루테인을 추출하고 검사하는 방법은?

루테인의 현재 연구 및 산업화 현황 1

루테인은 천연식물색소로서 착색효과가 있을 뿐만 아니라 사람과 동물에서 항산화 및 면역증강효과가 있으며 황반변성 [1]과 암 [2]을 효과적으로 예방할수 있다.루테인은 의약, 보건품, 식품, 화장품, 사료 및 기타 분야 [3]에 널리 사용되고 있다.마리골드는 루테인 [4]을 추출하는 데 가장 중요한 원료이다.마리골드는 관상마리골드와 색소마리골드로 나뉜다.주황색의 색소 마리골드는 더 높은 수치의 루테인을 함유하고 있다 [5].마리골드는 적응력이 높은 식물로 키우기 쉽고 거담효과가 있다 [6].현재 국내 마리골드 품종의 전반적인 형질은 수입품종에 비해 좋지 않다 [7].

현재 중국은 세계 &의 약 90%를 차지하고 있다#39;의 marigold 재배 지역, 그리고 루테인은 주로 국내외에서 사료에 사용됩니다.미국의 케민푸드사는 루테인 [8]을 함유한 기능성 음료를 생산하고 있다.현재, China's Zhongjin Natural Pigments Group Co., Ltd.와 Meikeer (Beijing) Biotechnology Co., Ltd.는 건강 식품 분야로 진출하는 루테인 캡슐을 개발하고 있습니다;산시 헝강 유제품 회사 's의 자회사 천천생명공학회사 [9]는 마리골드에서 추출한 루테인을 닭사료에 첨가제로 사용하고 있으며, 현지에서 대규모로 마리골드를 재배하여 현지의 관상성 관광객 위주의 농업을 형성하고 있다;1998년 칭다오 대학생들은 비교적 순수한 루테인 제품 [10]을 생산해 초임계 CO2 추출기술을 이용한 루테인 생산 특허를 취득했다.

루테인을 위한 2가지 추출 방법

현재 루테인의 주요 추출방법은 건조, 추출, 마이크로파 추출, 마태, 초음파, 효소 보조 추출 등이 있다.

2.1건조방법

새로운 유형의 회전식 드럼 건조기는 마리골드를 찧고 건조시켜 루테인을 얻는 데 사용됩니다.박리율이 다를 때 박리효율은 70%에서 90% 사이에서 변동한다.루테인의 양은 건조 시간에 따라 다릅니다;건조 시간이 같을 때 60 °C에서 건조하여 얻은 루테인 함량이 70 °C에서 건조하여 얻은 루테인 함량보다 높다 [8].

2.2 추출방법

…의 추출마리골드의 루테인 파우더입니다산업화되었습니다.초임계 CO2를 이용한 마리골드에서 루테인을 추출하는 방법은 마리골드 꽃을 발효, 건조, 분쇄 후 원료로 사용한 후 에탄올과 함께 초임계 CO2를 엔트레이닝 제로 사용하여 마리골드 추출물을 추출하는 방법이다.매리골드 꽃 추출물을 수산화칼륨으로 사화시켜 수용성 천연 식용색소 루테인 수지 [8]를 얻는다.이가봉 등 [11]은 초임계 CO2 추출법으로 마리골드에서 루테인을 추출했다.추출 압력이 45 MPa, 온도는 50 °C, 분리 I의 압력은 8 MPa, 분리 I의 온도는 55 °C, 분리 II의 온도는 20 °C 일 때 가장 높은 루테인의 추출율을 얻을 수 있었다.Xu Pingru 등 12)은 초임계 CO2 추출법을 이용하여 마리골드로부터 루테인을 8.24 mg/g의 수율로 추출하였다.

