どのようにルテインを抽出し、検査するか?

1ルテインの現在の研究と産業化の状況

ルテインis a natural plant pigment that not only has a coloring effect, but also has antioxidant and immunity-enhancing effects in humans and animals, and can effectively prevent macular degeneration[1] and cancer[2]. Lutein has been widely used in medicine, health products, food, cosmetics, feed and other fields[3]. Marigold is the most important raw material for extracting lutein [4]. Marigolds are divided into ornamental marigolds and pigment marigolds. The orange-yellow pigment marigolds contain higher levels of lutein [5]. Marigolds are a highly adaptable plant that is easy to grow and has an expectorant effect [6]. At present, the overall traits of domestic marigold varieties are not as good as those of imported varieties [7].

現在、中国は世界の約90%を占め'のマリーゴールド栽培地域、ルテインは、主に国内外で飼料に使用されています。米国のkemin food co .は、ルテインを含む機能性飲料を製造している[8]。現在、China'、s中津天然色素集団有限公司と美科(北京)生物有限公司は、健康食品分野に進出するルテインカプセルを開発しています;山西恒康乳業公司&#子会社の天城生物公司[9]は、マリーゴールドから抽出したルテインを飼料添加剤として使用し、地元で大規模にマリーゴールドを栽培し、地元の観賞観光型農業を形成している。1998年、青島大学の学生は比較的純粋なルテイン製品を製造し[10]、超臨界co2抽出技術を用いたルテインの製造に関する特許を取得した。

2ルテインの抽出方法

現在、ルテインの主な抽出方法は、乾燥、抽出、マイクロ波抽出、マセレーション、超音波抽出、酵素補助抽出である。

2.1乾燥法

マリーゴールドをパウンドして乾燥させてルテインを得るために、新しいタイプのロータリードラムドライヤーが使用されています。振動率が異なる場合、振動効率は70%から90%の間で変動する。ルテインの量は乾燥時間に依存する。乾燥時間が同じであれば、60°cで乾燥したルテイン含有量は70°cで乾燥したルテイン含有量よりも高くなる[8]。

2.2抽出方法

抽出lutein powder from marigolds工業化されている。超臨界co2を用いたマリーゴールドからのルテイン抽出法は、マリーゴールドの花を原料として発酵・乾燥・粉砕した後、超臨界co2とエタノールをトレーニング剤として使用し、マリーゴールド抽出物を抽出する。マリーゴールドの花エキスに水酸化カリウムを添加すると、水溶性の天然着色ルテイン樹脂が得られる[8]。li gaofengら[11]マリーゴールドから超臨界co2抽出法によりルテインを抽出。抽出圧力が45 mpa、温度が50°c、分離iの圧力が8 mpa、分離iの温度が55°c、分離iiの温度が20°cのときに、ルテインの最も高い抽出速度が得られた。xu pingruら[12]は、超臨界co2抽出法を用いて、マリーゴールドから8.24 mg/gの収率でルテインを抽出した。

2.3マイクロ波抽出法

Microwaves are a form of instantaneous penetrating heating. The action of the microwave field breaks down the plant cell walls, thereby accelerating the extraction rate and effectively increasing the product yield [13]. Xu Xia et al. [14] used a microwave method to extract lutein from marigold particles抽出溶剤に石油エーテルを使用。マイクロ波出力240 w、材料液比1:25、抽出時間45秒で得られたルテイン収率は13.43mg/gであった。li jianyingら[15]は、電子レンジ抽出法を用いて、柑橘類の皮と茶からルテインを抽出した。6#抽出溶媒として溶媒油を選定した。柑橘類の皮の場合、マイクロ波のパワーが800 wで、抽出時間が25秒の時、柑橘類の皮からのルテインの抽出効率は71.6%で最も高いです;紅茶の場合、マイクロ波出力が680 w、材料液体比が1:25、抽出時間が30sの場合、最も高いルテイン抽出速度が65.45%で得られます。

2.4抽出方法

プロセスは主に原料の前処理、粉砕、抽出、ろ過、濃度、乾燥などがあり、使用する溶剤は顔料や原料によって異なります[16]。xia shulinら[17]は、テトラヒドロフランを抽出溶媒として粗ルテインを得、結晶化して純度97.6%のルテインを得た。li xiaominら[16]は、乾燥した柑橘類の皮からルテインを抽出するのに最適な溶媒は、温度60°c、時間72時間のテトラヒドロフランであり、抽出物中のルテイン含有率は50%以上であったことを明らかにした。

