Propiedades funcionales de la zeaxantina
Si no existe un área macular normal, la función visual principal de una persona se irá dañando gradualmente e incluso existe riesgo de ceguera. En el centro del área macular, la luz incidente es más intensa y se producen las especies de oxígeno más reactivas. Un gran número de resultados de investigaciones epidemiológicas también muestran que la zeaxantina puede absorber específicamente la luz azul que es más dañina para la retina, protegiendo así los conos de la fóvea retiniana. Muchos estudios han demostrado que una mayor ingesta de zeaxantina a corto plazo puede aumentar el pigmento macular, mejorando así la capacidad del área macular para resistir sustancias nocivas y daños causados por la luz, previniendo y ralentizando la degeneración macular relacionada con la edad.
Además, la propia zeaxantina tiene un alto valor nutricional. Después de su consumo, puede convertirse en vitamina A bioactiva en el hígado humano, lo que puede promover el crecimiento y el desarrollo humanos, proteger la visión y las células epiteliales y mejorar las enfermedades. resistencia. , tiene efectos especiales para prolongar la vida. La zeaxantina se encuentra principalmente en la piel del maíz amarillo. Los subproductos del procesamiento del maíz que se pueden utilizar para producir zeaxantina incluyen harina de maíz, DDGS y salvado de maíz. Las tecnologías de extracción incluyen extracción con disolventes orgánicos, extracción ultrasónica, extracción asistida por microondas, extracción con tensioactivos, extracción con enzimas, extracción con fluidos supercríticos y extracción por separación asistida por membranas.
Método de extracción con solventes orgánicos
Este método utiliza éter de petróleo, etanol, acetona y otros solventes únicos o solventes orgánicos mixtos como extractante. Las materias primas a procesar se mezclan con el extractante. a temperatura ambiente la mezcla se agita lentamente y se extrae durante varias horas, se separan el aceite mezclado y el material de lixiviación y se recupera el disolvente en el aceite mezclado para obtener una mezcla de carotenoides que contiene zeaxantina, criptoxantina y luteína. Las principales características del método de extracción y separación de disolventes orgánicos son que el proceso de extracción es relativamente simple y la tasa de extracción es alta. El residuo del filtro obtenido por filtración durante el proceso se puede lixiviar dos veces y el disolvente obtenido después de la destilación se puede recuperar y extraer. Este método requiere particularmente comprender el tiempo de extracción. Si el tiempo de extracción es demasiado corto, la extracción será insuficiente. Si el tiempo de extracción es demasiado largo, otras impurezas precipitarán fácilmente y afectarán la pureza.
Extracción enzimática
Los carotenoides y las proteínas de las plantas generalmente existen en un estado combinado. La zeaxantina cruda obtenida mediante extracción directa y concentración tradicional contiene una cierta cantidad de gliadina, que no favorece la purificación final de la zeaxantina. La extracción enzimática de zeaxantina utiliza proteasa para hidrolizar parte de la proteína y romper la estructura de la red proteica. Esto no solo puede mejorar la tasa de extracción de zeaxantina, sino también obtener zeaxantina de mayor pureza. Cuando se extrae zeaxantina enzimáticamente, es necesario controlar la concentración del sustrato, la concentración de enzima, el pH, el tiempo de hidrólisis y la temperatura de hidrólisis durante el proceso de hidrólisis de la harina de gluten de maíz.
Extracción asistida por microondas
La tecnología de extracción asistida por microondas es una nueva tecnología de extracción desarrollada sobre la base de los principios tradicionales de extracción con disolventes. El uso de extracción por microondas puede fortalecer el proceso de extracción, reducir el tiempo de producción, la energía, el consumo de solventes y la generación de desechos, aumentar el rendimiento, reducir los costos operativos y cumplir con los requisitos de protección ambiental. Se trata de una nueva tecnología con buenas perspectivas de desarrollo. La extracción de zeaxantina asistida por microondas tiene las ventajas de poco tiempo, alta tasa de extracción, bajo consumo de solventes, alta tasa de recuperación, ahorro de energía y reducción de la contaminación ambiental.
