Comment extraire et examiner la lutéine?

1 l’état actuel de la recherche et de l’industrialisation de la lutéine

La lutéineis a natural plant pigment that not only has a coloring effect, but also has antioxidant and immunity-enhancing effects in humans and animals, and can effectively prevent macular degeneration[1] and cancer[2]. Lutein has been widely used in medicine, health products, food, cosmetics, feed and other fields[3]. Marigold is the most important raw material for extracting lutein [4]. Marigolds are divided into ornamental marigolds and pigment marigolds. The orange-yellow pigment marigolds contain higher levels of lutein [5]. Marigolds are a highly adaptable plant that is easy to grow and has an expectorant effect [6]. At present, the overall traits of domestic marigold varieties are not as good as those of imported varieties [7].

Actuellement, la Chine représente environ 90% du monde' S zone de culture de souci, et la lutéine est principalement utilisée dans l’alimentation animale à la maison et à l’étranger. Kemin Food Co. aux États-Unis produit une boisson fonctionnelle contenant de la lutéine [8]. Actuellement, la Chine et#39; S Zhongjin Natural Pigments Group Co., Ltd. et Meikeer (Beijing) Biotechnology Co., Ltd. développent des capsules de lutéine progressant dans le secteur des aliments naturels; Shanxi Hengkang société laitière ' la filiale Tiancheng Biotechnology Company[9] utilise de la lutéine extraite des soucis comme additif dans l’alimentation des poulets, et a cultivé des soucis à grande échelle localement, formant une agriculture ornementale locale orientée vers le tourisme; En 1998, les étudiants de l’université de Qingdao ont produit un produit relativement pur de lutéine [10] et ont obtenu un brevet pour la production de lutéine à l’aide de la technologie d’extraction supercritique du CO2.

2 méthodes d’extraction de la lutéine

Actuellement, les principales méthodes d’extraction de la lutéine sont le séchage, l’extraction, l’extraction par micro-ondes, la macération, les ultrasons et l’extraction enzymatique.

2.1 méthode de séchage

Un nouveau type de séchoir à tambour rotatif est utilisé pour broyer et sécher les soucis pour obtenir de la lutéine. Lorsque le taux de battement est différent, le rendement de battement fluctue entre 70% et 90%. La quantité de lutéine dépend du temps de séchage; Lorsque le temps de séchage est le même, la teneur en lutéine obtenue par séchage à 60 °C est supérieure à celle obtenue par séchage à 70 °C [8].

2.2 méthode d’extraction

L’extraction delutein powder from marigoldsA été industrialisée. La méthode d’extraction de lutéine à partir de souci à l’aide de CO2 supercritique consiste à utiliser des fleurs de souci comme matière première après fermentation, séchage et broyage, puis à utiliser du CO2 supercritique avec de l’éthanol comme agent entraîneur pour extraire l’extrait de souci. L’extrait de fleur de souci est saponifié avec de l’hydroxyde de potassium pour obtenir une résine de lutéine colorante alimentaire naturelle soluble dans l’eau [8]. Li Gaofeng et al. [11] ont extrait la lutéine des soucis par extraction supercritique de CO2. Le taux d’extraction le plus élevé de la lutéine a été obtenu lorsque la pression d’extraction était de 45 MPa, la température était de 50 °C, la pression dans la séparation I était de 8 MPa, la température dans la séparation I était de 55 °C et la température dans la séparation II était de 20 °C. Xu Pingru et al. [12] ont utilisé l’extraction supercritique du CO2 pour extraire la lutéine des soucis avec un rendement de 8,24 mg/g.

