Quelle est la méthode d’extraction de la lutéine de la fleur de souci?

Tagetes erecta (marigold) is native to Mexico. It is also known as calendula because it is rich in lutein, a natural carotenoid that accounts for more than 90% of its content. As further research is carried out into the pharmacological functions of lutein, it is found to have a variety of active functions, such as preventing and treating atherosclerosis, boosting the body' S immunitaire, la prévention des cataractes et la protection de la vision. De nos jours, il y a une déviation dans les gens et#39; S compréhension de la toxicité des pigments synthétiques. Le monde&#Le contrôle des types et des quantités de pigments synthétiques utilisés augmente d’année en année. En raison de leur utilisation répandue, people&#La demande de pigments naturels augmente d’année en année. personnes&#La compréhension de la lutéine s’approfondit progressivement, et l’accent est en train de passer de la simple synthèse des pigments à la recherche de la façon d’extraire les pigments naturels et de les utiliser pour découvrir plus de fonctions.

Lutein not only has Pigments naturels, mais aussi l’activité antioxydante, et devient de plus en plus populaire auprès des consommateurs. Tant à l’intérieur qu’à l’étranger, de plus en plus de ses fonctions sont découvertes. En Chine, des régions comme le Yunnan, le Guizhou et le Sichuan ont largement planté des souci pour revitaliser les zones rurales. Cependant, parce que la recherche sur la lutéine en Chine a commencé plus tard que dans les pays étrangers, certains pays sont plus avancés dans la technologie de préparation chimique de la lutéine de haute pureté et ont demandé de nombreux brevets sur la préparation chimique, ce qui rend plus difficile pour la Chine d’améliorer l’extraction et la préparation des souci. Chine et#Les produits d’extraction de la lutéine sont principalement des extraits bruts à faible valeur ajoutée. Sur la base des problèmes ci-dessus, la préparation de lutéine de haute pureté est devenue une tâche urgente. De plus, les huit isomères spéciaux de la lutéine ne peuvent jusqu’à présent être extraits et séparés des plantes, et aucun d’entre eux ne peut être synthétisé par des méthodes chimiques. Par conséquent, la lutéine extraite a une certaine signification pratique [1].

1 valeur pratique

1.1 valeur ornementale

Les souci sont des plantes herbacées annuelles avec une hauteur de plante de 70 à 100 cm. Ils sont largement utilisés dans l’industrie alimentaire en raison du fort pigment jaune dans leurs fleurs. Actuellement, ce pigment jaune est principalement exporté vers les pays voisins, et il y a une certaine perspective de production. Il est en pénurie sur le marché international. Les souci plantés en champ continu ont également pour fonction d’embellir l’environnement en tant que produit agricole caractéristique pour la revitalisation rurale, et ont une haute valeur ornementale [2].

1.2 fonction de coloration

La lutéine a un fort pouvoir colorant, ce qui peut augmenter l’éclosion des œufs et le taux de reproduction de la volaille. Comme les gens ont tendance à juger la qualité de la volaille en fonction de la valeur nutritive de la viande, la lutéine est également un pigment naturel sans effets secondaires, qui peut être utilisé pour colorer les jaunes d’œufs, la volaille et les aliments de poulet. Parce que sa sécurité et ses fonctions nutritionnelles répondent à la demande du marché, il est largement utilisé dans la coloration des aliments pour animaux dans divers pays [3].

1.3 fonction anticancéreuse

La lutéine est un caroténoïde ayant une activité physiologique spécifique qui peut inhiber la croissance des tumeurs humaines [4] et protéger contre de nombreux types de cancer, tels que le cancer de la peau, le cancer du sein et le cancer du côlon. Il existe une corrélation entre l’incidence du cancer du sein et l’apport en lutéine, car des expériences ont montré que l’incidence du cancer du sein dans le groupe à faible apport en lutéine est de 2,08 à 2,20 fois supérieure à celle du groupe à apport élevé en lutéine [5-6].

1.4 fonction antioxydante

La lutéine est un antioxydant avec une bonne activité antioxydante, qui peut efficacement résister aux dommages des radicaux libres au corps humain dans les cellules. L’antioxydant lutéine peut prévenir les problèmes de peau causés par trop de lumière du soleil; La lutéine, les vitamines antioxydantes, la zéaxanthine et les récupérateurs de radicaux libres peuvent prévenir les cataractes. En outre, la zéaxanthine peut également résister aux dommages de la dégénérescence maculaire liée à l’âge et à l’oxydation de la rétine [7].

