Étude sur la lutéine et les antioxydants

La lutéine est un caroténoïde non actif contenant de l’oxygène a. La molécule contient deux anneaux de chromone différents, chacun avec un groupe hydroxyle fonctionnel au troisième atome de carbone. Il y a trois centres asymétriques à C-3, c-3’ Et etc-6’, il y a donc théoriquement huit stéréoisomères. En raison de la complexité du processus de préparation de la lutéine, la synthèse chimique d’un seul isomère de lutéine n’a pas encore été couronnée de succès. Actuellement, la lutéine ne peut être extraite que des plantes naturelles.

La lutéine est un caroténoïde naturel largement présent dans les légumes, les fleurs, les fruits et certaines algues. C’est un colorant alimentaire naturel et un nutriment alimentaire. Au cours des dernières années, une grande quantité de preuves épidémiologiques a montré [1-2] que la lutéine a des effets biologiques antioxydants, anti-vieillissement et anti-mutagènes importants, et a un large éventail d’activités biologiques dans la prévention de la dégénérescence maculaire, les maladies cardiovasculaires, bloquer la tumorigénèse et le développement, et améliorer l’immunité. La FDA des États-Unis a approuvé la lutéine comme un aliment généralement reconnu comme sûr en 2003, et à la fin de 2006, la Chine a également approuvé l’utilisation de la lutéine comme agent colorant dans les aliments, avec une quantité d’ajout de 50mg/kg à 150mg/kg. Il a également approuvé l’ajout de lutéine comme supplément nutritionnel pour le nourrisson ou les enfants.' S aliment préparé, avec une addition de 300mg/kg à 4230mg/kg [3].

1 méthode d’extractionde la lutéine

Actuellement, seule la lutéine extraite de plantes naturelles a une activité biologique antioxydante. Ces dernières années, avec la demande croissante pour la lutéine, les chercheurs nationaux et étrangers s’efforcent de trouver des méthodes d’extraction avec des rendements plus élevés. Méthodes d’extraction de la lutéine:

1.1 Extraction par solvants organiques

L’extraction par solvant organique est de loin la méthode la plus utilisée pour extraire la lutéine. Les solvants organiques couramment utilisés sont l’hexane, l’éthanol, l’acétate d’éthyle et l’huile de solvant No 6. Zhou Yanfang et Al., et al.[4] ont utilisé un extrayant Soxhlet et une méthode de co-cuisson par reflux pour extraire des extraits de pigments à partir de particules de souci, et ont constaté que les meilleures conditions étaient un mélange d’acétone et d’acétate d’éthyle (1:1), avec un rapport matérial-liquide de 1:4 et un temps d’extraction de 7,0 h. Le rendement d’extraction de xanthophylle de souci pouvait atteindre 22,6 %. Liu Shuo et al. [5] ont étudié l’extraction et la purification de la lutéine de la Chlorella hétérotrophe USTB-01 et ont conclu que le processus optimisé est le suivant: (1) utiliser l’hexane-éthanol (rapport de volume 6,7:1,0) comme agent d’extraction pour extraire la lutéine et les esters de la poudre d’algues USTB-01. Avec un temps d’extraction de 1 h et un rapport solide-liquide de 1:50; (2) les conditions de contrôle optimisées pour la conversion des esters de lutéine en lutéine étaient une solution aqueuse naoh à 20% comme agent de saponification, la température de saponification 50 °C, le temps 6 h, le dosage d’agent de saponification 1:40; (3) grâce aux processus d’extraction, de saponification et de purification, la lutéine avec une pureté de 80,6% a été obtenue, posant une base de recherche importante pour la production de lutéine à partir de cellules chlorelle.