2.3 méthode d’extraction par micro-ondes

Microwaves are a form of instantaneous penetrating heating. The action of the microwave field breaks down the plant cell walls, thereby accelerating the extraction rate and effectively increasing the product yield [13]. Xu Xia et al. [14] used a microwave method to extract lutein from marigold particles, utilisant l’éther de pétrole comme solvant d’extraction. Lorsque la puissance des micro-ondes était de 240W, le rapport matériau liquide était de 1:25, et le temps d’extraction était de 45s, le rendement obtenu en lutéine était de 13,43mg /g. Li Jianying et al. [15] ont utilisé l’extraction par micro-ondes pour extraire la lutéine des écorces d’agrumes et du thé. 6#L’huile solvant a été choisie comme meilleur solvant d’extraction. Pour les écorces d’agrumes, lorsque la puissance des micro-ondes est de 800W et que le temps d’extraction est de 25s, l’efficacité d’extraction de la lutéine des écorces d’agrumes est la plus élevée, à 71,6%; Pour le thé, lorsque la puissance de micro-ondes est de 680W, le rapport liquide matériel est de 1:25, et le temps d’extraction est de 30s, le taux d’extraction le plus élevé de lutéine est obtenu, à 65,45%.

2.4 méthode d’extraction

Le procédé comprend principalement le prétraitement des matières premières, le broyage, l’extraction, la filtration, la concentration, le séchage, etc., et le solvant utilisé varie selon le pigment et la matière première [16]. Xia Shulin et al. [17] ont utilisé le tétrahydrofurane comme solvant d’extraction pour obtenir la lutéine brute, qui a été cristallisée pour obtenir 97,6 % de lutéine pure. Li Xiaomin et al. [16] ont constaté que le meilleur solvant pour extraire la lutéine des écorces d’agrumes séchées était le tétrahydrofurane, à une température de 60°C et un temps de 72 heures, et que la teneur en lutéine de l’extrait était supérieure à 50%.

2.5 méthode ultrasonique

Les ultrasons peuvent produire et transmettre une énergie puissante. Lorsque des ultrasons à haute énergie sont appliqués sur un liquide, le liquide sera déchiré dans de nombreuses petites cavités quand il est dans un état dilué. Ces cavités se ferment en un instant, générant une haute pression instantanée quand elles se ferment, c’est-à-dire l’effet de cavitation. L’effet de cavitation des ultrasons génère une pression extrêmement élevée, ce qui provoque la rupture des parois cellulaires du matériau broyé et de l’organisme entier, et tout le processus de broyage est terminé en un instant. En même temps, l’effet de vibration des ultrasons augmente la libération, la diffusion et la dissolution de substances intracellulaires, ce qui est bénéfique pour l’extraction d’ingrédients efficaces dans les cellules [18].

Dai Gang et al. [18] used an ultrasonic method to extract lutein esters from marigolds. The extraction solvent was 80% hexane; the temperature was 30°C, the material-to-liquid ratio was 1:30, and the time was 20 min; the extraction rate was 93.9% when the ultrasonic power was 800 W, which was 24.7% higher than the conventional extraction rate. In order to explore the extraction process of lutein from marigolds, Ye Zhaowei et al. [19] used the water bath heating method and the lutein yield by ultrasonication as the standard to determine the optimal extraction method. The results showed that the extraction of lutein by ultrasonication was significantly better than the other two methods, and the content could reach 21.91 mg/g.

2.6 méthode d’extraction enzymatique

Comme les enzymes peuvent détruire la structure des cellules, les substances à l’intérieur des cellules sont plus exposées lors de l’extraction, et la perméabilité du pétrole est augmentée [13]. Li Xiuxia et al. ont extrait la lutéine de la protéine de maïs par une méthode d’extraction enzymatique. Les paramètres optimaux étaient la concentration enzymatique 7682U/g, la concentration du substrat 8,8%, le temps de digestion enzymatique 2,2h, le rendement en lutéine 64,65ug /g [20]. Matoushek [21] a montré que les souci étaient prétraités avec la cellulase pendant un certain temps, puis extraits et saponifiés avec un solvant organique. Le rendement en lutéine était 33% plus élevé que celui du groupe témoin sans enzymes.

2.7 avantages et inconvénients des méthodes d’extraction de la lutéine

(1) méthode d’extraction: par rapport à la méthode traditionnelle de solvant organique, l’utilisation de l’extraction supercritique de CO2 pour obtenir la lutéine présente les avantages d’aucun résidu de solvant, empêchant la toxicité du processus d’extraction au corps humain et la pollution de l’environnement. Le gaz CO2 est bon marché et facile à obtenir, non toxique, sûr, à faible coût, facile à séparer et rapide à extraire. Cette méthode présente les avantages d’un processus simple, d’une faible consommation d’énergie, d’une protection de l’environnement, d’une grande pureté de produit, d’une teinte positive, d’une bonne résistance à la chaleur et à la lumière et d’une couleur stable.

