectively improving the yield of the product.

 

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] estudiaron la extracción ultrasónica de luteína de Clorella, y concluyeron 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 rendimiento óptimo 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. extrajeron luteína de partículas de flores desecadas de Marigold por extracción supercrítica de CO2 y concluyeron 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 la luteína, y el polvo de caléndula tratado enzímicamente tiene el mayor contenido de todo-trans luteína, alcanzando 25.1 g/kg de peso seco (dw) [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 de luteína a partir de polvo de proteína de maíz, y determinaron que los parámetros óptidel proceso para la extracción enzimde luteína a partir de polvo de proteína de maíz fueron una concentración enzimática de 7682 U/g, una concentración de sustrde 818% y un tiempo de hidrólisis enzimde 212 h. El rendimiento de este proceso fue de 65 μg/g, lo cual es consistente con los resultados previstos.

 

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] used marigold flowers as a raw material and used microwave-surfactant synergistic extraction to Extracto de 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

Los numerosos 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] mostraron a través de experimentos que la luteína puede aumentar la actividad de SOD y GPX en los tejidos, aumentando así el índice de capacidad antioxidante e inhibide la peroxidlipí, proporcionando alguna 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

Lutein and zeaxantina are both fat-soluble vitamins that selectively accumulate in the macular region of the retina and lens, where they act as light filters and powerful antioxidants. They are important antioxidants for the eyes. They are the yellow pigments that make up the macula. Since higher animals cannot synthesize carotenoids, the main source of macular pigment is dietary intake. Many studies have shown that a decrease in macular pigment function is related to the onset of age-related macular degeneration (AMD). A decrease in lutein and zeaxanthin levels can lead to AMD and nuclear cataracts. Appropriate supplementation can significantly increase the macular pigment density in the serum and macular region, delaying the occurrence and development of age-related eye diseases such as AMD [21]. RICHER S et al. [22-23] showed that lutein supplementation can improve macular pigment optical density (MPOD) and visual function in patients with ARMD.

 

OLMEDILLA B et al. [24] showed that long-term supplementation with antioxidants (lutein and vitamin E) can improve serum levels and visual function in patients with senile cataracts. Higher doses of lutein, either through lutein-rich fruits and vegetables or supplements, may be beneficial for visual function in patients with senile cataracts. Lutein supplementation can improve visual function and effectively relieve visual fatigue. The results of a study by Ma et al. [25] showed that lutein intervention significantly improved tear film break-up time, visual acuity, and simple reaction time in people with long-term screen light exposure. Due to the protective effect of lutein on the eyes, eye health products with lutein as the main ingredient have been developed in recent years, such as the Bausch & Lomb lutein tablets introduced and sold by Shandong Freda Sales and Medicine Group in January 2008, which have obtained the import product access certificate of the State Food and Drug Administration (Guo Shi Jian Zi J20070004). The global English trademark is 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. De acuerdo con un estudio sobre la proliferación de células cancerosas de próstata, la luteína sola puede reducir la tasa de crecimiento de células cancerosas en 25% y, si actúa en sinergia con el licopeno, la tasa de crecimiento se puede reducir en 32% [28-29].

 

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

Recent research results show that lutein has a delaying effect on the early stages of the atherosclerosis process. It has been found that lutein can prevent the arterial wall from thickening. A low lutein content in the blood can easily cause the arterial wall to thicken. As the lutein content gradually increases, the tendency for the arterial wall to thicken decreases, and arterial embolism is also significantly reduced. Meanwhile, lutein in the arterial wall cells can also reduce the oxidation of low-density lipoprotein (LDL). Medical experiments have shown that natural lutein and zeaxanthin can scavenge peroxynitrite, reduce adhesion molecules on the surface of aortic endothelial cells, and play an important role in preventing atherosclerosis. People who consume more lutein tend to have a lower incidence of coronary heart disease or stroke, indicating that lutein may have a therapeutic effect on heart disease. A study of the relationship between changes in the thickness of the intima of the main carotid artery and lutein levels in the blood found that after 18 months of testing, the thickness of the carotid artery wall in the group with higher lutein levels in the blood hardly changed, while the thickness of the blood vessel wall in the group with lower lutein levels in the blood increased significantly.

 

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] encontraron en un estudio anterior que la luteína puede aliviar el daño renal en 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] found that adding lutein to the feed can significantly improve the body color of goldfish, increase the lutein content in the scales, skin, muscles and tail fins, and make the goldfish body color more vibrant. In a farm in Hokkaido, Japan, the golden yellow carotenoid extracted from marigold petals is used as a coloring agent to feed rainbow trout, and the scales of the rainbow trout turn yellow, which is extremely attractive. This method not only improves the meat quality of rainbow trout, but also increases its nutritional value. (2) Improve the fertilization rate and hatchability of eggs: Studies have found that the circulatory system and vascular zone of embryos in eggs with high lutein content develop faster.

 

La luteína en las yemas de huevo también puede promover la acumulación de grandes cantidades de vitamina A y glucógeno en el embrión#39;s hígado, promueve la absorción de lípidos en el embrión#39;s liver, and improve the fertilization rate and hatchability of eggs [40]. Aren et al. [41] showed that adding lutein to the feed can significantly improve the fertilization rate and hatchability of quail eggs, reduce the rate of dead embryos, and thus improve their reproductive performance. (3) Improves immunity: Lutein can enhance the reproduction, survival and immune capacity of livestock, fish and shrimp, and also protect lipids from oxidation. BEDECARRATS G Y et al. [42-43] found that lutein can stimulate the antibody response of laying hens to immunize against bronchitis virus. Tian Heshan et al. [41] showed that adding lutein can increase the activity of antioxidant enzymes in the liver of chicks and reduce the content of lipid peroxide MDA.

 

Lutein powder


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 para una mejor aplicación de la luteína.

 

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