1.2 extraction par micro-ondes et ultrasons

La plupart des composants pigmentaires des plantes naturelles sont des substances intracellulaires, et les cellules végétales doivent souvent être brisées lors de l’extraction. Les méthodes de broyage mécanique sont moins efficaces et les méthodes de broyage chimique peuvent facilement modifier la structure et les propriétés de l’extrait. Les ondes ultrasoniques sont des ondes mécaniques élastiques de vibration qui peuvent produire un effet de cavitation rapide et fort pour détruire les cellules végétales, permettant au solvant de pénétrer les cellules végétales, de ce fait accélérant la libération, la diffusion et la dissolution des substances dans les cellules, raccourcissant le temps d’extraction et améliorant l’efficacité d’extraction. Le micro-ondes est une sorte de méthode de chauffage à pénétration instantanée. Sous l’action du champ micro-ondes, les cellules végétales sont cassées, accélérant ainsi le taux d’extraction et améliorant effectivement le rendement du produit.

Yang Maisheng et al. [6] ont utilisé de la poudre de feuille lyophilisée sous vide de chou frisé comme matière première, et les conditions pour l’extraction de la lutéine avec le tétrahydrofurane étaient une puissance ultrasonique de 400W, une température de 30°C, un temps de 20min, et l’extraction a atteint 317,25mg /kg. Dai Gang et al. [7] ont utilisé des particules de souci comme matière première pour extraire des esters de lutéine dans des conditions optimales d’hexane à 80%, un rapport matériau de 1:30, une puissance ultrasonique de 800 W, un temps de 20 min, et une température de 30 °C, avec un taux d’extraction pouvant atteindre 93,9%. Huang Xingxin et al. [8] ont étudié l’extraction ultrasonique de la lutéine de chlorelle, et ont conclu que les paramètres optimaux du procédé étaient un rapport liquide/solide de 40:1, une puissance ultrasonique de 561 W, un temps de 16,5 min, un mode d’irradiation de 4 S /5 S, et une température d’extraction de 45 °C. Le rendement optimal de lutéine était de 1,511 mg/g.

1.3 extraction supercritique de CO2

La technologie d’extraction des fluides supercritiques utilise les propriétés spéciales des fluides supercritiques. Le mélange solide ou liquide à séparer est mis en contact dans des conditions de haute pression, et la pression de fonctionnement et la température du système sont ajustées pour extraire la substance désirée. Ensuite, la densité du fluide supercritique est réduite par dépressurisation ou chauffage pour séparer l’extrait. L’extraction supercritique de CO2 présente une série d’avantages, tels qu’être non toxique et inoffensif, avoir une forte capacité de solubilisation, laissant peu de résidus de solvant, et le produit ayant une grande pureté. Il attire donc de plus en plus l’attention et est largement utilisé dans l’extraction de produits naturels.

Li Gaofeng [9] et al. ont extrait la lutéine de particules de fleurs séchées en soucis par extraction supercritique de CO2 et ont conclu que le processus optimal était une pression d’extraction de 45 MPa et une température de 50 °C; Une pression de séparation de 8 MPa et une température de 55 °C, l’extrait principal étant recueilli dans le réservoir de séparation I; Et une pression de séparation II de 4 MPa et une température de 20 °C, avec les impuretés collectées dans la séparation II. Dans ces conditions, l’extrait de lutéine a un taux d’extraction élevé. Liang Lin [10] a utilisé la technologie d’extraction supercritique du CO2 pour extraire la lutéine de l’arracheur d’argousier, et les conditions optimales du procédé ont été déterminé à une température de 48°C, une pression de 35 MPa, une pression de séparation de 15 MPa, avec un dosage d’agent d’entraînement de 9 mL. Une comparaison de l’extraction supercritique du CO2 avec l’extraction par solvant organique montre que l’extraction supercritique du CO2 peut compenser les désavantages de l’extraction par solvant organique, tels que l’opération compliquée, Long temps de traitement, et faible rendement.

1.4 extraction par solvants organiques à médiation enzymatique

La méthode enzymatique détruit l’intégrité de la structure cellulaire, exposant davantage de substances à l’intérieur des cellules pendant l’extraction et augmentant la perméabilité à l’huile. Puisque la paroi cellulaire de la plante est principalement composée de polysaccharides, la cellulase et l’hémicellulase ont l’activité la plus élevée dans la dégradation des polysaccharides et les meilleurs résultats. La dégradation enzymatique des fleurs de souci ne provoque pas d’isomérisation de la lutéine, et la poudre de souci traitée enzymatiquement a la teneur la plus élevée en lutéine all-trans, atteignant 25,1 g/kg de poids sec (poids sec) [11]. Cependant, en raison du long temps de réaction de la méthode de traitement enzymatique, la grande quantité d’humidité dans le processus de traitement enzymatique doit être éliminée avant l’extraction au solvant, ce qui limite l’application pratique de la méthode ci-dessus.

