ルテインと抗酸化物質の研究

ルテイン is a non-vitamin A active oxygen-containing carotenoid. The molecule contains two different chromone rings, each with a functional hydroxyl group at のthird carbon atom. There are three asymmetric centers at C-3, C-3′ and C-6′, so there are theoretically eight stereoisomers. Due to the complexity のthe process of preparing lutein, the chemical synthesis of a single isomer of ルテインhas not yetbeen successful. Currently, lutein can only be extracted からnatural plants.

ルテイン(lutein)は、野菜、花、果物、特定の藻類に広く含まれる天然カロテノイドである。天然の食品着色剤であり、食品の栄養素である。近年、ルテインには抗酸化作用、抗老化作用、抗変異作用があることが多くの疫学的証拠から示されており[1-2]、また、黄斑変性、心血管疾患の予防、腫瘍形成・発達の阻止、免疫の強化など、幅広い生物学的活性を有しています。米国fdaは2003年にルテインを一般的な安全食品として承認し、中国でも2006年末に食品着色剤としての使用を50mg/kgから150mg/kgの添加量で承認した。また、幼児や子供への栄養補助食品としてルテインの追加を承認しましたႆmg/kgに300mg/kgの添加量と39;s式食品、[3]。

1ルテインの抽出法

現在、天然植物から抽出されたルテインのみが抗酸化生物活性を有する。近年、ルテインの需要が高まる中、国内外の研究者がより収率の高い抽出法の開発に取り組んでいます。ルテインの抽出法

1.1有機溶媒による抽出

有機溶媒抽出はルテインを抽出するために最も広く使用されている方法である。一般的に使用される有機溶剤には、ヘキサン、エタノール、酢酸エチル、6号溶剤油などがあります。周Yanfangら滅ぼすものだ。[4]の使うSoxhletデシメータ、および、逆流co-cooking方法を抽出色素は、マリーゴールド粒子から結果最高条件はアセトンの混合物と酢酸エチル(1:1)material-to-liquid比率1:4の抽出7.0 h时抽出の石高マリーゴールドxanthophyll 22.6%とみられる。(1)抽出剤にヘキサンエタノール(体積比6.7:1.0)を使用し、ustb-01藻類粉末からルテインとエステルを抽出する。抽出時間1時間、固液比1:50;(2)ルテインエステルからルテインへの変換の最適制御条件は、除菌剤として直水20%、除菌温度50°c、時間6時間、除菌剤投与量1:40;(3)クロレラ細胞からルテインを抽出・精製する過程で、80.6%のルテインが得られ、クロレラ細胞からルテインを生産するための重要な研究基盤が確立された。

1.2マイクロ波と超音波抽出

Most of the pigment components of natural plants are intracellular substances, and the plant cells often need to be broken during extraction. Mechanical crushing methods are less efficient, and chemical crushing methods can easily cause changes to the structure and properties of the extract. Ultrasonic waves are elastic mechanical vibration waves that can produce a high-speed, strong cavitation effect to destroy plant cells, allowing the solvent to penetrate the plant cells, thereによってaccelerating the release, diffusion and dissolution of substances in the cells, shortening the 抽出time and improving the extraction efficiency. Microwave is a kind of instantaneous penetrating heating method. Under the action of the microwave field, the plant cells are broken, thereby accelerating the extraction rate and effectively improving the yield of the product.

yang maishengらは、ケールの真空凍結乾燥葉粉末を原料とし、テトラヒドロフランによるルテイン抽出条件は、超音波出力400 w、温度30°c、時間20分で、抽出量は317.25mg/kgに達した。戴国ギャングらた【7】ようマリーゴールドフケの粒子原料を抽出する使用されるルテインesters 80% hexane最適な条件に比率資料となってはタロットカード反超音波800 W器時間20分、30°Cの温度抽出率93.9%と突出していた。黄(パク・フンシン)ら。[8]超音波ホンダ:稲クロレラからルテインを研究し結論を最適な工芸はliquid-to-solidパラメ-タ- 40:1業」の割合超音波力561 W、の時間16.5%分、照射モード4 s / 5 s 45°Cの抽出温度とのことです。ルテインの最適収量は1.511 mg/gであった。

