루테인 (Lutein)과 항산화제에 관한 연구

루테인은 비타민 a 가 아닌 활성 산소를 함유한 카로티노이드입니다.이 분자는 두 개의 서로 다른 크로모네 고리를 포함하고 있으며, 세 번째 탄소 원자에는 각각 기능적인 히드록시기를 가지고 있다.C-3, C-3', C-6'에 3개의 비대칭 중심이 있으므로 이론적으로는 8개의 입체 이성질체가 존재한다.루테인을 준비하는 과정이 복잡하기 때문에 루테인의 단일 이성질체의 화학적 합성은 아직 성공하지 못했다.현재 루테인은 천연 식물에서만 추출할 수 있다.

루테인은 채소, 꽃, 과일 및 특정 해조류에서 널리 발견되는 천연 카로티노이드입니다.그것은 천연 식품 색소 및 식품 영양소입니다.최근 루테인은 상당한 항산화, 노화 방지 및 항돌연변이 생물학적 효과가 있으며 [1-2] 황반 변성, 심혈관 질환 예방, 종양 생성 및 발생 차단, 면역력 강화 등의 다양한 생물학적 활성을 가지고 있다는 것이 많은 역학적 증거들이 밝혀졌습니다.미국 FDA는 2003년 루테인을 일반적으로 안전성이 인정되는 식품으로 승인하였고, 2006년 말 중국도 루테인을 식품에 착색제로 사용하는 것을 승인하였으며, 첨가량은 50mg/kg에서 150mg/kg으로 하였다.또한 유아 또는 어린이 &의 영양 보충제로 루테인 첨가를 승인했습니다#39;s 식 식품으로, 첨가량이 300mg/kg에서 4230mg/kg [3]이다.

루테인의 추출법 1

현재는 천연 식물에서 추출한 루테인만이 항산화 생물학적 활성을 가지고 있다.최근 루테인에 대한 수요가 증가함에 따라 국내외 연구자들은 더 높은 수율을 갖는 추출 방법을 찾기 위해 노력하고 있습니다.루테인의 추출 방법:

유기용매를 이용한 추출 1.1

유기용매 추출은 루테인을 추출하는 데 가장 널리 사용되는 방법은 단연히이다.일반적으로 사용되는 유기용매로는 헥산, 에탄올, 에틸아세테이트, 용매유 6호 등이 있다.Zhou Yanfang 등 4명은 마리골드 입자로부터 색소 추출물을 추출하기 위해 Soxhlet추출기와 역류 공동조리법을 이용하여 아세톤과 에틸 아세테이트의 혼합물 (1:1)이 가장 좋은 조건이며, 물질 대 액비 1:4, 추출시간 7.0시간인 마리골드 잔토필의 추출 수율은 22.6%에 이를 수 있었다.류수오 등 5인은 이형영양형 클로렐라 USTB-01로부터 루테인의 추출 및 정제에 관한 연구를 통해 최적화된 공정은 다음과 같다는 결론을 내렸다:(1) 추출제로 육산에탄올 (부피비 6.7:1.0)을 사용하여 USTB-01 해조류 분말로부터 루테인과 에스테르를 추출한다.추출 시간 1 h 및 고체-액체 비율이 1:50 이고;(2) 루테인 에스테르를 루테인으로 전환하기 위한 최적화된 제어 조건은 사화제로 20% 나오오 수용액, 사화온도 50 °C, 시간 6 h, 사화제 용량 1:40;(3) 추출, 사화, 정제의 과정을 거쳐 순도 80.6%의 루테인을 얻어 클로렐라 세포로부터 루테인을 생산할 수 있는 중요한 연구 토대를 마련하였다.

