Хлорофилл, что он делает?

Хлорофилл (хлорофилл)is a natural green pigment found in plants and algae. It has been shown to have strong antioxidant, antibacterial, anticancer and antiviral effects. Chlorophyll is used as a natural and healthy coloring agent and is widely used in the food and pharmaceutical industries. Some agricultural by-products contain a lot of chlorophyll. When these by-products are not fully utilized, they are disposed of as waste, causing environmental pollution. Examples include silkworm dung, leaves and vegetable leaves. If bioactive substances can be recovered from these by-products and used in functional foods that promote health, it will enhance the value of agricultural by-products and further promote economic, ecological and social benefits.

В настоящем исследовании проводится обзор нынешнего прогресса в области исследований хлорофилла и его потенциального применения с точки зрения методов экстракции, антиоксидантных свойств и противовоспалительной деятельности с целью обеспечения основы для фундаментальных исследований и разработки методов применения хлорофилла в пищевой и фармацевтической промышленности.

1 методы экстракции хлорофилла

В качестве одного изНатуральный ингредиент пигментаЭто привлекло значительное внимание, технология переработки может оказать значительное воздействие на содержание и применение хлорофилла, тем самым влияя на его питательную и коммерческую ценность. Поэтому его эффективное извлечение является предпосылкой и основой для углубленных исследований и применения. Во многих литературных трудах кратко изложены методы извлечения хлорофилла из побочных продуктов сельского хозяйства и других материалов. Как видно из таблицы 1, на результаты экстракции будут влиять такие факторы, как метод экстракции, температура, тип растворителя и соотношение материалов и жидкости. Изменение любого из этих факторов может привести к увеличению или сокращению урожайности хлорофилла. Поэтому изучение оптимальных условий добычи для получения высокой урожайности имеет большое значение для извлечения хлорофилла из побочных продуктов сельского хозяйства или других сырьевых материалов.

Исследования показали, что хлорофилл чувствителен к высоким температурам. Надлежащая температура экстракции может повысить экстракцию хлорофилла, но если температура экстракции слишком высока, то это приведет к образованию соединений хлорофилла из демагния, что уменьшит общее количество хлорофилла в пробе и вызовет серьезные потери в цвете, текстуре и питательной ценности продукта [1].

The type of solvent used can affect the extraction of chlorophyll. Organic solvents such as methanol, ethanol, acetone and dimethyl sulfoxide are commonly used to extract chlorophyll. Traditional solvent extraction mainly relies on the osmotic effect of the solvent on the cell membrane to dissolve the lipids and lipoproteins in the chloroplast membrane. It has been reported that acetone is widely used in the extraction of chlorophyll and is the best solvent for extracting chlorophyll. However, acetone is highly flammable and has an irritating effect on human skin, including adverse reactions such as headaches, nausea, vomiting, and erythema. Ethanol is known to be greener and safer than acetone, with lower volatility and flammability, making it the preferred solvent for chlorophyll extraction.

Кроме того, существуют некоторые виды предварительной обработки, такие, как измельчение, шлифование, ультразвук, микроволновая печь и т.д., которые в большей степени способствуют растворению хлорофилла в растениях и повышению урожайности. Сообщается, что измельчение может увеличить количество извлекаемого хлорофилла [2]. Чэнь хуй и др. [3] пришли к выводу, что, прежде чем быстро замерзают широкие бобы, они покрываются микроволновыми волнами, что приводит к более высокому содержанию хлорофилла. Ли канлян [4] использовал смесь ацетона-этанола для извлечения хлорофилла из богатых нефтью клеток хлореллы вулгарис, которые были образованы с повышенным источником азота до экстракции. Он обнаружил, что скорость экстракции может достигать 53,69 мг/г. Технология "зеленой" экстракции предполагает использование таких безопасных растворителей, как ионные жидкости, этанол и глицерол, и играет важную роль в экстракции натуральных пигментов. У хао [5] использовал экологически чистую технологию экстракции с безгидрозным этанолом в качестве растворителя и вспомогательную сверхкритическую технологию экстракции CO2 для извлечения высоких уровней хлорофилла из листьев бамбука мосо.

