리코펜 분말을 추출하는 방법은?

Lycopene (C40H56) is a carotenoid found in plant foods that has nutritional 그리고coloring effects. It has the strongest quenching activity 의singlet oxygen among known carotenoids, twice that 의beta-carotene, 100 times that of vitamin E, and 1000 times that of vitamin C [1].

Lycopene is widely found in tea and the roots of radishes, carrots, turnips and 케일, as well as in tomatoes, watermelons, papayas and pomegranates [2]. In ripe tomatoes, 80% to 90% of the pigment composition is lycopene [3]. Lycopene is a typical straight-chain hydrocarbon. Thanks to its special chemical structure (11 conjugated double bonds and 2 non-conjugated double bonds) [4], it has the potential to affect the auto-oxidation of fats. Its strong antioxidant properties and applications are also the main research areas in the study of the physiological functions of lycopene. It also contains a variety of beneficial ingredients such as vitamins, minerals and carbohydrates, and has been dubbed “plant gold” [1].

식품 가공 분야에서,lycopene is used as a food additive to reduce the lipid oxidation rate in beef and its meat products and extend the shelf life. It is often used in the processing of products such as Frankfurt sausages, fresh sausages, fermented sausages, hamburgers and minced meat [5]. At the same time, epidemiological surveys have shown that the nutritional and health benefits of lycopene have been reported as appropriate supplementary treatments for diseases, such as those used to treat and improve obesity, diabetes, prostate cancer, cardiovascular disease and metabolic syndrome. LEH et al. [6] demonstrated that lycopene can help prevent and treat type 2 diabetes mellitus (T2DM) by reducing oxidative stress biomarkers and inducing antioxidant defense mechanisms.

한편 미라마디 등 7명은 세포배양 실험을 통해 리코펜의 항암 메커니즘을 분석했다.리코펜은 TP 53과 Bax (Bcl 2-associated X protein) 단백질과 mRNA의 과발현을 활성화함으로써 항세포자멸사 분자 b 세포 림프종 2 (Bcl 2)의 발현을 감소시켜 암세포의 세포사멸률과 항증식 능력을 증가시켜 전립선암의 보조 치료제가 될 수 있습니다.또한, 리코펜은 동물 사료에서 사료 첨가제로도 사용될 수 있으며, 산화 스트레스를 매개로 한 가축 사육과 육질 개선 [8]에 긍정적인 역할을 한다.전체적으로 볼 때'21세기 새로운 인기 기능성 식품'으로 떠오른 것은 바로 독특한 생리기능과 다양한 응용성 때문이다.국제연합 (FAO/WHO)의 식품농업기구와 공동 식품농업기구/세계보건기구 식품첨가물 전문가위원회 (JECFA) 로부터 a 급 영양소로 인정받았으며, 건강식품, 의약품, 화장품 및 기타 분야에 널리 사용될 수 있다 [9].다음은 리코펜의 추출방법과 대표적인 생리기능을 체계적으로 요약하여 리코펜의 산업적 준비 및 기능성식품 개발을 위한 이론적 토대를 마련할 것이다.

1리코펜 추출

경제의 발전과 피플 &의 향상에 따라#39;의 물질생활수준, 식품의 영양과 안전은 점차 적극적인 사회적관심사로 되고있다.따라서 소비자들은 특정 기능성 물질이 함유된 식품에 대해 매우 궁금해하고 추구한다.리코펜은 그 독특한 기능성으로 인해 국제적인 논의 대상이 되고 있으며 전 세계 전문가들의 주목을 받고 있다.현재 리코펜의 주요 추출 방법에는 유기용매 추출, 초음파 보조 추출, 초임계 유체 추출 등이 있다 [10].