2.5超音波方法

超音波は、強力なエネルギーを生成し、送信することができます。液体に高エネルギー超音波をかけると、液体が希薄な状態になると、多くの小さな空洞に引き裂かれます。この空洞は瞬時に閉じ、閉じると瞬時に高い圧力が発生するキャビテーション効果があります。超音波によるキャビテーション効果によって非常に高い圧力が発生し、破砕した材料の細胞壁や生物全体が破壊され、一瞬のうちに破砕が完了します。同時に、超音波の振動効果は、細胞内物質の放出、拡散および溶解を促進し、細胞内の有効成分の抽出に有益である[18]。

Dai Gang et al. [18] used an ultrasonic method to extract lutein esters from marigolds. The extraction solvent was 80% hexane; the temperature was 30°C, the material-to-liquid ratio was 1:30, and the time was 20 min; the extraction rate was 93.9% when the ultrasonic power was 800 W, which was 24.7% higher than the conventional extraction rate. In order to explore the extraction process of lutein from marigolds, Ye Zhaowei et al. [19] used the water bath heating method and the lutein yield by ultrasonication as the standard to determine the optimal extraction method. The results showed that the extraction of lutein by ultrasonication was significantly better than the other two methods, and the content could reach 21.91 mg/g.

2.6酵素補助抽出法

酵素は細胞の構造を破壊するので、抽出中に細胞内の物質がより露出し、油の透過性が向上します[13]。li xiuxiaらは、酵素を利用した抽出法でトウモロコシタンパク質からルテインを抽出した。最適パラメータは酵素濃度7682 u /g,基質濃度8.8%,酵素消化時間2.2h,ルテイン収率64.65ug/gであった[20]。matoushek[21]は、マリーゴールドをセルラーゼで一定期間前処理し、その後抽出し、有機溶媒でsaponifiedした。ルテインの収量は、酵素を含まない対照群と比較して33%高かった。

2.7ルテイン抽出法の長所と短所

(1)抽出法:従来の有機溶媒法と比較して、超臨界co2抽出法でルテインを得ることができ、溶媒残留物がないため、抽出過程での人体への毒性や環境汚染を防ぐことができる。co2ガスは、安価で入手しやすく、毒性がなく、安全で、低コストで、分離しやすく、迅速に抽出できます。この方法は、簡単なプロセス、低エネルギー消費、環境保護、高い製品純度、正の色相、良好な耐熱性と耐光性、安定した色の利点を持っています。

(2)抽出方法に関する。抽出時間が長いため、ルテインは高温で破壊され、酸化的に分解されます[22]。

(3)超音波方法に関する。超音波法によるルテインの抽出は、その抽出効率を大幅に向上させることができます。超音波法とマイクロ波法は、同じ別の実験条件で抽出時間が短く、抽出効率が高いという特徴がある。超音波法は、マリーゴルドの花の中のルテインを完全に溶解し、溶解速度を高め、抽出時間を短縮し、高い抽出効率を有する。これは、抽出された成分への高温の影響を排除し、溶剤消費量を節約し、従来の抽出方法を徐々に置き換えています。

(4)酵素を用いた抽出法。酵素を用いた抽出法は、セルラーゼを用いて細胞壁を処理し、細胞壁の構造を破壊し、有機溶媒を速やかに細胞内に侵入させることで抽出を容易にする[23]。この酵素補助抽出法は、酵素媒体が活性であるため、ルテインの抽出速度を向上させることができる。有機溶媒抽出法と比較して、この方法は研究室での研究がほとんどで、大規模な工業的応用が不足している[23]。現在、研究者は、細胞壁を除去する際に、セルラーゼが製品の純度に影響を与えるかどうかを検討する必要があります。

3 .ルテイン測定法

3.1ルテイン測定のための高圧液体クロマトグラフィー

高性能液体クロマトグラフィー(high performance liquid chromatography, hplc)は、従来の液体クロマトグラフィーから発展したクロマトグラフィー技術の一分野である。hplcは高感度で効率的かつ迅速な分離方法で、サンプル中のさまざまな成分の含有量を正確に検出できます。現在、ルテインの定量分析に最も広く用いられている手法である[24]。

