Lycopen pulver er et almindeligt rødt pigment. Det er en af de mest kraftfulde antioxidanter blandt carotenoider, kun næst efter astaxanthin. Det er almindeligt forekommende i røde frugter og grøntsager. Den menneskelige krop kan ikke syntetisere bulk lycopen på egen hånd og kan kun indtage det fra mad. Lycopen har overlegne fysiologiske funktioner. Imidlertid gør dens isoprenstruktur det meget modtageligt for eksterne fysiske og kemiske faktorer. Dette fører til oxidativ nedbrydning og reducerer dets biotilgængelighed. Dette begrænser anvendelsen af tomatekstraktpulver til en vis grad. Resultaterne af flere undersøgelser har vist, at cis-isomeren af lycopen har stærkere antioxidantaktivitet sammenlignet med all-trans lycopen. Biotilgængeligheden og bioaktiviteten er også højere. Dette tyder på, at cis-isomeren af lycopen kan have bedre egenskaber end trans-isomeren.
Effekt af ekstraktionsmetode på isomerisering af lycopen
Isomerisering aflycopen pulverkræver betydelig aktiveringsenergi. Under omdannelsen af all-trans-lycopen til mono-cis-isomeren har 5-cis-isomeren en højere rotationsbarriere. Det dannes ikke let under isomerisering, men det omdannes heller ikke let til andre cis-isomerer. Den er forholdsvis stabil. Og 13-cis-lycopen har en lav aktiveringsenergi. Det er den nemmeste isomer at fremstille. Det omdannes til all-trans lycopen eller andre isomerer under påvirkning af lys og varme under isomerisering.
De vigtigste ekstraktionsmetoder for lycopen og dets cis-isomerer omfatter mikrobølgeassisteret ekstraktion, ultralydsassisteret ekstraktion og superkritisk CO2-ekstraktion. Mikrobølgebehandling sprænger cellemembranen, hvilket letter frigivelsen af lycopen. Denne metode deformerer og vibrerer lycopenmolekyler ved højere temperaturer gennem termiske, elektriske og magnetiske effekter. Dette øger yderligere graden af isomerisering og forbedrer ekstraktionseffektiviteten.
Ultralydsassisteret ekstraktionsmetode på grund af kavitationseffekt (sprængning af kavitationsbobler) og termisk effekt (varmeafgivelse). Det er mere sandsynligt at forstyrre matrixcellevæggen og fremme frigivelsen af bioaktive forbindelser. De meget reaktive hydroxylradikaler, der genereres af kavitationseffekten, og den højere mængde varme giver også aktiveringsenergi til isomerisering. Den højeste ekstraktion af all-trans lycopen opnås, når disse to effekter er i ligevægt med temperaturændringer.
Superkritisk CO2-væskeekstraktion er en ny ekstraktionsmetode. CO2-væsken diffunderer bedre ind i det ekstraherede opløste stof og reducerer sandsynligheden for, at opløst stof kommer i kontakt med ilt. Dette letter udvindingen af termisk ustabile forbindelser. For eksempel ved udvinding af lycopen kan CO2 bedre opløse cis-isomeren. Det kan effektivt øge forholdet mellem cis-isomerer af lycopen og dermed forbedre biotilgængeligheden af lycopen. Det er sikrere end ekstraktion af organisk opløsningsmiddel, og ekstraktionseffektiviteten er væsentligt forbedret.
Derudover øger kontaktområdet mellemlycopen pulverprøven og ekstraktionsmidlet kan også øge udbyttet af lycopenisomerer.
På grund af de fremragende egenskaber af cis-isomererne af lycopen, betragtes isomerisering som et vigtigt mål ved opbevaring og forarbejdning af lycopen og dets produkter. Faktorer som varme, lys, katalysatorer (natur- og metalionkatalysatorer), mikrobølger, elektrolyse osv. kan påvirke isomeriseringen af lycopen, hvilket resulterer i produktionen af mange typer cis-isomerer. Lycopen-isomerisering er imidlertid ledsaget af nedbrydning af lycopen, hvilket mindsker dets aktivitet. Derfor er det et presserende problem, der skal løses, at afklare de faktorer, der påvirker lycopen-isomerisering og undgå nedbrydning af lycopen.
Typer af lycopenisomeriseringsreaktioner
Baseret på de faktorer, der påvirkerlycopen pulverisomerisering, er isomeriseringsreaktionerne af lycopen generelt klassificeret i termiske og fotoisomeriseringsreaktioner.