2 фармакологическая активность хлорофилла

Хлорофилл является важным представителем натуральных пигментов. Его химическая структура является ключевым фактором, определяющим его биологическую активность. Понимание взаимосвязи между химической структурой и биологической активностью хлорофилла и его производных имеет важное значение для терапевтических свойств. Основной скелет химической структуры хлорофилла состоит главным образом из порфирингового кольца и толстой углеродной боковой цепи. Эта уникальная химическая структура позволяет хлорофилу собирать вредные свободные радикалы, уменьшать степень повреждения ДНК и осуществлять различные виды деятельности, такие как антиокисление, противовоспаление, борьба с ожирением и опухолью. Изменились также растворимость, стабильность и способность к взаимодействию производных хлорофилла, претерпевших структурные изменения, что привело к повышению биологической активности. Ниже приводится резюме и анализ соответствующих исследований.

2.1 противовоспалительные и антиоксидантные эффекты

Воспаление и окислительный стресс связаны с патологическими механизмами хронических заболеваний и недугов. Окислительный стресс, который возникает при наличии дисбаланса между вредными свободными радикалами и телом и#39; антиоксидантная защита, связана с возникновением нейродегенеративных, сердечно-сосудистых и диабета заболеваний. Исследования показали, что хлорофилл обладает антиоксидантными свойствами, может нейтрализовать свободные радикалы, уменьшить окислительные повреждения клеток головного мозга и тем самым замедлить наступление нейродегенеративных заболеваний. Другие исследования показали, что хлорофилл может помочь защитить эндокринные органы, такие как яичники и щитовидная железа, от повреждений, вызванных эндокринными разрушителями.

Lanfer et al. [12] studied the antioxidant activity of natural chlorophyll and copper chlorophyll and found that the antioxidant mechanism of natural chlorophyll is based on protecting linoleic acid from oxidation or inhibiting the decomposition of hydrogen peroxide, while copper chlorophyllin has higher antioxidant activity than natural chlorophyllin. Rehni et al. [13] demonstrated that chlorophyll and its derivatives have a neuroprotective effect on mice with cerebral ischemia. They can reduce the area of cerebral infarction. By regulating the inflammatory pathway, chlorophyll may help to inhibit excessive inflammation in the brain, thereby protecting neurons from inflammatory damage. In addition, chlorophyll has been shown to have detoxifying effects in the body. Ingestion of chlorophyll can help reduce the accumulation of toxins and pollutants and their potential adverse effects on the brain and endocrine system [14]. Including foods rich in chlorophyll in the diet can help prevent or delay neurodegenerative diseases and reduce the adverse effects of endocrine disruptors on hormone balance and body health.

2.2 антиожирение

В последние годы распространенность ожирения значительно возросла. Дисбаланс между потреблением энергии и расходами в сочетании с уменьшением физической активности является одним из основных источников развития ожирения. Исследования показали, что хлорофилл снижает содержание свободных жирных кислот, изменяет состав жирных кислот и уменьшает поглощение жирных кислот эпителиальными клетками кишечника.

Adding chlorophyll to the diet can help reduce weight gain, improve glucose tolerance, reduce inflammation, and have a positive effect on obesity control. Supplementing with chlorophyll-rich spinach extract can significantly reduce obesity-related inflammation levels in mice fed a high-fat diet [15]. In addition, spinach extract effectively alleviates the intestinal flora imbalance induced by high-fat diet-fed mice, and chlorophyll supplementation can regulate the diversity of the intestinal flora in mice [16]. Seo et al. [17] studied the anti-obesity and anti-browning effects of chlorophyllin-a-rich spirulina extract and found that it inhibited lipid accumulation by reducing fat production in vitro, and reduced weight gain, fat mass, and cholesterol levels. The effect of chlorophyll on diabetic rats was also studied, and it was confirmed that chlorophyll a can reduce the risk of diabetes [18].

2.3 противораковый эффект

Исследования показали, что потребление хлорофилла и его производных через рацион питания может оказывать антираковое воздействие на различные виды рака. Афлатоксин, пищевой загрязнитель, производимый грибами, является индуктором раковых клеток печени. Применение производных хлорофилла к клеткам рака печени мышей может повысить активность трансферазы глутатиона и снизить степень повреждения ДНК, вызванного афлатоксином в клетках печени [19].

