THE FRUITS OF GOJI ( LYCIUM BARBARUM L.) ARE A PROMISING RAW MATERIAL FOR PRODUCTION OF ZEAXANTHIN (E 161H)
Rubrics: FOOD PRODUCTION TECHNOLOGY
Authors:
1.
Biysk Technological Institute (branch), Altai State Technical University named after I.I. Polzunova
2.
Biysk Technological Institute (branch), Altai State Technical University named after I.I. Polzunova
3.
Biysk Technological Institute (branch), Altai State Technical University named after I.I. Polzunova
Type:
Article
Pages:
from 93
to 98
Status:
Published
Received:
30.12.2015
Accepted:
30.12.2015
Published:
30.12.2015
Subject area:
UDK 66 Химическая технология. Химическая промышленность. Родственные отрасли
UDK 60 Прикладные науки. Общие вопросы
UDK 60 Прикладные науки. Общие вопросы
Language:
Russian
Keywords:
Goji berries, Wolfberry fruits, zeaxanthin E 161h, zeaxanthin dipalmitate, xanthophylls, carotenoids
Abstract (English):
Nowadays the xanthophylls lutein and zeaxanthin are used, in ophthalmic preparations for the prevention of age-related degeneration of the retina and cataracts. It is known that the carotenoids enter the body with plant foods or food additives derived from plant or microbial raw materials. They can be also obtained by means of chemical synthesis. Lutein is used in food industry as a colorant. Its source are the flowers of marigold ( Tageteserecta L.), which is are a common plant. Zeaxanthin is less available than lutein, so the search for new sources with a high content of xanthophyll is relevant. The plants, accumulating zeaxanthin and its esters are the fruits of Goji ( Lycium Barbarum L.), known in Chinese medicine as the Goji berry. In the berries zeaxanthin is present mostly in the esterified form, in the form of zeaxanthin dipalmitate. Water- and oil-soluble extracts of dried Goji berries (fruit of Wolfberry, Lycium Barbarum L.) have been obtained as a result of the experiment. The conditions of the chromatographic analysis were described with a thin layer chromatography (TLC) method and a high performance liquid chromatography (HPLC) method, and with the preparative separation of zeaxanthin with the method of column chromatography on aluminium oxide. Ultraviolet (UV) spectra of the samples obtained show that the absorption maximum of zeaxanthin standard and that of the sample obtained from the berries of Goji are the same. The optimum conditions to carry out saponification have been established. The content of xanthophyll in extracts is 13.5 mg/100 before saponification, 62 mg/100 g after saponification, 44 mg/100 g in purified ones. An aqueous extract of the berries can be used as a raw material for obtaining biologically active substances (BAS) or can be used as biologically active additives (BAA). It can be used to create a balanced xanthophyll drugs as well.
Nowadays the xanthophylls lutein and zeaxanthin are used, in ophthalmic preparations for the prevention of age-related degeneration of the retina and cataracts. It is known that the carotenoids enter the body with plant foods or food additives derived from plant or microbial raw materials. They can be also obtained by means of chemical synthesis. Lutein is used in food industry as a colorant. Its source are the flowers of marigold ( Tageteserecta L.), which is are a common plant. Zeaxanthin is less available than lutein, so the search for new sources with a high content of xanthophyll is relevant. The plants, accumulating zeaxanthin and its esters are the fruits of Goji ( Lycium Barbarum L.), known in Chinese medicine as the Goji berry. In the berries zeaxanthin is present mostly in the esterified form, in the form of zeaxanthin dipalmitate. Water- and oil-soluble extracts of dried Goji berries (fruit of Wolfberry, Lycium Barbarum L.) have been obtained as a result of the experiment. The conditions of the chromatographic analysis were described with a thin layer chromatography (TLC) method and a high performance liquid chromatography (HPLC) method, and with the preparative separation of zeaxanthin with the method of column chromatography on aluminium oxide. Ultraviolet (UV) spectra of the samples obtained show that the absorption maximum of zeaxanthin standard and that of the sample obtained from the berries of Goji are the same. The optimum conditions to carry out saponification have been established. The content of xanthophyll in extracts is 13.5 mg/100 before saponification, 62 mg/100 g after saponification, 44 mg/100 g in purified ones. An aqueous extract of the berries can be used as a raw material for obtaining biologically active substances (BAS) or can be used as biologically active additives (BAA). It can be used to create a balanced xanthophyll drugs as well.
