Как лютейн помогает зрение?

Tagetes erecta L., also known as marigold, is a herbaceous annual plant in the Asteraceae family. Native to Mexico and the Americas, it has been cultivated in recent years in Shandong, Jilin, Shanxi, Inner Mongolia, Yunnan and other provinces in China. Its flowers have strong resistance to and absorption of harmful gases such as hydrogen fluoride and sulfur dioxide. The flowers, leaves and roots can all be used in medicine, with the effects of clearing away heat and phlegm, nourishing the blood and regulating menstruation, removing blood stasis and promoting regeneration, and detoxifying and reducing swelling [1]. Lutein is an asymmetric dihydroxy carotenoid widely found in vegetables and fruits, and is most abundant in flowers such as marigolds [2].

< < лутейнэнд > >#39; с научное название 3,3' — дигидрокс-альфа-каротин, молекулярная формула: C₄₀H₅₆O₂, молекулярный вес 568.85, структурная формула, как показано на рис. 1, точка плавления 190°C, нерастворимая в воде, растворимая в маслах и жирных растворителях [3,4]. Лютейн присутствует в сушеных цветах маригольд в виде эфира, и имеет двойной эффект повышения цвета и обеспечения питательными веществами. Поэтому маригольды являются идеальным сырьем для производства и развития лютейна. Лютейн выполняет целый ряд важных функций по профилактике и лечению заболеваний в организме человека и имеет хорошие перспективы применения в функциональных продуктах питания и лекарствах [5]. В настоящем документе рассматривается ход исследований по методам экстракции и функциям укрепления здоровья лютеина из морских гольдов.

1 методы экстракции лютеина из маригольдов

В настоящее времяmain methods for extracting lutein from marigold flowers include organic solvent extraction, enzymatic treatment, ultrasonic and microwave-assisted extraction, and supercritical fluid extraction.

1.1 экстракция органических растворителей

Эффект извлечения lutein в основном зависит от таких факторов, как размер частиц сырья, температура извлечения, время извлечения, тип экстракционного агента и расход экстракционного агента. В настоящее время широко используемые экстракционные агенты включают гексан, нефтяной эфир, ацетон, этанол, тетрагидрофуран, хлороформ, 6#Растворитель и т.д. Эффект извлечения 6#Лучше растворитель, хлороформ и тетрагидрофуран [6]. Xia Shulin et al. изучали технологические условия извлечения лютеина из цветов marigold. Результаты показали, что технологический поток смешивания цветов из мариголда, тетрагидрофурана, этанола, воды и ко при комнатной температуре, а также проведение экстракции и сапонификации является оптимальным. Чистота лутейна, полученного с помощью этого процесса, составляет более 97,6%.

Cui Zhenhai et al. [8] изучали влияние изменения типа растворителя и времени экстракции на коэффициент экстракции лутеина сушеной пыльцы из мариголда. Результаты показали, что наилучшими условиями для извлечения лютеина из маригольда были следующие: экстракционный растворитель представляет собой смесь хлороформа и этанола в соотношении объема 3:2, экстракция проводилась дважды, соотношение материала 1:10, время экстракции каждый раз составляло 2 ч, концентрация NaOH во время сапонификации составляла 5%, а время сапонификации - 8 ч.

1.2 метод фермента

Ферменты могут нарушить целостность клеточных структур, обнажая больше веществ внутри клеток во время экстракции и повышая проницаемость масла. После ферзиматической обработки скорость извлечения лютеина может быть значительно увеличена. Фермент разложения цветов из мариголда не приводит к изомеризации лутеина, а содержание лутеина в ферментированном порошке из мариголда является самым высоким. Однако из-за длительного времени реакции метода ферзиматической обработки большое количество влаги в процессе ферзиматической обработки необходимо удалить до экстракции растворителя, что ограничивает применение и продвижение этого метода в практической работе.

Используя порошок цветка мэриголд в качестве сырья, исследователи разработали новый метод обесценения клеточной стенки целлюлазой и извлечения лютеина с коэффициентом извлечения более 90% [9]. Кроме того, что касается выбора гидролазы, то в работе Navarrete-Bolanos et al. [10,11] изучалось влияние некоммерческого фермента на выкачивание лютейна из цветов из мариголда. Этот фермент был синтезирован эндофитическим микроорганизмом, полученным в процессе хранения, и имел высокую активность целлюлазы и хороший экстракционный эффект.