BARZANA E et al. [12] ont proposé une méthode de réaction enzymatique simultanée et d’extraction par solvant organique, dans laquelle une série d’hydrolases sont utilisées pour dégrader les composants de la paroi cellulaire dans un milieu principalement composé de solvants organiques et à faible teneur en humidité. En ce qui concerne la sélection des hydrolases, NAVARRETE-BOLANOS JL et al. [13-14] ont étudié l’effet d’une préparation d’enzymes non commerciales sur l’extraction de la lutéine des fleurs de souliers. Cette enzyme a été synthétisée par des micro-organismes endophytes produits pendant le processus d’ensilage, et avait une forte activité de cellulase et de bons résultats d’extraction. Li Xiuxia et al. [15] ont étudié le procédé d’extraction assistée par ultrasons de la lutéine à partir de la poudre de protéine de maïs et ont déterminé que les paramètres optimaux du procédé pour l’extraction enzymatique de la lutéine à partir de la poudre de protéine de maïs étaient une concentration enzymatique de 7682 U/g, une concentration de substrat de 818% et un temps d’hydrolyse enzymatique de 212 h. Le rendement de ce procédé était de 65 μg/g, ce qui est conforme aux résultats prévus.

1.5 nouvelles méthodes actuellement utilisées

Il y a eu relativement peu de recherches en Chine sur l’utilisation de nouvelles méthodes de préparation de la lutéine. CISNEROS M et al. [16] ont extrait les algues de Chlorella vulgaris avec 30% d’éthanol en poids de Chlorella vulgaris, puis ont utilisé cet extrait brut comme matériau pour étudier le comportement de distribution de la lutéine dans un système bicellaire de PEG-phosphate. Les résultats ont montré que dans un système à deux phases formé de 22,9 % (m/m) de PEG 8000 et de 10,3 % (m/m) de phosphate à pH 7,0, la majeure partie de la lutéine était distribuée dans la phase supérieure, tandis que les résidus étaient distribués dans la phase inférieure. Le rendement en lutéine était de 81,0%.

Fan Jianfeng et al. [17] ont utilisé des fleurs de souche comme matière première et ont utilisé une extraction synergique de surfactant à micro-ondes pour extraire la lutéine. Le procédé optimal s’est avéré être l’utilisation de l’acétate d’éthyle tween-20 comme meilleur extracteur (0,03% en masse), un rapport solide/liquide d’extraction de 1:60 (g/mL), une puissance micro-ondes de 400 W, une température de 60 °C et un temps de 2 minutes. La quantité de lutéine extraite était de 3,209 mg/g. Dans les mêmes conditions, cette méthode a augmenté le rendement de 65% par rapport au rayonnement micro-ondes seul, et l’a augmenté de 37,14% par rapport à la méthode traditionnelle d’extraction au solvant, réduisant considérablement le temps.

2 fonctions et applications de la lutéine

2.1 effet antioxydant de la lutéine

Les nombreux effets de la lutéine sont indissociables de son effet antioxydant. Le corps humain peut produire une variété d’espèces réactives d’oxygène, qui ont toutes pour effet de briser l’adn, la peroxydation des lipides, de modifier l’activité enzymatique, de dégrader les polysaccharides et de tuer les cellules, causant ainsi d’énormes dommages au corps humain. La lutéine possède de multiples doubles liaisons conjuguées dans sa structure, qui peut transférer de l’énergie élevée pour convertir des espèces réactives d’oxygène en molécules d’oxygène stables, empêchant ainsi l’oxygène singlet d’attaquer les doubles liaisons lipidiques ou les doubles liaisons conjuguées. C’est un capteur efficace des radicaux peroxyles, et est particulièrement efficace à basse pression d’oxygène dans les tissus cellulaires vivants.

