¿Cuál es el método de producción del polvo de betacaroteno?

El betacaroteno es un pigmento natural que se encuentra ampliamente en varias plantas, algas, hongos y bacterias. Las funciones antioxidantes y colorantes del betacaroteno se utilizan en medicina, alimentos, cosméticos y otros campos. Las propiedades antioxidantes del betacaroteno [1] son de gran importancia para la salud humana. En los últimos años, el descubrimiento de más funciones saludables y medicinales del beta-caroteny y la creciente demanda de aditivos alimentarios naturales han llevado a un aumento anual de la demanda de beta-caroteny. A continuación se presenta un resumen del proceso de producción de − -caroteno.

1 síntesis química

En los primeros días de la producción industrial de -caroteno, las materias primas químicas orgánicas se utilizaban principalmente para sintetizar -caroteno a través de reacciones químicas [2]. En la actualidad, la mayoría de las industrias utilizan la vitamina A y sus derivados como materias primas para la producción. Por ejemplo, BASF en Alemania utiliza β -ionona como materia prima y la sinteen de una manera C15+C10+C15 a través de la reacción de Wittig, con un rendimiento del 25%. Los productos químicamente sintetiztienen alta pureza, buena estabilidad del pigmento, son fáciles de mezclar y tienen bajo costo. En el contexto del énfasis en la salud verde, el beta-carotensintetizquímicamente tiene ciertos efectos tóxicos en el cuerpo humano y desventajas tales como ser difícil de absorber y no es adecuado para el consumo a largo plazo, y por lo tanto está a punto de ser eliminado. Actualmente, el beta-carotensintetizindustrialmente se utiliza principalmente como tinte.

2 métodos de fermentación microbiana

El método de fermentación microbiana utiliza la tecnología de cultivo microbipara permitir a los microorganismos sintetizar β -caroteno dentro de sus cuerpos, y luego aislar β -caroteno de los microorganismos. Las cepas microbicomúnmente utilizadas incluyen Trichoderma reesei, Rhodotorula, Rhodopseudomonas palustris, Lactobacillus helveticus, Rhodobacter sphaeroides, Bacillus brevis, Mycobacterium tuberculosis, Mycobacterium smegmatis, y Aspergillus niger [3-6]. Por ejemplo, Feng Yiping et al. [7] estudiaron el cultivo de bacterias diseñadas para producir beta-caroten, y encontraron que este método tiene una eficiencia de producción ideal. Las ventajas del método de fermentación microbiana son su corto ciclo de producción y alta pureza del producto, pero las condiciones de producción para este método de producción son relativamente estrictas. En general, este método todavía tiene cierto potencial de desarrollo.

3 métodos de cultivo de algas

Las algas se utilizan para producir microalgas seleccionplantas de alto rendimiento − -caroteno después de mutagénesis y cribado. Las microalgas de uso común incluyen Dunaliella salina, Phaeodactylum tricornutum y espirulina. Entre ellas, Dunaliella salina y Spirulina son las algas más utilizadas. Dunaliella salina es una microalga tolerante a la sal rica en − -caroteno. Flota en agua de mar y lagos salados. Dunaliella salina de uso común incluyen Dunaliella salina (D. Salina) y Dunaliella Bardawil (D. Bardawil). Entre ellas, Dunaliella salina pertenece a la familia chlorophy, Chlorococcaceae. Actualmente hay más de diez especies. Zhu Yuehui et al. [8] estudiaron y compararon las condiciones óptimas de extracción de carotenoides en Dunaliella salina y encontraron que el contenido de caroteno puede ser tan alto como 13% del peso seco de las células. Por lo tanto, es una materia prima ideal para la extracción de caroteno natural. El contenido de caroteno de una cepa mutante obtenida induciendo Dunaliella salina con radiación ultravioleta fue 15,5 veces mayor que la cepa original.

Espirulina es una algas multicelular filamentazulverque se distribuye principalmente en los lagos alcalinos de alta temperatura en los trópicos. Espirulina crece rápido y tiene un ciclo de cultivo corto. Algunos estudios han demostrado que el contenido de -caroteno de espirulina es de 10 veces el de -carotenen las zanahorias. Yu Ping [9] utilizó un método de disolvente asistido por microondas para extraer − -carotena de Spirulina platensis. La investigación mostró que la tasa de extracción de acaroteno fue de 833,6 β g/g en condiciones óptimas. Sin embargo, el cultivo de algas está limitado por el área de producción y la estación, y el proceso de producción es relativamente complejo. Es difícil aumentar el rendimiento de − -carotenextraído de algas. Además, las algas contienen altos niveles de glicery proteínas, lo que dificulta el uso de algas para producir caroteno de alta pureza.

