Comment extraire et examiner la lutéine?

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

La lutéine est un pigment végétal naturel qui a non seulement un effet colorant, mais a également des effets antioxydants et immunitaires chez les humains et les animaux, et peut prévenir efficacement la dégénérescence maculaire [1] et le cancer[2]. La lutéine a été largement utilisée dans la médecine, les produits de santé, la nourriture, les cosmétiques, l’alimentation animale et d’autres domaines [3]. Le souci est la matière première la plus importante pour l’extraction de la lutéine [4]. Les soucis sont divisés en soucis ornementaux et en soucis pigmentaires. Les marigolds pigments orange-jaune contiennent des niveaux plus élevés de lutéine [5]. Les souci sont une plante très adaptable, facile à cultiver et ayant un effet expectorant [6]. À l’heure actuelle, les caractéristiques générales des variétés nationales de souci ne sont pas aussi bonnes que celles des variétés importées [7].

Actuellement, la Chine représente environ 90% du monde' la zone de culture du souci, etLa lutéine est principalement utilisée dans l’alimentationIci et ailleurs. 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 principauxLes méthodes d’extraction de la lutéine sont le séchage, l’extraction, l’extraction par micro-ondes, macération, ultrasons et 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 dePoudre de lutéine de 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

Les micro-ondes sont une forme de chauffage pénétrant instantané. L’action du champ micro-ondes décompose les parois cellulaires de la plante, accélérant ainsi le taux d’extraction et augmentant efficacement le rendement du produit [13]. Xu Xia et al. [14] ont utilisé unProcédé à micro-ondes pour extraire la lutéine à partir de particules de souci, 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 meilleurSolvant pour extraire la lutéine des écorces d’agrumes séchéesLa 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] ont utilisé une méthode ultrasonique pour extraire les esters de lutéine des soucis. Le solvant d’extraction était composé à 80% d’hexane; La température était de 30°C, le rapport matériel-liquide était de 1:30 et le temps était de 20 minutes; Le taux d’extraction était de 93,9 % lorsque la puissance ultrasonique était de 800 W, ce qui était de 24,7 % plus élevé que le taux d’extraction conventionnel. Afin d’explorer le procédé d’extraction de la lutéine à partir de souillages, Ye Zhaowei et al. [19] ont utilisé la méthode de chauffage au bain-marie et leRendement en lutéine par ultrasonicationComme norme pour déterminer la méthode d’extraction optimale. Les résultats ont montré que l’extraction de lutéine par ultrasonication était nettement meilleure que les deux autres méthodes et que la teneur pouvait atteindre 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.Lutéine extraite 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 par ultrasonsPeut 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 entièrementDissoudre la lutéine dans des fleurs de souci, augmenter le taux de dissolution, raccourcir le temps d’extraction et a une efficacité d’extraction élevée. 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] ont utilisé la chromatographie liquide à haute pression pour déterminer la teneur en lutéine, en utilisant l’acétonitrile: méthanol (95:5) comme phase mobile. La solution de lutéine a le meilleur effet d’absorption à une longueur d’onde de 446 nm. Chen Jieli et al. [26] ont utilisé acétonitrile: méthanol (98:2) comme phase mobile, avec un débit de 0,8ml /min, la température de la colonne était de 25°C, le volume d’injection était de 20μL, la lutéine était dissoute dans l’éthanol à 95%, et l’analyse a montré que le taux d’absorption était le plus élevé à 446nm. Ce laboratoire a déterminé la teneur en lutéine du pigment marigold par chromatographie liquide à haute pression. Une colonne de Shimadzu ODS-3 C18 (φ5μm4,6 × 250mm) A été utilisée comme colonne chromatographique, avec V (acétonitrile): V (chloroforme) = 92:8 comme phase mobile. La longueur d’onde de détection était de 450nm, le débit: 1,5 mL/min, la température de détection: 35°C, le volume d’injection: 10 μL et la teneur en lutéine détectée était de 0,7% à 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 àDétermination de 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

Légumes, fruits et carottes sont riches en lutéine, avecSouci ayant la teneur en lutéine la plus élevée[24]. La lutéine peut retarder l’affaiblissement dela vision et dela cécité causés par la dégénérescence maculaire chez les personnes âgées. La lutéine a également une bonne coloration [31], des fonctions anti-cancer et anti-oxydation. Il a été répertorié comme colorant alimentaire et nutriment en Europe et dans d’autres pays [29].

4.1 fonction de coloration

La lutéine peut changer la couleur du corps des animaux, améliorer la fécondation et l’éclosion des œufs, et augmenter le taux de reproduction. Le colorant de lutéine peut être utilisé dans les jaunes d’œufs et les aliments pour volailles et poulets. Puisque les gens ont tendance à préférer jaune à jaune pour la valeur nutritive du poulet, lutéine ' 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].L’apport régulier de lutéine peut efficacement prévenir l’effet nocifS du rayonnement d’ordinateur 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, a des propriétés antioxydantes, et est largement utilisé 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 cosmétiquesPour prévenir les dommages de la peau.

5 problèmes et perspectives de développement

5.1 problèmes

Les légumes verts, les fruits et les fleurs sont tous riches en lutéine, mais les souci ont la teneur la plus élevée en lutéine [42]. Les souci se divisent en souci pigmentaire et souci ornemental, et la lutéine est généralement extraite des souci pigmentaire. Les graines de souci sont maintenant principalement importées de l’étranger [42]. Certaines entreprises étrangères sont à la pointe de la recherche et du développement et de l’application. Bien que la Chine mène également constamment des recherches sur la lutéine, il y a encore une marge d’amélioration par rapport aux pays étrangers.

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. A l’heure actuelle,Production de lutéine en ChineConsiste 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].

En raison de sa capacité de coloration naturelle et de ses doubles effets nutritionnels et sur la santé,La lutéine a un grand potentiel de développement et d’application[20]. 1 g de lutéine vaut la même chose que 1 g d’or [6], et on lui a donné la réputation d’ «or végétal». Actuellement, le marché mondial manque d’environ 1 million de tonnes de lutéine [45]. Par conséquent, il existe une énorme perspective de marché pour la production industrielle de soucis et l’extraction de lutéine. Chaque année, les entreprises et les usines continuent d’augmenter la production de soucis.

Sur la base des perspectives du marché etValeur 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 du souci, 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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