Qu’est-ce que la lutéine de Marigold Flower?

La lutéine, also known as “phyto-progesterone,” is a natural carotenoid found in a wide range of vegetables, fruits, flowers, and certain algae [1]. The human body cannot synthesize it on its own and must be ingested or supplemented through the diet. Lutein is an excellent antioxidant, and as early as 1995, the U.S. Food and Drug Administration (FDA) approved its use as a food supplement in food and beverages. A large number of studies have shown that lutein plays an important role in protecting vision, preventing cataracts and cardiovascular disease, fighting cancer, acting as an antioxidant, and boosting the immune system. It is currently one of the research hotspots in the field of international functional food ingredients [2,3].

1 Structure et propriétés physiques et chimiques de la lutéine

La lutéine est un caroténoïde. Les caroténoïdes peuvent être divisés en deux catégories selon leur structure chimique et leur solubilité [4]: les caroténoïdes et les xanthophylles. Les premiers sont des hydrocarbures conjugués de formule moléculaire C40H56, solubles dans l’éther de pétrole et peu ou insolubles dans l’éthanol. Ils comprennent α, β et γ-carotène, qui ont la fonction d’un précurseur VA, et le lycopène, qui n’a pas la fonction d’un précurseur VA. Ces derniers sont des dérivés contenant de l’oxygène de polyènes conjugués qui existent sous forme d’alcools, d’aldéhydes, de cétones et d’acides. Ils sont solubles dans l’éthanol et insolubles dans l’éther. Ils comprennent la zéaxanthine, la cryptoxanthine, la lutéine et la capsanthine.

La lutéine est un dérivé de l’α-carotène with the molecular formula C40H56O2 and a molecular weight of 568.85. The lutein molecule has three chiral carbon atoms, and in theory there are eight isomers, but in nature there is only one isomer, namely zeaxanthin. The lutein molecule has 10 conjugated double bonds and a hydroxyl group on the terminal group (Figure 1). It is these conjugated double bonds that give lutein its bright color and ability to scavenge free radicals. Lutein is present in the cell membrane in a way that the hydrophobic long carbon chain is buried in the phospholipid molecule layer, while the hydrophilic hydroxyl group remains on both sides of the membrane. This structure allows lutein to be maximally combined with the cell membrane lipids that are highly susceptible to oxidation, thereby enhancing the strength of the cell membrane. In terms of stability, studies have shown that free lutein is extremely unstable to heat, lutein monooleate (ML) is slightly more stable, and dioleate (DL) is extremely stable to heat. Both ML and DL are less sensitive to UV light than free lutein. Studies have shown that esterification of the hydroxyl group of lutein with fatty acids can enhance its stability to heat and UV light. This is one reason why lutein products are mostly supplied in the form of lutein esters [3].

2 Distribution de lutéine

La lutéine est largement présente dans la nature, mais sa forme d’existence varie. On le trouve sous forme libre et non estérifiée dans les fruits et légumes verts tels que les épinards, le chou chou et le miellat. En revanche, dans les fruits et légumes jaunes ou oranges tels que les oranges, les papayes, les pêches et les courgettes, il est estérifié avec des acides gras tels que l’acide myristique, l’acide laurique et l’acide palmitique. Cependant, après l’ingestion de ces aliments, les esters de lutéine doivent être hydrolysés en lutéine libre avant d’être absorbés par le corps animal [5].

La teneur en lutéine dans les fruits et légumes de différentes sources n’est pas la même, et les résultats des mesures de différentes sources et unités dans différents endroits varient également considérablement.

Les données ci-dessus montrent que la teneur en lutéine dans les fruits et légumes consommés dans la nature est faible et varie considérablement. Si la lutéine est extraite directement des fruits et légumes, le coût sera très élevé. Par conséquent, tant au pays qu’à l’étranger, le souci (également connu sous le nom de souci), qui a une teneur élevée en lutéine, est utilisé comme matière première pour extraire et raffiner la lutéine pour la production industrielle. Des études ont montré que la teneur en caroténoïdes des souci peut dépasser 1 mg/g de poids frais, et la teneur en composants spécifiques est indiquée dans le tableau 4.

3 biodisponibilité de la lutéine

La biodisponibilité dePoudre de lutéine is closely related to its form, food processing status, cell structure, nutritional status, genetic background, etc. [6]. Lutein in plants mainly exists in the form of fatty acid esters.