Zhang Guanshun et al. [25] used high-pressure liquid chromatography to determine the lutein content, using acetonitrile: methanol (95:5) as the mobile phase. The lutein solution has the best absorption effect at a wavelength of 446 nm. Chen Jieli et al. [26] used acetonitrile: methanol (98:2) as the mobile phase, with a flow rate of 0.8 mL/min, The column temperature was 25°C, the injection volume was 20μL, lutein was dissolved in 95% ethanol, and the scan showed that the absorption rate was highest at 446nm. This laboratory determined the lutein content in the pigment marigold by high-pressure liquid chromatography. A Shimadzu ODS-3 C18 column (Φ5μm4.6 × 250mm) was used as the chromatographic column, with V (acetonitrile): V (chloroform) = 92:8 as the mobile phase. The detection wavelength was 450nm, flow rate: 1.5 mL/min, detection temperature: 35°C, injection volume: 10 μL, and the lutein content detected was 0.7% to 2.4%.

3.2測方法

カラーメーターはlambert-beer &に基づいている#39;sの法則(紫外-可視分光法)。紫外・可視分光測色法(uv-vis)は、測定する物質の濃度と吸光度の比例に基づいて正確な分析を行うためのシンプルで迅速かつ低コストな方法である[27]。li gaofeng[28]では、溶離液のヘキサン:アセトニトリル:メタノール比を70:25:5に調整することで、ルテインの測定結果を33%改善しました。しかし、ルテインの異なる異性体を分析できないこと、感度が低いこと、干渉に弱いことなどが、紫外・可視光分光法の大きな欠点であり、その応用と開発には大きな制約があります。

3.3ルテイン測定法の長所と短所

高圧液体クロマトグラフィー(hplc)を用いて、様々なカロテノイド異性体を分離することができる[27]。高圧液体クロマトグラフィー(hplc: high-pressure liquid chromatography)は、正確で安定したルテインを測定する方法で、試料中の成分を効率的かつ迅速に検出することができます。ルテインの含有量を決定するのに適しています。高圧液体クロマトグラフィー(hplc)は精度が高いが時間がかかる。紫外線可視光分光法は高速であるが、感度が悪く、干渉を受けやすく、特異性が弱く、精度が不十分である。マリーゴールド中のルテイン含有量は、uv可視光分光測光法を用いて測定された。他の既存の方法と比較して、迅速かつ簡単に操作でき、低検出コスト、低溶剤消費という利点があります。マリーゴールドおよびその粗および精製された加工製品の全ルテイン含有量の検出に適しています。

ルテインの4つの機能

Vegetables, fruits and carrots are rich in lutein, with marigolds having the highest lutein content [24]. Lutein can delay the weakening of vision and blindness caused by macular degeneration in the elderly. Lutein also has good coloring [31], anti-cancer and anti-oxidation functions. It has been listed as a food coloring and nutrient in Europe and other countries [29].

4.1彩色機能

Lutein can change the body color of animals, improve the fertilization and hatchability of eggs, and increase the reproductive rate. The coloring of lutein can be used in egg yolks and poultry and chicken feed. Since people tend to prefer yellow to yellow for the nutritional value of chicken, lutein'の良い着色効果は、広く世界中の国で飼料添加剤として使用されています。ルテインは天然の色素で副作用はありません。また、その安全で栄養価の高い特性から、市場の需要と健康基準を満たしています[30-31]。

4.2抗がん機能

ルテインは、ヒトの血液中の主要なカロテノイドの1つであり、腫瘍の成長を抑制する特別な生物学的機能を持っている[32-33]。ルテインが乳がん、大腸がん、皮膚がんなど、さまざまながんの成長を抑制することが最近の研究で明らかになっています。ニューヨーク大学医学部の研究では、乳がんの発生率とルテインの摂取量には密接な関係があることが示されています。ルテインの摂取量が少ない実験群の乳がんの発生率は、ルテインの摂取量が多い実験群に比べて2.08 ~ 2.21倍高かった[34-35]。

4.3視力低下の予防

ルテインは、加齢黄斑変性(amd)や白内障を効果的に防ぐことができる[36]。定期的なルテイン摂取は、人体に対するコンピュータ放射線の有害な影響を効果的に防ぐことができる[37]。研究によると、ヒトの目の黄斑色素は、食事中に見られる2種類のルテイン、ルテインとゼアキサンチンで構成されている。加齢黄斑変性を有する60 ~ 81歳の患者では、15週間のルテイン補充後、黄斑色素含有量が有意に増加し、損傷した網膜組織を修復することが臨床研究で示されている[38]。そのため、ルテインを補充することで、加齢黄斑の色素沈着を有意に改善し、黄斑変性を防ぐことができます。