Keywords:
Goji berries, Wolfberry fruits, zeaxanthin E 161h, zeaxanthin dipalmitate, xanthophylls, carotenoids
Goji berries, Wolfberry fruits, zeaxanthin E 161h, zeaxanthin dipalmitate, xanthophylls, carotenoids
Введение Каротиноиды имеют важное значение для нормального функционирования организма человека. Так, β-каротин - провитамин А в результате ряда биохимических превращений расщепляется на две молекулы ретинола - витамина А, участвующего в процессе зрения. Без витамина А не протекает биосинтез светочувствительного пигмента родопсина в палочках сетчатки глаза. Ретинол образуется в организме человека также в результате трансформации α-каротина и некоторых ксантофиллов, хотя последние способны образовывать его значительно меньше, чем β-каротин [1]. Ксантофиллы, прежде всего лютеин (β, εкаротин-3, 3-диол) и зеаксантин (β, β-каротин-3, 3диол), являются поглотителями ультрафиолетового света и антиоксидантами первого порядка. Обладают защитным действием в отношении таких заболеваний глаз, как возрастная макулярная дегенерация сетчатки и катаракта [2, 3]. Известно, что каротиноиды поступают в организм человека прежде всего с растительной пищей или пищевыми добавками, полученными из растительного или микробного сырья, а также путем химического синтеза. Установлено, что соотношение лютеина (Е161b) и зеаксантина (Е161h) 4:1 является оптимальным [4] при создании продуктов и кормов, обогащенныхэтимипищевыми добавками. Лютеин используется для окрашивания пищевых продуктов. Источником этого ксантофилла служат цветки бархатцев (Tageteserecta L.), в которых он находится в виде дипальмитата. Последний также используется в качестве пищевого красителя под названием экстракт бархатцев (хеленин). Зеаксантин менее доступен, чем лютеин, особенно в чистом виде или в виде концентрата с большим его содержанием. В этой связи подбор сырья, в котором зеаксантин или зеаксантина дипальмитат содержится в качестве основных ксантофиллов, имеет важное значение для создания пищевых добавок для профилактики заболеваний глаз. К растениям, накапливающим зеаксантин и его эфиры, относятся плоды дерезы (Lycium Barbarum), известные в китайской медицине как ягода годжи. Зеаксантин в ягоде находится в основном в этерифицированной форме, в виде зеаксантина дипальмитата (рис. 1). Цель - разработка технологии получения водо-ижирорастворимогоэкстрактовиз ягоды годжи. Для достижения цели необходимо решить следующие задачи: - получение водного экстракта и определение его группового состава; - выделение дипальмитата зеаксантина из жома ягодыгоджи; Рис. 1. Реакция омыления зеаксантина диапальмитата Рис. 2. Схемаполучения водного экстрактаизягодгоджи Получение экстракта зеаксантина Стадия омыления является ключевой. Были проведены эксперименты сразличной: -концентрацией водного раствора щелочи (30, 50, 70); -с нагревом до 70 °С и при комнатной температуре; -продолжительностью омыления (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8,9 ч). Полноту омыления зеаксантина отслеживали на двухлучевом спектрофотометре Shimadzu UV-1800. На основании результатов анализа количества каротиноидов полученных образцов препаратов зеаксантина определены следующие рациональные условия его выделения. Для получения зеаксантина высушенный после водной экстракции жом подвергали дробной экстракции гексаном в соотношении 1:3. Гексановый экстракт после отделения от шрота, упаривали до удаления растворителя. Остаток растворяли в 96%-м этиловом спирте в соотношении 1:10. Полученный спиртовой раствор обрабатывали 50%-м водным раствором гидроксида калия в соотношении 1:1. Реакцию проводили в емкости из оранжевого