¿Cuál es el método de extracción de luteína de la flor de caléndula?

Tagetes erecta (marigold) is native to Mexico. It is also known as calendula because it is rich in lutein, a natural carotenoid that accounts for more than 90% of its content. As further research is carried out into the pharmacological functions of lutein, it is found to have a variety of active functions, such as preventing and treating atherosclerosis, boosting the body's sistema inmune, previniendo cataratas y protede visión. Hoy en día, hay una desviación en las personas#39;s conocimiento de la toxicidad de los pigmentos sintéticos. elworld&#El control de los tipos y cantidades de pigmentos sintéticos utilizados aumenta de año en año. Debido a su uso generalizado, people&#La demanda de pigmentos naturales aumenta de año en año. People's la comprensión de la luteína se está profundizgradualmente, y el enfoque está cambiando de la simple síntesis de pigmentos a la investigación de cómo extraer pigmentos naturales y usarlos para descubrir más funciones.

Lutein not only has Pigmentos naturales, sino también la actividad antioxidante, y es cada vez más popular entre los consumidores. Tanto a nivel nacional como en el extranjero, cada vez más de sus funciones se están descubriendo. En China, regiones como Yunnan, Guizhou y Sichuan han plantampliamente marigolds como una manera de revitalizar las zonas rurales. Sin embargo, debido a que la investigación sobre la luteína en China comenzó más tarde que en otros países, algunos países están más avanzados en la tecnología de preparación química de luteína de alta pureza y han solicitado muchas patentes sobre la preparación química, por lo que es más difícil para China mejorar la extracción y preparación de calcígoldos. China' los productos de extracción de luteína s son principalmente extractos crudos con bajo valor agregado. Sobre la base de los problemas anteriores, la preparación de luteína de alta pureza se ha convertido en una tarea urgente. Además, los ocho isómeros especiales de la luteína sólo pueden ser extraídos y separados de las plantas hasta ahora, y ninguno de ellos puede ser sintetizpor métodos químicos. Por lo tanto, la luteína extratiene cierto significado práctico [1].

1 valor práctico

1.1 valor Ornamental

Son plantas herbáceas anuales con una altura de planta de 70-100 cm. Son ampliamente utilizados en la industria de procesamiento de alimentos debido al fuerte pigmento amarillo en sus flores. Actualmente, este pigmento amarillo se exporta principalmente a los países vecinos, y hay una cierta perspectiva de producción. Es escaso en el mercado internacional. Las caléndulas plantadas en un campo continuo también tienen la función de embelledel ambiente como un producto agrícola característico para la revitrural, y tienen un alto valor ornamental [2].

1.2 la función de coloración

La luteína tiene un fuerte poder color, que puede aumentar la eclode los huevos y la tasa de reproducción de las aves de corral. Como la gente tiende a juzgar la calidad de las aves de corral sobre la base del valor nutricional de la carne, la luteína es también un pigmento natural sin efectos secundarios, que se puede utilizar para colorear las yemas de huevo, las aves de corral y los piensos de pollo. Debido a que su seguridad y sus funciones nutricionales satisfacen la demanda del mercado, es ampliamente utilizado en la coloración de alimentos en varios países [3].

1.3 función anticcáncer

La luteína es un carotenoide con actividad fisiológica específica que puede inhibir el crecimiento de tumores humanos [4] y proteger contra muchos tipos de cáncer, como el cáncer de piel, el cáncer de mama y el cáncer de colon. Hay una correlación entre la incidencia de cáncer de mama y el consumo de luteína, ya que los experimentos han mostrado que la incidencia de cáncer de mama en el grupo de consumo bajo de luteína es de 2,08 a 2,20 veces mayor que en el grupo de consumo alto de luteína [5-6].

1.4 función antioxidante

La luteína es un antioxidante con buena actividad antioxidante, que puede resistir eficazmente el daño de los radicales libres al cuerpo humano en las células. El antioxidante luteína puede prevenir los problemas de la piel causados por demasiada luz solar; La luteína, las vitaminas antioxidantes, la zeaxantina y los eliminadores de radicales libres pueden prevenir las cataratas. Además, la zeaxantina también puede resistir el daño de la degeneración macular relacionada con la edad y la oxidde la retina [7].