After being eaten by animals, lutein esters need to be hydrolyzed by digestive juices into free lutein in order to be effectively absorbed and utilized by the intestines. Currently, marigold lutein is mainly used as a feed additive for poultry, et la volaille atteint les normes de poids commercialisables avant que leurs fonctions digestives atteignent l’âge adulte, de sorte qu’ils ne peuvent pas faire bon usage des esters de lutéine. Dans l’élevage de volaille, la lutéine libre doit être ajoutée pour l’absorption et l’utilisation. Des études ont montré que le taux d’absorption des esters de lutéine chez la volaille n’est que de 35% à 38%, tandis que le taux d’absorption de la lutéine libre peut atteindre 90% [7].

La biodisponibilité de la lutéine est également étroitement liée aux méthodes de traitement des aliments et à la structure cellulaire. La lutéine dans les matières premières alimentaires est incorporée dans les cellules, de sorte que les méthodes de traitement qui détruisent la structure cellulaire peuvent considérablement améliorer la biodisponibilité de la lutéine.

La biodisponibilité des esters de lutéine est également significativement liée à la quantité de matières grasses dans l’alimentation. Une quantité appropriée de graisse alimentaire peut induire la sécrétion d’estérase ou de lipase pancréatiques et favoriser son activité, et l’hydrolyse des esters de lutéine nécessite la participation de ces enzymes. Par conséquent, une quantité appropriée de graisses alimentaires peut améliorer l’absorption et l’utilisation des esters de lutéine par le corps animal, mais cela n’est pas nécessairement lié à la biodisponibilité de la lutéine libre.

4 fonctions physiologiques de la lutéine

4.1 protection de la vision

La lutéine est le seul caroténoïde présent dans la rétine de l’œil humain, déposé sélectivement dans la macula et dans toute la rétine. La fonction physiologique principale de la lutéine dans l’œil est comme antioxydant et photoprotecteur [8]. De nombreuses études ont montré que la lutéine joue un rôle clé dans la prévention et le contrôle des maladies oculaires courantes telles que la presbytie, la cataracte, la rétinopathie diabétique, la dégénérescence maculaire liée à l’âge (dmla), les corps flottants et le glaucome. La lutéine aide à prévenir l’artériosclérose de l’œil, retarde et soulage les symptômes dela presbytie et réduit l’incidence des cataractes et dela dmla [9,10]. La dégénérescence maculaire liée à l’âge est la principale cause de cécité acquise, affectant de 25 à 30 millions de personnes dans le monde. La lutéine est également importante pour le développement visuel et même intellectuel des nourrissons.

4.2 effet antioxydant

La lutéine est unique dans sa capacité à prévenir les dommages aux membranes biologiques causés par les radicaux libres, à éteindre l’oxygène singlet et à capturer les radicaux d’oxygène [7]. L’oxygène Singlet et les radicaux de peroxyde proviennent principalement de deux sources: la première est produite par le corps et#39; S métabolisme normal; Le second est produit en grande quantité par des facteurs tels que le tabagisme, la pollution atmosphérique, les radiations et les toxines environnementales. Des études ont montré que les espèces réactives d’oxygène peuvent réagir avec l’adn, les protéines et les lipides, inhibant leurs fonctions physiologiques et provoquant ainsi des maladies chroniques telles que le cancer, l’athérosclérose et la dmla. La lutéine peut inactiver l’oxygène singlet par extinction physique ou chimique, protégeant le corps contre les dommages. La lutéine peut également empêcher la peroxydation des lipides et protéger les cellules qui produisent des stéroïdes dans les follicules et les utérus contre l’oxydation. Par conséquent, l’ajout d’une certaine quantité de lutéine à la nourriture peut aider à prévenir une série de maladies causées par le vieillissement des organes humains et améliorer le corps.' S système immunitaire.

4.3 effet anticancéreux

Lutein has unique biological effects in inhibiting tumor growth, including antioxidant activity, inhibiting tumor angiogenesis and cell proliferation. Studies have shown that lutein is more effective than β-carotène in inhibiting lipid peroxidation of cell membranes and oxidative damage induced by oxidation [11]. As a feed additive, lutein can effectively inhibit the growth of transplantable mammary tumors in mice and promote lymphocyte growth [12]. According to the American Institute for Cancer Research (AICR), a daily intake of 400 to 600 g of fruits and vegetables per capita can reduce the relative risk of cancer by 50%. Slattery et al. [13] showed that lutein intake was significantly negatively correlated with the risk of colon cancer.