1.3 ультразвуковой метод

При ультразвуковой экстракции мэриголда лютейна, ультразвук разрушает клетки, позволяя лютейну быстро и эффективно проникать в экстракционный растворитель, тем самым сокращая время экстракции и повышая эффективность экстракции [12]. Ли дацзин и др. [13] изучали процесс экстракции ультразвукового органического растворителя лютеина из порошка цветка мариголд. Результаты показали, что оптимальными условиями экстракции лютеина из порошка цветка marigold с использованием ультразвукового n- гексана являются соотношение жидкости и твердого вещества 1:20 (г/мл), ультразвуковая мощность 400 вт и ультразвуковое время 30 мин, с коэффициентом экстракции лютеина до 98,77%. При использовании n- гексана в качестве растворителя ультразвуковая экстракция характеризовалась соотношением жидкости и твердого вещества 1:20, ультразвуковой мощностью 300 вт и временем ультразвукового действия 30 мин, а коэффициент экстракции лютеина составлял 93,65%.

Ян юньшанг и др. Результаты показали, что оптимальными условиями процесса являются: температура вытяжки 40 градусов, время вытяжки 60 мин, дозировка аскорбиновой кислоты 7,5%, ультразвуковая частота 100 КГЦ. Этот процесс является разумным, простым, надежным и имеет высокую степень экстракции эффективных ингредиентов. Ван цзиню и др. [15] изучали применение циклической ультразвуковой технологии при извлечении лютеина из морских гольдов. Результаты показали, что оптимальным экстракционным растворителем является ацетон: нефтяной эфир = 1:1 (V/V); Наиболее идеальными условиями экстракции были соотношение жидкости к материалу 1:70, время ультразвукового действия 20 мин и мощность ультразвука 800 вт; В этих условиях коэффициент экстракции методом экстракции ультразвукового цикла составил 98%, а метод статической экстракции растворителя-лишь 42%.

1.4 метод экстракции растворителей с помощью микроволн

По сравнению с традиционными методами добычи лютейна, микроволновая экстракция растворителей имеет характеристики короткого времени экстракции, низкого потребления растворителей и высокой степени экстракции. Фан цзянфэн и др. [16] использовали однофакторные эксперименты в сочетании с ортогональными экспериментами для изучения микроволнового-поверхностно-активного извлечения лютейна из листьев мэриголда в целях повышения коэффициента извлечения лютейна из листьев мэриголда. Результаты показали, что оптимальным процессом для синергетической экстракции микроволнового поверхностного агента marigold lutein было использование этилацетата в качестве экстракционного агента, Tween-20 в качестве лучшего соэкстракционного агента (0,03% по массе), коэффициента экстракции твердого жидкого вещества 1:60 (г/мл), микроволновой мощности 400 вт, микроволновой температуры экстракции 60°C, а время экстракции составило 2 мин. в рамках этого процесса количество лютеина, извлеченного из листьев marigold, составило 3,209 мг/г.

1.5 экстракция сверхкритической жидкости

В 1998 году университет циндао получил патент на производство лютеина с использованием технологии экстракции CO supercritical. Метод извлечения lutein из цветов marigold с помощью supercritical CO₂ заключается в ферментации, сухой и раздавить свежие цветы marigold, чтобы получить сырье, а затем использовать supercritical CO₂ с этанолом в качестве entrainer, чтобы извлечь экстракт цветок marigold. Экстракт цветка "мэриголд" представляет собой сапонифицированный гидроксид калия для получения растворимого в воде натурального пищевого красителя-смолы лютеина. По сравнению с традиционным методом органического растворителя, использование технологии экстракции сверхкритической CO для получения лютейна не имеет остатков растворителя и загрязнения. Он может предотвратить ухудшение экстракта при высоких температурах, защитить активность физиологически активных веществ в лютейне, и сохранить естественный аромат экстракта. Этот метод имеет преимущества простоты процесса, низкого потребления энергии, экологичности, высокой чистоты продукта, положительного оттенка, хорошей теплостойкостью и светонепроницаемостью, а также стабильной окраски [17-19]. Технология экстракции сверхкритической CO₂ жидкости успешно применяется для экстракции и очистки натуральных пищевых цветов, таких как капсантин, ликопен, грау-каротин и желтый пигмент gardenia.

2 преимущества для здоровья lutein мариголды

2.1 антиатеросклеротический эффект

Недавние исследования показали, что лютеин оказывает антиатеросклеротическое воздействие на ранних стадиях процесса. Это объясняется главным образом взаимосвязью между изменениями толщины внутренней облицовки главной артерии и количеством лютеина в крови. Низкий уровень лютеина в крови может легко привести к утолщению артериальной стенки. По мере постепенного повышения уровня лютеина уменьшается тенденция к утолщению артериальной стенки, а также значительно сокращается закупорка артерий. В то же время лютейн в клетках артериальной стенки может также уменьшить окисление LDL холестерина [20].