2.3 마이크로파 추출법

마이크로파는 순간적인 투과가열이다.마이크로파 필드의 작용은 식물 세포벽을 무너뜨리기 때문에 추출률을 가속화하고 [13] 제품 수율을 효과적으로 높인다.서하 등 [14]은 마리골드 입자로부터 루테인을 추출하기 위해 마이크로파 방법을 사용하였으며, 추출 용매로 석유 에테르를 사용하였다.마이크로웨이브 파워 240W, 재료액 비율 1:25, 추출 시간 45s 일 때 얻어진 루테인 수율은 13.43mg/g 이었다.리잔잉 등 [15]은 감귤 껍질과 차에서 루테인을 추출하기 위해 마이크로파 추출법을 사용했다.6#가장 우수한 추출용매로 solvent oil을 선정하였다.감귤 껍질의 경우, 마이크로파 전력이 800W 이고 추출 시간이 25s 일 때, 감귤 껍질에서 루테인의 추출 효율이 71.6%로 가장 높다;차의 경우 마이크로파 전력이 680W 일 때 재료액 비율이 1:25, 추출 시간이 30대일 때 65.45%로 가장 높은 루테인 추출율을 얻는다.

2.4 추출법

주로 원료 전처리, 분쇄, 추출, 여과, 농축, 건조 등의 과정을 거치며 [16] 안료와 원료에 따라 사용하는 용매가 달라진다.시아슐린 등 [17]은 추출용매로 테트라하이드로퓨란을 사용하여 원유의 루테인을 얻었고, 이를 결정화하여 순수한 97.6%의 루테인을 얻었다.Li Xiaomin 등 16)은 말린 감귤 껍질에서 루테인을 추출하기 위한 가장 좋은 용매는 테트라하이드로퓨란으로 온도 60°C, 시간 72시간, 추출물의 루테인 함량이 50% 이상이었다.

2.5초음파 방식

초음파는 강력한 에너지를 생성하고 전달할 수 있다.고에너지 초음파를 액체에 가하면 액체가 희석 상태에 있을 때 많은 작은 빈 공간으로 찢어지게 된다.이 충치들은 닫힐 때 순간 높은 압력, 즉 캐비테이션 효과를 발생시키면서 순식간에 닫힙니다.초음파의 캐비테이션 (cavitation) 효과는 극히 높은 압력을 발생시켜 분쇄물질과 생물체 전체의 세포벽이 깨지게 하며 전체 분쇄과정은 한순간에 완성된다.동시에 초음파의 진동 효과는 세포 내 물질의 방출, 확산, 용해를 강화시켜 세포 내 유효 성분 추출에 도움이 된다 [18].

다이강 등 [18]은 마리골드에서 루테인 에스테르를 추출하기 위해 초음파 방법을 사용하였다.추출 용매는 80% hexane;온도는 30°C, 물질 대 액체 비율은 1:30, 시간은 20분;초음파 파워가 800 W 일 때 추출율은 93.9%로 기존 추출율보다 24.7% 높았다.마리골드로부터 루테인의 추출과정을 탐색하기 위하여 예자오웨이 등 19인은 수조 가열법과 초음파화를 통한 루테인 수율을 표준으로 하여 최적의 추출방법을 결정하였다.그 결과 초음파검사를 통한 루테인의 추출이 다른 두 방법보다 유의적으로 우수하였으며, 함량은 21.91 mg/g에 도달할 수 있었다.

효소 보조 추출법 2.6

효소가 세포의 구조를 파괴할 수 있기 때문에 추출하는 동안 세포 내부의 물질들이 더 많이 노출되고, 오일의 투과성이 높아진다 [13].리소시아 등은 효소보조추출법으로 옥수수 단백질에서 루테인을 추출했다.최적 변수는 효소농도 7682U/g, 기질농도 8.8%, 효소 소화시간 2.2h, 루테인 수율 64.65ug/g [20] 이었다.마투석 [21]은 마리골드를 셀룰라아제로 일정 기간 전처리한 후, 유기용매로 추출하여 사화시키는 것을 보였다.루테인 생산량은 효소가 없는 대조군보다 33% 높았다.

루테인 추출법의 장단점 2.7

(1) 추출법:기존의 유기용매법에 비해 초임계 CO2 추출법을 이용하여 루테인을 얻을 경우 용매잔류물이 없어 추출과정의 인체에 대한 독성과 환경오염을 방지할 수 있는 장점이 있다.CO2가스는 값이 싸고 얻기 쉬우며, 독성이 없고, 안전하며, 비용이 적게 들고, 분리가 쉽고, 추출이 빠르다.이 방법은 간단한 공정, 낮은 에너지 소비, 환경 보호, 높은 제품 순도, 긍정적인 색조, 좋은 열 및 빛 저항, 안정적인 색상의 장점이 있습니다.

