Comment extraire la poudre de lycopène?

Le lycopène (C40H56) est un caroténoïde présent dans les aliments végétaux qui a des effets nutritionnels et colorants. Parmi les caroténoïdes connus, il a la plus forte activité de désaltération de l’oxygène singlet, deux fois celle du bêta-carotène, 100 fois celle de la vitamine E et 1000 fois celle de la vitamine C [1].

Le lycopène est largement présent dans le thé et les racines des radis, carottes, navets et chou frisés, ainsi que dans les tomates, les pastèques, les papayes et les grenades [2]. Dans les tomates mûres, 80% à 90% de la composition pigmentaire est le lycopène [3]. Le lycopène est un hydrocarbure à chaîne droite typique. Grâce à sa structure chimique spéciale (11 doubles liaisons conjuguées et 2 doubles liaisons non conjuguées) [4], il a le potentiel d’influencer l’auto-oxydation des graisses. Ses fortes propriétés antioxydantes et ses applications sont également les principaux domaines de recherche dans l’étude des fonctions physiologiques du lycopène. Il contient également une variété d’ingrédients bénéfiques tels que des vitamines, des minéraux et des glucides, et a été surnommé «or végétal» [1].

Dans le domaine de la transformation alimentaire,Le lycopène est utilisé comme additif alimentairePour réduire le taux d’oxydation des lipides dans le bœuf et ses produits carnés et prolonger la durée de conservation. Il est souvent utilisé dans le traitement de produits tels que les saucisses de francfort, les saucisses fraîches, les saucisses fermentées, les hamburgers et la viande hachée [5]. Dans le même temps, des enquêtes épidémiologiques ont montré que les avantages nutritionnels et sanitaires du lycopène ont été rapportés comme traitements complémentaires appropriés pour des maladies, telles que celles utilisées pour traiter et améliorer l’obésité, le diabète, le cancer de la prostate, les maladies cardiovasculaires et le syndrome métabolique. LEH et al. [6] ont démontré que le lycopene peut aider à prévenir et traiter le diabète sucré de type 2 (T2DM) en réduisant les biomarqueurs du stress oxydatif et en induisant des mécanismes de défense antioxydante.

Pendant ce temps, MIRAHMADI et al. [7] ont analysé le mécanisme anti-cancer du lycopène à travers des expériences de culture cellulaire. Le lycopène peut réduire l’expression de la molécule anti-apoptotique lymphoma b (Bcl 2) en activant la surexpression des protéines TP 53 et Bax (Bcl 2-associated X protein) et de l’arnm, augmentant ainsi le taux d’apoptose et la capacité anti-proliférative des cellules cancéreuses, et de ce fait devenir un traitement complémentaire pour le cancer de la prostate. En outre,Le lycopène peut également être utilisé comme additif alimentaire pour l’alimentation animale, et il joue un rôle positif dans l’élevage par stress oxydatif et l’amélioration de la qualité de la viande [8]. Dans l’ensemble, c’est précisément en raison de ses fonctions physiologiques uniques et de son large éventail d’applications qu’il est devenu le «nouvel aliment fonctionnel préféré du 21ème siècle». Il a été reconnu comme un nutriment de classe a par l’organisation des Nations unies pour l’alimentation et l’agriculture (FAO/ oms) et le comité mixte de l’organisation des Nations unies pour l’alimentation et l’agriculture/organisation mondiale de la santé d’experts sur les additifs alimentaires (JECFA), et peut être largement utilisé dans les aliments diététiques, la médecine, les cosmétiques et d’autres domaines [9]. Ce qui suit résume systématiquement les méthodes d’extraction du lycopène et ses fonctions physiologiques typiques, jetant ainsi les bases théoriques de la préparation industrielle et du développement fonctionnel du lycopène.

1 extraction de lycopène

Avec le développement de l’économie et l’amélioration des gens et#Le niveau de vie matériel, la nutrition et la sécurité des aliments sont progressivement devenus un sujet brûlant de préoccupation sociale active. Par conséquent, les consommateurs sont très curieux et recherchent les aliments contenant certaines substances fonctionnelles. Le lycopène est devenu un sujet chaud de la discussion internationale en raison de sa fonctionnalité unique et a attiré l’attention d’experts du monde entier. Actuellement, les principales méthodes d’extraction du lycopène sont l’extraction par solvant organique, l’extraction assistée par ultrasons, l’extraction par fluide supercritique, etc. [10].