1.1 유기용매 추출

The lipophilic nature of lycopene is often exploited in industry, and lycopene is extracted from plant raw materials using an organic solvent extraction method. This method is simple to manipulate and highly practical, and has now become one of the mainstream methods for extracting lycopene in industry. Zhao Jianying et al. [11] explored the use of response surface optimization to analyze the effects of different solutions, liquid-to-material ratios, extraction temperatures, extraction times, and other factors on the extraction efficiency of lycopene from fresh cherry tomatoes. The results showed that when ethyl acetate was selected as the extraction medium, the extraction temperature was 45°C, the extraction time was 4 h, and the extraction pH was 6. In addition, POOJARY et al. [12] used a factorial design method to extract pure all-trans lycopene from tomato processing waste, and similar results were obtained. The optimal extraction medium was a mixture of hexane and acetone in a ratio of 1:3, and the extraction temperature was 20°C and the extraction time was 40 min. The recovery rate and purity of all-trans lycopene were as high as 94.7% and 98.3%b. However, this method is very likely to cause chemical solvent residues on the surface of the extract, and most of the extraction solvents selected are potentially harmful to the human body and the environment [13]. Therefore, KYRIAKOUDI et al. [14] optimized the extraction conditions of lycopene based on this method, using a hydrophobic natural deep eutectic solvent synthesized with different proportions of capric acid and lauric acid as the extraction medium. The lycopene recovery rate is comparable to that of the organic solvent (acetone). This method is non-toxic, environmentally friendly, and makes the most of raw materials. It is set to become industrialized.

초음파 보조 추출 1.2

초음파 보조 추출은 캐비테이션 효과, 열 효과, 기계적 작용 [15]에 의해 발생하는 높은 효율로 인해 기능성 활성 물질의 추출, 식품 가공 및 식품 보존에 널리 사용된다.초음파 보조 추출은 전통적인 가열 추출, 마이크로 웨이브 추출 및 초임계 추출 방법과 비교하여 짧은 추출 시간, 낮은 온도 및 높은 추출 효율의 특성을 가지며보다 경제적이고 적응성이 있다.수 등 [16]은 초음파보조추출법을 이용하여 붉은 자몽에서 올트랜스 리코펜을 추출하였다.초음파보조추출법은 기존의 용매추출법과 비교하여 추출시간을 대폭 단축 (30분) 시키면서 추출속도는 1.81배 증가시킨다.또한, 기존의 추출 방법의 최적 온도 (40 °C)에 비해 초음파 보조 추출 공정의 최적 온도 (30 °C) 가 상대적으로 낮기 때문에 추출 공정 중 올 트랜스 리코펜의 분해도 효과적으로 제한하고 [17] 추출율을 높일 수 있다고 추가로 설명한다.

이를 바탕으로 리창바오 등 [18]은 세포벽 용해를 촉진하는 효소가수분해 기술의 특성과 초음파 보조 효소가수분해 기술을 결합하여 공융 녹용액 추출이 방울토마토에서 리코펜 추출율에 미치는 영향을 조사하였다.최적의 효소의 혼합물을 추출 될 조건을 찾을 수 펙 티니 아제 (cellulase 및)의 복용 량으로 낸, 한 liquid-to-solid 1:40의 비율, 추출 한 온도에서 54 ° C의, 가장 높은 리코 펜 추출의 수율 410.94 ± 1.78 μ g/g은 민 22살이었할 경우 얻게 초음파 시간이었다.이 결과는 Konwarh 등의 그것과 비슷하다. [19].단회 처리 (단독, Onozuka R-10 cellulase 처리 및 초음파 처리)와 비교하여 초음파를 이용한 효소가수분해는 토마토 껍질에서 리코펜의 수율을 단회 처리 (단독, Onozuka R-10 cellulase 처리 및 초음파 처리)에 비해 662%, 225% 및 150% 증가시킬 수 있으며,이 방법은 38.2%의 활성산소 소거율을 보였다.따라서 초음파를 이용한 효소가수분해는 온화한 추출조건과 짧은 추출시간의 특성을 가지고 있으며, 리코펜의 효율적인 분리 및 정제 분야에서 발전 가능성과 응용 가능성이 크다.