마이크로파 및 초음파 추출 1.2

천연식물의 색소 성분은 대부분 세포내 물질인데 채취하는 과정에서 식물세포가 깨져야 하는 경우가 많다.기계적 파쇄 방법은 효율이 떨어지고, 화학적 파쇄 방법은 추출물의 구조 및 특성에 변화를 쉽게 일으킬 수 있다.초음파는 탄성역학적 진동파로 식물세포를 파괴하는 고속의 강한 캐비테이트효과를 일으켜 용매가 식물세포에 침투하게 함으로써 세포내 물질의 방출, 확산, 용해를 가속시켜 추출시간을 단축시키고 추출효율을 향상시킨다.마이크로파는 일종의 순간투과가열방식이다.마이크로파장의 작용하에 식물세포가 망가지므로 추출속도가 빨라지고 제품의 수율이 효과적으로 향상된다.

양매현 등 6인은 케일 진공 동결 건조 잎 분말을 원료로 사용하였으며, 테트라하이드로퓨란을 이용한 루테인 추출 조건은 초음파 파워 400W, 온도 30°C, 시간 20분, 추출량은 317.25mg/kg에 달했다.다이강 등 7)은 루테인 에스테르를 추출하기 위해 마리골드 입자를 원료로 사용하여 80% 헥산, 재료비 1:30, 초음파 출력 800 W, 시간 20분, 온도 30 °C의 최적 조건에서 추출하였으며, 최대 93.9%의 추출율을 보였다.황신신 등 8명은 클로렐라로부터 루테인을 초음파 추출하는 연구를 하였으며, 최적 공정 변수는 액체 대 고체비 40:1, 초음파 파워 561 W, 시간 16.5분, 조사모드 4 s/5 s, 추출온도 45 °C로 결론을 내렸다.루테인의 최적 수율은 1.511 mg/g 이었다.

초임계 CO2 추출 1.3

초임계 유체 추출 기술은 초임계 유체의 특별한 특성을 이용한다.분리할 고체 또는 액체의 혼합물을 고압 조건에서 접촉시키고, 시스템의 작동 압력과 온도를 조절하여 원하는 물질을 추출한다.이어서 감압 또는 가열에 의해 초임계 유체의 밀도를 감소시켜 추출물을 분리한다.초임계 이산화탄소 추출은 독성이 없고 무해하며 용해 능력이 강하고 용매 잔류가 거의 남지 않으며 제품이 순도가 높은 등 일련의 장점이 있다.따라서 점점 더 많은 관심을 끌고 있으며 천연물 추출에 널리 사용되고 있다.

이가봉 [9] 등은 초임계 이산화탄소 추출에 의해 마리골드 건조된 꽃 입자로부터 루테인을 추출하였고 최적의 공정은 45 MPa의 추출압력과 50 °C의 온도라는 결론을 내렸다;8 MPa의 분리 I 압력 및 55 °C의 온도, 분리 I 조에 수득된 주추출물을;및 분리 II 압력 4 MPa 및 온도 20 °C, 분리 II에서 수집 된 불순물과.이러한 조건에서, 루테인 추출물은 높은 추출율을 보입니다.Liang Lin [10]은 sea buckthorn pomace에서 루테인을 추출하기 위해 초임계 이산화탄소 추출 기술을 사용하였으며, 최적 공정 조건은 entraining agent 용량 9 mL로 온도 48°C, 압력 35 MPa, 분리압력 15 MPa로 결정되었으며, 초임계 이산화탄소 추출과 유기용매 추출을 비교한 결과, 초임계 이산화탄소 추출이 복잡한 작업 등 유기용매 추출의 단점을 보완할 수 있는 것으로 나타났다,긴 처리 시간, 그리고 낮은 수율.

1.4 효소를 매개로 한 유기용매 추출

효소적 방법은 세포 구조의 무결성을 파괴하여 추출시 더 많은 물질이 세포 내부에 노출되고 오일 투과성을 증가시킵니다.식물 세포벽은 주로 다당류로 구성되어 있기 때문에 셀룰라아제와 헤미셀룰라아제가 다당류를 분해하는 활성이 가장 높고 결과도 가장 좋다.마리골드 꽃의 효소분해는 루테인의 이성질화를 일으키지 않으며, 효소분해로 처리한 마리골드 분말은 올트랜스 루테인의 함량이 가장 높아 25.1 g/kg dry weight (dw) [11]에 달했다.그러나 효소처리 방법의 긴 반응시간으로 인해 용매 추출 전에 효소처리 공정에서 다량의 수분을 제거해야 하며, 이는 상기 방법의 실용화에 한계가 있다.