Termisk isomerisering fremmer omdannelsen af lycopenolie fra all-trans til cis-isomeren ved direkte opvarmning, og denne metode er i øjeblikket den mest udbredte i isomeriseringsundersøgelser. Isomerisering er resultatet af den kemiske omdannelse af gruppernes relative positioner. Under behandlingen omdannes alle trans-isomerer og cis-isomerer af lycopen til hinanden. Andelen af cis-isomer steg med stigende temperatur og behandlingstid, varmebehandling reducerede signifikant koncentrationen af all-trans lycopen og 13-cis-isomer og øgede koncentrationen af 9-cis-isomer. Isomeriseringsadfærden af lycopen under varmebehandling var tæt forbundet med dets matrix. Isomeriseringsadfærden af lycopen i forskellige organiske opløsningsmidler, spiselige oliematricer og naturlige fødevarematricer var forskellig.
Ved at evaluere isomeriseringen af lycopenvæske i forskellige matricer under varmebehandlingsbetingelser ved 80 grader Celsius, blev det fundet, at der var en mere udtalt isomerisering i organiske opløsningsmidler. All-trans lycopen opløst i CH2Cl2 varmebehandlet i en vis tid, det relative indhold af cis-isomeren steg gradvist med opvarmningstiden og nåede til sidst 75,6%. Mens isomeriseringsreaktionen i nogle olie- og vandgrupper næsten ikke forekommer. Det kan skyldes, at lycopen er mere opløseligt i organiske opløsningsmidler. I olie er det dog også opløseligt. Varmeoverførselseffektiviteten er dog lav. Dette fører til, at dets isomerisering ikke er signifikant ved relativt lave temperaturer. Lycopen er mindre opløseligt i vandig base. Reaktionstemperaturen er også lav, hvilket fører til dets lave niveau af isomerisering.
Termisk fremmede isomeriseringsreaktioner som f.ekslycopen pulverer dem, hvor katalysatoren kan påvirke isomeriseringen af lycopen. Reaktionen skal normalt udføres ved en bestemt opvarmningstemperatur (lavere end termotropisk isomerisering). Fremme af isomeriseringsreaktionen med en katalysator har fordelene ved kort reaktionstid og høj katalytisk effektivitet. Metalsalte, jod-doteret titandioxid, polysulfider og isothiocyanater, jod og carbondisulfid er effektive katalysatorer til at omdanne all-trans-lycopen til cis-isomer.
Isomerisering af lycopen med katalysatorer har høj katalytisk effektivitet og øger indholdet af 5-cis-isomer markant. Naturlige katalysatorer kan fremme lycopenisomerisering på en grønnere og sikrere måde. Mens nogle metalion- og ikke-metalionkatalysatorer har stærke oxiderende egenskaber. Resterne er sværere at fjerne fra fødevarer, hvilket påvirker stabiliteten og kvaliteten af lycopenprodukter. Dette er en nøglefaktor, der begrænser anvendelsen af metoden. Hvordan man løser problemet med katalysatorrester, samtidig med at dets anvendelseseffektivitet forbedres, er et presserende videnskabeligt problem og en nøgleretning for fremtidig forskning.
Foto-isomeriseringsreaktion refererer til reaktionen af lycopenisomerisering katalyseret af direkte lysforhold eller fotosensibilisatorer. Under direkte lysforhold vil forskellige slags lyskilder og forskellige lystider påvirke lycopenisomerisering. Institut for Fysisk og Kemisk Teknologi ved Det Kinesiske Videnskabsakademi har fundet ud af, at lycopen med op til 70 % eller flere cis-isomerer kan opnås med god stabilitet ved hjælp af fotokemiske metoder.
Fotoisomeriseringsreaktionen kan producere 5-cis-lycopen effektivt. Imidlertid er fotosensibilisatoren, der er tilsat under reaktionsprocessen, svær at fjerne fra produktet, og fødevaresikkerhedenlycopen pulverkan ikke garanteres. Dette vil også have høje produktionsomkostninger og er ikke egnet til industriel produktion.
Varme, katalysator, lys og så videre kan fremme isomeriseringen af lycopen. Imidlertid er lycopen-isomerisering lav og ustabil. Dette har visse begrænsninger, og det er stadig nødvendigt at finde behandlinger, der kan øge indholdet af cis-isomerer er nemme at betjene, og kan minimere lycopen-nedbrydning i efterfølgende undersøgelser, for yderligere at forbedre effektiviteten af lycopen-isomerisering og udvide anvendelsen.
I de senere år har mange undersøgelser vist, at lycopen har en række fysiologiske aktiviteter, og dets anvendelse inden for funktionel mad, medicin og kosmetik bliver mere og mere omfattende. Guanjie Biotech erKina tomatekstrakt pulver fabriktil bulk lycopenproduktion. Hvis du er interesseret i vores produkter, er du velkommen til at spørge os:info@gybiotech.com.
