Lycopeen poeder is een veelvoorkomend rood pigment. Het is een van de krachtigste antioxidanten onder de carotenoïden, na astaxanthine. Het wordt veel aangetroffen in rode vruchten en groenten. Het menselijk lichaam kan zelf geen bulklycopeen aanmaken en kan het alleen via voedsel binnenkrijgen. Lycopeen heeft superieure fysiologische functies. De isopreenstructuur maakt het echter zeer gevoelig voor externe fysieke en chemische factoren. Dit leidt tot oxidatieve afbraak en vermindert de biotoegankelijkheid. Dit beperkt de toepassing van tomatenextractpoeder tot op zekere hoogte. De resultaten van verschillende onderzoeken hebben aangetoond dat de cis-isomeer van lycopeen een sterkere antioxiderende activiteit heeft in vergelijking met all-trans-lycopeen. De biologische beschikbaarheid en bioactiviteit zijn ook hoger. Dit suggereert dat de cis-isomeer van lycopeen betere eigenschappen kan hebben dan de trans-isomeer.
Effect van extractiemethode op isomerisatie van lycopeen
Isomerisatie vanlycopeen poedervereist aanzienlijke activeringsenergie. Tijdens de omzetting van all-trans lycopeen naar het mono-cis-isomeer heeft het 5-cis-isomeer een hogere rotatiebarrière. Het wordt niet gemakkelijk gevormd tijdens isomerisatie, maar het wordt ook niet gemakkelijk omgezet in andere cis-isomeren. Het is relatief stabiel. En 13-cis-lycopeen heeft een lage activeringsenergie. Het is het gemakkelijkst te produceren isomeer. Het wordt omgezet in all-trans lycopeen of andere isomeren onder invloed van licht en hitte tijdens isomerisatie.
De belangrijkste extractiemethoden voor lycopeen en zijn cis-isomeren omvatten microgolf-geassisteerde extractie, ultrasoon-geassisteerde extractie en superkritische CO2-extractie. Microgolfbehandeling scheurt het celmembraan, wat de vrijgave van lycopeen vergemakkelijkt. Deze methode vervormt en trilt lycopeenmoleculen bij hogere temperaturen door thermische, elektrische en magnetische effecten. Dit verhoogt de mate van isomerisatie verder en verbetert de extractie-efficiëntie.
Ultrasoon-ondersteunde extractiemethode vanwege cavitatie-effect (barsten van cavitatiebellen) en thermisch effect (warmteafgifte). Het is waarschijnlijker dat de matrixcelwand wordt verstoord en de afgifte van bioactieve verbindingen wordt bevorderd. De zeer reactieve hydroxylradicalen die door het cavitatie-effect worden gegenereerd en de grotere hoeveelheid warmte leveren ook activeringsenergie voor isomerisatie. De hoogste extractie van all-trans-lycopeen wordt bereikt wanneer deze twee effecten in evenwicht zijn met temperatuurveranderingen.
Superkritische CO2-vloeistofextractie is een nieuwe extractiemethode. De CO2-vloeistof diffundeert beter in de geëxtraheerde opgeloste stof en vermindert de kans op contact van opgeloste stof met zuurstof. Dit vergemakkelijkt de extractie van thermisch onstabiele verbindingen. Bijvoorbeeld, bij de extractie van lycopeen kan CO2 het cis-isomeer beter oplossen. Het kan effectief de verhouding van cis-isomeren van lycopeen verhogen en zo de biologische beschikbaarheid van lycopeen verbeteren. Het is veiliger dan extractie met organische oplosmiddelen en de extractie-efficiëntie is aanzienlijk verbeterd.
Bovendien wordt het contactoppervlak tussen delycopeen poedermonster en het extractiemiddel kunnen ook de opbrengst van lycopeenisomeren verhogen.
Vanwege de uitstekende eigenschappen van de cis-isomeren van lycopeen wordt isomerisatie beschouwd als een belangrijk doel bij de opslag en verwerking van lycopeen en zijn producten. Factoren zoals hitte, licht, katalysatoren (natuurlijke en metaalionkatalysatoren), microgolven, elektrolyse, enz. kunnen de isomerisatie van lycopeen beïnvloeden, wat resulteert in de productie van vele soorten cis-isomeren. Lycopeenisomerisatie gaat echter gepaard met de afbraak van lycopeen, wat de activiteit ervan vermindert. Daarom is het verduidelijken van de factoren die de lycopeenisomerisatie beïnvloeden en het vermijden van de afbraak van lycopeen een dringend probleem dat moet worden opgelost.
Soorten lycopeen-isomerisatiereacties
Op basis van de factoren die van invloed zijnlycopeen poederIsomerisatie: de isomerisatiereacties van lycopeen worden over het algemeen ingedeeld in thermische en foto-isomerisatiereacties.