BARZANA E 등 12)은 주로 유기용매와 수분함량이 낮은 매질에서 세포벽 성분을 분해하기 위해 일련의 가수분해효소를 사용하는 동시에 효소반응과 유기용매 추출법을 제안하였다.가수분해효소의 선발에 있어서는 NAVARRETE-BOLANOS JL 등 13-14)이 마리골드 꽃에서 루테인 추출에 미치는 비상업적 효소 조제의 효과를 연구하였다.이 효소는 ensiling 과정에서 생성되는 endophytic 미생물에 의해 합성되었으며, 높은 cellulase 활성과 좋은 추출 결과를 보였다.리 Xiuxia et 알다.[15]의 ultrasonic-enzymatic 조력 추출 과정을 연구 했 루테인에서 옥수수 단백질 가루, 및 결정 루테인의 효소 하기 위한 최적의 공정 모를 추출이 옥수수 단백질 파우더에서 효소의 농도 7682 U/g, 818%의 농도 가 기질과 212 h의 시간 지구 효소이 있다.이 과정의 수율 65 μ g/g,였는 예측 된 결과과 일치 한다.

1.5 현재 사용되고 있는 새로운 메서드

중국에서는 루테인을 준비하기 위해 새로운 방법을 사용하는 것에 대한 연구가 상대적으로 적었습니다.CISNEROS M 등 16)은 Chlorella vulgaris algaemudder를 중량에 따라 30% 에탄올로 추출한 후,이 조추출물을 재료로 사용하여 PEG-phosphate bicellar 계에서 lutein의 분포 거동을 연구하였다.그 결과 pH 7.0에서 22.9% (m/m) PEG 8000과 10.3% (m/m) phosphate로 형성된 2 상계에서 대부분의 루테인은 상부에 분포하였고, 잔류물은 하부에 분포하였다.루테인 수율은 81.0%였다.

팬장풍 등 [17]은 마리골드 꽃을 원료로 사용하고 마이크로파 계면활성제 시너지 추출법을 이용해 루테인을 추출했다.최적 공정은 에틸아세테이트-tween-20을 최적 추출제로 사용 (질량 기준 0.03%), 추출 고체-액체 비율이 1:60 (g/mL), 마이크로웨이브 파워 400 W, 온도 60 °C, 시간 2분으로 추출된 루테인의 양은 3.209 mg/g 이었다.동일한 조건에서이 방법은 마이크로파 복사만을 사용한 방법에 비하여 65%의 수율을 증가시켰으며, 기존의 용매 추출 방법에 비하여 37.14%의 수율을 증가시켜 시간을 크게 단축시켰다.

루테인의 기능 및 응용 2

2.1 루테인의 항산화 효과

루테인의 수많은 효과는 항산화 효과와 떼어놓을 수 없다.인체는 다양한 반응성 산소종을 생성할 수 있는데,이 산소종은 모두 DNA를 분해하고, 지질과산화를 일으키며, 효소활성을 변화시키고, 다당류를 분해하고 세포를 죽이는 효과가 있어 인체에 엄청난 피해를 준다.루테인은 그 구조에 다수의 공액이중결합을 가지고 있어 높은 에너지를 전달하여 반응성 산소종을 안정한 산소분자로 전환시킴으로써 단일산소가 지질 이중결합이나 공액이중결합을 공격하는 것을 방지할 수 있다.이것은 퍼옥실 라디칼의 효과적인 청소이며, 살아있는 세포 조직의 낮은 산소 압에서 특히 효과적입니다.