BOSCH-MORELL F et al. [18] croient que les récupérateurs de radicaux libres et les antioxydants peuvent soulager les réponses inflammatoires. Li Dajing et al. [19] ont utilisé l’extrait supercritique de fleur de souci (SEMF) pour la recherche. L’activité antioxydante in vitro du SEMF a été étudiée de manière approfondie en termes de sa capacité à résister à la peroxydation lipidique, à réduire l’énergie et à récupérer les radicaux hydroxyles et les radicaux anioniques superoxyde. Les résultats ont montré que SEMF a montré une forte capacité antioxydante dans ces systèmes et est un excellent antioxydant naturel et un récupeur de radicaux libres. Lanfang et al. [20] ont montré par des expériences que la lutéine peut augmenter l’activité du gazon et de la GPX dans les tissus, augmentant ainsi l’indice de capacité antioxydante et inhibant la peroxydation lipidique, fournissant une certaine base expérimentale pour l’application de la lutéine dans la prévention et l’amélioration de l’uvéite.

2.2 Lutein' rôle dans la protection des yeux et la prévention de la dmla

La lutéine et la zéaxanthine sont toutes deux des vitamines liposolubles qui s’accumulent sélectivement dans la région maculaire de la rétine et du cristallin, où elles agissent comme des filtres de lumière et des antioxydants puissants. Ce sont des antioxydants importants pour les yeux. Ce sont les pigments jaunes qui composent la macula. Étant donné que les animaux supérieurs ne peuvent synthétiser les caroténoïdes, la principale source de pigments maculaires est l’apport alimentaire. De nombreuses études ont montré qu’une diminution de la fonction pigmentaire maculaire est liée à l’apparition de la dégénérescence maculaire liée à l’âge (dmla). Une diminution des taux de lutéine et de zéaxanthine peut entraîner la dmla et des cataractes nucléaires. Une supplémentation appropriée peut augmenter considérablement la densité des pigments maculaires dans le sérum et la région maculaire, retardant ainsi l’apparition et le développement de maladies oculaires liées à l’âge comme la dmla [21]. RICHER S et al. [22-23] ont montré que la supplémentation en lutéine peut améliorer la densité optique du pigment maculaire (MPOD) et la fonction visuelle chez les patients atteints d’armd.

OLMEDILLA B et al. [24] ont montré que la supplémentation à long terme avec des antioxydants (lutéine et vitamine E) peut améliorer les niveaux sériques et la fonction visuelle chez les patients atteints de cataractes séniennes. Des doses plus élevées de lutéine, que ce soit par le biais de fruits et légumes riches en lutéine ou de suppléments, peuvent être bénéfiques pour la fonction visuelle chez les patients atteints de cataractes séniles. La supplémentation en lutéine peut améliorer la fonction visuelle et soulager efficacement la fatigue visuelle. Les résultats d’une étude menée par Ma et coll. [25] ont montré que l’intervention de la lutéine améliorait de façon significative le temps de rupture du film lacrymal, l’acuité visuelle et le temps de réaction simple chez les personnes ayant une exposition prolongée à la lumière de l’écran. En raison de l’effet protecteur de la lutéine sur les yeux, des produits de santé oculaire avec la lutéine comme ingrédient principal ont été développés ces dernières années, comme le Bausch & Les comprimés de lutéine Lomb ont été introduits et vendus par Shandong Freda Sales and Medicine Group en janvier 2008, qui ont obtenu le certificat d’accès aux produits d’importation de la Food and Drug Administration (Guo Shi Jian Zi J20070004). La marque mondiale en anglais est OcuviteR.

