마리골드 플라워에서 루테인을 추출하는 방법은 무엇인가요?

타게테스 에렉타 (Tagetes erecta, marigold)는 멕시코가 원산지이다.천연 카로티노이드 성분의 90% 이상을 차지하는 루테인이 풍부해 카렌둘라라고도 불린다.루테인의 약리학적 기능에 대한 추가 연구가 진행됨에 따라 동맥경화증 예방 및 치료, 보디 & 증진 등 다양한 활성 기능이 있는 것으로 밝혀졌다#39;s 면역체계, 백내장을 예방하고 시력을 보호.요즘은 people&에 편차가 있다#39;s 합성안료의 독성에 대한 이해.그 world' 사용되는 합성안료의 종류와 수량에 대한 s의 조절은 해마다 증가되고있다.널리 사용되기 때문에 피플 '의 천연안료 수요는 해마다 증가하고 있다.People'의 루테인에 대한 이해가 점차 깊어지고 있으며, 단순히 색소를 합성하는 것에서 천연색소를 추출하여 이를 이용하여 더 많은 기능을 밝혀내는 방법을 연구하는 것으로 초점이 바뀌고 있다.

루테인은 천연 색소만 있는 것이 아니다, 그러나 또한 항산화 작용, 그리고 소비자들에게 점점 인기를 얻고 있습니다.국내외에서 그 기능이 점점 더 많이 발견되고 있다.중국에서는 운남, 귀주, 사천 등 지역에서 농촌을 활성화하는 방편으로 마리골드를 널리 심었다.하지만 중국의 루테인에 대한 연구가 외국보다 늦게 시작되었기 때문에 일부 국가는 고순도 루테인의 화학 준비 기술에서 더 선진적이고 화학 준비 관련 특허를 많이 신청해 중국은 마리골드의 추출과 준비 개선을 더욱 어렵게하고 있다.China's 루테인 추출 제품은 주로 부가가치가 낮은 조잡한 추출물입니다.위의 문제점을 바탕으로 고순도 루테인의 준비가 시급한 과제로 대두되었습니다.더구나 루테인에 들어있는 8가지 특수한 이성질체는 지금까지 식물에서만 추출하여 분리할수 있을뿐 화학적방법으로 합성할수 있는 물질은 하나도 없다.그러므로 추출된 루테인은 일정한 현실적 의의가 있다 [1].

1 실용적 가치

1.1장식적 가치

마리골드는 식물 높이가 70~100 센티미터인 일년생 초본식물이다.꽃에서 노란 색소가 강하게 나기 때문에 식품가공업에 널리 쓰인다.현재이 황색색소는 주로 주변국에 수출되고있으며 일정한 생산전망이 있다.그것은 국제 시장에서 공급이 부족하다.연속된 밭에 심은 마리골드는 농촌 활성화를 위한 특색 농산물로 환경을 미화하는 기능도 가지고 있으며, 관상가치도 높다 [2].

1.2 색칠하기 기능

루테인은 강한 착색력을 갖고있어 알의 부화와 가금의 번식률을 높일수 있다.사람들이 육류의 영양가치에 근거하여 가금의 품질을 판단하는 경향이 있기에 루테인은 또 부작용이 없는 천연색소로서 계란노른자, 가금류, 닭사료에 색을 칠하는데 사용할수 있다.안전성과 영양 기능이 시장 수요를 충족하기 때문에 [3] 여러 국가에서 사료 색소에 널리 사용되고 있다.

1.3 항암기능

루테인은 카로티노이드라는 특정한 생리 활성을 가진 물질로 [4] 인간 종양의 성장을 억제하고 피부암, 유방암, 대장암 등 여러 종류의 암으로부터 보호해 줄 수 있다.저루테인 섭취군의 유방암 발생률이 고루테인 섭취군의 2.08~2.20배 [5-6] 라는 실험 결과가 있기 때문에 유방암 발생률과 루테인 섭취량 사이에는 상관관계가 있다.

1.4 항산화 기능

루테인은 항산화작용이 좋은 항산화제로서 세포에서 인체에 대한 활성산소의 손상에 효과적으로 저항할수 있다.항산화 성분인 루테인은 너무 많은 햇빛으로 인한 피부 트러블을 예방할 수 있다;루테인, 항산화 비타민, 제아잔틴, 활성산소 청소제가 백내장을 예방할 수 있다.또한, 제아잔틴은 노화 관련 황반 변성의 손상과 [7]망막의 산화에도 저항할 수 있다.