Método de extracción con tensioactivo
La extracción con tensioactivo de zeaxantina también es un método basado en la extracción con disolventes orgánicos y la tecnología de extracción asistida por microondas. Con el método de superficie, se reduce la contaminación de los productos pigmentarios por disolventes orgánicos. Tiene las ventajas de una velocidad rápida y una alta tasa de extracción, y proporciona una nueva forma para el desarrollo y utilización de la zeaxantina.
Extracción ultrasónica
Este método se basa en la extracción directa, complementada con ultrasonidos, que puede mejorar el rendimiento de zeaxantina. Durante el proceso de extracción de radiación ultrasónica, la energía acústica del campo ultrasónico produce cavitación ultrasónica, que acelera enormemente la velocidad de difusión interna. Al mismo tiempo, la superficie de las partículas sólidas se pela, erosiona y tritura para crear nuevas superficies activas, aumentar el área superficial específica de transferencia de masa y, por lo tanto, aumentar la velocidad de extracción.
La extracción ultrasónica de zeaxantina acorta el tiempo de extracción y es simple de operar. La calidad del producto obtenido es estable, pero el contenido de proteína del extracto es alto y el producto debe purificarse y separarse aún más para obtener zeaxantina.
Extracción de fluidos supercríticos
El dispositivo de extracción de fluidos supercríticos (SFE) es un equipo especial de separación sólido-líquido o líquido-líquido. Los disolventes de extracción más utilizados son el CO2 y el propano. La extracción con fluido supercrítico de zeaxantina no introduce ninguna sustancia de síntesis química, la temperatura de funcionamiento es baja, la presión no es demasiado alta y la zeaxantina no se degrada fácilmente, lo que es beneficioso para mantener la naturaleza natural de la zeaxantina. Sin embargo, debido a los elevados requisitos de equipamiento, no se puede lograr una producción industrial a gran escala y la tasa de producción es baja. Tecnología de extracción y separación asistida por membrana
La separación por membrana, como tecnología de separación de alta tecnología recientemente desarrollada, utiliza una membrana semipermeable como capa barrera y se basa en la permeabilidad selectiva de la membrana para separar energía, concentración o sustancias químicas. potencial bajo la influencia de energía, concentración o diferencias de potencial químico. Bajo la influencia, los diferentes componentes de la mezcla se separan y purifican. Todo el dispositivo de proceso es relativamente simple y tiene las ventajas de fácil operación, estructura compacta, bajo costo de mantenimiento, conveniencia y fácil control automático. La zeaxantina es un isopreno y a menudo coexiste con criptoxantina, β-caroteno, luteína, etc. para formar una mezcla de carotenoides. Los métodos de separación y purificación comúnmente utilizados incluyen la cromatografía en capa fina y la cromatografía líquida de alta resolución.
Cromatografía en capa fina
La cromatografía en capa fina es uno de los métodos de análisis cromatográfico. Tiene las características de instrumento y operación simples, tiempo de desarrollo rápido y alta sensibilidad de detección. No sólo es adecuado para la separación e identificación de trazas de componentes, sino también para la preparación de pequeñas cantidades de sustancias puras. La cromatografía en capa fina se puede utilizar para separar, refinar e identificar varios tipos de compuestos, como sustancias inorgánicas, sustancias orgánicas, compuestos moleculares pequeños o grandes, sustancias hidrófilas o sustancias lipófilas. La zeaxantina es un pigmento isoprenoide, compuesto principalmente de carotenoides como la zeaxantina y la luteína. Por lo tanto, se utilizó adsorción y cromatografía de capa fina para aislar la zeaxantina, y espectroscopia infrarroja y ultravioleta para identificar cualitativamente los componentes aislados.
Cromatografía líquida de alta resolución
El análisis cuantitativo de luteína y zeaxantina en alimentos generalmente utiliza espectrometría de absorción de electrones (ultravioleta-visible). Debido a que están presentes en muchos ingredientes alimentarios, su separación es la base del análisis cuantitativo. Durante 1994, Sander et al. separaron con éxito los carotenoides y sus isómeros geométricos en cromatografía líquida de alta resolución por primera vez utilizando una fase estacionaria C30. Desde entonces, las columnas C30 se utilizan cada vez más para la separación y detección de carotenoides. Los investigadores aplicaron la columna C30 a cromatografía líquida de alta presión (HPLC) equipada con un detector de matriz de diodos (PDA) para lograr una buena separación de luteína totalmente trans y zeaxantina en los alimentos. La zeaxantina se puede identificar en función de su comportamiento cromatográfico y características espectrales.