초임계 유체 추출 1.3

초임계 유체 추출 (SFE) 기술은 주로 초임계 유체 (용매)를 사용하여 복잡한 식품 행렬에서 원하는 성분 (추출물)을 분리합니다.일반적으로 사용되는 추출제로는 CO2, 에틸렌, 메탄올 등이 있다.SFE 기술은 전통적인 화학용매 추출방법과 비교하여 화학용매 소비나 잔류물이 없고 환경 오염이 적으며 또한 고온에서 추출물의 분해 및 변질을 방지하여 생물학적 활성이 파괴되지 않도록 유지합니다.생리활성물질의 SFE 추출은 지속가능한 개발에 부합하는"친환경"신기술이라고 할 수 있다 [20, 21].DHAKANE-LAD 등 22)은 자몽을 원료로, SC-CO 2와 쌀겨기름을 공동용매로 사용하여 반응표면분석을 통해 라이코펜에 대한 최적 추출공정을 조사하였다.아래의 그 결과 막대의 325의 압력 조건, 64 ° C, 도의 온도를 추출 한 시간과 민, 143 리코 펜의 복구 속도는 거의 70%이었고, γ의 보존 속도-oryzanol 97%였다.

프리야다르사니 등 [23]이 잘 익은 자몽 껍질에서 리코펜 추출을 한 실험에서도 비슷한 결과가 나왔다.추출 압력이 증가할수록 리코펜 추출율이 유의적으로 증가하여 압력과 시간이 리코펜 추출율과 밀접한 관계가 있음을 알 수 있었다.305 bar, 70 °C, 35 g/min 초임계 CO2 유량 및 135분 추출 시간의 최적 조건에서 리코펜 추출률은 93%까지 높아질 수 있다.또한 올레오레신의 단일 헥산 추출과 비교하면 초임계 이산화탄소 (SC-CO2)를 헥산 추출과 시너지 효과를 내며 사용할 때 리코펜 추출률이 24% 증가하며 [24] 생체이용성도 3.3배로 증가한다.따라서, SFE 기술을 이용하면 생산주기가 짧고, 에너지 소모가 적고, 효율이 높으며, 용매 잔류가 과도하지 않는 특성을 가질 뿐만 아니라, 추출물의 활성을 향상시킬 수 있는 가능성이 있다.대규모 산업 생산 [25]에서 광범위한 응용 가능성이 있는 새로운 환경 친화적 리코펜 추출 방법이다.

리코펜의 기능성 활성 2

리코 펜 가루, as a precursor substance capable of synthesizing carotene, has a unique long-chain molecular structure that gives it strong free radical scavenging ability and high antioxidant capacity. It also has a variety of biological functions, such as inhibiting tumor proliferation, preventing cardiovascular disease, enhancing the body'세, s 면역력과 노화를 지연시킨다 [26].따라서, 그것의 좋은 생물 학적 활성은 그것이 식품, 의약, 건강 제품 등의 분야에서 강한 연구 가치 및 넓은 응용 전망을 보이게합니다.

2.1 항산화 활성

노화를 늦추는 방법에 대한 인간의 연구는 멈춘 적이 없다.'활성산소 노화 이론'의 출현은 인간 노화 방지 이론의 절정을 촉발했다.활성산소 이론은 활성산소의 축적이 인간 노화의 중요한 원인이라고 지적한다 [27].리코펜은 현재 건강에 이로운 점과 착색 효과를 모두 가지고 있는 자연계의 몇 안 되는 항산화 물질 중 하나입니다.인체 내 활성산소를 제거하고, 체내 DNA와 단백질의 산화 손상을 막고, 세포의 노화를 지연시키며, 노화과정을 지연시키는 효과가 있다.왕 et al. [28] 발견하는 체외과 생체 실험에서을 통해 리코 펜은 신장에 있는 산화 스트레스을 개선하고 사멸을 완화 신장 세포 활성화 Nrf 2 항 산화 핵심 요인이 의해 핵 이식의 표현을 억제하는 동안 NF-κ B 신호의 생산을 억제 요인과 산소 종이 신장 강관 상피 세포에서 (ROS).