BOSCH-MORELL F 등 [18]은 활성산소 청소제와 항산화제가 염증 반응을 완화시킬 수 있다고 믿는다.리다징 등은 연구에 마리골드 꽃 초임계 추출물 (SEMF)을 사용하였다.SEMF의 in vitro 항산화 활성은 지질과산화에 대한 저항력, 에너지 절감, hydroxyl 라디칼 및 superoxide 음이온 라디칼 제거 능력 등을 종합적으로 검토하였다.그 결과 SEMF는 이들 시스템에서 강력한 항산화능을 나타냈으며 우수한 천연 항산화 및 활성산소 소거제임을 알 수 있었다.란팡 등은 실험을 통해 루테인이 조직 내 SOD와 GPX의 활성을 증가시켜 항산화 능력 지수를 높이고 지질과산화를 억제할 수 있음을 보여 포도막염 예방 및 개선에 루테인을 적용할 수 있는 실험적 근거를 제공했다.

2. 2 Lutein'의 역할을 눈을 보호하고 AMD를 방지

루테인과 제아잔틴은 모두 망막과 수정체의 황반 부위에 선택적으로 축적되는 지용성 비타민으로, 빛 필터와 강력한 항산화제 역할을 합니다.그것들은 눈에 중요한 항산화물질이다.그것들은 황반을 구성하는 노란색 색소입니다.고등동물은 카로티노이드를 합성할 수 없기 때문에 황반색소의 주요 공급원은 식이섭취다.많은 연구에서 황반 색소 기능의 감소가 연령관련황반변성 (AMD)의 시작과 관련이 있다는 것이 밝혀졌습니다.루테인과 제아잔틴 수치가 감소하면 AMD 및 핵 백내장이 발생할 수 있습니다.적절한 보충제는 혈청 및 황반 부위의 황반 색소 밀도를 크게 증가시켜 AMD [21]와 같은 노화와 관련된 눈 질환의 발생과 발병을 지연시킬 수 있습니다.리치 S 등 (22~23)은 루테인 보충제가 암드 (ARMD) 환자의 황반색소광밀도 (MPOD) 및 시각기능을 향상시킬 수 있음을 보여주었다.

올메딜라 B 등 [24]은 장기간 항산화제 (루테인과 비타민 E)를 보충하면 노인성 백내장 환자의 혈청 수치와 시각 기능을 향상시킬 수 있다는 것을 보여주었다.루테인이 풍부한 과일과 채소 또는 보충제를 통해 루테인을 더 많이 섭취하는 것은 노인성 백내장 환자의 시각 기능에 도움이 될 수 있습니다.루테인 보충제는 시각 기능을 향상시키고 시각 피로를 효과적으로 완화 할 수 있습니다.Ma 등 [25]의 연구 결과에 따르면 루테인 중재가 장기간 화면 빛에 노출된 사람들의 눈물막 파손 시간, 시력, 단순 반응 시간을 유의하게 향상시켰다.루테인의 눈 보호 효과로 최근 루테인을 주성분으로 한 눈 건강 제품들이 개발되고 있는데, 바우쉬&2008년 1월 Shandong Freda Sales and Medicine Group에서 도입하여 판매한 Lomb 루테인정제, 이는 국가 식품 의약품 안전청 (Guo Shi Jian Zi J20070004)의 수입 제품 액세스 인증서를 획득한 것입니다.글로벌 영문 상표는 OcuviteR.