Фотодинамическая терапия включает в себя фотосенсибилизирующее средство и фотосенсибилизирующее действие, которое производит активный кислород для уничтожения или восстановления пораженных клеток или тканей [20]. Фототоксичность возникает, когда пораженная ткань подвергается воздействию солнечного света. Хлорофилл действует в качестве фотосенсибилизатора из-за его способности поглощать свет. Фотодинамическая терапия с использованием производных хлорофилла может значительно замедлить рост опухоли [21]. Huang Xixiang et al. [22] изучали фотодинамический эффект феофербида A in vitro на опухолевые клетки и обнаружили, что он оказывает значительное фотодинамическое ингибиторное воздействие на опухолевые клетки. У мышей с холангиокарциномой инъекция производной хлорофилла и облучение значительно сдерживали рост опухоли [23].

2.4 антимутагенный эффект

Mutagenic agents are ubiquitous in our environment and diet, and some are even used as chemotherapeutic drugs, such as cisplatin. In a study by Xu Xiaoyi [24], the chlorophyll content of vegetables was correlated with their anti-mutagenic activity. The researchers used cyclophosphamide to test the reversal of chromosomal aberrations in mice and found that chlorophyllin can effectively inhibit chromosomal aberrations [25]. Other studies on the absorption characteristics of chlorophyllin to neutron radiation have confirmed that chlorophyllin has an effective shielding effect on fast neutrons, which can reduce the damage that researchers may suffer from direct or scattered neutrons.

2.5 другие виды воздействия

Чи Cuicui и др. [26] исследовали механизмХлорофиллин натрияПри лечении железодефицитной анемии у крыс. Результаты показали, что хлорофиллин натрия усиливает эффект пополнения крови путем повышения уровня гемоглобина, количества красных кровяных клеток и гематокрита, тем самым достигая цели лечения железодефицитной анемии. Водорастворимые хлорофильные производные могут ускорить заживление экспериментальных ран и ожогов у животных [27]. Кроме того, печень играет важную роль в метаболизме и удалении эндокринных веществ в организме, а хлорофилл может усилить ливерпуля#39; детоксикация этих химических веществ. Цю вейян и др. [28] наблюдали защитное и терапевтическое воздействие хлорфиллинового натрия, получаемого из навозного шелкочервя, на острые повреждения печени, вызываемые D-GalN и CCl4 у мышей. Предварительные экспериментальные результаты показали, что железохлорофиллиновый натрий оказывает хорошее терапевтическое воздействие при введении его в профилактических целях и сразу же после острого повреждения печени и острого отравления печени, способствуя и ускоряя восстановление функции печени.

3 хлорофилл в продуктах питания и фармацевтических препаратах

Plant pigments are unique chemical substances that can replace synthetic food colorants- да. Зеленые побочные продукты являются основным источником хлорофилла, и, поскольку их производные имеют важные биоактивные свойства, такие как противовоспалительные, антиканцерологические и противомутагенные действия, хлорофилл также является богатым источником витаминов а, с, е и к, а также минералов, таких как железо, кальций и магний. Таким образом, он используется в пищевой, косметической и фармацевтической промышленности для обеспечения окраски и укрепления здоровья свойств. В настоящее время интерес потребителей к здравоохранению привел к увеличению рыночного спроса на безопасные и здоровые продукты питания, а добавление биоактивных соединений в производство функциональных продуктов питания может повысить выгоды для здоровья. Использование хлорофилла для изменения традиционных продуктов питания может помочь потребителям принять более здоровый рацион питания и противостоять болезням, связанным с питанием. Хон чжун [29] добавил хлорофилл в макаронные изделия для повышения антиоксидантных свойств и сенсорной оценки. Liu et al. [30] извлекает хлорофилл из листьев грейпфрута для подготовки наноэмульсии, и используемый метод позволяет получать высокостабильный хлорофилл.

Имеется мало сообщений о здоровой пище и медикаментах, основным ингредиентом которых является хлорофилл. Поиск национальной специальной продовольственной информационной платформы показал, что были утверждены два хлорофилла для здоровья, охватывающие такие функции здоровья, как оказание помощи в защите от химических повреждений печени, ослабление физической усталости и противодействие мутациям. Кроме того, в результате проверки системы запросов по лекарственным и косметическим средствам национальной администрации по медицинским товарам было установлено, что хлорофилл и его производные используются в качестве сырья при подготовке некоторых традиционных китайских лекарственных средств и косметики.