ZHAO et al. [29] showed that lycopene powder not only has the potential to improve neuronal damage in the human brain, but also plays a positive role in repairing synaptic dysfunction. This result is similar to that of HU [30], which showed that Blakeslea trispora powder ( a lycopene preparation) has the effect of improving the activities of superoxide dismutase, catalase and glutathione peroxidase, effectively reducing the level of free radicals in the body, indicating that Blakeslea trispora powder has the effect of protecting the body from oxidative stress damage and improving free radical-induced cell aging. It is precisely because of its super antioxidant activity that lycopene has the potential to become a natural antioxidant, and it has broad application prospects and development potential in delaying food oxidation and the development of functional foods.

아질산염은 현재 발효 소시지 생산에 필수적인 식품첨가물이지만 [31] 잠재적인 건강장해를 내포하고 있는 강력한 발암물질이기도하다.Wang 등 (32)은 발효소시지 생산시 아질산염 일부를 대체하기 위해 리코펜을 사용하였을 때 소시지의 색도를 크게 향상시킬 뿐만 아니라 소시지 내 휘발성 염기성 질소와 thiobarbituric acid의 농도를 감소시켜 발효소시지의 유통기한을 효과적으로 연장시키고 색도 개발제와 방부제의 역할을 동시에 수행한다는 것을 발견하였다.다른 연구에서도 리코펜 추출물이 아마씨유의 유통기한과 안정성을 효과적으로 연장할 수 있다는 것이 밝혀졌다 [33].그러나 높은 생산 원가와 낮은 안정성은 식용유 생산에의 적용을 제한한다.요약하면, lycopene has sustainable development and application value in both the pharmaceutical and food processing fields due to its strong antioxidant properties.

2.2 항암효과

종양은 인간의 건강에 심각한 위협이 되며, 현재는 주로 수술과 방사선 치료 [34]로 치료하고 있다.실험 결과, 식단에 리코펜을 첨가하면 암세포의 성장을 억제하고 [35] 암 합병증 발생을 줄일 수 있는 것으로 나타났다.리코펜은 종양 세포 증식을 현저히 억제하고 보디 &를 강화합니다#39; 세포 간 통신을 손상이나 중단으로부터 보호함으로써 면역 체계.Zhu Yuchen et al. [37] 할 수 있 다는 것을 확인 리코 펜은 유방암의 stemness을 저해 줄기 세포 (BCSCs)와 민감도를 향상시 킨 화학요법의 표현을 규제 함 으로써 NF에서 핵심 요인-κ B 신호 경로와 body&를 줄이는#39;s 로스 수준.동시에, 리코펜은 세포골격의 형성을 방해하고, 선택적으로 세포의 성장을 억제하며, 세포주기 단백질의 발현을 조절하고, 세포사멸을 유도할 가능성도 가지고 있다 [38].임상 항암 실험을 통해 라이코펜이 가노더마 루시덤 포자 오일 (ganoderma lucidum spore oil, LZFQ)과 병용하면 다양한 암세포의 증식을 억제한다는 사실이 입증됐다.작용 기전은 주로 pro-apoptotic protein (Bax), caspase-3, Bcl-2의 발현 조절에서 나타나며, 세포사멸을 유도하고 체내 이식된 종양의 성장을 억제하며, 특히 인간 비소세포폐암세포에 대한 억제 효과가 가장 우수하다 (IC 50= 0.49 mg/mL) [39].이어서 수이징징 등 [40]의 연구를 통해 리코펜 가노더마 루시덤 포자 오일 연질 캡슐이 인체에 무독성과 무해하며 보디 &를 강화하는 잠재적인 치료 보조제임을 추가로 확인했다#39;s 세포 면역 능력.이는 리코펜이 암 예방과 치료에서 발전 전망이 좋으며 건강식품과 의료약품에 널리 사용될 수 있음을 보여준다.