(2) méthode d’extraction. En raison de la longue durée d’extraction, la lutéine sera détruite à des températures plus élevées et subira une dégradation oxydative [22].

(3) méthode ultrasonique. L’extraction de la lutéine à l’aide de la méthode ultrasonique peut considérablement améliorer son efficacité d’extraction. Dans les mêmes autres conditions expérimentales, la méthode par ultrasons et la méthode par micro-ondes ont les caractéristiques d’un temps d’extraction court et d’une efficacité d’extraction élevée. La méthode ultrasonique peut complètement dissoudre la lutéine dans les fleurs de souci, augmenter le taux de dissolution, raccourcir le temps d’extraction, et a l’efficacité élevée d’extraction. Il élimine l’impact des températures élevées sur les ingrédients extraits, économise la consommation de solvants et a progressivement remplacé les méthodes traditionnelles d’extraction.

(4) méthode d’extraction enzymatique. La méthode d’extraction enzymatique utilise la cellulase pour traiter la paroi cellulaire, détruire la structure de la paroi cellulaire et permettre au solvant organique d’entrer rapidement dans la cellule, ce qui facilite l’extraction [23]. La méthode d’extraction enzymatique peut améliorer le taux d’extraction de la lutéine parce que le milieu enzymatique est actif. Comparativement à la méthode d’extraction par solvant organique, la plupart des chercheurs de cette méthode ont effectué des recherches en laboratoire, et les applications industrielles à grande échelle font défaut [23]. À l’heure actuelle, les chercheurs doivent encore étudier si la cellulase a un impact sur la pureté du produit lors de l’élimination de la paroi cellulaire.

3 méthodes de détermination de la lutéine

3.1 chromatographie liquide à haute pression pour le dosage de la lutéine

La chromatographie liquide à haute performance (HPLC) est une branche de la technologie de la chromatographie qui s’est développée à partir de la chromatographie liquide classique. La HPLC est une méthode de séparation sensible, efficace et rapide qui permet de détecter avec précision le contenu des différents composants d’un échantillon. Il s’agit actuellement de la méthode la plus utilisée pour l’analyse quantitative de la lutéine [24].

Zhang Guanshun et al. [25] used high-pressure liquid chromatography to determine the lutein content, using acetonitrile: methanol (95:5) as the mobile phase. The lutein solution has the best absorption effect at a wavelength of 446 nm. Chen Jieli et al. [26] used acetonitrile: methanol (98:2) as the mobile phase, with a flow rate of 0.8 mL/min, The column temperature was 25°C, the injection volume was 20μL, lutein was dissolved in 95% ethanol, and the scan showed that the absorption rate was highest at 446nm. This laboratory determined the lutein content in the pigment marigold by high-pressure liquid chromatography. A Shimadzu ODS-3 C18 column (Φ5μm4.6 × 250mm) was used as the chromatographic column, with V (acetonitrile): V (chloroform) = 92:8 as the mobile phase. The detection wavelength was 450nm, flow rate: 1.5 mL/min, detection temperature: 35°C, injection volume: 10 μL, and the lutein content detected was 0.7% to 2.4%.

3.2 méthode colorimétrique

La colorimétrie est basée sur Lambert-Beer' S (spectrophotométrie ultraviolet-visible). La spectrophotométrie Ultraviolet-visible (UV-vis) est une méthode simple, rapide et peu coûteuse pour une analyse précise fondée sur la proportionnalité entre la concentration de la substance mesurée et l’absorbance [27]. Li Gaofeng [28] a amélioré le résultat de la détermination de la lutéine de 33% en ajustant le rapport éluent hexane: acétonitrile: méthanol à 70:25:5. Cependant, l’incapacité d’analyser les différents isomères de la lutéine, la faible sensibilité et la sensibilité aux interférences demeurent des désavantages importants de la spectrophotométrie ultraviolet-visible, ce qui restreint considérablement son application et son développement.

