루테인 (Lutein)과 항산화제에 관한 연구

루테인 is a non-vitamin A active oxygen-containing carotenoid. The molecule contains two different chromone rings, each with a functional hydroxyl group at 이third 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 의the process of preparing lutein, the chemical synthesis of a single isomer of 루테인has not yetbeen successful. Currently, lutein can only be extracted 에서natural plants.

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 Soxhlet 추출기와 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

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, there에 의해accelerating the release, diffusion and dissolution of substances in the cells, shortening the 추출time 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.

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.

Fan Jianfeng et al. [17] used marigold flowers as a raw material and used microwave-surfactant synergistic extraction to 루테인 추출다.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

Lutein and 틴이 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 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

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'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.

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.

계란노른자에 들어있는 루테인은 또 대량의 비타민 A와 글리코겐의 배아& 축적을 촉진할수 있다#39;의 간, 배아에서 지질의 흡수를 촉진 '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 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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