1,5 efecto para el cuidado de la piel

The natural antioxidant luteinPuede prevenir eficazmente el daño a la piel causado por la luz solar y proteger contra los efectos adversos de la luz ultravioleta en el cuerpo humano. Una vez que la piel se expone a la luz ultravioleta, la absorción de energía luminosa por la luteína ayuda al sistema inmunitario a mantener una respuesta normal y proporciona cuidado a la piel. Este hallazgo proporciona una referencia para la investigación de otros productos para el cuidado de la piel [8].

2 método de extracción

En la actualidad, los métodos de extracción más comunes para la luteína natural incluyen: la extracción supercrítica de CO2, la extracción con disolvente orgánico, la extracción por microondas, etc. El inconveniente común de estos procesos de extracción es su baja eficiencia de extracción. Algo de luteína está unido a las paredes celulares de la planta y es difícil de disolver durante la extracción, lo que hace que el proceso lleve mucho tiempo y afecte el rendimiento. Por lo tanto, en el proceso de extracción anterior, a menudo es necesario utilizar ultrasonido para el procesamiento posterior. Por lo tanto, el efecto térmico y la acción mecánica del ultrasonido se utilizan para acelerar la ruptura de las paredes celulares, de modo que la luteína se disuelve en las paredes celulares, reduciendo así el tiempo de extracción y mejorando el rendimiento de la luteína [9].

2.1 extracción supercrítica de CO2

Jin Limei et al. utilizaron la tecnología de extracción de CO2 supercrítico para extraer el aceite de semillas de caloidea. Se utilizó un experimento de diseño ortogonal para estudiar factores como temperatura, presión, tiempo de extracción y flujo de CO2 durante el proceso de extracción para determinar la tasa óptima de extracción de aceite de semilla. La conclusión fue que: CO2 a una temperatura de 40 °C, flujo de 20-40 kg· H-1, tiempo de extracción de 3 h, y presión de 35 MPa. El aceite de semilla resultante es inodoro, de color amarillo anaranjado, con un valor de yodo de 50,17 g/100 g y un valor ácido de 46,93 mg de KOH/g de aceite [10]. Song Dawei et al. estudiaron los factores que afectan a la extracción de xantofilas, y llevaron a cabo experimentos de un solo factor sobre los factores que afectan a la extracción de xantofilas por fluido supercrítico de CO2. Los factores óptifinales fueron determinados por la superficie de respuesta: tiempo de extracción 180 min, temperatura de extracción 60 °C y presión de extracción 48,6 MPa. El resultado final es que el rendimiento máximo de luteína (mg/g) es 8.44, el valor verificado es 8.41, y el error relativo comparado con el valor predicho es sólo 0.0036. Por lo tanto, el método de superficie de respuesta puede ser utilizado como un método para extraer el pigmento amarillo de calolita [11].

Yang Zhonglin et al. utilizaron la extracción supercrítica de CO2 para extraer luteína, y utilizaron un solo factor y experimentos ortogonpara determinar los factores de influencia. Los tamaños de influencia fueron: tiempo > Temperatura > Presión > Tasa de flujo de CO2; Las condiciones de proceso optimifueron: tiempo de extracción 4 h, presión de extracción 24 MPa, temperatura 54 °C, flujo de CO2 12 L · H-1, temperatura de separación I 42 ℃, presión 11 MPa, temperatura de separación II 38 ℃, presión igual a la del tanque de almacenamiento. Bajo estas condiciones, utilizando luteína como materia prima con un rendimiento de 825 mg · (100 g)−1, el rendimiento fue de 95.6% [12].

2.2 método ultrasónico

Kuang Yang et al. calcularon el rendimiento de luteína usando un método de diseño ortogonal. En el experimento se determinaron los efectos de factores como el tiempo de extracción ultrasónica, relación líquido-material, tamaño de partícula y potencia ultrasónica sobre el rendimiento de extracción, con el fin de obtener las condiciones óptimas de proceso para caléngoldos. Bajo las condiciones de tamaño de partícula de Marigold 150-180 μm (malla 80-100), el proceso óptimo es la potencia ultrasónica de 150 W, el tiempo ultrasónico de 40 min, y la relación líquido-sólido 1:15 (g:mL) [13].