3.3 avantages et inconvénients des méthodes de détermination de la lutéine

La chromatographie liquide à haute pression (CLHP) peut être utilisée pour séparer divers isomères caroténoïdes [27]. La chromatographie liquide à haute pression (CLHP) est une méthode de détermination de la lutéine qui est précise et stable, et peut détecter efficacement et rapidement le contenu des composants dans un échantillon. Il convient pour déterminer la teneur en lutéine. La chromatographie liquide à haute pression (CLHP) est très spécifique et précise, mais elle prend beaucoup de temps. La spectrophotométrie UV-Visible est rapide, mais a une faible sensibilité, est sensible aux interférences, a une faible spécificité et n’est pas assez précise. La teneur en lutéine des souches a été déterminée à l’aide de la spectrophotométrie UV-Visible. Comparé à d’autres méthodes existantes, il présente les avantages d’être rapide et facile à utiliser, faible coût de détection et faible consommation de solvant. Il est adapté pour la détection de la teneur totale en lutéine dans les soucis et leurs produits transformés bruts et raffinés.

4 fonctions de la lutéine

Vegetables, fruits and carrots are rich in lutein, with marigolds having the highest lutein content [24]. Lutein can delay the weakening of vision and blindness caused by macular degeneration in the elderly. Lutein also has good coloring [31], anti-cancer and anti-oxidation functions. It has been listed as a food coloring and nutrient in Europe and other countries [29].

4.1 fonction de coloration

Lutein can change the body color of animals, improve the fertilization and hatchability of eggs, and increase the reproductive rate. The coloring of lutein can be used in egg yolks and poultry and chicken feed. Since people tend to prefer yellow to yellow for the nutritional value of chicken, lutein' S bon effet colorant a été largement utilisé comme additif alimentaire dans les pays du monde entier. La lutéine est un pigment naturel sans effets secondaires. Il répond également à la demande du marché et aux normes sanitaires grâce à ses propriétés sûres et nutritives [30-31].

4.2 fonction anticancéreuse

La lutéine est l’un des principaux caroténoïdes dans le sang humain et a des fonctions biologiques spéciales pour inhiber la croissance des tumeurs [32-33]. Des études récentes ont montré que la lutéine peut inhiber la croissance de divers cancers, tels que le cancer du sein, le cancer du côlon et le cancer de la peau. Des recherches menées par l’école de médecine de l’université de New York ont montré qu’il existe une relation étroite entre l’incidence du cancer du sein et l’apport en lutéine. L’incidence du cancer du sein dans le groupe expérimental ayant une faible consommation de lutéine était de 2,08 à 2,21 fois plus élevée que dans le groupe ayant une consommation élevée de lutéine [34-35].

4.3 prévention de la perte de vision

La lutéine peut prévenir efficacement la dégénérescence maculaire liée à l’âge (dmla) et les cataractes [36]. Un apport régulier de lutéine peut prévenir efficacement les effets nocifs des rayonnements des ordinateurs sur le corps humain [37]. Des études ont montré que le pigment maculaire dans l’œil humain est composé de deux types de lutéine présents dans l’alimentation, la lutéine et la zéaxanthine. Chez les patients âgés de 60 à 81 ans atteints de dégénérescence maculaire liée à l’âge, des études cliniques ont montré qu’après 15 semaines de supplémentation en lutéine, la teneur en pigment maculaire a augmenté de façon significative, réparant ainsi les tissus rétiniens endommagés [38]. Par conséquent, la supplémentation en lutéine peut considérablement améliorer la pigmentation maculaire liée à l’âge et prévenir la dégénérescence maculaire.

4.4 fonction antioxydante

La lutéine est sûre et non toxique, possède des propriétés antioxydantes et est largement utilisée en médecine [39]. Les espèces réactives d’oxygène dans le corps humain sont un facteur important qui nuit à la santé humaine. La lutéine, en tant qu’antioxydant, peut inhiber l’activité des espèces réactives d’oxygène et l’empêcher d’endommager les cellules normales. La lutéine peut protéger le corps contre les dommages en éteignant l’oxygène singlet et en capturant les radicaux actifs de l’oxygène par extinction physique ou chimique [40]. Des résultats de recherche récents montrent [41] que l’antioxydant naturel lutéine peut prévenir les dommages de la peau causés par le soleil et#39; S rayons nocifs. Par conséquent, l’ajout d’une certaine quantité de lutéine dans les aliments peut prévenir une série de maladies causées par le vieillissement des organes dans le corps humain. La lutéine peut également être utilisée dans les cosmétiques pour prévenir les dommages de la peau.

