Quelle est la méthode de Production de la poudre de bêta-carotène?

bêta-carotèneis a natural pigment that is widely found in various plants, algae, fungi and bacteria. The antioxidant and coloring functions of beta-carotene are used in medicine, food, cosmetics and other fields. The antioxidant properties of beta-carotene[1] are of great significance to human health. In recent years, the discovery of more health and medicinal functions of β-carotene and the increasing demand for natural Additifs alimentaires have led to an annual increase in the demand for β-carotene. Here is a summary of the production process of β-carotene.

1 synthèse chimique

Au début de la production industrielle de β-carotène, les matières premières chimiques organiques étaient principalement utilisées pour synthétiser le β-carotène par des réactions chimiques [2]. Actuellement, la plupart des industries utilisent la β-ionone ou la vitamine A et ses dérivés comme matières premières pour la production. Par exemple, BASF en allemagne utilise la β-ionone comme matière première et la synthétise de manière C15+C10+C15 via la réaction Wittig, avec un rendement de 25%. Les produits chimiquement synthétisés ont la grande pureté, la bonne stabilité de pigment, sont faciles à mélanger, et ont le coût bas. Dans le contexte de l’accent mis sur la santé verte, le β-carotène synthétiqué chimiquement a certains effets toxiques sur le corps humain et des désavantages tels qu’il est difficile à absorber et ne convient pas à la consommation à long terme, et est donc sur le point d’être progressivement éliminé. Actuellement, le β-carotène synthétisé industriellement est principalement utilisé comme colorant.

2 méthode de fermentation microbienne

The microbial fermentation method uses microbial culture technology to enable microorganisms to synthesize β-carotene within their bodies, and then isolate β-carotene from the microorganisms. Commonly used microbial strains include Trichoderma reesei, Rhodotorula, Rhodopseudomonas palustris, Lactobacillus helveticus, Rhodobacter sphaeroides, Bacillus brevis, Mycobacterium tuberculosis, Mycobacterium smegmatis, and Aspergillus niger [3-6]. For example, Feng Yiping et al. [7] studied the cultivation of engineered bacteria to produce β-carotene, and found that this method has an ideal production efficiency. The advantages of the microbial fermentation method are its short production cycle and high product purity, but the production conditions for this production method are relatively strict. Overall, this method still has certain development potential.

3 méthode de culture des algues

Les algues sont utilisées pour produire des microalgues en sélectionnant des plantes de β-carotène à haut rendement après mutagénèse et dépistage. Les microalgues couramment utilisées comprennent Dunaliella salina, Phaeodactylum tricornutum, et spiruline. Parmi elles, Dunaliella salina et spiruline sont les algues les plus couramment utilisées. Dunaliella salina est une microalgue tolérante au sel riche en β-carotène. Il flotte dans l’eau de mer et les lacs salés. Dunaliella salina (D. salina) et Dunaliella bardawil (D. bardawil) sont couramment utilisés. Parmi eux, Dunaliella salina appartient à la famille des chlorophytes, des Chlorococcaceae. Il existe actuellement plus de dix espèces. Zhu Yuehui et al. [8] ont étudié et comparé les conditions optimales d’extraction des caroténoïdes chez Dunaliella salina et ont constaté que la teneur en β-carotène peut atteindre 13% du poids sec des cellules. C’est donc une matière première idéale pour l’extraction du β-carotène naturel. La teneur en β-carotène d’une souche mutante obtenue par l’induction de Dunaliella salina par rayonnement ultraviolet était 15,5 fois supérieure à celle de la souche originale.

La spiruline est une algues bleu-vert filamenteuse multicellulaire qui est principalement distribuée dans les lacs alcalins à haute température dans les tropiques. La spiruline pousse rapidement et a un cycle de culture court. Certaines études ont montré que la teneur en β-carotène de la spiruline est 10 fois supérieure à celle du β-carotène dans les carottes. Yu Ping [9] a utilisé une méthode au solvant assistée par micro-ondes pour extraire le β-carotène de Spirulina platensis. La recherche a montré que le taux d’extraction du β-carotène était de 833,6 μg/g dans des conditions optimales. Cependant, la culture des algues est limitée par la zone de production et la saison, et le processus de production est relativement complexe. Il est difficile d’augmenter le rendement en β-carotène extrait des algues. De plus, les algues contiennent des niveaux élevés de glycérol et de protéines, ce qui rend difficile l’utilisation d’algues pour produire du β-carotène de haute pureté.

4 méthode de génie génétique

The application of genetic engineering technology has greatly increased the biosynthesis of β-carotene in organisms, thereby increasing the amount of β-carotene that can be extracted. Since farnesyl pyrophosphate (FPP) is a precursor of carotenoids, the genetically engineered bacteria that are mainly used are microorganisms that can synthesize farnesyl pyrophosphate. Ji Jing et al. [10] obtained five genes in the biosynthetic pathway of plant carotenoids from the petals of Gentiana lutea: GGPS, PSY, ZDS, LycB, and LycE. which are located upstream of the genes that produce α-carotene and β-carotene in the carotenoid synthesis pathway. The main enzyme genes PSY and ZDS were transferred to tobacco via Agrobacterium tumefaciens. The results showed that PSY can increase the β-carotene content by 108%. At present, genetic modification technology has not been applied to large-scale β-carotene production. This is because the production method is still immature, and the impact of genetically modified foods on the human body has not yet been clearly defined.

