Comment extraire la poudre de lycopène?

Lycopene (C40H56) is a carotenoid found in plant foods that has nutritional Et en pluscoloring effects. It has the strongest quenching activity De lasinglet oxygen among known carotenoids, twice that De labeta-carotene, 100 times that of vitamin E, and 1000 times that of vitamin C [1].

Lycopene is widely found in tea and the roots of radishes, carrots, turnips and Chou frisé, as well as in tomatoes, watermelons, papayas and pomegranates [2]. In ripe tomatoes, 80% to 90% of the pigment composition is lycopene [3]. Lycopene is a typical straight-chain hydrocarbon. Thanks to its special chemical structure (11 conjugated double bonds and 2 non-conjugated double bonds) [4], it has the potential to affect the auto-oxidation of fats. Its strong antioxidant properties and applications are also the main research areas in the study of the physiological functions of lycopene. It also contains a variety of beneficial ingredients such as vitamins, minerals and carbohydrates, and has been dubbed “plant gold” [1].

Dans le domaine de la transformation alimentaire,lycopene is used as a food additive to reduce the lipid oxidation rate in beef and its meat products and extend the shelf life. It is often used in the processing of products such as Frankfurt sausages, fresh sausages, fermented sausages, hamburgers and minced meat [5]. At the same time, epidemiological surveys have shown that the nutritional and health benefits of lycopene have been reported as appropriate supplementary treatments for diseases, such as those used to treat and improve obesity, diabetes, prostate cancer, cardiovascular disease and metabolic syndrome. LEH et al. [6] demonstrated that lycopene can help prevent and treat type 2 diabetes mellitus (T2DM) by reducing oxidative stress biomarkers and inducing antioxidant defense mechanisms.

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 dans l’alimentation animale, et il joue un rôle positif dans l’élevage de bétail 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

The lipophilic nature of lycopene is often exploited in industry, and lycopene is extracted from plant raw materials using an organic solvent extraction method. This method is simple to manipulate and highly practical, and has now become one of the mainstream methods for extracting lycopene in industry. Zhao Jianying et al. [11] explored the use of response surface optimization to analyze the effects of different solutions, liquid-to-material ratios, extraction temperatures, extraction times, and other factors on the extraction efficiency of lycopene from fresh cherry tomatoes. The results showed that when ethyl acetate was selected as the extraction medium, the extraction temperature was 45°C, the extraction time was 4 h, and the extraction pH was 6. In addition, POOJARY et al. [12] used a factorial design method to extract pure all-trans lycopene from tomato processing waste, and similar results were obtained. The optimal extraction medium was a mixture of hexane and acetone in a ratio of 1:3, and the extraction temperature was 20°C and the extraction time was 40 min. The recovery rate and purity of all-trans lycopene were as high as 94.7% and 98.3%b. However, this method is very likely to cause chemical solvent residues on the surface of the extract, and most of the extraction solvents selected are potentially harmful to the human body and the environment [13]. Therefore, KYRIAKOUDI et al. [14] optimized the extraction conditions of lycopene based on this method, using a hydrophobic natural deep eutectic solvent synthesized with different proportions of capric acid and lauric acid as the extraction medium. The lycopene recovery rate is comparable to that of the organic solvent (acetone). This method is non-toxic, environmentally friendly, and makes the most of raw materials. It is set to become industrialized.

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 pour extraire le lycopène entièrement trans du 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 une dose de 3,6 %, un rapport liquide/solide de 1:40, à une température d’extraction de 54°C, le rendement d’extraction de lycopène le plus élevé de 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. Le procédé optimal d’extraction du lycopène a 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%. De plus, par rapport à l’extraction monohexane de l’oléorésine, le taux d’extraction du lycopène est augmenté de 24% lorsque du dioxyde de carbone supercritique (SC-CO2) est utilisé en synergie avec l’extraction 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, as a precursor substance capable of synthesizing carotene, has a unique long-chain molecular structure that gives it strong free radical scavenging ability and high antioxidant capacity. It also has a variety of biological functions, such as inhibiting tumor proliferation, preventing cardiovascular disease, enhancing the body' 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] showed that lycopene powder not only has the potential to improve neuronal damage in the human brain, but also plays a positive role in repairing synaptic dysfunction. This result is similar to that of HU [30], which showed that Blakeslea trispora powder ( a lycopene preparation) has the effect of improving the activities of superoxide dismutase, catalase and glutathione peroxidase, effectively reducing the level of free radicals in the body, indicating that Blakeslea trispora powder has the effect of protecting the body from oxidative stress damage and improving free radical-induced cell aging. It is precisely because of its super antioxidant activity that lycopene has the potential to become a natural antioxidant, and it has broad application prospects and development potential in delaying food oxidation and the development of functional foods.

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, lycopene has sustainable development and application value in both the pharmaceutical and food processing fields due to its strong antioxidant properties.

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. En même temps, le lycopène a également le potentiel de perturber la formation du cytosquelette, d’inhiber sélectivement la croissance cellulaire, de réguler l’expression des protéines du cycle cellulaire et d’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]. La tomate est l’un des légumes indispensables dans le régime méditerranéen, fournissant à l’homme une grande quantité de lycopène et 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

This paper provides a systematic overview of the development and application of lycopene extraction processes and its physiological activity in the fields of food, medicine and health products. The optimal extraction methods and process parameters for extracting lycopene by organic solvent extraction, ultrasonic-assisted extraction and supercritical fluid extraction are introduced respectively. Furthermore, starting from the physiological activity of lycopene, the mechanism of action of its functional properties (such as antioxidant activity, anticancer effects and others) in vivo/in vitro is analyzed, and it is applied to the production and manufacturing of food, medicine and health products, so as to improve the potential of free radical-induced oxidative damage, inhibit the malignant proliferation of tumor cells, and regulate cardiovascular and cerebrovascular diseases and metabolic syndrome disorders. However, the poor bioavailability of lycopene limits its application in the fields of biomedicine and functional food development. In the future, lycopene can be combined with various technologies such as encapsulation and carriers, such as microencapsulation, emulsion loading, and nanotechnology, to slow down its degradation in the body and improve its bioavailability and stability. This is undoubtedly a unique blueprint in food industry technology, and will surely open up new avenues for the development and application of lycopene' S activité fonctionnelle.

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