2.3 l’effet anticancéreux de la lutéine

Poudre de lutéineEst l’un des principaux caroténoïdes dans le sang humain et a une fonction biologique spéciale dans l’inhibition de la croissance tumorale. Des recherches récentes ont montré que la lutéine a un effet inhibiteur sur une variété de cancers (tels que le cancer du sein, le cancer de la prostate, le cancer de l’estomac, le cancer de la peau, etc.). Selon une étude récente du College De laPharmacy de l’université de New York, 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 à faible consommation de lutéine était de 2,08 à 2,21 fois supérieure à celle du groupe à consommation élevée. Les résultats de Fu Lei [26] et d’autres montrent que la lutéine peut inhiber la prolifération des lignées de cellules cancéreuses gastriques humaines (SGC-7901) et induire leur apoptose. Pei Yingxin et d’autres [27] ont montré que la lutéine induit l’apoptose des cellules de carcinome épidermoïde humain en régulant l’expression des protéines Bax et Bcl-2. Selon une étude sur la prolifération des cellules cancéreuses de la prostate, la lutéine seule peut réduire le taux de croissance des cellules cancéreuses de 25%, et si elle agit en synergie avec le lycopène, le taux de croissance peut être réduit de 32% [28-29].

2.4 Lutein' rôle dans la prévention des maladies cardiovasculaires et cérébrovasculaires

Des résultats de recherches récentes montrent que la lutéine a un effet retardant sur les premiers stades du processus d’athérosclérose. On a constaté que la lutéine peut empêcher l’épaississement de la paroi artérielle. Une faible teneur en lutéine dans le sang peut facilement provoquer un épaississement de la paroi artérielle. À mesure que la teneur en lutéine augmente progressivement, la tendance à l’épaississement de la paroi artérielle diminue, et l’embolie artérielle est également considérablement réduite. Pendant ce temps, la lutéine dans les cellules de la paroi artérielle peut également réduire l’oxydation de la lipoprotéine de basse densité (LDL). Des expériences médicales ont montré que la lutéine naturelle et la zéaxanthine peuvent récupérer le peroxynitrite, réduire les molécules d’adhésion à la surface des cellules endothéliales aortiques, et jouer un rôle important dans la prévention de l’athérosclérose. Les personnes qui consomment plus de lutéine ont tendance à avoir une incidence plus faible de maladies coronariennes ou d’accident vasculaire cérébral, ce qui indique que la lutéine peut avoir un effet thérapeutique sur les maladies cardiaques. Une étude de la relation entre les changements dans l’épaisseur de l’intestin de la carotide principale et les taux de lutéine dans le sang A révélé qu’après 18 mois de tests, l’épaisseur de la paroi de l’artère carotide dans le groupe ayant des taux de lutéine plus élevés dans le sang n’a guère changé, tandis que l’épaisseur de la paroi des vaisseaux sanguins dans le groupe ayant des taux de lutéine plus faibles dans le sang A augmenté de manière significative.

2.5 lutéine et#39 rôle dans la prévention du diabète et de ses complications

De nombreuses études ont montré que le diabète est associé à une augmentation du stress oxydatif et à une diminution de la capacité antioxydante dans le corps. Les réactions biochimiques induites par les radicaux libres jouent un rôle important dans le développement du diabète. Le stress oxydatif peut également être causé dans l’état de diabète, qui peut entraîner ou favoriser des dommages à divers tissus tels que le cœur, le cerveau et les reins, ainsi que des complications du diabète [30]. Zhang Qing et al. [31] ont montré que les taux sériques d’enzymes antioxydantes et la teneur sérique de lutéine, de lycopene et de β2-carotène des patients de type 2 DM étaient significativement plus faibles que ceux du groupe normal, et la teneur en MDA était plus élevée, ce qui reflète le stress d’hyperoxydation et la capacité antioxydante réduite du corps dans le diabète.

COYNE T et al. [32] ont montré que les niveaux sériques de caroténoïdes étaient inversement proportionnels au diabète de type 2, ce qui est conforme aux résultats de ZHANG Q et al. ZHANG Q et al. [33] ont constaté dans une étude antérieure que la lutéine peut atténuer les dommages rénaux chez les rats diabétiques. Le mécanisme peut être lié à la lutéine et#39; S capacité à augmenter l’activité des enzymes antioxydantes et à réduire l’expression des cytokines pro-inflammatoires. Hu Bojie et al. [34] ont conclu des observations cliniques que les concentrations sériques de lutéine et de zéaxanthine des patients atteints de rétinopathie diabétique simple (DR) étaient significativement plus faibles que celles des personnes normales, et que la supplémentation pourrait améliorer cela.