Métodos de preparación y síntesis Métodos de biosíntesis
La zeaxantina es un metabolito secundario de las plantas. La tecnología de genes recombinantes se utiliza para regular la vía del isopreno para sintetizar zeaxantina para construir plantas o cepas de alto rendimiento. Por tanto, existen dos formas de biosintetizar zeaxantina: cultivar una gran cantidad de hongos que puedan sintetizar zeaxantina y construir plantas o cepas con alta producción de zeaxantina mediante tecnología genética.
Investigadores extranjeros clonaron el grupo de genes del pasto de trigo bicolor en Escherichia coli, lo transformaron y lo expresaron en células de Saccharomyces cerevisiae. Después de eliminar algunas partes redundantes, la actividad de la enzima GGPP expresada por el gen recombinante aumentó de 6,35 a 23,4 nanomoles/min. La codificación inicial GTG de la licopeno ciclasa se reemplaza por ATG. El gen que codifica la licopeno sintasa se fusiona con el promotor de fosfoglicerato quinasa de Saccharomyces cerevisiae. El vector integrado se utiliza para transformar la levadura para producir zeaxantina al 5 %. En 2000, los investigadores conectaron los genes PSY y LycB al promotor del gluten específico del endospermo y, al mismo tiempo, conectaron el gen crtI de la enzima bacteriana que degrada el fitoeno al promotor 35S del virus de la mancha de la coliflor, y luego construyeron un vector de expresión y lo transfirieron. Variedades de arroz japonés. Como resultado, se detectó zeaxantina en el endospermo del arroz. La isomerización es la preparación química de isómeros de zeaxantina. Debido a que la zeaxantina y la luteína son isómeros, la zeaxantina se puede producir convirtiendo la luteína en presencia de un poliol y una base. La isomerización de luteína en zeaxantina es más rápida y todo el proceso se puede llevar a cabo bajo presión normal, lo que la hace más adecuada para la producción industrial.
Karer y Jucker informaron que la luteína se puede convertir en zeaxantina en presencia de etóxido de sodio y benceno. Andrews también informó que la luteína se puede convertir en zeaxantina en presencia de metanol, metóxido de potasio y dimetilsulfóxido en nitrógeno.
La patente estadounidense informa sobre un método para isomerizar luteína para producir zeaxantina en un sistema acuoso sin necesidad de un catalizador. En este método, la luteína reacciona con una solución acuosa alcalina fuerte durante un tiempo prolongado para obtener zeaxantina. Los principales métodos para determinar la zeaxantina incluyen la espectrofotometría y la cromatografía líquida de alta resolución. Cuando utilice el método del espectrofotómetro, tome el extracto de zeaxantina, utilice el disolvente orgánico extraído como referencia y mida directamente el valor de absorción en un espectrofotómetro UV-visible. La longitud de onda es generalmente de 445 nm y determine el contenido de zeaxantina en función del valor de absorción. . El límite de detección de sensibilidad del método del espectrofotómetro puede alcanzar 105 ~ 106 y el volumen de muestra es 100? l orden de magnitud. Debido a que este método es fácil de operar y de bajo costo, puede usarse para cribar materiales de maíz ricos en zeaxantina.
La cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) puede determinar varios componentes en muestras de extractos, incluidos varios carotenoides como la luteína y la zeaxantina. Este método tiene una alta sensibilidad. Por ejemplo, la sensibilidad de un detector de fluorescencia puede alcanzar entre 10 y 11 g y el límite de detección es 109. ¿Cuál es el tamaño de la muestra? En orden de magnitud, la detección cuantitativa no se ve afectada por las impurezas del extracto. Sin embargo, este método tiene altos requisitos de instrumentos, requiere personal especializado para operar y es costoso y difícil de aplicar en laboratorios comunes. Puede usarse como una determinación cuantitativa posterior de maíz rico en zeaxantina.