4. Выводы

Рекуперация хлорофилла из побочных продуктов сельского хозяйства и использование его биологической активности в продуктах питания и медицине имеют важнейшее значение для экономической рециркуляции. Исходя из нынешнего состояния исследований, сохраняются некоторые проблемы в области фундаментальных исследований и разработок и применения хлорофилла в пищевой, фармацевтической и косметической промышленности.

First, as a natural coloring agent, chlorophyll is not stable under various factors such as temperature, light, and storage conditions. It is also insoluble in water, and most of the organic reagents used in the extraction process are irritating. Therefore, it is necessary to study the stability of chlorophyll in terms of processing methods and technological innovation, focusing on the development of processing methods that use environmentally friendly reagents to enhance the solubility of chlorophyll.

Во-вторых, уже имеются некоторые свидетельства того, что хлорофилл и его производные имеют биологическую деятельность, такую как антиожирение, противовоспалительное и противоокисление. Тем не менее, было проведено относительно мало исследований по их фармакокинетике, поэтому необходимо больше экспериментов, чтобы доказать их эффективность.

И наконец, изучение новых методов извлечения хлорофилла из побочных продуктов сельского хозяйства и разработка продуктов питания для здоровья или специальных продуктов медицинского назначения и косметики с его основным ингредиентом на основе его функциональных преимуществ имеет определенную научную основу и практическую осуществимость, что может способствовать экономическому циркуляции, сокращению загрязнения окружающей среды и разбазариванию ресурсов.

Ссылки на статьи

[1] ху ювей, сун хоннань, му тайхуа. Прогресс в исследованиях методов повышения стабильности хлорофилла [J]. Наука и техника о продовольствии, 2023, 48 (2): 49-55.

[2] ян пиньпин, ван сюлан. Сравнение трех методов экстракции для определения содержания хлорофилла а в поверхностных водах [J]. Химическая техника и оборудование, 2023 (1): 223-225.

[3] Chen Hui, Tang Mingxia, Yuan Chunxin et al. Оптимизация процесса микроволнового бланширования быстрозамороженной широкой фасоли с помощью методики определения поверхности реакции. Журнал Zhejiang Agricultural Sciences, 2013, 25(6): 1373-1377.

[4] Li Canliang, Zhong Min, Hu Xueqiong et al. Исследование по извлечению хлорофилла из богатых нефтью новых зеленых водорослей [J]. Наука и технологии пищевой промышленности, 2015, 36(4): 199-203.

[5] у хао, цзинь юнсу, чжан зетинг и др. Сверхкритическая экстракция CO2 хлорофилла из бамбуковых листьев мосо [J]. Журнал пекинского университета химической технологии (издание естественных наук), 2007 (1): 92-94.

[6] вэнг ся, диао кванпинг. Оптимизация извлечения хлорофилла из дикого шпината и изучение его дисперсионной системы [J]. Китайские пищевые добавки, 2023, 34(6): 130-137.

[7] Li Xiang, Zhong Yali, Cao Jiangrong et al. Исследование по извлечению хлорофилла из навозного шелковика с помощью ультразвука с помощью микроволн [J]. Ежедневная химическая промышленность, 2013, 43 (4): 285-289.

[8] шэнь шэнь, дуан юнлу, ли юй и др. Процесс извлечения хлорофилла из бамбуковых листьев и его функциональное применение [J]. Новые химические материалы, 2018, 46(1) : 117 — 120.

[9]Wang Q, Cui S, Yang Z. исследование по извлечению хлорофилла из салтланд. Современное животноводство, 2017 (36) : 57 — 59.

[10] чжан х, чжан н, ма л и др. Оптимизация процесса извлечения хлорофилла из ячменных ростков с использованием метода поверхностной реакции [J]. Наука о еде, 2014, 35 (2) : 75 — 80.

[11] ши юэ, ван юбин, ли у и др. Исследование процесса экстракции хлорофилла из арбузных швов [J]. Журнал пищевой науки и техники, 2018, 36(6) : 82 — 87.

[12]Lanfer-Marquez U M, Barros R M C, Sinnecker P. антиоксидантная активность хлорофилов и их производных [J]. Международная организация по исследованию проблем продовольствия, 2005 год, 38 (8-9) : 885-891.