5 problèmes et perspectives de développement

5.1 problèmes

Green vegetables, fruits and flowers are all rich in lutein, but marigolds have the highest lutein content [42]. Marigolds are divided into pigment marigolds and ornamental marigolds, and lutein is generally extracted from pigment marigolds. Marigold seeds are now mainly imported from abroad [42]. Some foreign companies are at the forefront of research and development and application. Although China is also constantly carrying out research on lutein, there is still room for improvement compared with foreign countries.

À l’heure actuelle, le contenu de lutéine de China&#Les variétés de souches pigmentaires sont relativement faibles et présentent une faible résistance à la maladie des taches noires. La maladie des taches noires peut former des taches brunes sur les feuilles de souche, qui continuent de se propager, causant éventuellement la dépérissement et la mort des feuilles. Dans les 7 jours, il peut rapidement causer la mort de toute la plante, limitant sévèrement la production de souches. Actuellement, il y a un manque de variétés résistantes aux maladies dans le pays et à l’étranger. Les derniers résultats de recherche du centre de recherche sur les biotechnologies agricoles de pékin de l’académie des Sciences agricoles et forestières de pékin montrent que l’indice de maladie du principal cultivar de pigment marigold dans le domaine est aussi élevé que 76,29. L’indice de maladie de certains autres cultivars est également généralement élevé, le meilleur étant 56,67 et le reste supérieur à 70. Cela indique que les cultivars pigmentaires de soucis résistants aux taches noires sont très rares sur le marché intérieur. À l’heure actuelle, la production de lutéine en Chine consiste à transformer des fleurs de soucis en granulés séchés, qui sont ensuite transformés en extrait de lutéine ou en poudre à faible teneur en lutéine pour la vente. Il est utilisé comme matière première pour les utilisateurs et#39; Traitement ultérieur ou comme colorant d’alimentation [43]. La technologie de production pour la préparation de la lutéine à haute teneur et à haute pureté pour une utilisation dans les aliments et les médicaments n’est pas encore mûre, et de nombreux instituts de recherche la développent encore. Par conséquent, la technologie efficace et sûre d’extraction et de purification de la lutéine doit être améliorée.

5.2 perspectives de développement

La lutéine est un pigment naturel avec un bon pouvoir colorant, des avantages nutritionnels et de santé, et est largement utilisé dans les additifs alimentaires, médicaux et alimentaires. La lutéine peut également prévenir la dégénérescence maculaire, les tumeurs, les maladies cardiovasculaires et améliorer le corps et#39; S système immunitaire. Il aura de larges perspectives dans les domaines alimentaire et médical. La lutéine a reçu la certification GRAS de la Food and Drug Administration des États-Unis en 2002. La lutéine et les esters de lutéine sont très populaires sur le marché américain [44].

Due to its Coloration naturelle ability and its dual nutritional and health effects, lutein has great development and application potential [20]. 1 g of lutein is worth the same as 1 g of gold [6], and it has been given the reputation of “plant gold”. Currently, there is a global market shortfall of about 1 million tons of lutein [45]. Therefore, there is a huge market prospect for the industrial production of marigolds and the extraction of lutein. Every year, enterprises and factories continue to increase the production of marigolds.

Sur la base des perspectives de marché et de la valeur commerciale de la lutéine, le développement et la production de variétés avec des droits de propriété intellectuelle indépendants est le chemin de développement durable de l’industrie des préoccupations, qui est d’une importance vitale pour la promotion de l’industrialisation et la construction de la marque en Chine. À l’avenir, nous devrions intensifier nos efforts pour cultiver des variétés de souci pigmenté à haute teneur en lutéine et à haute résistance à la maladie des taches noires. Dans le même temps, nous devrions également développer des procédés efficaces et sûrs d’extraction de la lutéine et des produits de lutéine, élargir les champs d’application de la lutéine, et la faire mieux servir les domaines médicaux, alimentaires et de soins de santé.

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