4 método de ingeniería genética

La aplicación de la tecnología de ingeniería genética ha aumentado en gran medida la biosíntesis de− -carotenoEn los organismos, aumentando así la cantidad de − -carotenque se puede extraer. Dado que el pirofosfato de farnesil (FPP) es un precursor de los carotenoides, las bacterias genéticamente modificadas que se utilizan principalmente son microorganismos que pueden sintetizar pirofosfato de farnesil. Ji Jing etal. [10] obtuvieron cinco genes en la vía biosintética de los carotenoides de las plantas de los pétalos de Gentiana lutea: GGPS, PSY, ZDS, LycB, y LycE. Que se encuentran aguas arriba de los genes que producen − -caroteno y − -caroteno en la vía de síntesis de carotenoides. Los genes principales de las enzimas PSY y ZDS fueron transferidos al tabaco a través de Agrobacterium tumefaciens. Los resultados mostraron que el PSY puede aumentar el contenido de carotenen un 108%. En la actualidad, la tecnología de modificación genética no se ha aplicado a la producción a gran escala de beta-caroten. Esto se debe a que el método de producción es aún inmaduro y el impacto de los alimentos genéticamente modificados en el cuerpo humano aún no está claramente definido.

5 método de extracción de plantas

beta-carotenoSe puede obtener mediante el uso de plantas naturales ricas en betacaroteno o sus residuos como materias primas y extraerlos con disolventes orgánicos (tales como éter de petróleo, cloroform, acetona, éter, etanol, etc.). Hay muchos cuerpos vegetales que pueden ser utilizados como materias primas para la extracción de o-caroteno, tales como zanahorias [11], palmas, espino de mar, patatas, maíz [12], etc. En la actualidad, la extracción de caroteno natural utiliza principalmente el método del disolvente orgánico, pero hay problemas tales como el daño grave al cuerpo humano causado por el residuo del disolvente original, la destrucción del pigmento, los ingredientes efectivos bajos en las materias primas, los altos costos de producción, y los bajos beneficios económicos resultantes, por lo que es difícil lograr una producción a gran escala.

5.1 método de ultrasonido

Las ondas ultrasónicas pueden generar cavitación dentro de las células de las plantas, lo que puede romper las paredes celulares de las plantas y disolver los ingredientes activos. Además, puede acelerar la difusión y liberación de los principios activos en las células y mezclarlos bien con el disolvente, lo que facilita la extracción. En comparación con el método de extracción tradicional, tiene las ventajas de un alto rendimiento, ciclo de producción corto, y ningún daño a los principios activos [13-14]. Liu Xuguang et al. [15] usaron un método de extracción criogénico-ultrasónico para extraer − -carotende de las zanahorias. La temperatura de extracción ultrasónica fue de 40 °C, la relación líquido-material fue (g/mL) 1:6, el tiempo de procesamiento ultrasónico fue de 20 min, y el procesamiento ultrasónico se repitres veces, con una tasa de extracción de más del 85%.

5.2 método de microondas

La extracción por microondas es rápida, ahorra energía, utiliza menos disolventes, causa menos contaminación y es beneficiosa para extraer sustancias térmicamente inestables [16]. Se ha utilizado con éxito para extraer una variedad de ingredientes activos de las plantas. Li Yaping et al. [17-18] usaron el análisis de la superficie de respuesta para optimizar las condiciones del proceso para la extracción por microondas de − -caroteno de las zanahorias.

Ambos métodos ultrasónicos y de microondas pueden acortar el tiempo de producción y aumentar la tasa de extracción de -caroteno, pero ambos métodos utilizan disolventes orgánicos como agentes de extracción, lo que inevitablemente conduce al problema de los residuos de disolventes orgánicos. Por lo tanto, estos dos métodos todavía necesitan ser mejorados.

5.3 tecnología de extracción de CO2 supercrítica

La tecnología de extracción de CO2 supercrítica es una nueva tecnología de separación y purificación que no es tóxica, inocu, libre de residuos y libre de contaminación. Es ampliamente utilizado en la separación y extracción de principios activos en la industria alimentaria, farmacéutica y de fragancias. Por ejemplo, Sun Jian et al. [19] utilizaron Xushu 22-5, que tiene un alto contenido de caroteno, como materia prima y llevaron a cabo un estudio sistemático de su extracción de CO2 supercrítico de caroteno. Los resultados mostraron que el rendimiento de extracción de − -caroteno puede alcanzar 3,45 mg/g, y que el arrastre puede aumentar significativamente el rendimiento de extracción de − -caroteno de la materia prima. Wang Dawei et al. [20] mostraron en su estudio sobre la extracción del -caroteno de la proteína de maíz que el método puede extraer hasta el 88,70% del -caroteno en la materia prima. La tecnología de extracción de CO2 supercrítica es una tecnología emergente que no utiliza disolventes orgánicos nocivos para el cuerpo humano como extractantes. Tiene altas tasas de extracción y muy buenas perspectivas de desarrollo.

6 perspectivas

En una sociedad donde todo el mundo valora su salud, las muchas excelentes propiedades del beta-carotenson cada vez más prominentes, especialmente en términos de antioxidantes celulares. Para los seres humanos, comer productos ricos en beta-carotenpuede lograr un efecto antioxidante muy bueno. La demanda está aumentando en los campos de aditivos alimentarios, salud y cosméticos. La tarea actual es encontrar métodos adecuados para la producción industrial a gran escala para satisfacer las personas#39;s demanda de − -caroteno.

referencias

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