2. 3 다른

심혈관질환 (CVD)은 심혈관 및 뇌혈관 질환을 총칭하는 용어로, 중년 및 노년층의 건강을 심각하게 위협해왔다 [34].산화적 스트레스와 항산화제의 부족은 CVD의 발생과 진행에 핵심적인 역할을 한다.역학 연구에 따르면 지중해 국가들이 CVD로 인한 사망률이 낮다는 것이 밝혀졌는데, 이는 지중해 식단의 리코펜 섭취와 관련이 있을 것으로 보인다 [41].토마토는 지중해식 식단에서 없어서는 안 될 채소 중 하나로, 인간에게 다량의 리코펜과 기타 생리활성 물질을 제공한다.

임상 연구에 따르면 관상동맥경화증 환자에서 매일 7 mg의 리코펜을 보충하면 효과적으로 신체 &를 줄일 수 있다#39; 클라미디아 폐렴의 s IgG 함량은 리코펜이 상당한 항염증 성질을 가지고 있으며 심혈관 질환의 개선과 예방에 긍정적인 역할을 한다는 것을 나타낸다 [42].또한 대사증후군 (MS)은 대사장애의 병리적 상태로 당뇨병, 비만, 심혈관 및 뇌혈관 질환 등 다양한 질병의 발생 및 발달을 유도할 수 있다.TSITSIMPIKOU et al. [43] 임상 실험에서 발견 한 약 60 일간의 지속적인 섭취의 토마토 주스, 다발성 경화증 환자는 종양 괴 감소 요인 (TNF-α) 및 비대칭 dimethylarginine (ADMA) 수준 10.2%와 17.에 이르기까지, 각각 인슐린 저항하고 의미 있는의 감소와 저 밀도 지단 (LDL) 수준의 32.9%과 33.1%, 각각 (p <0.001), 고밀도지단백 콜레스테롤 (hdl-콜레스테롤) 수치가 7.6% 증가하였다.이 지표들은 리코펜이 친염증성 사이토카인의 생성을 억제해 혈관 내피세포 기능 부전을 개선하고 정상 혈당 수치를 유지하는 효과가 있다는 것을 추가로 확인해준다.요약하면,리코펜은 세포 대사 능력을 향상시킬 수 있다체내 대사 인자의 발현 수준을 조절함으로써 잠재적으로 면역력을 향상시키고 대사증후군 장애 및 관련 합병증을 조절한다.

3 요약

This paper provides a systematic overview of the development and application of lycopene extraction processes and its physiological activity in the fields of food, medicine and health products. The optimal extraction methods and process parameters for extracting lycopene by organic solvent extraction, ultrasonic-assisted extraction and supercritical fluid extraction are introduced respectively. Furthermore, starting from the physiological activity of lycopene, the mechanism of action of its functional properties (such as antioxidant activity, anticancer effects and others) in vivo/in vitro is analyzed, and it is applied to the production and manufacturing of food, medicine and health products, so as to improve the potential of free radical-induced oxidative damage, inhibit the malignant proliferation of tumor cells, and regulate cardiovascular and cerebrovascular diseases and metabolic syndrome disorders. However, the poor bioavailability of lycopene limits its application in the fields of biomedicine and functional food development. In the future, lycopene can be combined with various technologies such as encapsulation and carriers, such as microencapsulation, emulsion loading, and nanotechnology, to slow down its degradation in the body and improve its bioavailability and stability. This is undoubtedly a unique blueprint in food industry technology, and will surely open up new avenues for the development and application of lycopene'의 기능 활성.

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