2.6 application de la lutéine dans les additifs alimentaires et alimentaires

Les pigments synthétiques étant nocifs pour la santé humaine, la lutéine d’origine biologique est devenue un colorant naturel. Il a été inscrit comme colorant alimentaire et nutriment en Europe et aux États-Unis, et est utilisé dans les boissons bénéfiques pour les yeux et les aliments pour bébés [35]. La large application de la lutéine dans les additifs alimentaires se reflète principalement dans les aspects suivants: (1) coloration: des études sur la lutéine ont été rapportées dans la littérature, par exemple sur les aliments de poulet enrichis en lutéine, qui améliorent la couleur et la qualité du jaune d’œuf et du blanc [36-38]. La lutéine peut également donner aux œufs de poisson des couleurs jaune, orange et rouge.

Leng Xiangjun et al. [39] ont constaté que l’ajout de lutéine à la nourriture peut améliorer considérablement la couleur du corps du poisson rouge, augmenter la teneur en lutéine dans les écailles, la peau, les muscles et les nageoires de la queue, et rendre la couleur du corps du poisson rouge plus éclatante. Dans une ferme de Hokkaido, au Japon, le caroténoïde jaune doré extrait des pétales de marigold est utilisé comme colorant pour nourrir la truite arc-en-ciel, et les écailles de la truite arc-en-ciel deviennent jaunes, ce qui est extrêmement attrayant. Cette méthode améliore non seulement la qualité de la viande de la truite arc-en-ciel, mais augmente également sa valeur nutritive. (2) améliorer le taux de fécondation et l’éclosion des œufs: des études ont montré que le système circulatoire et la zone vasculaire des embryons dans les œufs à haute teneur en lutéine se développent plus rapidement.

La lutéine dans les jaunes d’oeufs peut également favoriser l’accumulation de grandes quantités de vitamine A et de glycogène dans l’embryo' S foie, favoriser l’absorption des lipides dans l’embryo' S foie, et d’améliorer le taux de fécondation et l’éclosion des œufs [40]. Aren et al. [41] ont montré que l’ajout de lutéine à la nourriture peut améliorer considérablement le taux de fécondation et l’éclosion des œufs de cailles, réduire le taux d’embryons morts et, par conséquent, améliorer leur rendement reproductif. (3) améliore l’immunité: la lutéine peut améliorer la reproduction, la survie et la capacité immunitaire du bétail, des poissons et des crevettes, et également protéger les lipides contre l’oxydation. BEDECARRATS G Y et al. [42-43] ont constaté que la lutéine peut stimuler la réponse immunitaire des poules pondeuses contre le virus de la bronchite. Tian Heshan et al. [41] ont montré que l’ajout de lutéine peut augmenter l’activité des enzymes antioxydantes dans le foie des poussins et réduire la teneur en peroxyde de lipides MDA.

3 résumé

La recherche sur la lutéine a une histoire de plus de 10 ans, et certaines grandes entreprises étrangères sont à la pointe de la recherche dans le développement et l’application de la lutéine. Ces dernières années, les universités et les instituts de recherche sur les produits naturels en Chine ont également effectué des recherches sur la lutéine. Cependant, par rapport aux progrès de la recherche à l’étranger, il existe encore un certain écart entre la recherche nationale et les niveaux de production. Le développement et la production de lutéine de haute pureté, l’élargissement de ses domaines d’application et son industrialisation seront une tâche importante pour les chercheurs chinois à l’avenir. À l’heure actuelle, la recherche sur les effets physiologiques de la lutéine manque de preuves biologiques moléculaires suffisantes. Il n’y a pas non plus de preuves statistiques évidentes à l’appui. Cependant, avec l’approfondissement de la compréhension des mécanismes pertinents et le progrès rapide des moyens techniques, le mécanisme d’action de la lutéine sera progressivement révélé, jetant les bases d’une meilleure application de la lutéine.

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