2.3 루테인의 항암효과

루테인 가루사람 혈액에 있는 주요 카로티노이드 중 하나이며 종양 성장을 억제하는 특별한 생물학적 기능을 가지고 있습니다.최근 연구에서 루테인이 다양한 암 (유방암, 전립선암, 위암, 피부암 등)에 억제 효과가 있다는 것이 밝혀졌습니다.뉴욕대학교 약학대학의 최근 연구에 따르면 유방암 발생과 루테인 섭취 사이에는 밀접한 관계가 있다.루테인 섭취량이 적은 실험군의 유방암 발생률은 섭취량이 많은 군의 2.08~2.21배였다.푸레이 [26] 등의 연구 결과는 루테인이 인체 위암 세포주 (SGC-7901)의 증식을 억제하고 사멸을 유도할 수 있다는 것을 보여준다.Pei Yingxin과 다른 사람들 [27]은 루테인이 Bax와 Bcl-2단백질의 발현을 조절함으로써 인간의 식도 편평세포암 세포의 사멸을 유도한다는 것을 보여주었다.전립선암세포의 증식에 관한 연구에 따르면 루테인만으로도 암세포의 성장속도를 25% 감소시킬 수 있으며, 리코펜과 시너지 작용을 할 경우 성장속도를 32% 감소시킬 수 있다고 한다 [28~29].

2. 4 Lutein's 역할 심혈관 및 뇌혈관 질환 예방

최근 연구 결과에 따르면 루테인은 동맥경화증 과정의 초기 단계를 지연시키는 효과가 있다.루테인이 동맥벽이 두꺼워지는 것을 막을 수 있다는 사실이 밝혀졌다.혈액 속의 루테인 함량이 낮으면 쉽게 동맥벽이 두꺼워질 수 있다.루테인 함량이 점차 증가함에 따라 동맥벽이 두꺼워지는 경향은 감소하고 동맥색전증도 현저히 감소한다.한편, 동맥벽세포에 있는 루테인은 저밀도지단백 (LDL)의 산화도 줄일 수 있다.의학 실험에 따르면 천연 루테인과 제아잔틴은 퍼옥시아질산염을 청소하고 대동맥 내피세포 표면의 접착분자를 감소시키며 동맥경화증 예방에 중요한 역할을 한다.루테인을 더 많이 섭취하는 사람은 관상동맥 심장질환이나 뇌졸중 발생률이 낮은 경향이 있으며, 이는 루테인이 심장질환에 치료 효과가 있을 수 있음을 나타냅니다.주경동맥의 내막 두께 변화와 혈중 루테인 수치의 관계를 연구한 결과, 18개월 검사 후 혈중 루테인 수치가 높은 그룹의 경동맥벽 두께는 거의 변하지 않은 반면 혈중 루테인 수치가 낮은 그룹의 혈관벽 두께는 유의하게 증가한 것으로 나타났다.

2. 5 Lutein'의 역할 당뇨병 및 그 합병증 예방

많은 연구에서 당뇨병이 체내 산화 스트레스 증가 및 항산화 능력 저하와 관련이 있는 것으로 나타났다.활성산소 유발 생화학 반응은 당뇨병 발생에 중요한 역할을 한다.또한 산화 스트레스는 당뇨병 상태에서 유발될 수 있으며, 이는 심장, 뇌, 신장 등의 다양한 조직의 손상을 초래하거나 촉진할 수 있으며, 당뇨병 합병증 [30]도 야기할 수 있다.장 청 et al. [31] 다는 것을 보여주 혈청 항 산화 효소 수준 및 혈청 루테인 리코 펜과 β 2-carotene 유형의 콘 텐 츠 2 DM 환자들은 정상적인 그룹의 사람들보다 현저하게 낮, hyperoxidation을 반영하 며, 그리고 그 MDA 콘 텐 츠는 높은 스트레스와 당뇨 항 산화 용량 몸의이 줄어들었다.

COYNE T 등 [32]은 혈청 카로티노이드 수치가 제2 형 당뇨병에 반비례한다는 것을 보여주었으며, 이는 ZHANG Q 등의 연구결과와 일치한다.장 Q 등 [33]은 앞선 연구에서 루테인이 당뇨병 쥐의 신장 손상을 완화시킬 수 있다는 사실을 발견했다.그 메커니즘은 lutein&와 관련이 있을 것이다#39;s 능력은 항산화 효소의 활성을 증가시키고, pro-inflammatory cytokine의 발현을 감소시킨다.후보지 등 [34]은 임상적 관찰을 통해 단순 당뇨망막병증 (DR) 환자의 혈청 루테인과 제아잔틴 농도가 정상인에 비해 현저히 낮으며, 이를 보충하면 개선할 수 있다는 결론을 내렸다.