[13] Rehni A K, Pantlya H S, Shri R, et al. Воздействие хлорофилла и водных экстрактов Bacopa monniera и валерианы валличи на ишемию и реперфузию повреждения головного мозга у мышей [J]. В 2007 году.

[14] овощи могут уменьшить повреждения, причиняемые афлатоксином [J]. Пищевая промышленность и ферментация, 2010, 36(2): 131.

[15] Wang X, Ou Y, Li Y et al. Воздействие хлорофилла на воспалительные маркеры у ос/ос мышей. Китайский журнал пищевой науки, 2021, 21(1): 90-95.

[16] Li Y, Cui Y, Lu F, et al. Благотворное влияние богатого хлорофилом экстракта шпината на профилактику ожирения и модуляции микробиоты кишечника у мышей, питающихся высоким содержанием жира [J]. Журнал функциональных пищевых продуктов, 2019, 60: 103436.

[17] со и джей, ким к джей, чой джей и др. Экстракт спирулины максима восстанавливает ожирение путем подавления адипогенеза и активации брауннинга в клетках 3T3-L1 и ожиренных мышах, вызванных высоким содержанием жира [J]. Питательные вещества, 2018, 10(6): 712.

[18]Alsuhaibani A M A, Alkehayez N M, Alshawi A H, et al. Воздействие хлорофилла на функционирование организма и уровни глюкозы в крови [J]. Азиатский журнал клинического питания, 2017, 9(2): 64 — 70.

[19] Hsu C Y, Chen Y H, Chao PY и др. Производные хлорофилла естественного происхождения ингибируют афлатоксин B1-DNA образование гепатомных клеток [J]. Исследования мутаций/генетическая токсикология и экологический мутагенез, 2008, 657 (2): 98-104.

[20] хуан сян, Lv yingian, Qi Yi. Прогресс исследований хлорофильных фотосенсибилизаторов в фотодинамической антиопухолевой терапии [J]. Онкологическая аптека, 2022, 12(5): 569-576.

[21] ши х, чжан л джей, чжан к Y и др. Фотодинамическая антиопухолевая активность производной хлорофилла. Мир биотехнологии, 2014(12): 152-153.

[22] хуанг X X, цай X X, ван т джей и др. Фототоксичность демагнетированного хлорофиллина а из экстракта локтуки на шести линиях раковых клеток. Исследования в области профилактики и лечения опухолей, 2022, 49 (8): 780-785.

[23] Wu Z M, Wang L, Zhu W, et al. Подготовка производного хлорофилла и исследование его фотодинамической деятельности против холангиокарциномы. Биомедицина и Фармакотерапия, 2017, 92: 285 — 292.

[24] сюй сяойи. Взаимосвязь между антимутагенной деятельностью овощей и их содержанием хлорофилла [J]. Журнал пекинского медицинского колледжа, 1981 год (2): 112.

[25] у сяонань, ван цзяли. Экспериментальное исследование антимутагенного воздействия хлорофилла [J]. Наука о еде, 1997 (12): 43 — 44.

[26] чи цуйцуй, жай эрлин, ли чунян и др. Сравнительное исследование эффективности хлорофиллина феррика натрия из сельдерея и других тоников крови [J]. Наука о еде, 2013, 34(7): 289-292.

[27] ли юэ, фан цзюньвэнь, чэнь чжилон. Прогресс в исследованиях биологической активности производных хлорофилла [J]. Журнал фармацевтической практики, 2001 (5): 266-269.

[28] цю вэйян, чжоу чжэньхэ, ин сюхуа. Экспериментальное исследование защитного и терапевтического воздействия хлорфиллата натрия шелкочервей экстракт-черная натрия на острые повреждения печени животных [J]. Наука и техника в области китайской медицины, 1998 год (2) : 93-94.

[29] хон цзюнь, чжан кайфан, ли цянь и др. Исследование по вопросам экстракции, стабильности и подготовки микрокапсул хлорофилла из Лука-порей [J]. Китайские пищевые добавки, 2021, 32(9) : 66 — 72.[30]Liu,M.H.; Ли, ю.ф.; Чен, би-эйч. Подготовка наноэмульсии хлорофилла из листьев помоло и ее ингибирующее воздействие на меланому целса375. Заводы 2021,10,1664.