(2) 추출방법.긴 추출 시간 때문에 루테인은 더 높은 온도에서 파괴되어 산화분해 [22]를 겪게 된다.

(3) 초음파방식.초음파 방법을 이용한 루테인의 추출그것의 추출 효율을 크게 향상시킬 수 있습니다.동일한 다른 실험조건에서 초음파법과 마이크로파법은 추출시간이 짧고 추출효율이 높은 특성을 가지고 있다.초음파방식은 마리골드꽃에 루테인을 완전히 용해시킬수 있고 용해률을 높일수 있으며 추출시간을 단축시킬수 있으며 추출효률이 높다.추출된 성분에 대한 높은 온도의 영향을 없애고 용매 소비를 절약하며 점차 전통적인 추출방법을 대체해왔다.

(4) 효소보조추출법.효소를 이용한 추출법은 셀룰라아제를 이용하여 세포벽을 치료하고, 세포벽의 구조를 파괴하며, 유기용매가 세포내로 빠르게 들어가도록 하여 추출을 용이하게 한다 [23].효소보조추출방법은 효소매질이 활발하기때문에 루테인의 추출률을 높일수 있다.유기용매 추출법에 비해이 방법의 연구자들은 대부분 실험실에서 연구를 수행했고, 대규모 산업적 응용은 부족하다 [23].현재 연구자들은 세포벽을 제거할 때 셀룰라아제가 제품의 순도에 영향을 미치는지에 대한 연구가 여전히 필요합니다.

루테인 결정 방법 3

루테인 결정을 위한 고압 액체 크로마토그래피 3.1

고성능 액체 크로마토그래피 (High performance liquid chromatography, HPLC)는 고전적인 액체 크로마토그래피로부터 발전한 크로마토그래피 기술의 한 분야이다.HPLC는 민감하고 효율적이며 신속한 분리 방법으로 시료 내 다양한 성분의 함량을 정확하게 검출할 수 있습니다.현재 루테인의 정량분석에 가장 널리 쓰이는 방법이다 [24].

장관순 등 25)은 고압액체크로마토그래피를 이용하여 루테인 함량을 확인하였으며, 이동상으로 아세토니트릴:메탄올 (95:5)을 사용하였다.루테인 용액은 446 nm 파장에서 흡수 효과가 가장 좋습니다.첸 Jieli et al. [26] acetonitrile 사용:메탄올로 (98:2) 모 바 일 단계, 유량의 0. 8 mL/min으로 열 온도 가 25 ° C, 주입 볼륨을 20 μ L, 루테인 에탄올에 녹아 있는 95% 있었고, 검색 흡수율은 446nm에서 최고였 다는 것을 보여주었습니다.본 실험실에서는 고압 액체 크로마토그래피로 색소 마리골드 내의 루테인 함량을 측정하였다.한 Shimadzu ODS-3 C18 열 (Φ 5 μ m4.6 × 250mm)로 사용 되었chromatographic 열, V와 (acetonitrile):V (클로로 포름) = 92:8로 모 바 일 한 단계이다.그 탐지 파장은 450nm, 유량:1. 5 mL/min 탐지 온도:35 ° C, 주입 볼륨:10 μ L 이고, 탐지 된 루테인 콘 텐 츠는 4% 0. 7%이었다.

색법 3.2

연색법은 Lambert-Beer's 법칙 (ultraviolet-visible spectrophotometry).Ultraviolet-visible spectrophotometry (UV-vis)는 측정되는 물질의 농도와 흡광도 사이의 비례에 기반한 정확한 분석을 위한 간단하고 빠르고 저렴한 방법입니다 [27].이가봉 [28]은 용출물인 헥산:아세토니트릴:메탄올 비율을 70:25:5로 조절하여 루테인 결정 결과를 33% 향상시켰다.그러나 루테인의 다양한 이성질체를 분석할 수 없고, 민감도가 떨어지는 점, 간섭에 대한 감수성 등은 초가시광선 분광광도계의 두드러진 단점으로 남아 응용 및 개발에 심각한 제약을 주고 있다.