1.5 effet de soin de la peau

Le conseil des ministresnatural antioxidant luteinPeut efficacement prévenir les dommages de peau causés par la lumière du soleil et protéger contre les effets néfastes de la lumière ultraviolette sur le corps humain. Une fois la peau exposée à la lumière ultraviolette, l’absorption de l’énergie lumineuse par la lutéine aide le système immunitaire à maintenir une réponse normale et fournit des soins de la peau. Ce résultat constitue une référence pour la recherche d’autres produits de soins de la peau [8].

2 méthode d’extraction

Actuellement, les méthodes d’extraction courantes de la lutéine naturelle comprennent: l’extraction supercritique au CO2, l’extraction par solvant organique, l’extraction par micro-ondes, etc. L’inconvénient commun de ces procédés d’extraction est leur faible efficacité d’extraction. Une partie de la lutéine est fixée aux parois cellulaires des plantes et est difficile à dissoudre pendant l’extraction, ce qui rend le processus long et affecte le rendement. Par conséquent, dans le processus d’extraction ci-dessus, il est souvent nécessaire d’utiliser des ultrasons pour le traitement ultérieur. Par conséquent, l’effet thermique et l’action mécanique des ultrasons sont utilisés pour accélérer la rupture des parois cellulaires, de sorte que la lutéine se dissout dans les parois cellulaires, réduisant ainsi le temps d’extraction et améliorant le rendement de la lutéine [9].

2.1 extraction supercritique du CO2

Jin Limei et al. ont utilisé la technologie d’extraction supercritique du CO2 pour extraire l’huile de graines de souci. Une expérience de conception orthogonale a été utilisée pour étudier des facteurs tels que la température, la pression, le temps d’extraction et le débit de CO2 pendant le processus d’extraction afin de déterminer le taux d’extraction optimal de l’huile de graines. La conclusion est la suivante: CO2 à une température de 40 °C, débit de 20 à 40 kg·h-1, temps d’extraction de 3 h et pression de 35 MPa. L’huile de graines obtenue est inodore, de couleur jaune orangé, avec une valeur d’iode de 50,17 g/100 g et une valeur d’acide de 46,93 mg de KOH/g d’huile [10]. Song Dawei et al. ont étudié les facteurs affectant l’extraction des xanthophylles, et ont mené des expériences à facteur unique sur les facteurs affectant l’extraction des xanthophylles par fluide CO2 supercritique. Les facteurs optimaux finaux ont été déterminés par la surface de réponse: temps d’extraction 180 min, température d’extraction 60 °C et pression d’extraction 48,6 MPa. Le résultat final est que le rendement maximal de lutéine (mg/g) est de 8,44, la valeur vérifiée est de 8,41, et l’erreur relative par rapport à la valeur prévue n’est que de 0,0036. Par conséquent, la méthode de la surface de réponse peut être utilisée comme méthode d’extraction du pigment jaune souci [11].

Yang Zhonglin et al. ont utilisé l’extraction supercritique du CO2 pour extraire la lutéine, et ont utilisé des expériences à facteur unique et orthogonale pour déterminer les facteurs d’influence. Les tailles d’influence étaient: temps > La température > Pression > Débit de CO2; Les conditions de procédé optimisées étaient: temps d’extraction 4 h, pression d’extraction 24 MPa, température 54 °C, débit CO2 12 L · h-1, température de séparation I 42 ℃, pression 11 MPa, température de séparation II 38 ℃, pression identique à celle du réservoir de stockage. Dans ces conditions, en utilisant la lutéine comme matière première avec un rendement de 825 mg · (100 g)−1, le rendement était de 95,6 % [12].

2.2 méthode ultrasonique

Kuang Yang et al. ont calculé le rendement en lutéine à l’aide d’une méthode de calcul orthogonale. Les effets de facteurs tels que le temps d’extraction par ultrasons, le rapport liquide/matériau, la taille des particules et la puissance ultrasonore sur le rendement d’extraction ont été déterminés dans l’expérience, de manière à obtenir les conditions optimales du procédé pour les souci. Dans les conditions de taille de particules de souci 150-180 μm (80-100 mesh), le processus optimal est la puissance ultrasonique 150 W, le temps ultrasonique 40 min, et le rapport liquide-solide 1:15 (g:mL) [13].