5 méthode d’extraction des plantes

Le bêta-carotène peut être obtenu en utilisant des plantes naturelles riches en bêta-carotène ou leurs déchets comme matières premières et en les extrayant avec des solvants organiques (tels que l’éther de pétrole, le chloroforme, l’acétone, l’éther, l’éthanol, etc.). Il existe de nombreux organismes végétaux qui peuvent être utilisés comme matières premières pour l’extraction du β-carotène, comme les carottes [11], les palmiers, l’argousier, les pommes de terre, le maïs [12], etc. À l’heure actuelle, l’extraction du β-carotène naturel utilise principalement la méthode du solvant organique, mais il existe des problèmes tels que les dommages graves au corps humain causés par les résidus du solvant original, la destruction du pigment, les ingrédients peu efficaces dans les matières premières, les coûts de production élevés, et les faibles avantages économiques qui en résultent, ce qui rend difficile la production à grande échelle.

5.1 méthode ultrasonore

Les ultrasons peuvent générer une cavitation à l’intérieur des cellules végétales, ce qui peut briser les parois cellulaires et dissoudre les ingrédients actifs. De plus, il peut accélérer la diffusion et la libération des principes actifs dans les cellules et bien les mélanger avec le solvant, ce qui facilite l’extraction. Par rapport à la méthode d’extraction traditionnelle, il présente les avantages d’un rendement élevé, un cycle de production court et aucun dommage aux ingrédients actifs [13-14]. Liu Xuguang et al. [15] ont utilisé une méthode d’extraction cryogénique par ultrasons pour extraire le β-carotène des carottes. La température d’extraction par ultrasons était de 40 °C, le rapport liquide/matériau (g/mL) était de 1:6, le temps de traitement par ultrasons était de 20 minutes et le traitement par ultrasons a été répété trois fois, avec un taux d’extraction du β-carotène supérieur à 85%.

5.2 méthode par micro-ondes

L’extraction par micro-ondes est rapide, économe en énergie, utilise moins de solvant, cause moins de pollution et est bénéfique pour l’extraction de substances thermiquement instables [16]. Il a été utilisé avec succès pour extraire une variété d’ingrédients actifs des plantes. Li Yaping et al. [17-18] ont utilisé l’analyse de la surface de réponse pour optimiser les conditions du procédé d’extraction par micro-ondes du β-carotène des carottes.

Les méthodes ultrasonores et micro-ondes peuvent raccourcir le temps de production et augmenter le taux d’extraction du β-carotène, mais les deux méthodes utilisent des solvants organiques comme agents d’extraction, ce qui entraîne inévitablement le problème des résidus de solvants organiques. Par conséquent, ces deux méthodes doivent encore être améliorées.

5.3 technologie d’extraction supercritique du CO2

La technologie d’extraction supercritique du CO2 est une nouvelle technologie de séparation et de purification non toxique, inoffensive, sans résidus et sans pollution. Il est largement utilisé dans la séparation et l’extraction d’ingrédients actifs dans les industries alimentaire, pharmaceutique et des parfums. Par exemple, Sun Jian et al. [19] ont utilisé le Xushu 22-5, qui a une teneur élevée en β-carotène, comme matière première et ont mené une étude systématique de son extraction supercritique du β-carotène par le CO2. Les résultats ont montré que le rendement d’extraction du β-carotène peut atteindre 3,45 mg/g, et que l’entraîneur peut augmenter significativement le rendement d’extraction du β-carotène de la matière première. Wang Dawei et al. [20] ont montré dans leur étude sur l’extraction du β-carotène à partir de la protéine de maïs que la méthode peut extraire jusqu’à 88.70% du β-carotène dans la matière première. La technologie d’extraction supercritique du CO2 est une technologie émergente qui n’utilise pas de solvants organiques nocifs pour le corps humain comme extractants. Son taux d’extraction est élevé et ses perspectives de développement sont très bonnes.

6 perspectives

Dans une société où chacun apprécie sa santé, les nombreuses excellentes propriétés du β-carotène deviennent de plus en plus importantes, en particulier en termes d’antioxydants cellulaires. Pour l’homme, manger des produits riches en β-carotène peut obtenir un très bon effet antioxydant. La demande augmente dans les domaines defood additives, soins de santé et cosmétiques. La tâche actuelle est de trouver des méthodes adaptées à la production industrielle à grande échelle pour rencontrer les gens et les#39; S demande de β-carotène.

Références:

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[4] Dai Dehui, Hu Weilian, Lv Guiyuan, et al. Etude des conditions de fermentation pour la biosynthèse du β-carotène [J]. Food Science, 2008, 29(2): 247-251.

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[7] Feng Yiping, Li Zhen, Wang Jianmei. Recherche sur l’accumulation de β-carotène par des bactéries artificielles et optimisation des conditions d’extraction [J]. Shanxi Agricultural Science, 2010, 38(4): 21-24.

[8] Zhu Yuehui, Fang Keteng, Jiang Jianguo. Recherche et comparaison des conditions optimales d’extraction du β-carotène de Dunaliella salina [J]. Guangzhou Food Industry Science and Technology, 2003, 19(4): 18-19.

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[18] Zhai Jinlan, Zhou Hong, Li Yaping et autres. Recherche sur l’optimisation de l’extraction supercritique du β-carotène par la méthode de la surface de réponse [J]. Transformation des produits agricoles, 2009 (6): 51-56.

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[20] Wang Dawei, Huang Baoxi, Liu Tingting. Recherche sur l’application de l’extraction supercritique du CO2 dans l’extraction de l’acide linoléique du maïs [J]. Food Science, 2007, 28 (7): 219-222.