1.1 extraction par solvant organique

La nature lipophile du lycopène est souvent exploitée dans l’industrie, et le lycopène est extrait de matières premières végétales par une méthode d’extraction au solvant organique. Cette méthode est simple à manipuler et très pratique, et est maintenant devenue l’une des méthodes les plus courantes pour extraire le lycopène dans l’industrie. Zhao Jianying et al. [11] ont étudié l’utilisation de l’optimisation de la surface de réponse pour analyser les effets de différentes solutions, des rapports liquide-matière, des températures d’extraction, des temps d’extraction et d’autres facteurs sur l’efficacité d’extraction du lycopène des tomates cerises fraîches. Les résultats ont montré que lorsque l’acétate d’éthyle a été choisi comme milieu d’extraction, la température d’extraction était de 45°C, le temps d’extraction était de 4 h et le pH d’extraction était de 6. De plus, POOJARY et al. [12] ont utilisé une méthode de conception factorielle pour extraire des données pures.Lycopène all-trans de tomateLe traitement des déchets et des résultats similaires ont été obtenus. Le milieu d’extraction optimal était un mélange d’hexane et d’acétone dans un rapport de 1:3, la température d’extraction était de 20°C et le temps d’extraction était de 40 minutes. Le taux de récupération et la pureté du lycopène all-trans étaient aussi élevés que 94,7 % et 98,3 %b. Cependant, cette méthode est très susceptible de causer des résidus de solvants chimiques à la surface de l’extrait, et la plupart des solvants d’extraction choisis sont potentiellement nocifs pour le corps humain et l’environnement [13]. Par conséquent, KYRIAKOUDI et al. [14] ont optimisé les conditions d’extraction du lycopène à partir de cette méthode, en utilisant un solvant eutectique profond naturel hydrophobe synthétisé avec différentes proportions d’acide caprique et d’acide laurique comme milieu d’extraction. Le taux de récupération du lycopène est comparable à celui du solvant organique (acétone). Cette méthode est non toxique, respectueuse de l’environnement, et tire le meilleur parti des matières premières. Il est sur le point de s’industrialiser.

1.2 extraction assistée par ultrasons

L’extraction assistée par ultrasons est largement utilisée dans l’extraction de substances actives fonctionnelles, la transformation des aliments et la conservation des aliments en raison de son efficacité élevée provoquée par l’effet de cavitation, l’effet thermique et l’action mécanique [15]. Par rapport à l’extraction traditionnelle par chauffage, à l’extraction par micro-ondes et aux méthodes d’extraction supercritiques, l’extraction assistée par ultrasons présente les caractéristiques d’un temps d’extraction court, d’une basse température et d’une efficacité d’extraction élevée, et est plus économique et adaptable. XU et al. [16] ont utilisé l’extraction assistée par ultrasons pourExtrait de lycopène all-trans de pamplemousse rouge....... Par rapport à la méthode traditionnelle d’extraction au solvant, la méthode d’extraction assistée par ultrasons réduit considérablement le temps d’extraction (30 min) tout en augmentant le taux d’extraction de 1,81 fois. On explique en outre que par rapport à la température optimale (40 °C) de la méthode d’extraction traditionnelle, la température optimale (30 °C) du procédé d’extraction assistée par ultrasons est relativement faible, ce qui peut également limiter efficacement la dégradation du lycopène all-trans pendant le processus d’extraction et augmenter le taux d’extraction [17].

Sur cette base, Li Changbao et al. [18] ont combiné les caractéristiques de la technologie d’hydrolyse enzymatique, qui favorise la dissolution de la paroi cellulaire, à la technologie d’hydrolyse enzymatique assistée par ultrasons pour étudier l’effet de l’extraction de la solution verte eutectique sur le taux d’extraction du lycopene des tomates cerises. Les conditions optimales d’extraction se sont avérées être un mélange d’enzymes (cellulase et pectinase) à un dosage de 3,6 %, un rapport liquide/solide de 1:40, à une température d’extraction de 54°C, un mélange d’enzymes (cellulase et pectinase) à un dosage de 3,6 %, un rapport liquide/solide de 1:40.Rendement d’extraction de lycopène le plus élevéDe 410,94 ± 1,78 μg/g a été obtenu lorsque le temps ultrasonique était de 22 min. Ce résultat est semblable à celui de Konwarh et al. [19]. Par rapport aux traitements uniques (seul, traitement de la cellulase Onozuka R-10 et traitement ultrasonique), l’hydrolyse enzymatique assistée par ultrasons peut augmenter le rendement de lycopène dans les écorces de tomates de 662%, 225% et 150% par rapport aux traitements uniques (seul, traitement de la cellulase Onozuka R-10 et traitement ultrasonique), et la méthode a un taux de récupération des radicaux libres de 38,2%. Par conséquent, l’hydrolyse enzymatique assistée par ultrasons présente les caractéristiques de conditions d’extraction douces et de temps d’extraction court, et a de grandes perspectives de développement et un potentiel d’application dans le domaine de la séparation efficace et de la purification du lycopène.