2.3 méthode d’extraction au solvant organique

Avec le développement des procédés d’extraction, l’extraction par solvant organique est couramment utilisée pour extraire la lutéine végétale parce que la lutéine est largement distribuée dans les cellules des plantes et est difficile à dissoudre dans les solvants organiques, ce qui entraîne un faible rendement de lutéine. L’utilisation d’ultrasons peut changer cette situation et augmenter considérablement le rendement d’extraction. Chen Bin et al. ont utilisé l’acétone comme solvant pour extraire dans les conditions d’un rapport matière-liquide de 1:50 (g:mL) par la méthode générale d’extraction, et ont finalement obtenu une absorbance de 1,3325. L’absorbance de l’extrait obtenu par ultrasons a atteint 2.2076. Les facteurs affectant la taille sont: puissance ultrasonique > Ratio liquide-matière > Temps ultrasonique > Température ultrasonique. Les conditions optimales pour l’expérience étaient: température 50 °C, rapport liquide/matériau 1:30 (g:mL), puissance ultrasonique 400 W, temps 40 min. Le meilleur résultat expérimental a été: longueur d’onde d’absorption maximale 442 nm, absorbance 3,673. Lorsqu’il n’est pas saponifié, le produit a une teneur élevée en ester de lutéine après extraction. Le temps de saponification est contrôlé à 9 h pour de meilleurs résultats, la teneur en lutéine atteignant jusqu’à 96% [14].

Wang Xia et al. ont extrait les esters de lutéine des produits de boulangerie en sélectionnant un solvant d’extraction approprié, et ont étudié le temps de saponification, la concentration de KOH, et l’effet d’extraction de différents solvants d’extraction. Les meilleurs résultats de saponification ont été obtenus en utilisant 2 g d’échantillon (pâte/pâte), 10 mL d’éthanol absolu, 0,2 g de BHT, 10 mL de solution de KOH 60 g/100 mL et 3 h d’agitation à température ambiante. Le meilleur solvant d’extraction est le Vcyclohexane: Vhexane: acétate de véthyle = 1: 2: 2, avec un rendement de 94,31% à 103,83%. L’écart type relatif de la précision expérimentale est inférieur à 5%. Les résultats montrent que cette méthode peut être utilisée pour extraire les esters de lutéine des produits de boulangerie [15].

2.4 méthode assistée par ultrasons

Ye Zhaowei et al. ont étudié les conditions optimales du procédé pour la lutéine dans les souillages en utilisant des micro-ondes, le chauffage de bain-marie et des méthodes ultrasonores pour étudier les conditions expérimentales et finalement déterminer les conditions optimales du procédé. Les résultats ont montré que le rendement d’extraction de la lutéine par ultrasons était plus élevé que celui du chauffage par bain d’eau et par micro-ondes, et que la teneur en lutéine pouvait atteindre 21,9 mg/g. Par conséquent, le rendement d’extraction de la lutéine peut être amélioré en utilisant une méthode assistée par ultrasons [16]. Yang Yunshang et al. ont déterminé que la méthode d’extraction finale consiste à utiliser l’éther-éthanol de pétrole contenant 40% d’éthanol comme agent d’extraction, avec un rapport matérial-liquide de 1:10 (g:mL), une fréquence ultrasonique de 100 kHz, les conditions sont les suivantes: ajouter 4 mL de solution d’hydroxyde de sodium à 15% d’éthanol à 1 g de souche, temps de saponification 3 h, température de saponification 65 ° C, puissance ultrasonique 500 W. Dans ces conditions d’extraction, le résultat d’extraction était de 0,872 mg/g [17].

2.5 extraction par fluide supercritique

Supercritical fluid extraction is currently a common method used to extract active ingredients from plants and animals. This extraction method does not destroy the active ingredients of plants and animals and is non-toxic. Many current supercritical fluid extraction methods have been scaled up from the initial experimental scale to mass production. Li Dajing et al. fermented dried flowers and then supercritical CO2 was produced by controlling the pressure at about 20–40 MPa, supercritical extraction was carried out for 1–10 h, and the extract was obtained by vacuum distillation. After saponification, the sample purity was 18%–22%, and the color value was 212–321 [18].