2.3 método de extracción con disolvente orgánico

Con el desarrollo de los procesos de extracción, la extracción con disolvente orgánico se utiliza comúnmente para extraer luteína de la planta debido a que la luteína está ampliamente distribuida en las células de las plantas y es difícil de disolver en disolventes orgánicos, lo que resulta en un bajo rendimiento de luteína. El uso de ondas ultrasónicas puede cambiar esta situación y aumentar considerablemente el rendimiento de extracción. Chen Bin et al. utilizaron acetcomo disolvente para extraer bajo las condiciones de una relación material-líquido de 1:50 (g:mL) por el método de extracción general, y finalmente obtuvo una absorbancia de 1.3325. La absorbancia del extracto obtenido por el método ultrasónico alcanzó 2.2076. Los factores que afectan al tamaño son: Relación entre líquido y material > Tiempo de ultrasonido > Temperatura ultrasónica. Las condiciones óptimas para el experimento fueron: temperatura 50 °C, relación líquido-material 1:30 (g:mL), potencia ultrasónica 400 W, tiempo 40 min. el mejor resultado experimental fue: máxima absorción de 442 nm, absorbancia 3.673. Cuando no saponificado, el producto tiene un alto contenido de éster de luteína después de la extracción. El tiempo de saponificación es controlado a las 9 h para obtener los mejores resultados, alcanzando el contenido de luteína hasta 96% [14].

Wang Xia et al. extrajeron ésteres de luteína de productos horneseleccionun solvente de extracción apropiado, y estudiaron el tiempo de saponificación, la concentración de KOH, y el efecto de extracción de diferentes solventes de extracción. Los mejores resultados de saponificación se obtuvieron utilizando 2 g de muestra (masa/masa), 10 mL de etanol absoluto, 0,2 g de BHT, 10 mL de solución de KOH 60 g/100 mL y 3 h de agitación a temperatura ambiente. El mejor disolvente de extracción es vciclohexano: vhexano: Vethyl acetato = 1: 2: 2, con un rendimiento de 94.31% a 103.83%. La desviación estándar relativa de la precisión experimental es menor que 5%. Los resultados muestran que este método puede ser utilizado para extraer ésteres de luteína de productos horneados [15].

2.4 método asistido por ultrasonido

Ye Zhaowei et al. estudiaron las condiciones óptimas del proceso para la luteína en caléngoldos mediante el uso de microondas, calentamiento por baño de agua y métodos ultrasónicos para estudiar las condiciones experimentales y, finalmente, determinar las condiciones óptimas del proceso. Los resultados mostraron que el rendimiento de extracción de luteína por método ultrasónico fue mayor que por método de calentamiento por baño de agua y método de microondas, y el contenido de luteína podría ser tan alto como 21,9 mg/g. Por lo tanto, el rendimiento de la extracción de luteína se puede mejorar utilizando un método ultrasonido [16]. Yang Yunshang et al. determinó que el método de extracción final es utilizar etanol de petróleo conteniendo 40% de etanol como agente de extracción, con una relación material-líquido de 1:10 (g:mL), una frecuencia ultrasónica de 100 kHz, las condiciones son: añadir 4 mL de solución de etanol hidróxido sódico al 15% a 1 g de calomina, tiempo de saponificación 3 h, temperatura de saponificación 65 ° C, potencia ultrasónica 500 W. Bajo estas condiciones de extracción, el resultado de extracción fue de 0,872 mg/g [17].

2.5 extracción de fluido supercrítico

Supercritical fluid extraction is currently a common method used to extract active ingredients from plants and animals. This extraction method does not destroy the active ingredients of plants and animals and is non-toxic. Many current supercritical fluid extraction methods have been scaled up from the initial experimental scale to mass production. Li Dajing et al. fermented dried flowers and then supercritical CO2 was produced by controlling the pressure at about 20–40 MPa, supercritical extraction was carried out for 1–10 h, and the extract was obtained by vacuum distillation. After saponification, the sample purity was 18%–22%, and the color value was 212–321 [18].