1.5 피부 관리 효과

천연 항산화제루테인햇빛으로 인한 피부 손상을 효과적으로 예방하고 자외선이 인체에 미치는 악영향으로부터 보호할 수 있습니다.피부가 일단 자외선에 노출되면 루테인에 의한 빛 에너지 흡수로 면역계가 정상적인 반응을 유지할 수 있도록 돕고 피부 관리를 해준다.이 발견은 다른 피부 관리 제품의 연구에 참고가 된다 [8].

2 추출법

현재 천연 루테인의 일반적인 추출 방법에는 CO2초임계 추출, 유기 용매 추출, 마이크로파 추출 등이 있습니다.이러한 추출 공정의 공통적인 단점은 낮은 추출 효율이다.일부 루테인은 식물 세포벽에 붙어 추출하는 동안 녹기 어려워 공정에 시간이 많이 걸리고 수율에 영향을 미친다.따라서, 상기 추출 공정에서는 추가 처리를 위해 초음파를 사용해야 하는 경우가 많다.따라서 초음파의 열적 효과와 기계적 작용을 이용하여 세포벽의 파손을 가속시켜 루테인이 세포벽에 용해되게 함으로써 추출시간을 단축시키고 [9] 루테인의 수율을 향상시킨다.

2.1초임계 CO2 추출

진라미 등은 초임계 CO2 추출 기술을 이용해 마리골드씨 오일을 추출했다.직교설계실험을 통해 추출과정 중 온도, 압력, 추출시간, CO2 유량 등의 인자를 연구하여 최적의 종자유 추출율을 도출하였다.결론은 다음과 같았다:온도 40 °C, 유량 20-40 kg·h-1, 추출 시간 3 h, 압력 35 MPa.그 결과 나온 종자유는 냄새가 없고 주황색-황색을 띠며, 요오드값은 50.17 g/100 g, 산가는 46.93 mg KOH/g oil [10]이다.송다웨이 등은 잔토필의 추출에 영향을 미치는 인자를 연구하였고, 초임계 CO2 유체에 의한 잔토필의 추출에 영향을 미치는 인자에 대하여 단일인자 실험을 실시하였다.반응표면별로 추출시간 180분, 추출온도 60 °C, 추출압력 48.6 MPa로 최종 최적인자를 결정하였다.최종 결과는 루테인 (mg/g)의 최대 수율은 8.44, 확인된 값은 8.41, 예측값과 비교한 상대 오차는 0.0036에 불과하다.따라서 반응표면법은 마리골드 황색 색소를 추출하는 방법으로 사용될 수 있다 [11].

양종린 등은 초임계 CO2 추출법을 이용하여 루테인을 추출하였으며, 영향을 미치는 인자를 알아보기 위하여 단일인자 및 직교실험을 사용하였다.영향 크기는 시간>온도 >압력 >CO2 유량;최적화된 공정 조건은 추출시간 4 h, 추출압력 24 MPa, 온도 54 °C, CO2 유량 12 L · h-1, 분리 I 온도 42 ℃, 압력 11 MPa, 분리 II 온도 38 ℃, 저장탱크와 동일한 압력이었다.이러한 조건에서 825 mg · (100 g)−1의 수율로 루테인을 원료로 사용하였을 때, 수율은 95.6%였다 [12].

2.2초음파 방식

쿠팡양 등은 직교설계법을 이용해 루테인 생산량을 계산했다.초음파추출시간, 액상-재료비, 입자크기, 초음파파워 등의 인자가 추출수율에 미치는 영향을 실험에서 규명하여 마리골드의 최적 공정조건을 도출하였다.하세 입자 크기의 조건 아래 150-180 μ m (80-100 망사), 최적의 과정은 초음파 전원 150 W, 초음파 시간 40분, 15분 및 liquid-to-solid 비율 (g:mL) [13].