2.6 procédé d’extraction assistée par micro-ondes

The results showed that the extraction solvent was ethyl acetate, and the extraction conditions were optimized to give the following results: microwave power of 560 W, extraction time of 20 s, and material-to-liquid ratio (g:mL) of 1:20 [19]. Fan Jianfeng et al. studied the synergistic effect of microwave and surfactant to optimize the experimental conditions. The final results were: ethyl acetate was selected as the extraction agent, surfactant Tween-20 with a mass fraction of 0.03% was selected as the co-solvent, the microwave power was 400 W, the extraction time was 2 min, and the material-to-liquid ratio (g:mL) was 1:60. The final extraction data under this process showed 3.209 mg/g [20]. Zhang Lingling et al. optimized the extraction process conditions for the three lutein lipids using organic solvent extraction, ultrasonic-assisted extraction, and microwave extraction, respectively. Using different methods, they concluded that the microwave-assisted extraction method (liquid-to-material ratio 75:2 (g:mL), irradiation time 15 min, extraction temperature 30 ℃, extraction power 400 W). The optimal process for extracting lutein lipids is microwave-assisted extraction because it has low extraction costs, high lutein lipid content, and is convenient and quick to operate [21].

2.7 méthodologie de la surface d’intervention

Zhang Weihong a utilisé des soucis comme matière première pour étudier l’extraction des caroténoïdes des soucis. Le processus expérimental optimal a été obtenu par la méthode de la surface de réponse, et un modèle de régression quadratique a été établi. Les résultats ont montré qu’après extraction des caroténoïdes par ultrasons, la maquette était bien ajustée. Les résultats optimaux d’extraction sont: température 39,5 °C, marigold: agent d’extraction = 1:20 (g:mL), solvant véther de pétrole: acétate de véthyle = 2:3, temps ultrasonique 35 min, puissance ultrasonique 450 W. Grâce à l’optimisation et le taux réel d’extraction des caroténoïdes était de 26,78 mg/g, et la valeur prévue d’extraction des caroténoïdes était de 27,45 mg/g. Le degré élevé de concordance entre les valeurs vérifiées et prévues indique que la méthode de la surface de réponse a un certain degré de fiabilité [22].

Zhang Rui et d’autres ont démontré expérimentalement que l’analyse de la surface de réponse peut être utilisée comme une méthode d’extraction efficace pour optimiser les conditions expérimentales. Après optimisation des conditions expérimentales à l’aide de la méthode de la surface de réponse, on a conclu que les conditions optimales d’extraction des caroténoïdes des souci étaient un rapport solide-liquide de 1:25 (g:mL), une température contrôlée à 45 °C et un temps de 4,5 h. Après optimisation de l’expérience trois fois et vérification des données, la valeur d’absorbance de l’extrait caroténoïde réel des souci était de 0,824. La valeur prédite correspondait essentiellement à la moyenne des expériences de vérification [23].

Wang Dianbei&#La recherche a montré que les conditions expérimentales optimales étaient: une température de 32,09 °C, un temps d’extraction de 54 minutes et un rapport liquide/matériau de 16:1 (mL:g). Dans ces conditions expérimentales, l’absorbance de l’extrait de lutéine de souci était de 2,375. Les résultats finaux du procédé préféré sont: le temps d’extraction 55 min, la température d’extraction 32 ℃, le rapport liquide-matériau 16:1 (mL:g), et la valeur finale d’absorbance est 2.356. Par conséquent, la méthode de la surface de réponse a été utilisée pour étudier les conditions d’extraction de la lutéine des feuilles de souci, ce qui permet d’obtenir des paramètres expérimentaux précis et fiables et de fournir une base théorique pour une extraction plus approfondie de la lutéine [24].

3 perspectives

La Chine est riche en ressources de souci. Au cours des dernières années, avec l’application de plus en plus répandue de la lutéine dans divers domaines et l’exploration plus poussée de l’activité pharmacologique, l’application de ressources aux activités multiples dans divers domaines sera un point critique de la recherche à l’avenir. La lutéine a de larges perspectives de marché et jouera un rôle important dans divers domaines [6]. Par conséquent, il est nécessaire d’investir dans la réalisation de la production de masse, d’optimiser les meilleures conditions de processus de produit, et de poursuivre la recherche de produits de lutéine produits localement et les aliments de santé riches en lutéine à l’avenir. Se concentrer sur l’extraction et le développement de produits de lutéine à partir de souci, améliorer la technologie de processus d’extraction, réduire le coût d’extraction et de développement, augmenter le rendement de lutéine, améliorer la forme du produit, et améliorer la marge bénéficiaire du produit, tous ont une certaine importance pratique pour promouvoir le développement de la Chine et#39; S économique nationale et l’amélioration de la population et#39; S santé.

Références:

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