4.4 retarder les premiers stades de l’athérosclérose

Des études récentes ont montré que la lutéine a un effet retardant sur les premiers stades de l’athérosclérose. Dwyer et al. [14] croient que la lutéine peut empêcher les parois des vaisseaux sanguins de l’artère carotide principale d’épaississement. De plus, la lutéine dans les cellules de la paroi animale peut réduire considérablement l’oxydation du cholestérol LDL.

4.5 effet colorant

Parce que la lutéine est jaune vif, a un fort pouvoir de coloration et est résistante à la lumière, à la chaleur, aux acides, aux alcalis, etc., elle est largement utilisée dans le traitement des pâtisseries, des bonbons, du tabac, des assaisonnements et des aliments pour animaux.

5 méthode d’extraction de la lutéine

La lutéine a d’abord été extraite des racines de carottes par Heinrich en 1831, puis des feuilles jaunes d’automne par Berzdlius en 1837, suivie par d’autres chercheurs qui l’ont successivement extraite des algues et des jaunes d’œufs [15]. Actuellement, la lutéine est produite en l’extrayant des soucis [16].

La lutéine ne peut être obtenue par synthèse chimique et ne peut être extraite qu’à partir de plantes naturelles. Voici les principales méthodes d’extraction de la lutéine.

5.1 méthode de séparation par Membrane

Les procédés traditionnels tels que la macération, l’évaporation et la concentration et la purification au solvant sont utilisés pour extraire les pigments naturels. Cependant, ces procédés présentent des inconvénients tels qu’une consommation d’énergie élevée, des procédés trop complexes et une faible pureté du produit. L’introduction de la séparation par membrane [17] réduit non seulement les coûts, mais améliore également la qualité du produit. La solution d’extraction est d’abord purifiée par microfiltration (MF) à l’aide d’une membrane céramique, puis le filtrat est concentré à l’aide d’une membrane d’osmose inverse (RO). Comparé à l’extraction d’éthanol et à la concentration d’évaporation, ce processus, qui utilise principalement la technologie de séparation de membrane, est plus simple, et la solution de pigment est fondamentalement à température ambiante, ce qui assure efficacement la qualité du produit de pigment.

5.2 méthode de chauffage par micro-ondes

Yang Lifei et al. [2] ont utilisé le thé comme matière première, 6#L’invention concerne un solvant comme milieu, et un procédé de chauffage par micro-ondes pour extraire la lutéine, et a obtenu les conditions optimales d’extraction de la lutéine en contrôlant des paramètres tels que la concentration du solvant, la puissance des micro-ondes et le temps d’extraction. Les résultats expérimentaux montrent que lorsque le rapport matériel (w/v) est de 1:25, le temps est de 30 S, et le matériel est extrait deux fois par micro-ondes, le taux d’extraction de la lutéine peut atteindre 65,45%. Le principal avantage de cette méthode est d’économiser du solvant et d’améliorer l’efficacité d’extraction.

5.3 méthode de séchage

La lutéine peut être extraite des pétales de calendula par séchage et tamisage dans un nouveau type de séchoir à tambour rotatif [18]. Lorsque le taux de bourrage est varié, l’efficacité de bourrage fluctue entre 70% et 90%. La quantité de lutéine est étroitement liée au temps de séchage et à la température. Pour un même temps de séchage, la quantité extraite à 60 °C est supérieure à celle extraite à 70 °C.

5.4 méthode d’extraction

Le parc industriel de haute technologie de Qingdao l’institut des produits naturels de Qingdao a été en mesure d’extraire la lutéine des soucis à grande échelle. Le flux de processus est: pétales de souci → fermentation → séchage → granulation → extraction d’hexane → séparation par évaporation sous pression négative → résine de lutéine.

5.5 méthode d’extraction au solvant organique

Cette méthode utilise l’éthanol comme solvant pour extraire la lutéine des soucis dans des conditions alcalines. L’extrait est de couleur jaune brunâtre et, après avoir été soumis à la distillation sous vide, à la concentration, à la précipitation et au séchage, on obtient un solide brun [19]. Song Hao et al. [16] ont étudié la solubilité de la lutéine dans les fleurs de souliers dans quatre solvants organiques (tétrahydrofurane, éther de pétrole, hexane et acétone) et des solvants mixtes binaires de ces solvants et de l’éthanol. Ils ont constaté que l’effet d’extraction de la lutéine dans les solvants mixtes binaires était meilleur que dans les solvants purs. En outre, l’efficacité de dissolution de la lutéine est également étroitement liée aux ondes ultrasoniques, à la température et à la taille du grain de la matière première.

Il existe également des méthodes supercritiques d’extraction par fluide de dioxyde de carbone et d’analyse par chromatographie liquide à haute performance.