2.3 유기용매 추출법

추출공정이 발달하면서 식물성 루테인을 추출하기 위해 유기용매 추출법이 일반적으로 사용되고 있는데 이는 루테인이 식물의 세포에 널리 분포되어 유기용매에 녹기 어려워 루테인의 수율이 낮기 때문이다.초음파를 이용하면 이런 상황을 바꾸고 추출 수율을 크게 높일 수 있다.천빈 등은 acetone을 용매로 사용하여 일반 추출법으로 물질 대 액체의 비가 1:50 (g:mL)인 조건에서 추출하였으며, 최종적으로 1.3325의 흡광도를 얻었다.초음파 보조법을 이용하여 얻은 추출물의 흡광도는 2.2076에 달했다.크기에 영향을 미치는 요인은 초음파 파워>액체 대 물질 비율>초음파 시간>초음파 온도.실험의 최적조건은 온도 50 °C, 액체 대 물질비 1:30 (g:mL), 초음파전력 400 W, 시간 40분이었으며, 가장 좋은 실험결과는 최대흡수파장 442 nm, 흡광도 3.673 이었다.saponified 되지 않았을 때, 제품은 추출 후 루테인 에스터 함량이 높습니다.석화시간은 루테인 함량이 96%까지 [14] 도달하여 최상의 결과를 얻기 위해 9 h로 조절한다.

왕하 등은 적절한 추출용매를 선택하여 구운 제품으로부터 루테인 에스테르를 추출하였고, 추출용매에 따른 사화시간, KOH 농도 및 추출효과를 연구하였다.시료 2 g (반죽/반죽), 절대에탄올 10 mL, BHT 0.2 g, 60 g/100 mL KOH 용액 10 mL, 상온에서 흔합 3 h를 사용하여 가장 좋은 사화결과를 얻었다.가장 좋은 추출 용매는 Vcyclohexane:Vhexane:Vethyl acetate = 1:2:2 이며, 수율은 94.31% 내지 103.83%이다.실험 정밀도의 상대 표준 편차는 5% 미만입니다.결과는이 방법을 구운음식에서 루테인 에스테르를 추출하는데 사용할 수 있다는 것을 보여준다 [15].

초음파 보조 방법 2.4

예자오웨이 등은 마리골드의 루테인에 대한 최적 공정 조건을 마이크로파, 수조 가열 및 초음파 방법을 이용하여 실험 조건을 연구하고 최종적으로 최적 공정 조건을 결정하였다.그 결과 초음파법에 의한 루테인의 추출수율은 수조가열법과 마이크로파법에 의한 추출수율보다 높게 나타났으며, 루테인 함량은 21.9 mg/g까지 높게 나타날 수 있었다.따라서 초음파를 이용한 방법 [16]을 이용하여 루테인 추출의 수율을 향상시킬 수 있다.양윤상 등은 최종 추출방법은 40% 에탄올을 함유한 석유계 에테르-에탄올을 추출제로 사용하는 것으로 물질 대 액비 1:10 (g:mL), 초음파 주파수 100 kHz, 조건은 마리골드 1 g에 15% 수산화나트륨 에탄올 용액 4 mL 첨가, 사화시간 3 h, 사화온도 65 ° C, 초음파력 500 W.이러한 추출 조건에서 추출 결과는 0.872 mg/g 이었다 [17].

초임계 유체 추출 2.5

초임계 유체 추출은 현재 식물과 동물에서 활성 성분을 추출하는 데 사용되는 일반적인 방법입니다.이 추출방법은 식물과 동물의 활성성분을 파괴하지 않으며 독성이 없다.현재의 많은 초임계 유체 추출 방법은 초기 실험 규모에서 대량 생산으로 확대되었다.리다징 등이 건조시킨 꽃을 발효시킨 다음 약 20-40 MPa로 압력을 조절하여 초임계 이산화탄소를 생성하고, 1-10 h 동안 초임계 추출을 수행하여 진공증류를 통해 추출물을 얻었다.석화 후 시료 순도는 18%-22% 였고, 색도는 212-321 [18] 이었다.