4.4抗酸化机能

ルテインは安全で無毒で、抗酸化作用があり、医療に広く使われている[39]。人体の活性酸素は、人体の健康を害する重要な因子です。ルテインは、抗酸化物質として活性酸素種の活性を阻害し、正常な細胞を損傷させるのを防ぐことができます。ルテインは、一重項酸素をクエンチし、物理的または化学的クエンチによって活性酸素ラジカルを捕捉することによって、身体を害から守ることができます[40]。最近の研究結果は、天然の抗酸化物質ルテインが太陽によって引き起こされる皮膚の損傷を防ぐことができることを示し[41]' s有害!したがって、食品に一定量のルテインを添加することで、人体の臓器老化による一連の病気を予防することができる。ルテインはまた、皮膚の損傷を防ぐために化粧品に使用することができます。

5つの問題と発展の見通し

5.1問題

Green vegetables, fruits and flowers are all rich in lutein, but marigolds have the highest lutein content [42]. Marigolds are divided into pigment marigolds and ornamental marigolds, and lutein is generally extracted from pigment marigolds. Marigold seeds are now mainly imported from abroad [42]. Some foreign companies are at the forefront of research and development and application. Although China is also constantly carrying out research on lutein, there is still room for improvement compared with foreign countries.

現時点では、中国のルテイン含有量'の色素マリーゴールド品種は比較的低く、黒点病に対する抵抗性が低い。黒斑病は、マリーゴールドの葉に茶色の斑点を形成し、それが広がり続け、最終的に葉が枯れて死ぬ原因となります。7日以内に、それはすぐに植物全体が死ぬ原因となり、マリーゴールドの生産を厳しく制限することができます。現在、国内外で耐病性品種が不足しています。北京市農林科学院北京農業生物工学研究センターの最新の研究結果によると、この分野の主要な色素マリーゴールド品種の疾病指数は76.29に達した。他のいくつかの品種の病気指数も一般的に高く、最高の56.67であり、残りは70以上である。これは、黒斑に強い品種が国内市場では非常に少ないことを示しています。現在、中国でのルテイン生産は、マリーゴールドの花を乾燥した顆粒に加工し、ルテインエキスまたは低ルテイン粉末に加工して販売しています。これは、ユーザーのための原料として使用されます#39;さらなる処理または飼料着色剤として[43]。高含有・高純度のルテインは、食品や医薬品などに使用するための製造技術が未成熟であり、多くの研究機関で開発が進められています。そのため、効率的で安全なルテイン抽出・精製技術の向上が求められています。

5.2の展望

ルテインは、着色力に優れ、栄養・健康に優れた天然色素で、食品、医療、飼料添加物などに広く使用されています。ルテインはまた、黄斑変性、腫瘍、心血管疾患を予防し、体を強化することができます' s免疫システムです。食品・医療分野での活躍が期待されます。ルテインは2002年にアメリカ食品医薬品局からgrasの認証を受けた。ルテインおよびルテインエステルは、米国市場で非常に人気があります[44]。

Due to its 自然彩色 ability and its dual nutritional and health effects, lutein has great development and application potential [20]. 1 g of lutein is worth the same as 1 g of gold [6], and it has been given the reputation of “plant gold”. Currently, there is a global market shortfall of about 1 million tons of lutein [45]. Therefore, there is a huge market prospect for the industrial production of marigolds and the extraction of lutein. Every year, enterprises and factories continue to increase the production of marigolds.

ルテインの市場の見通しと商業的価値に基づいて、独立した知的財産権を持つ品種の開発と生産は、マリーゴールド産業の持続可能な発展の道であり、中国の工業化の促進とブランドの構築にとって極めて重要である。今後は、ルテイン含有量が高く、黒点病に強いピグメントマリーゴールド品種の育成に力を入れていきたいと思います。同時に、効率的で安全なルテイン抽出プロセスとルテイン製品を開発し、ルテインの応用分野を広げ、医療、食品、ヘルスケア分野へのサービスを向上させる。

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