6 perspectives

China has abundant marigold resources and has already extensively carried out the extraction and processing of lutein, but the products are still crude and are mainly used as animal feed additives or for export. At present, China Agricultural University, Shanghai Jiao Tong University, Peking University, etc., have all carried out research on high-purity lutein, with purities exceeding 95% [20], but this has not yet attracted the attention of China' S industrie alimentaire. Les instituts de recherche nationaux, y compris l’université de Zhejiang, sont en train de développer du matériel génétique de riz à haute teneur en lutéine et des produits correspondants, et ont obtenu les premiers résultats. La lutéine a une bonne vision protectrice, empêche l’athérosclérose, l’anti-oxydation, l’anti-cancer et d’autres effets, en tant qu’ingrédient fonctionnel dans les aliments, les médicaments, les produits de santé et d’autres domaines auront de bonnes perspectives de développement.

Références:

[1] Sun Zhen, Yao Huiyuan. L’effet anticancéreux de la lutéine et l’état actuel de la recherche [J]. Biotechnology Newsletter, 2005, 16 (1): 84-86.

[2] Yang Lifei, Deng Yu. Etude préliminaire sur le procédé d’extraction de la lutéine [J]. Guangzhou Food Industry Science and Technology, 2004, 20 (1): 45-47.

[3] Meng Xianghe, Mao Zhonggui, Pan Qiuyue. Fonction de promotion de la santé de la lutéine [J]. China Food Additives, 2003 (1): 17-20.

[4] vous Xin. La lutéine et sa fonction de protection des yeux [J]. China Food Additives, 2003 (5): 1-3, 10.

[5] Zhu Haixia, Zheng Jianxian. Structure, distribution, propriétés physico-chimiques et fonctions physiologiques de la lutéine [J]. China Food Additives, 2005 (5): 48-55.

[6] Jin Wenbo, Dai Ya. Chimie du tabac [M]. Beijing: Tsinghua University Press, 1999: 43-44.

[7] Li Haoming. Aperçu de la recherche sur la lutéine de souci et ses fonctions physiologiques [J]. China Food Additives, 2001 (4): 31-33.

[8] Liu Zhen, Shen Xiaoxia, Shu Xiaoli, et al. Progrès dans la structure et la fonction de la lutéine et son application [J]. China Science and Technology Expo, 2009 (28): 225-226.

[9] Barnes H T. formulation de boissons pour des yeux et une peau sains [J]. Soft Drinks Management International, 2004, 25 (6): 27.

[10] Ma Zhongjin. Les aliments contenant de la lutéine sont bons pour la vue [J]. China Food, 2000 (19): 15.

[11] Granado F, Olmedilla B, Blanco I. pertinence nutritionnelle et clinique de la lutéine pour la santé humaine [J]. British Journal of Nutrition, 2003, 90 (3): 487-502.

[12] Li Yongxiang, Cao Duanlin. Progrès dans l’extraction et l’application de la lutéine [J]. Shanxi Chemical Industry, 2004, 24 (1): 16-18.

[13] Slattery M L, Benson J, Curtin K, et al. Caroténoïdes et cancer du côlon [J]. Am J Clin Nutr, 2000, 71 (2): 575.

[14] Dwyer J H, Navab M, Dwyer K M, et al. Oxygénée caroténoïde lutéine et progression de l’athérosclérose précoce: l’étude de Los Angeles athérosclérose [J]. Circulation, 2001, 103(24): 2922-2927.

[15] Xu Xiulan, Zhao Guohua, Kan Jianquan et al. Progrès de la recherche sur la lutéine [J]. Céréales, huiles et graisses, 2004, (10): 3-7.

[16] Song Hao, He Zechao, Zhang Jie, et al. Extraction de lutéine à partir de fleurs de souci [J]. Chemical Engineering Design, 2003, 13 (4): 10-12.

[17] Liu Mo' è. Manuel de la technologie de séparation par Membrane [M]. Beijing: Chemical Industry Press, 2001: 12-15.

[18] Armstrong P R, Brusewitz G H, Stone M L, et al. Rotatif sec - Pour le battage des pétales de fleurs de souci [J]. Transaction de l’asae, 2000,43(2):379-384.

[19] Ding Jiaxing. Extraction du pigment naturel comestible lutéine [J]. Gansu Science and Technology, 2003, 19 (7): 96-98.

[20] vous Xin. Extraits naturels et additifs alimentaires fonctionnels [J]. Food Science, 2004, 25 (3): 216-218.