루테인 결정법의 장단점 3.3

고압 액체 크로마토그래피 (HPLC)를 이용하여 다양한 카로티노이드 이성질체 [27]를 분리할 수 있다.고압 액체 크로마토그래피 (HPLC)는 정확하고 안정적인 루테인을 판별하는 방법이며, 시료 중의 성분 함량을 효율적이고 빠르게 검출할 수 있습니다.그것은 루테인의 함량을 결정하는 데 적합합니다.고압 액체 크로마토그래피 (HPLC)는 매우 구체적이고 정확하지만 오랜 시간이 걸립니다.uv-가시광선 분광광도계는 속도는 빠르지만 감도가 떨어지고 간섭에 취약하며 특이도가 약하고 충분히 정확하지 않다.마리골드의 루테인 함량을 UV-Visible 분광광도법을 이용하여 확인하였다.기존의 다른 방법과 비교하여 조작이 빠르고 간편하며, 검출비가 저렴하고 용매 소모량이 적은 장점이 있다.marigolds 및 그 조잡하고 정제된 가공 제품의 총 루테인 함량 검출에 적합합니다.

루테인의 4가지 기능

채소와 과일, 당근에는 루테인이 풍부한데, 마리골드는 루테인 함량이 가장 높다 [24].루테인은 노인의 황반변성으로 인한 시력 약화와 실명을 지연시킬 수 있다.루테인은 착색 [31], 항암, 산화 방지 기능도 좋다.유럽 등 여러 나라에서 식용색소 및 영양소로 등록되어 있다 [29].

4.1 색칠하기 기능

루테인은 동물의 체색을 변화시키고 알의 수정과 부화 능력을 향상시키며 생식률을 높일수 있다.루테인의 색소는 계란 노른자와 가금류, 닭 사료에 사용될 수 있다.닭고기의 영양가를 위해 노란색보다 노란색을 선호하는 경향이 있기 때문에, 루테인'의 좋은 착색 효과는 세계 각국에서 사료 첨가제로 널리 사용되고 있습니다.루테인은 부작용이 없는 천연 색소입니다.또한 안전하고 영양이 풍부한 특성 때문에 시장 수요와 건강 기준에도 부합합니다 [30-31].

4.2 항암기능

루테인은 사람의 혈액에 있는 주요 카로티노이드 중 하나이며 종양의 성장을 억제하는 특수한 생물학적 기능을 가지고 있다 [32-33].최근 연구에 따르면 루테인은 유방암, 대장암, 피부암 등 다양한 암의 성장을 억제하는 효과가 있다.뉴욕대 의과대학에서 진행한 연구에 따르면 유방암 발생과 루테인 섭취 사이에 밀접한 관계가 있는 것으로 나타났다.루테인 섭취가 적은 실험군의 유방암 발생률은 루테인 섭취가 많은 군에 비해 2.08~2.21배 높았다 [34~35].

시력 상실 예방 4.3

루테인은 나이관련황반변성 (AMD)과 백내장 [36]을 효과적으로 예방할 수 있다.규칙적인 루테인 섭취는 컴퓨터 방사선이 인체에 미치는 해로운 영향을 효과적으로 막을 수 있다 [37].연구에 따르면 인간의 눈에 있는 황반 색소는 식단에서 발견되는 루테인과 제아잔틴이라는 두 종류의 루테인으로 구성되어 있습니다.60~81세의 노화관련 황반변성 환자의 경우 루테인 보충제15주 후 황반색소 함량이 현저히 증가하여 [38] 손상된 망막 조직을 회복한다는 임상 연구 결과가 있다.따라서 루테인 보충제를 사용하면 노화 관련 황반 색소침착을 크게 개선하고 황반 변성을 예방할 수 있습니다.

4.4 항산화 기능

루테인은 안전하고 독성이 없으며, 항산화 성분이 있으며, [39] 의학에 널리 사용된다.인체내의 반응성 산소종은 인체건강을 해치는 중요한 요소이다.루테인은 항산화제로서 반응성 산소 종의 활성을 억제하고 정상 세포를 손상시키지 못하게 할 수 있습니다.루테인은 단일 산소를 차단하고 물리적 또는 화학적 차단 [40]을 통해 활성 산소를 포집함으로써 신체를 해로움으로부터 보호할 수 있다.최근 연구 결과에 따르면 [41] 천연 항산화 제 루테인이 햇볕 &으로 인한 피부 손상을 예방할 수 있다#39; 해로운 광선.그러므로 식품에 일정한 량의 루테인을 첨가하면 인체에서 장기노화로 인한 일련의 질병을 예방할수 있다.루테인은 피부 손상을 막기 위해 화장품에도 사용될 수 있다.