1.3 extraction par fluide supercritique

La technologie d’extraction de fluide supercritique (SFE) utilise principalement des fluides supercritiques (solvants) pour séparer les composants souhaités (extraits) des matrices alimentaires complexes. Les extractants couramment utilisés sont le CO2, l’éthylène, le méthanol, etc. Par rapport aux méthodes traditionnelles d’extraction par solvant chimique, la technologie SFE ne consomme ni résidu de solvant chimique, est moins polluante pour l’environnement, et évite également la décomposition et la détérioration de l’extrait à des températures élevées, en maintenant l’activité biologique d’être détruite. On peut dire que l’extraction de SFE de substances bioactives est une nouvelle technologie «verte» qui s’inscrit dans le cadre du développement durable [20, 21]. DHAKANE-LAD et al. [22] ont utilisé le pamplemousse comme matière première, le SC-CO 2 et l’huile de son de riz comme co-solvants, leProcédé d’extraction optimal pour le lycopèneA été étudié par analyse de la surface de réponse. Les résultats ont montré que dans les conditions d’une pression de 325 bar, d’une température de 64°C et d’un temps d’extraction de 143 min, le taux de récupération du lycopène était de près de 70% et le taux de rétention du γ-oryzanol était de 97%.

Des résultats similaires ont été trouvés dans l’expérience de Priyadarsani et al. [23] sur l’extraction du lycopène à partir d’écorces de pamplemousse mûres. À mesure que la pression d’extraction augmentait, le taux d’extraction du lycopène augmentait significativement, ce qui indique que la pression et le temps sont étroitement liés au taux d’extraction du lycopène. Dans des conditions optimales de 305 bar, 70 °C, 35 g/min de débit supercritique de CO2 et 135 min de temps d’extraction, le taux d’extraction du lycopène peut atteindre 93%. En outre, par rapport à l’extraction de l’oléorésine par un seul hexane, laTaux d’extraction du lycopèneEst augmenté de 24% lorsque le dioxyde de carbone supercritique (SC-CO2) est utilisé en synergie avec l’extraction de l’hexane, et la biodisponibilité est augmentée à 3,3 fois [24]. Par conséquent, l’utilisation de la technologie SFE a non seulement les caractéristiques de cycle de production court, faible consommation d’énergie, haute efficacité, et aucun résidu de solvant excessif, mais a également le potentiel d’améliorer l’activité de l’extrait. Il s’agit d’une nouvelle méthode d’extraction respectueuse de l’environnement du lycopène avec de larges perspectives d’application dans la production industrielle à grande échelle [25].

2 activité fonctionnelle du lycopène

Poudre de lycopène, comme substance précurseurCapable de synthétiser le carotène, a une structure moléculaire unique à longue chaîne qui lui donne une forte capacité de piége des radicaux libres et une grande capacité antioxydante. Il a également une variété de fonctions biologiques, telles que l’inhibition de la prolifération tumorale, la prévention des maladies cardiovasculaires, l’amélioration du corps et#39; S immunité et retarder le vieillissement [26]. Par conséquent, sa bonne activité biologique lui fait montrer une forte valeur de recherche et de larges perspectives d’application dans les domaines de l’alimentation, de la médecine, des produits de santé et ainsi de suite.