2.6 proceso de extracción asistida por microondas

The results showed that the extraction solvent was ethyl acetate, and the extraction conditions were optimized to give the following results: microwave power of 560 W, extraction time of 20 s, and material-to-liquid ratio (g:mL) of 1:20 [19]. Fan Jianfeng et al. studied the synergistic effect of microwave and surfactant to optimize the experimental conditions. The final results were: ethyl acetate was selected as the extraction agent, surfactant Tween-20 with a mass fraction of 0.03% was selected as the co-solvent, the microwave power was 400 W, the extraction time was 2 min, and the material-to-liquid ratio (g:mL) was 1:60. The final extraction data under this process showed 3.209 mg/g [20]. Zhang Lingling et al. optimized the extraction process conditions for the three lutein lipids using organic solvent extraction, ultrasonic-assisted extraction, and microwave extraction, respectively. Using different methods, they concluded that the microwave-assisted extraction method (liquid-to-material ratio 75:2 (g:mL), irradiation time 15 min, extraction temperature 30 ℃, extraction power 400 W). The optimal process for extracting lutein lipids is microwave-assisted extraction because it has low extraction costs, high lutein lipid content, and is convenient and quick to operate [21].

Metodología de la superficie de respuesta 2.7

Zhang Weihong utilizó caléngoldos como materia prima para estudiar la extracción de carotenoides de caléngoldos. El proceso experimental óptimo se obtuvo mediante la metodología de superficie de respuesta y se estableció un modelo de regresión cuadrática. Los resultados mostraron que después de la extracción de los carotenoides por ultrasonido, el ajuste del modelo fue bueno. Los resultados óptide extracción son: temperatura 39,5 °C, calénuri: agente de extracción = 1:20 (g:mL), éter vpetróleo disolvente: acetato de vetilo = 2:3, tiempo ultrasónico 35 min, potencia ultras450 W. A través de la optimización y la tasa real de extracción de carotenoides fue de 26,78 mg/g, y el valor de extracción de carotenoides predicho fue de 27,45 mg/g. El alto grado de concordancia entre los valores verificados y los predichos indica que el método de superficie de respuesta tiene un cierto grado de confiabilidad [22].

Zhang Rui y otros han demostrado experimentalmente que el análisis de superficie de respuesta puede ser utilizado como un método de extracción eficaz para optimizar las condiciones experimentales. Después de optimizar las condiciones experimentales usando el método de superficie de respuesta, se concluyó que las condiciones óptimas del proceso para extraer carotenoides de calígoldos eran una relación sólido-líquido de 1:25 (g:mL), una temperatura controlada a 45 °C, y un tiempo de 4.5 h. Después de optimizar el experimento tres veces y verificar los datos, el valor de absorbancia del extracto carotenoide real de calígoldos fue de 0.824. El valor predicho básicamente coincidía con el promedio de los experimentos de verificación [23].

Wang Dianbei's la investigación encontró que las condiciones experimentales óptimas eran: una temperatura de 32,09 °C, un tiempo de extracción de 54 min, y una relación líquido-material de 16:1 (mL:g). Bajo estas condiciones experimentales, la absorbancia del extracto de Marigold luteína fue de 2.375. Los resultados finales del proceso preferido son: tiempo de extracción 55 min, temperatura de extracción 32 ℃, relación líquimaterial 16:1 (mL:g), y el valor final de absorbancia es 2,356. Por lo tanto, se utilizó el método de superficie de respuesta para estudiar las condiciones de extracción de luteína de las hojas de caléndula, lo que puede obtener parámetros experimentales precisos y confiables y proporcionar una base teórica para una mayor extracción en profundidad de luteína [24].

3 perspectivas

China es rica en recursos de caléndula. En los últimos años, con la aplicación cada vez más generalizada de la luteína en diversos campos y la mayor exploración de la actividad farmacológica, la aplicación de recursos con múltiples actividades en diversos campos será un hotspot de investigación en el futuro. La luteína tiene amplias perspectivas de mercado y desempeñará un papel importante en diversos campos [6]. Por lo tanto, es necesario invertir en la realización de la producción en masa, optimizar las mejores condiciones de proceso del producto, y seguir investigando más productos de luteína de producción nacional y alimentos saludables ricos en luteína en el futuro. Centrándose en la extracción y desarrollo de productos de luteína de Marigold, mejorando la tecnología del proceso de extracción, reduciendo el costo de extracción y desarrollo, aumentando el rendimiento de luteína, mejorando la forma del producto, y mejorando el margen de ganancia del producto, todos tienen un cierto significado práctico para promover el desarrollo de China's la economía nacional y la mejora de las personas#39;s salud.

referencias

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