문제점 및 발전전망 5

5. 1 문제

녹색 채소, 과일, 꽃 모두 루테인이 풍부하지만 마리골드는 루테인 함량이 가장 높다 [42].마리골드는 색소 마리골드와 관상 마리골드로 나뉘며 루테인은 일반적으로 색소 마리골드에서 추출한다.마리골드 씨앗은 현재 해외에서 주로 수입되고 있다 [42].일부 외국 기업은 연구 개발 및 응용의 선두에 있습니다.중국 역시 루테인에 대한 연구를 지속적으로 진행하고 있지만 외국과 비교하면 여전히 개선의 여지가 있다.

현재 차이나&의 루테인 함량#39;s 색소 마리 골드 품종은 비교적 낮고, 흑점병에 대한 저항력이 약하다.흑점병은 마리골드 잎에 갈색 반점을 형성할 수 있는데,이 반점이 계속 퍼지면서 결국 잎이 시들어 죽게 된다.7일내에 신속히 식물체 전체를 사멸하게 하여 마리골드 생산을 엄중하게 제한할수 있다.현재 국내외에 병충해에 강한 품종이 부족하다.베이징농림과학원 베이징농업생명공학연구센터의 최신 연구 결과에 따르면 현장에서 주요 품종의 색소 마리골드의 질병 지수가 76.29나 되는 것으로 나타났다.기타 일부 품종의 병해지수 또한 일반적으로 높은데 가장 좋은 품종이 56.67 이고 나머지는 70 이상이다.이는 흑점에 저항성이 있는 색소마리골드 품종이 국내시장에서 매우 희소함을 나타낸다.현재 중국의 루테인 생산에는 마리골드 꽃을 말린 과립으로 가공해 루테인 추출물 또는 저루테인 분말로 가공해 판매하는 것이 있다.그것은 users&의 원료로 사용됩니다#39;추가처리 혹은 사료용 색소 [43]로.식품 및 의약품에 사용할 수 있는 고함량, 고순도 루테인을 준비하는 생산기술은 아직 성숙되지 않아 많은 연구기관에서 아직도 개발하고 있다.따라서 효율적이고 안전한 루테인 추출 및 정화 기술이 개선되어야 합니다.

5.2발전 전망

루테인은 착색력이 좋고 영양 및 건강에 이로운 천연 색소로 식품, 의료 및 사료 첨가제에 널리 사용됩니다.루테인은 또한 황반변성, 종양, 심혈관 질환을 예방하고 신체 &를 강화시킬 수 있습니다#39, s 면역체계.식품과 의료 분야에서 폭넓은 전망을 갖게 될 것이다.루테인은 2002년 미국 식품의약국 (fda) 으로부터 GRAS 인증을 받았다.루테인과 루테인 에스테르가 미국 시장에서 매우 인기가 있다 [44].

천연 착색 능력과 영양 및 건강 효과 이중으로 인해 루테인은 개발 및 응용 가능성이 크다 [20].루테인 1 g은 금 1 g과 같은 값이며 [6],'식물 금'이라는 명성을 얻었다.현재 세계시장에는 약 100만톤의 루테인 [45]이 부족하다.그러므로 마리골드의 공업생산과 루테인의 채취에는 거대한 시장전망이 있다.매년 기업과 공장들이 마리골드의 생산량을 계속 늘리고 있다.

루테인의 시장전망과 상업가치에 근거해 자주적인 지적재산권을 가진 품종을 개발, 생산하는 것은 매리골드산업의 지속가능한 발전방향으로서 중국의 공업화승격과 브랜드구축에 매우 중요하다.앞으로 루테인 함량이 높고 흑점병에 대한 저항성이 높은 색소 마리골드 품종을 육성하는 노력을 늘려야 한다.동시에 효율적이고 안전한 루테인 추출 공정과 루테인 제품도 개발하고 루테인의 응용 분야를 넓히며 의료, 식품, 헬스케어 분야에 더 나은 서비스를 제공하도록 해야 합니다.

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