2.1 activité antioxydante

La recherche humaine sur la façon de ralentir le vieillissement n’a jamais cessé. L’émergence de la «théorie du vieillissement des radicaux libres» a déclenché un point culminant dans les théories anti-âge humaines. La théorie des radicaux libres souligne que l’accumulation de radicaux libres est une cause importante du vieillissement humain [27]. Le lycopène est actuellement l’un des rares antioxydants dans la nature qui ont à la fois des avantages pour la santé et des effets colorants. Il a pour effet d’éliminer les radicaux libres dans le corps humain, empêchant les dommages d’oxydation à l’adn et aux protéines dans le corps, retardant le vieillissement cellulaire, et retardant le processus de vieillissement. WANG et al. [28] ont découvert à travers des expériences in vitro et in vivo que le lycopène améliore le stress oxydatif dans les reins et soulage l’apoptose des cellules rénales en activant le transfert nucléaire du facteur clé antioxydant Nrf 2 tout en inhibant l’expression des facteurs de signal NF-κB et en inhibant la production d’espèces réactives d’oxygène (ROS) dans les cellules épithéliales tubulaires rénales.

ZHAO et al. [29] ont montré quePoudre de lycopèneNon seulement a le potentiel d’améliorer les dommages neuronaux dans le cerveau humain, mais joue également un rôle positif dans la réparation du dysfonctionnement synaptique. Ce résultat est similaire à celui de HU [30], qui a montré que la poudre de Blakeslea trispora (une préparation au lycopene) a pour effet d’améliorer les activités de la superoxyde dismutase, de la catalase et de la glutathion peroxydase, réduisant efficacement le niveau de radicaux libres dans le corps, ce qui indique que la poudre de Blakeslea trispora a pour effet de protéger le corps contre les dommages dus au stress oxydatif et d’améliorer le vieillissement cellulaire induite par les radicaux libres. C’est précisément en raison de son activité super antioxydante que le lycopène a le potentiel de devenir un antioxydant naturel, et il a de larges perspectives d’application et le potentiel de développement en retardant l’oxydation des aliments et le développement d’aliments fonctionnels.

Le Nitrite est actuellement un additif alimentaire essentiel dans la production de saucisses fermentées, mais c’est aussi un fort cancérogène qui pose des risques potentiels pour la santé [31]. Wang et al. [32] ont constaté que lorsque le lycopène a été utilisé pour remplacer une partie du nitrite dans la production de saucisses fermentées, non seulement il a amélioré considérablement la couleur de la saucisse, mais il a également réduit les niveaux d’azote basique volatil et d’acide thiobarbiturique dans la saucisse, prolongeant efficacement la durée de conservation de la saucisse fermentée et servant à la fois de révélateur de couleur et de conservateur. D’autres études ont également montré que l’extrait de lycopène peut effectivement prolonger la durée de conservation et la stabilité de l’huile de lin [33]. Cependant, son coût de production élevé et sa faible stabilité limitent son application dans la production d’huile comestible. En résumé,Le lycopène a un développement et une application durablesValeur dans les domaines pharmaceutique et alimentaire en raison de ses fortes propriétés antioxydantes.

2.2 effet anticancéreux

Les tumeurs constituent une grave menace pour la santé humaine et sont actuellement traitées principalement par chirurgie et radiothérapie [34]. Des expériences ont montré que l’ajout de lycopène à l’alimentation peut inhiber la croissance des cellules cancéreuses et réduire l’apparition de complications cancéreuses [35]. Le lycopène inhibe significativement la prolifération des cellules tumorales et améliore le corps et#39; S système immunitaire en protégeant la communication intercellulaire contre les dommages ou les interruptions [36]. Zhu Yuchen et al. [37] ont confirmé que le lycopène inhibe l’épaisseur des cellules souches du cancer du sein (CBSCS) et améliore la sensibilité à la chimiothérapie en régulant l’expression des facteurs clés dans la voie de signalisation NF-κB et en réduisant le corps et#39; niveau S ROS. Dans le même temps,Le lycopène a également le potentielPerturber la formation du cytosquelette, inhiber sélectivement la croissance cellulaire, réguler l’expression des protéines du cycle cellulaire et induire l’apoptose [38]. Des expériences cliniques anticancéreuses ont démontré que le lycopène en association avec l’huile de spore de ganoderma lucidum (LZFQ) inhibe la prolifération de diverses cellules cancéreuses. Le mécanisme d’action se manifeste principalement dans la régulation de l’expression des protéines pro-apoptotiques (Bax), caspase-3 et Bcl-2, induisant l’apoptose et inhibant la croissance des tumeurs transplantées in vivo, en particulier l’effet d’inhibition sur les cellules cancéreuses du poumon non-petites cellules humaines est le meilleur (IC 50= 0,49 mg/mL) [39]. Par la suite, la recherche de Sui Jingjing et al. [40] a également confirmé que les capsules douces d’huile de spore de lycopène ganoderma lucidum sont un supplément thérapeutique potentiel qui est non toxique et sans danger pour le corps et améliore le corps et#39; S capacité immunitaire cellulaire. Cela montre que le lycopène a de bonnes perspectives de développement dans la prévention et le traitement du cancer, et peut être largement utilisé dans les aliments naturels et les médicaments médicaux.