1.3超臨界co2抽出

超臨界流体抽出技術は、超臨界流体の特殊な性質を利用しています。分離する固体または液体の混合物を高圧条件下で接触させ、システムの動作圧力と温度を調整して目的の物質を抽出します。その後、減圧または加熱によって超臨界流体の密度を下げて抽出物を分離する。超臨界co2抽出法は、毒性がなく無害であること、溶解性が高く、溶剤残渣が少ないこと、製品の純度が高いことなどの利点があります。そのため、ますます注目を集めており、天然物の抽出に広く使用されています。

li gaofeng[9]らは、マリゴールドフラワー粒子から超臨界co2抽出法によりルテインを抽出し、抽出圧力45 mpa、温度50°cが最適であると結論付けた。分離i圧力8 mpa、温度55°cで、主抽出物は分離iタンクに集められる。分離iiで回収した不純物を用いて、圧力4 mpa、温度20°cの分離iiを実現しました。このような条件下では、ルテイン抽出物は高い抽出速度を有する。梁林[10]洋上CO2超臨界抽出からルテインを抽出する技術が使用するいるpomace、最適な過程の環境はなる決意する48°Cの温度、圧力35 MPa分離15 MPaの力でないentraining用量9 mL諜報部員と比較超臨界CO2抽出有機的な溶剤抽出】超臨界CO2抽出の目标値有機溶剤抽出の短所を補完するため、込み入った操作など加工時間が長く、歩留まりが低い。

1.4酵素媒介有機溶媒抽出

酵素法は、抽出中に細胞内のより多くの物質を公開し、油の透過性を高める、細胞構造の完全性を破壊します。植物の細胞壁は主に多糖類から構成されているため、セルラーゼとヘミセルラーゼは多糖類の分解活性が最も高く、最も効果が高い。マリーゴールドの花の酵素分解は、ルテインの異性化を引き起こさず、酵素処理されたマリーゴールド粉末は、全トランスルテイン含有量が最も高く、25.1 g/kg乾燥重量(dw)に達した[11]。しかし、酵素処理法は反応時間が長いため、溶媒抽出前に酵素処理中の大量の水分を除去する必要があり、実用化には限界があった。

barzana eらは[12]、一連の加水分解酵素を用いて、主に有機溶媒で低含水率の培地中の細胞壁成分を分解する、酵素反応と有機溶媒抽出を同時に行う方法を提案した。ヒドロラーゼの選択に関しては、navarrete-bolanos jlら[13-14]がマリーゴールドの花からのルテインの抽出に対する非市販の酵素製剤の効果を調べた。本酵素はエンシリング過程で産生される内生微生物により合成され、高いセルラーゼ活性と良好な抽出結果を示した。李Xiuxiaらました【15位】ultrasonic-enzymatic補佐を学び抽出トウモロコシタンパク質からルテインれ粉、と定めた酵素用の最適なプロセスパラメータを抽出ルテインの粉末状のトウモロコシタンパク質の酵素を濃度7682 U / gた基板上818%の濃度が、および金型工としてタンパクプロダクトオブザ酵素て212 h .このプロセス65の生産量μg / g、予測した結果に合っているのはどれさせる。

1.5使用中の現在の新しいメソッド

中国では、ルテインを調製するための新しい方法の使用に関する研究は比較的少ない。cisneros mら[16]は、クロレラvulgarisの重量30%エタノールを用いてクロレラvulgaris algaemudderを抽出し、この粗抽出物を材料として、ペグ-リン酸二重膜系におけるルテインの分布挙動を研究した。その結果、ph 7.0で22.9% (m/m) peg 8000と10.3% (m/m)リン酸からなる二相系では、ルテインは上段に、残基は下段に分布していた。ルテイン収率は81.0%であった。

Fan Jianfeng et アル[17] used marigold flowers as a raw material and used microwave-surfactant synergistic extraction to 抽出ルテイン。最適な過程が见つかっacetate-Tween-20エチルの使用を最优秀extractant(による0.03%)基準の抽出solid-liquid比率1:60 (g / mL)、マイクロ波出力が400 W a温度60°C、及び2値min抽出されルテインの。金额は3.209 mg /グラムほど。同じ条件でマイクロ波放射単独と比較して収率が65%、従来の溶媒抽出法と比較して収率が37.14%増加し、大幅に時間を短縮した。

2ルテインの機能と応用

2.1ルテインの抗酸化作用

ルテインの多くの効果は、その抗酸化効果と切り離せません。人体は、さまざまな活性酸素種を作り出すことができます。これらはすべて、dnaの破壊、脂質の過酸化、酵素活性の変化、多糖類の分解、細胞の破壊など、人体に多大なダメージを与えます。ルテインは、その構造に複数の共役二重結合を有しており、高いエネルギーを移動させて活性酸素種を安定な酸素分子に変換することができ、一重項酸素が脂質二重結合や共役二重結合を攻撃することを防ぎます。ペルオキシルラジカルの有効なスカベンジャーであり、特に生きた細胞組織の低酸素圧で有効である。