Thermische isomerisatie bevordert de omzetting van lycopeenolie van de all-trans naar de cis-isomeer door directe verhitting, en deze methode wordt momenteel het meest gebruikt in isomerisatiestudies. Isomerisatie is het resultaat van de chemische transformatie van de relatieve posities van de groepen. Tijdens de verwerking worden alle trans-isomeren en cis-isomeren van lycopeen in elkaar omgezet. Het aandeel cis-isomeer nam toe met toenemende temperatuur en verwerkingstijd, warmtebehandeling verminderde de concentratie van all-trans lycopeen en 13-cis-isomeer aanzienlijk en verhoogde de concentratie van 9-cis-isomeer. Het isomerisatiegedrag van lycopeen tijdens warmtebehandeling was nauw verwant aan zijn matrix. Het isomerisatiegedrag van lycopeen in verschillende organische oplosmiddelen, eetbare oliematrices en natuurlijke voedselmatrices was verschillend.
Door de isomerisatie van lycopeenvloeistof in verschillende matrices te evalueren onder hittebehandelingsomstandigheden bij 80 graden Celsius, werd ontdekt dat er een meer uitgesproken isomerisatie optrad in organische oplosmiddelen. All-trans-lycopeen opgelost in CH2Cl2 werd gedurende een bepaalde tijd verhit, het relatieve gehalte van het cis-isomeer nam geleidelijk toe met de verhittingstijd en bereikte uiteindelijk 75,6%. Terwijl de isomerisatiereactie in sommige olie- en watergroepen nauwelijks optreedt. Het kan zijn omdat lycopeen beter oplosbaar is in organische oplosmiddelen. In olie is het echter ook oplosbaar. De warmteoverdrachtsefficiëntie is echter laag. Dit leidt ertoe dat de isomerisatie ervan niet significant is bij relatief lage temperaturen. Lycopeen is minder oplosbaar in waterige base. Ook is de reactietemperatuur laag, wat leidt tot een laag isomerisatieniveau.
Thermisch bevorderde isomerisatiereacties zoalslycopeen poederzijn die waarbij de katalysator de isomerisatie van lycopeen kan beïnvloeden. De reactie moet gewoonlijk worden uitgevoerd bij een bepaalde verwarmingstemperatuur (lager dan die van thermotrope isomerisatie). Het bevorderen van de isomerisatiereactie met een katalysator heeft de voordelen van een korte reactietijd en een hoge katalytische efficiëntie. Metaalzouten, jodium-gedoteerde titaniumdioxide, polysulfiden en isothiocyanaten, jodium en koolstofdisulfide zijn effectieve katalysatoren voor het omzetten van all-trans lycopeen in cis-isomeer.
Isomerisatie van lycopeen met katalysatoren heeft een hoge katalytische efficiëntie en verhoogt het 5-cis-isomeergehalte aanzienlijk. Natuurlijke katalysatoren kunnen lycopeen-isomerisatie op een groenere en veiligere manier bevorderen. Hoewel sommige metaalion- en niet-metaalionkatalysatoren sterke oxiderende eigenschappen hebben. De residuen zijn moeilijker te verwijderen uit voedsel, wat de stabiliteit en kwaliteit van lycopeenproducten beïnvloedt. Dit is een belangrijke factor die de toepassing van de methode beperkt. Hoe het katalysatorresiduprobleem kan worden opgelost en tegelijkertijd de toepassingsefficiëntie kan worden verbeterd, is een urgent wetenschappelijk probleem en een belangrijke richting voor toekomstig onderzoek.
Foto-isomerisatiereactie verwijst naar de reactie van lycopeen-isomerisatie gekatalyseerd door directe lichtomstandigheden of fotosensibilisatoren. Onder directe lichtomstandigheden zullen verschillende soorten lichtbronnen en verschillende lichttijden de lycopeen-isomerisatie beïnvloeden. Het Institute of Physical and Chemical Technology van de Chinese Academy of Sciences heeft ontdekt dat lycopeen met tot 70% of meer cis-isomeren met goede stabiliteit kan worden verkregen met behulp van fotochemische methoden.
De foto-isomerisatiereactie kan efficiënt 5-cis-lycopeen produceren. De fotosensibilisator die tijdens het reactieproces wordt toegevoegd, is echter moeilijk uit het product te verwijderen en de voedselveiligheid van delycopeen poederkan niet worden gegarandeerd. Dit zal ook een hoge productiekost hebben en is niet geschikt voor industriële productie.
Hitte, katalysator, licht, enzovoort kunnen de isomerisatie van lycopeen bevorderen. Echter, lycopeenisomerisatie is laag en instabiel. Dit heeft bepaalde beperkingen, en het is nog steeds nodig om behandelingen te vinden die het gehalte aan cis-isomeren kunnen verhogen, eenvoudig te bedienen zijn, en de lycopeendegradatie in vervolgonderzoeken kunnen minimaliseren, om de efficiëntie van lycopeenisomerisatie verder te verbeteren en de toepassing uit te breiden.
In de afgelopen jaren hebben veel onderzoeken aangetoond dat lycopeen een verscheidenheid aan fysiologische activiteiten heeft, en de toepassing ervan op het gebied van functionele voeding, medicijnen en cosmetica wordt steeds uitgebreider. Guanjie Biotech is deChinese tomatenextractpoederfabriekvoor bulk lycopeen productie. Als u geïnteresseerd bent in onze producten, neem dan contact met ons op:info@gybiotech.com.