2.2 противораковые и иммуноукрепляющие эффекты

Studies have shown [21] that lutein has an inhibitory effect on various cancers such as breast cancer, prostate cancer, and rectal cancer. Lutein can inhibit the apoptosis of breast cancer mouse lymphocytes, while inducing the apoptosis of tumor cells, so that the mouse maintains a high immune status. A study on the proliferation of prostate cancer cells showed that lutein alone can reduce the growth rate of cancer cells by 25%, and if it acts in coordination with lycopene, the growth rate can be reduced by 32%. In vitro studies have found that lutein is more effective than - о, каротин in inhibiting lipid peroxidation of cell membranes and inducing cell damage.

2.3 антиоксидантный эффект

В качестве антиоксиданта лютейн может подавлять активность реактивных кислородных видов и предотвращать повреждение нормальных клеток. Лютейн может защитить организм от вреда, отключая единый кислород через физическое или химическое подавление. Последние исследования показывают, что лютейн защищает кожу. Природный антиоксидант лютейн может предотвратить повреждения кожи, вызванные вредным солнечным излучением. Исследовательская группа Riard Granstein установила, что лютейн может предотвратить негативное воздействие ультрафиолетового излучения на кожу животных [22.23]. Таким образом, добавление определенного количества лютеина в пищу может предотвратить старение органов тела. В то же время лютейн может быть изготовлен из средств ухода за кожей и косметики для защиты кожи от повреждений.

2.4 защита зрения

Только лютейн и зеаксантин находятся в человеческом теле в макуле лютея и линзе. Они выборочно осаждаются в макуле и по всей сетчатке, с наибольшей плотностью вокруг фовеи макулы и постепенно уменьшаются в направлении периферии сетчатки [24,25]. Основной функцией лютеина в глазах является антиоксидант и защита света. Исследования показали, что увеличение потребления лютеина может снизить частоту катаракты [26]. Национальное обследование потребления продовольствия германии (NVS) предусматривает, что общее потребление каротиноидов на душу населения должно составлять 5,33 мг/д, из которых 1,91 мг/д приходится на лютейна. Сегодня отечественная и зарубежная промышленность, добывающая лютеин [27], использует в качестве сырья маригольды с высоким содержанием лютеина, а также добывает и перерабатывает их.

2.5 цветовое воздействие

Порошок лютейна  is non-toxic, has strong coloring power, a bright and vivid color, no peculiar smell, and a good taste, and is therefore widely used in health foods. In China, lutein is already used as a feed additive. Because of its good coloring power and stable and safe properties, lutein has been listed as a food coloring agent in Europe and the United States[2].

3. Перспективы развития

Лютейн, извлечённый из натуральных цветов из мэриголда, является натуральным пигментом с сильной красочной мощью, высокой питательной ценностью и оздоровительными свойствами. Он привлекает все больше внимания из-за его различных важных физиологических функций в организме человека. Мэриголд, главный источник лютейна, также является ценным растением с многочисленными эффектами. Она также имеет очень яркие и широкие перспективы применения в фармацевтической и пищевой промышленности.

Справочные материалы:

[1] чэнгун, хуан вэньшу, су ячжоу и др. Исследование условий процесса извлечения пигментов из мариголда с помощью микроволн [J]. Китайская кухня и питание, 2008(12):43-46.

[2] чжан хуэй, ли тао, сюй гонгши. Натуральный пищевой краситель с многообещающим будущим-лютейн [J]. Пищевые добавки китая, 2004(5):45-48,28.

[3] го вей, ма фуцю, цуй руймин и др. Обзор методов извлечения лютеина [J]. Химия и адгезия, 2005, 27(6): 377-380.

[4] TSAO R, YANG R, YOUNG J C, et al. Разделение геометрических изомеров родных лютеинских дистеров в мэриголде (Tagetes erecta L.) на высокопроизводительное жидкое хроматографическое-масс-спектрометрическое. [J]. A, 2004, 1045(1-2): 65-70.

[5] Huibodi, Tang Fenfang, Pei Lingpeng и др. Лабораторная подготовка лютеина из цветов marigold [J]. Наука о еде, 2006, 27(6): 157 — 160.