2.3 autres

Les maladies cardiovasculaires (MCV) sont un terme collectif pour les maladies cardiovasculaires et cérébrovasculaires et ont gravement menacé la santé des personnes d’âge moyen et des personnes âgées [34]. Le stress oxydatif et le manque d’antioxydants jouent un rôle clé dans le développement et la progression des MCV. Des études épidémiologiques ont révélé que les pays méditerranéens ont un taux de mortalité par MCV plus faible, ce qui peut être lié à la consommation de lycopène dans l’alimentation méditerranéenne [41]. Les tomates sont l’un des légumes indispensables dans le régime méditerranéen, fournissant à l’hommeUne grande quantité de lycopèneEt d’autres substances bioactives.

Des études cliniques ont montré que chez les patients atteints d’athérosclérose coronaire, un supplément quotidien de 7 mg de lycopène peut réduire efficacement le corps et#39; S teneur en IgG de Chlamydia pneumoniae, indiquant que le lycopène a des propriétés anti-inflammatoires significatives et joue un rôle positif dans l’amélioration et la prévention des maladies cardiovasculaires [42]. En outre, le syndrome métabolique (sep) est un état pathologique de troubles métaboliques pouvant induire l’apparition et le développement de diverses maladies, telles que le diabète, l’obésité et les maladies cardiovasculaires et cérébrovasculaires. TSITSIMPIKOU et al. [43] ont constaté dans une expérience clinique que, après environ 60 jours de consommation continue de tomate, les patients atteints de sclérose en plaques avaient des réductions significatives du facteur de nécrose tumorale (tnf-α) et des taux asymétriques de diméthylarginine (ADMA) à 10,2% et 17,5%, respectivement, et des réductions significatives de la résistance à l’insuline et des taux de lipoprotéines de basse densité (LDL) de 32,9% et 33,1%, respectivement (p < 0,001), les taux de cholestérol lipoprotéique de haute densité (cholestérol HDL) ont augmenté de 7,6%. Ces indicateurs confirment en outre que le lycopène a pour effet d’inhiber la production de cytokines pro-inflammatoires, d’améliorer le dysfonctionnement des cellules endothéliales vasculaires et de maintenir des niveaux normaux de glucose dans le sang. En résumé,Le lycopène peut améliorer la capacité métabolique cellulaireEn régulant les niveaux d’expression des facteurs métaboliques dans le corps, améliorant ainsi potentiellement l’immunité et régulant les troubles du syndrome métabolique et les complications associées.

3 résumé

Cet article donne un aperçu systématique du développement et de l’application des procédés d’extraction du lycopène et de son activité physiologique dans les domaines de l’alimentation, de la médecine et des produits de santé. L’invention concerne respectivement les méthodes d’extraction optimales et les paramètres de procédé pour l’extraction du lycopène par extraction au solvant organique, extraction assistée par ultrasons et extraction par fluide supercritique. En outre, à partir de l’activité physiologique du lycopène, le mécanisme d’action de ses propriétés fonctionnelles (telles que l’activité antioxydante, les effets anticancéreux et autres) in vivo/in vitro est analysé, et il est appliqué à la production et à la fabrication d’aliments, de médicaments et de produits de santé, de manière à améliorer le potentiel de dommages oxydatifs induits par les radicaux libres, inhibe la prolifération maligne des cellules tumorales, Et réguler les maladies cardiovasculaires et cérébrovasculaires et les troubles du syndrome métabolique. Cependant, laBiodisponibilité médiocre du lycopèneLimite son application dans les domaines de la biomédecine et du développement d’aliments fonctionnels. À l’avenir, le lycopène peut être combiné avec diverses technologies telles que l’encapsulation et des supports tels que la microencapsulation, la charge d’émulsion et la nanotechnologie, pour ralentir sa dégradation dans le corps et améliorer sa biodisponibilité et sa stabilité. Il s’agit sans aucun doute d’un projet unique dans la technologie de l’industrie alimentaire, et ouvrira sûrement de nouvelles avenues pour le développement et l’application du lycopène' S activité fonctionnelle.

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