bosch-morell fら[18]は、フリーラジカル掃討剤と抗酸化物質が炎症反応を緩和できると考えている。li dajingら[19]は、マリーゴールド・フラワー超臨界抽出物(semf)を研究に用いた。semfのin vitro抗酸化活性を,脂質過酸化に対する抵抗性,省エネルギー性,ヒドロキシルラジカルおよびスーパーオキシドアニオンラジカルの除去性の観点から総合的に検討した。その結果、semfはこれらの系において強い抗酸化能力を示し、優れた天然抗酸化物質であり、フリーラジカルのスカベンジャーであることが示されました。lanfangら[20]は、ルテインが組織中のsodおよびgpxの活性を増加させ、それによって抗酸化能力指数を増加させ、脂質過酸化を阻害することを実験的に示し、ぶどう膜炎の予防および改善にルテインを適用するためのいくつかの実験的基礎を提供した。

2.2 Lutein&#目を保護し、amdを防ぐことにおける39の役割

Lutein and zeaxanthin are both fat-soluble vitamins that selectively accumulate in the macular region of the retina and lens, where they act as light filters and powerful antioxidants. They are important antioxidants for the eyes. They are the yellow pigments that make up the macula. Since higher animals cannot synthesize carotenoids, the main source of macular pigment is dietary intake. Many studies have shown that a decrease in macular pigment function is related to the onset of age-related macular degeneration (AMD). A decrease in lutein and zeaxanthin levels can lead to AMD and nuclear cataracts. Appropriate supplementation can significantly increase the macular pigment density in the serum and macular region, delaying the occurrence and development of age-related eye diseases such as AMD [21]. RICHER S et al. [22-23] showed that lutein supplementation can improve macular pigment optical density (MPOD) and visual function in patients with ARMD.

OLMEDILLA B et al. [24] showed that long-term supplementation with antioxidants (lutein and vitamin E) can improve serum levels and visual function in patients with senile cataracts. Higher doses of lutein, either through lutein-rich fruits and vegetables or supplements, may be beneficial for visual function in patients with senile cataracts. Lutein supplementation can improve visual function and effectively relieve visual fatigue. The results of a study by Ma et al. [25] showed that lutein intervention significantly improved tear film break-up time, visual acuity, and simple reaction time in people with long-term screen light exposure. Due to the protective effect of lutein on the eyes, eye health products with lutein as the main ingredient have been developed in recent years, such as the Bausch & Lomb lutein tablets introduced and sold by Shandong Freda Sales and Medicine Group in January 2008, which have obtained the import product access certificate of the State Food and Drug Administration (Guo Shi Jian Zi J20070004). The global English trademark is OcuviteR.

2.3ルテインの抗がん効果

ルテイン粉ヒトの血液中の主要なカロテノイドの一つであり、腫瘍の成長を阻害する特別な生物学的機能を持っています。最近の研究で、様々ながん(乳がん、前立腺がん、胃がん、皮膚がんなど)に対して抑制効果があることが示されています。米ニューヨーク大学薬学部の最近の研究によると、乳がんの発生率とルテインの摂取量は密接な関係があることが分かった。ルテインの摂取量が少ない実験群の乳がん発生率は、高摂取群の2.08 ~ 2.21倍であった。fu leiなどの研究結果[26]は、ルテインがヒト胃がん細胞株(sgc-7901)の増殖を抑制し、アポトーシスを誘導することを示している。pei yingxinらは[27]、ルテインは、baxおよびbcl-2タンパク質の発現を調節することによって、ヒト食道扁平上皮がん細胞のアポトーシスを誘導することを示した。前立腺がん細胞の増殖に関する研究によると、ルテインだけでがん細胞の増殖速度を25%低下させ、リコピンと相乗作用をすれば成長速度を32%低下させることができるという[28-29]。

2.4 Lutein&#心血管および脳血管疾患を防止する上で39の役割

Recent research results show that lutein has a delaying effect on the early stages of the atherosclerosis process. It has been found that lutein can prevent the arterial wall from thickening. A low lutein content in the blood can easily cause the arterial wall to thicken. As the lutein content gradually increases, the tendency for the arterial wall to thicken decreases, and arterial embolism is also significantly reduced. Meanwhile, lutein in the arterial wall cells can also reduce the oxidation of low-density lipoprotein (LDL). Medical experiments have shown that natural lutein and zeaxanthin can scavenge peroxynitrite, reduce adhesion molecules on the surface of aortic endothelial cells, and play an important role in preventing atherosclerosis. People who consume more lutein tend to have a lower incidence of coronary heart disease or stroke, indicating that lutein may have a therapeutic effect on heart disease. A study of the relationship between changes in the thickness of the intima of the main carotid artery and lutein levels in the blood found that after 18 months of testing, the thickness of the carotid artery wall in the group with higher lutein levels in the blood hardly changed, while the thickness of the blood vessel wall in the group with lower lutein levels in the blood increased significantly.