стекла в темноте при комнатной температуре в течение 6 ч. Затем добавляли диэтиловый эфир 1:2, отделяли эфирный экстракт, промывали его водой до нейтральной реакции и упаривали. Выделение зеаксантина проводили на окиси алюминия. Схема представлена на рис. 3. Рис. 3. Схема получения экстрактазеаксантина Результаты и их обсуждение Получен водный экстракт ягоды годжи и определен его групповой состав. Результаты представлены в табл. 1. Для контроля за ходом омыления зеаксантина дипальмитата и хроматографического разделения на колонке с окисью алюминия был подобран элюент для разделения дипальмитата зеаксантина и зеаксантина методом восходящей тонкослойной хроматографии (рис. 4). Таблица 1 Содержание БАВ в водном экстракте После разделения на окиси алюминия был записан УФ-спектр образца (рис. 5). Из сравнения спектров видно, что максимумы поглощения стандарта зеаксантина и образца, полученного из ягод годжи, совпадают. Максимумы поглощения при 476 и 448,5 нм. Для подтверждения чистоты экстрактов и количественного определения был проведен анализ методом высокоэффективной жидкостной хроматографии. Показатель Значение, в % в пересчете на сухие вещества Сахара 22,00 Органические кислоты 4,10 Флавоноиды 1,90 Рис. 4. Хроматограмма Рис. 6. Хроматограммастандарта зеаксантина Рис. 7. Хроматограммаобразцадо омыления Рис. 8. Хроматограммаобразцапосле омыления По результатам ВЭЖХ можно сказать о содер-темном месте, в посуде из оранжевого стекла; без жании зеаксантина в каждом экстракте: до омыле-дополнительного подогрева). ния 13,5 мг%, после омыления 62,17 мг%, в очи-3. Проведена идентификация зеаксантина в эксщенном образце 44,25 мг%. Так как время удержи-трактах с помощью ТСХ, ВЭЖХи УФметодов. 4. Содержание зеаксантина в экстрактах составвания стандартного образца совпадает со временем ляет: до омыления 13,5 мг%, после омыления очищенного, можно говорить об идентификации и 62 мг%, в очищенном 44 мг%. чистоте зеаксантина, так как это очень чувстви5. Водный экстракт ягоды может использоватьтельный метод. ся как сырье для получения БАВ или использоватьТаким образом, по данной работе можно сдеся в качестве БАД. латьследующие выводы. 6. Экстракт, содержащий зеаксантин, может ис 1. Разработан метод выделения дипальмитата пользоваться для создания сбалансированных по зеаксантина из ягодыгоджи. ксантофиллампрепаратов. 2. Подобраны оптимальные условия для прове-7. Шрот, оставшийся после экстракции, может дения омыления зеаксантина дипальмитата (гид-идти на кормживотным, так как содержит пищевые роксид калия водный 50 %; время омыления 6 ч, в волокна.
1. Promyshlennaya mikrobiologiya / pod red. N.S. Egorova. - M.: Vyssh. shk., 1989. - S. 317-320.
2. Weller P., Breithaupt D. E. Identification and quantification of zeaxanthin esters in plants using liquid chromatography-mass spectrometry. Food Chem. 2003, 51(24):7044-7049.
3. Pechinskiy, S.V. Kontent-analiz nomenklatury substanciy i lekarstvennyh preparatov, soderzhaschih karotinoidy / S.V. Pechinskiy, A.G. Kuregan, I.N. Zilfikarov // Nauchnye vedomosti. - 2013. - № 22(2). - S. 26-31.
4. Dayneka, V.I. Spektral'nyy i hromatograficheskiy analiz ksantofillov v razlichnyh rastitel'nyh dobavkah i ih vliyanie na nakoplenie lyuteina i zeaksantina v zheltke yaic // Nauchnye vedomosti. - 2010. - № 21(92). - S. 141-148.
5. Kuregyan, A.G. Sposob polucheniya karotinoidov iz rastitel'nogo syr'ya // Sovremennaya medicina: aktual'nye voprosy: materialy mezhdunar. zaoch. nauch.-prakt. konf. - Novosibirsk, 2013 - S. 13-18.
6. Anan'eva, A.R. Gosudarstvennaya farmakopeya SSSR. Vyp. 1 / A.R. Anan'eva. - M.: Medicina, 1987. - 335 s.