식품 및 사료 첨가제에 루테인 적용 2.6

합성색소가 인체건강에 해롭기때문에 생물원료의 루테인은 천연색소로 되였다.유럽과 미국에서는 식용 착색제 및 영양제로 등록되어 있으며, 눈에 이득을 주는 음료나 이유식 [35]에 사용된다.사료 첨가제에서 루테인의 광범위한 적용은 주로 다음과 같은 측면에서 반영됩니다:(1) 착색:루테인에 대한 연구는 예를 들어, 계란 노른자와 흰자의 색과 품질을 향상시키는 루테인이 농축 된 닭 사료에 대한 문헌에 보고되었습니다 [36-38].루테인은 또한 물고기 알에 노랑, 주황 그리고 빨간 색을 낼 수 있습니다.

렝 상준 등 [39]은 사료에 루테인을 첨가하면 금붕어의 체색을 대폭 개선할수 있고 비늘, 피부, 근육, 꼬리지느러미의 루테인 함량을 증가할수 있으며 금붕어의 체색을 더욱 생기 있게 할수 있음을 발견하였다.일본 홋카이도의 한 농장에서 마리골드 꽃잎에서 추출한 금황색 카로티노이드를 무지개송어의 색소로 사용해 무지개송어를 먹이는데 무지개송어의 비늘이 노랗게 변해 굉장히 매력적이라고 한다.이런 방법은 무지개송어의 육질을 향상시킬뿐만아니라 영양가치도 높여준다.(2) 난자의 수정률과 부화성 향상:연구에 따르면 루테인 함량이 높은 난자의 배아의 순환계와 혈관구역이 더 빨리 발육한다.

계란노른자에 들어있는 루테인은 또 대량의 비타민 A의 축적을 촉진할수 있다그리고 배아의 글리코겐은 '의 간, 배아에서 지질의 흡수를 촉진 '의 간, 그리고 난자의 수정율과 부화성을 향상시킨다 [40].Aren 등 41)은 사료에 루테인을 첨가하면 메추리알의 수정률과 부화성을 현저히 향상시키고 죽은 배아의 비율을 감소시켜 생식능을 향상시킬 수 있음을 보여주었다.(3) 면역력을 향상시킨다:루테인은 가축, 어류, 새우의 번식, 생존능력과 면역능력을 향상시킬수 있으며 지질이 산화되지 않도록 보호해주기도 한다.BEDECARRATS G Y et al. [42-43]은 루테인이 산란하는 암탉의 항체 반응을 자극하여 기관지염 바이러스에 대한 면역 작용을 할 수 있음을 발견하였다.Tian Heshan 등 41)은 루테인을 첨가하면 병아리의 간에서 항산화 효소의 활성을 증가시키고 과산화지질 MDA의 함량을 감소시킬 수 있음을 보여주었다.

3 요약

루테인 연구는 10년 이상의 역사를 가지고 있으며, 일부 주요 외국 기업들은 루테인 개발 및 응용 분야에서 연구의 선두에 서 있습니다.최근 중국의 대학과 천연물 연구소에서도 루테인 연구를 진행하고 있다.그러나 국외의 연구진척과 비교할 때 국내의 연구와 생산수준과는 아직 일정한 차이가 있다.고순도 루테인을 개발 및 생산하여 응용 분야를 넓히고, 산업화하는 것은 향후 중국 연구자들의 중요한 과제가 될 것입니다.현재 루테인의 생리적 효과에 대한 연구는 분자생물학적 증거가 충분히 부족하다.또한 이를 뒷받침할 뚜렷한 통계적 증거도 없다.그러나 관련 메커니즘에 대한 이해가 깊어지고 기술 수단이 빠르게 발전함에 따라 루테인의 작용 메커니즘이 점차 밝혀지면서 루테인을 더 잘 응용할 수 있는 기반이 마련될 것입니다.

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