[6] сон хао, хе зечао, чжан цзе и др. Экстракция лютеина из цветов marigold [J].  Химическая инженерия, 2003, 13(4): 10-12.

[7] ся шулин, джи бенхуа, ма бинпенг и др. Исследование по вопросу о процессе извлечения лютейна из цветов "мэриголд" [J]. Аньхой сельскохозяйственная наука, 2006, 34(19): 5029-5030.

[8] цуй чжэньхай, сунь хайяо, гао кайлин и др. Исследование процесса извлечения лютейна из мэриголда [J]. Химическая промышленность, 2008, 37(4): 234-235, 238.

[9] Li Dajing, Liu Chunquan. Исследование методов добычи и анализа лютеина из мариголда [J]. Наука о еде, 2005, 26(9): 582-586.

[10] NAVARRETE-BOLANOS JL. Смешанная оптимизация культуры для цветочного энзилажа Marigold с помощью экспериментального дизайна dresponse surface methodology [J]. JAgric Food Chem, 2003, 51: 2206 — 2211.

[11] NAVARRETE-BOLANOS JL. Улучшение экстракции ксантофилов из марийского золотого цветка с использованием целлюлолитических ферментов [J]. JAgricFood Chem, 2004, 52: 3394-3398.

[12] ли дазин, лю чуньцюань, ван чжэню. Оптимизация технологических условий извлечения лютеина из цветков мэриголд ультразвуковым методом [J]. Jiangsu Agricultural Journal, 2005, 21(4): 374-377.

[13] ли дацзин, фан гюньцэнь, лю чуньцюань. Исследование по вопросу об экстракции лютеина из цветов "мэриголд" ультразвуковым усовершенствованным органическим растворителем [J]. Лесная химическая промышленность, 2006, 26(3): 127 — 130.

[14] ян юньшань, чжан хайся, ли чунлей и др. Исследование ультразвукового процесса экстракции мариголд лютейн [J]. Исследования и разработки в области продовольствия, 2007, 28(1): 97-99.

[15] ван цзиню, чэн сяобо, лю лихуан и др. Исследование по извлечению лютеина из мэриголда с использованием циклического ультразвука [J]. Наука о еде, 2008, 29(1): 124 — 128.

[16] фан цзянфэн, хао юфей. Исследование по вопросу о синергической экстракции лютеина из мариголда с помощью микроволновых поверхностно-активных средств [J]. Современная химическая промышленность, 2008, 28(s2): 398-400, 402.

[17] Zhou Xi, Fu Juanjuan, Yin Jianzhong, Research progress on the chemical composition and application of marigold [J]. Отделение медицинской географии зарубежной медицины, 2011, 32(1): 51 — 52.

[18] Li Gaofeng, Nie Yongliang, Wang Peiwei. Оптимизация процесса сверхкритического CO₂ экстракция lutein из цветов marigold [J]. Современная химическая промышленность, 2009, 29(2): 182 — 185.

[19] ван ци, гао яньсян, лю сюань. Динамический энтрейнер усиленный сверхкритический CO₂ экстракция lutein из marigold [J]. Китайские приправы, 2008(7): 30-33, 37.

[20] HOWARD AN, WILLIANS NR, PALMER CR, et al. Ксантикаротеноиды предотвращают ишемическую болезнь сердца? Сравнение между завтраком и ланчем [J]. Int J Vian Nutr Res, 1996, 66(2): 113 — 118.

[21] чжао чжиго, чжоу лин. Физиологические функции и перспективы применения лютеина [J]. Журнал профилактической медицины хэнань, 2008, 19(1): 70-71.

[22] рен хон, ян ян, ши дефанг. Прогресс в применении лютейна в функциональных пищевых продуктах [J]. Исследования и разработки в области продовольствия, 2006, 27(4): 144 — 146.

[23] шао бин. Лютейн и здоровье человека [J]. Пищевые добавки китая, 2006(C00): 171-174.

[24] Мэн сянь хэ, мао чжунгуй, Пан цююэ. Функция лютейна по укреплению здоровья [J]. Пищевые добавки китая, 2003(1):17-20.

[25] Pelz B, Schmidt, Heseker H. потребление каротеноидов в национальном обследовании потребления продовольствия германии. Zeitschrift for Ernhrung swissens chaft, 1998, 37(4):319-327.

[26] ли хоминг. Обзор исследований лютейна в морских гольдах и его физиологических функций [J]. Пищевые добавки китая, 2001(4):31-33.

[27] ты син. Лютейн и его функция защиты глаз [J]. Пищевые добавки китая, 2003(5):1-10.