2.5 Lutein&#糖尿病とその合併症を予防する上で39の役割

多くの研究は、糖尿病が増加した酸化ストレスと体の減少した抗酸化能力と関連していることを示しています。遊離ラジカルによる生化学反応は、糖尿病の発症に重要な役割を果たしています。酸化ストレスは糖尿病の状態でも発生し、心臓、脳、腎臓などの様々な組織への損傷や、糖尿病合併症を引き起こす可能性があります[30]。張清ら。[31]見せ血清注射で気分が抗酸化酵素レベル血清ルテインやリコピンとβ2-caroteneコンテンツより大幅に低くうち2型DM人は通常のグループの、コンテンツ及びMDA能够性が高い反映hyperoxidationストレスや体のな抗酸化力まで減少する糖尿病だ。

coyne tら[32]は、血清カロテノイド値が2型糖尿病に反比例することを示し、これはzhang qらの所見と一致している。zhang qらは、以前の研究で、ルテインが糖尿病ラットの腎障害を緩和することを明らかにした[33]。メカニズムはlutein&に関連している可能性があります#抗酸化酵素の活性を増加させ、プロ炎症性サイトカインの発現を減少させる39の能力。hu bojieら[34]は臨床観察から、単純糖尿病性網膜症(dr)患者の血清ルテインおよびゼキサンチン濃度は正常人よりも有意に低く、補充によってこれを改善できると結論付けた。

2.6食品および飼料添加物へのルテインの適用

合成顔料は人体に有害であるため、生物由来のルテインは天然の着色剤となっている。欧米では食品着色剤や栄養素として登録されており、目に良い飲料や離乳食に使用されている[35]。飼料添加物へのルテインの広範な応用は、主に次のような側面に反映されている。(1)着色:ルテインの研究は、例えば、ルテイン濃縮鶏飼料で、卵黄と白の色と品質を改善するなどの文献で報告されている[36-38]。ルテインはまた、黄色、オレンジ、赤色の魚の卵を与えることができます。

Leng Xiangjun et al. [39] found that adding lutein to the feed can significantly improve the body color of goldfish, increase the lutein content in the scales, skin, muscles and tail fins, and make the goldfish body color more vibrant. In a farm in Hokkaido, Japan, the golden yellow carotenoid extracted from marigold petals is used as a coloring agent to feed rainbow trout, and the scales of the rainbow trout turn yellow, which is extremely attractive. This method not only improves the meat quality of rainbow trout, but also increases its nutritional value. (2) Improve the fertilization rate and hatchability of eggs: Studies have found that the circulatory system and vascular zone of embryos in eggs with high lutein content develop faster.

卵の黄身のルテインはまた、胎児におけるビタミンaとグリコーゲンの大量の蓄積を促進することができます'の肝臓は、胎児における脂質の吸収を促進's liver, and improve the fertilization rate and hatchability of eggs [40]. Aren et al. [41] showed that adding lutein to the feed can significantly improve the fertilization rate and hatchability of quail eggs, reduce the rate of dead embryos, and thus improve their reproductive performance. (3) Improves immunity: Lutein can enhance the reproduction, survival and immune capacity of livestock, fish and shrimp, and also protect lipids from oxidation. BEDECARRATS G Y et al. [42-43] found that lutein can stimulate the antibody response of laying hens to immunize against bronchitis virus. Tian Heshan et al. [41] showed that adding lutein can increase the activity of antioxidant enzymes in the liver of chicks and reduce the content of lipid peroxide MDA.

3概要

ルテイン研究は10年以上の歴史があり、ルテインの開発・応用研究は海外の大手企業が中心となって進めています。近年、国内の大学や天然物の研究機関でもルテインの研究が行われている。しかし、海外での研究の進展に比べれば、国内の研究と生産の水準には依然として差がある。今後、高純度ルテインを開発・生産し、その応用分野を広げ、産業化することは、中国の研究者にとって重要な課題である。現時点では、ルテインの生理学的効果に関する研究は、十分な分子生物学的証拠を欠いている。また、それを裏付ける明確な統計的証拠もありません。しかし、関連メカニズムへの理解が深まり、技術手段の急速な進歩に伴い、ルテインの作用メカニズムが徐々に明らかになり、ルテインのより良い応用のための基礎を築く。

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