마이크로파 보조 추출 공정 2.6

lutein을 추출하는데 성공적으로 사용되었다.그 결과 추출 용매는 에틸아세테이트이며, 추출 조건을 최적화하여 다음과 같은 결과를 얻었다:560 W의 마이크로웨이브 파워, 20초의 추출 시간, 그리고 물질-액체의 비 (g:mL) 가 1:20 [19] 이었다.Fan Jianfeng 등은 실험조건을 최적화하기 위해 마이크로파와 계면활성제의 시너지 효과를 연구하였다.최종 결과는 추출 용제로 에틸아세테이트를 선택하였고, 질량 분율이 0.03%인 계면활성제 Tween-20을 공동 용매로 선택하였으며, 마이크로파 파워는 400 W, 추출 시간은 2분, 물질 대 액체 비율 (g:mL)은 1:60 이었다.이 과정에 따른 최종 추출 데이터는 3.209 mg/g [20]으로 나타났다.Zhang Lingling 등은 각각 유기용매 추출, 초음파보조 추출, 마이크로파 추출을 이용하여 세 가지 루테인 지질에 대한 추출공정 조건을 최적화하였다.이들은 서로 다른 방법을 이용해 마이크로파 보조 추출법 (액체 대 물질 비율 75:2 (g:mL), 조사시간 15분, 추출온도 30 ℃, 추출력 400 W)으로 결론을 내리며, 루테인 지질을 추출하기 위한 최적의 공정은 마이크로파 보조 추출로 추출비용이 낮고 루테인 지질 함량이 높으며 [21] 조작이 편리하고 빠르기 때문이다.

2.7 반응표면 방법론

장위홍은 마리골드를 원료로 삼아 마리골드에서 카로티노이드를 추출하는 연구를 진행했다.반응표면방법론에 의해 최적의 실험과정을 구하였으며, 2차 회귀모형을 구축하였다.그 결과 초음파 방법으로 카로티노이드를 추출한 후 모델 적합이 잘 되었다.최적의 추출 결과는 온도 39.5 °C, marigold:추출제 = 1:20 (g:mL), 용매 Vpetroleum ether:Vethyl acetate = 2:3, 초음파 시간 35분, 초음파 전력 450 W.최적화를 통한 실제 카로티노이드 추출율은 26.78 mg/g 이었고, 예측된 카로티노이드 추출값은 27.45 mg/g 이었다.검증된 값과 예측 값 사이의 일치도가 높다는 것은 반응 표면 방법이 어느 정도의 신뢰도 [22]를 가지고 있다는 것을 나타냅니다.

Zhang Rui 등은 반응표면분석이 실험조건을 최적화하는 효과적인 추출법으로 사용될 수 있음을 실험적으로 증명하였다.반응표면법을 이용하여 실험조건을 최적화한 결과, 마리골드로부터 카로티노이드를 추출하기 위한 최적의 공정조건은 고체-액비 1:25 (g:mL), 온도 45 °C로 조절, 시간 4.5시간인 것으로 결론지었으며, 실험을 3회 최적화하고 데이터를 검증한 결과, 마리골드로부터 실제 카로티노이드 추출물의 흡광도 값은 0.824로 나타났다.예측값은 기본적으로 검증 실험 [23]의 평균과 일치했다.

왕 Dianbei's 연구결과 최적의 실험조건은 온도 32.09 °C, 추출시간 54분, 액체와 물질 비율이 16:1 (mL:g) 이었다.이러한 실험조건에서 마리골드 루테인 추출물의 흡광도는 2.375 이었다.최종 선호공정 결과는 추출시간 55분, 추출온도 32 ℃, 액체 대 물질 비 16:1 (mL:g) 이며, 최종 흡광도 값은 2.356이다.따라서 반응표면법을 이용하여 마리골드 잎으로부터 루테인의 추출조건을 연구하였으며, 이를 통해 정확하고 신뢰성 있는 실험변수를 얻을 수 있고 [24] 추후 심층적으로 루테인을 추출할 수 있는 이론적 기초를 제공할 수 있다.

3 전망

중국은 매리골드 자원이 풍부하다.최근 루테인이 다양한 분야에서 점점 널리 응용되고 약리학적 활동이 더욱 탐구되면서, 다양한 분야에서 다양한 활동을 하는 자원을 응용하는 것이 향후 연구의 거점이 될 것입니다.루테인은 넓은 시장 전망을 가지고 있으며 다양한 분야에서 중요한 역할을 할 것입니다 [6].따라서 대량 생산 실현에 투자하고, 최상의 제품 공정 조건을 최적화하며, 향후 국내에서 생산되는 루테인 제품과 루테인이 풍부한 건강식품을 더 많이 연구해야 한다.마리골드로부터 루테인 제품 추출과 개발에 주력해 추출 공정 기술 개선, 추출 및 개발 비용 절감, 루테인 생산량 증가, 제품 형태 업그레이드, 제품 이율 향상 등은 모두 China&의 발전을 촉진하는 데 일정한 현실적 의미가 있다#39;의 국민경제와 국민향상' s 건강이다.

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