Lykopeeni jauhe on yleinen punainen pigmentti. Se on yksi tehokkaimmista antioksidanteista karotenoidien joukossa, toiseksi vain astaksantiinin jälkeen. Sitä löytyy yleisesti punaisista hedelmistä ja vihanneksista. Ihmiskeho ei pysty syntetisoimaan lykopeenia itse, vaan voi saada sen vain ruoasta. Lykopeenilla on erinomaiset fysiologiset toiminnot. Kuitenkin sen isopreenirakenne tekee siitä erittäin herkän ulkoisille fysikaalisille ja kemiallisille tekijöille. Tämä johtaa oksidatiiviseen hajoamiseen ja vähentää sen biologista saavutettavuutta. Tämä rajoittaa tomaattiuutejauheen käyttöä jossain määrin. Useiden tutkimusten tulokset ovat osoittaneet, että lykopeenin cis-isomeerillä on voimakkaampi antioksidanttiaktiivisuus verrattuna all-trans-lykopeeniin. Biologinen hyötyosuus ja bioaktiivisuus ovat myös korkeammat. Tämä viittaa siihen, että lykopeenin cis-isomeerillä voi olla paremmat ominaisuudet kuin trans-isomeerillä.
Uuttomenetelmän vaikutus lykopeenin isomeroitumiseen
Isomerointilykopeenijauhettavaatii paljon aktivointienergiaa. Kun all-trans-lykopeeni muuttuu mono-cis-isomeeriksi, 5-cis-isomeerillä on korkeampi pyörimisesto. Sitä ei muodostu helposti isomeroinnin aikana, mutta se ei myöskään muutu helposti muiksi cis-isomeereiksi. Se on suhteellisen vakaa. Ja 13-cis-lykopeenilla on alhainen aktivaatioenergia. Se on helpoin valmistaa isomeeri. Se muuttuu all-trans-lykopeeniksi tai muiksi isomeereiksi valon ja lämmön vaikutuksesta isomeroinnin aikana.
Lykopeenin ja sen cis-isomeerien tärkeimmät uuttomenetelmät ovat mikroaaltoavusteinen uutto, ultraääni-avusteinen uutto ja superkriittinen CO2-uutto. Mikroaaltokäsittely rikkoo solukalvon, mikä helpottaa lykopeenin vapautumista. Tämä menetelmä muuttaa ja värähtelee lykopeenimolekyylejä korkeammissa lämpötiloissa termisten, sähköisten ja magneettisten vaikutusten avulla. Tämä lisää edelleen isomeroitumisastetta ja parantaa uuttotehokkuutta.
Ultraääniavusteinen uuttomenetelmä kavitaatiovaikutuksen (kavitaatiokuplien puhkeamisen) ja lämpövaikutuksen (lämmön vapautumisen) ansiosta. Se todennäköisemmin häiritsee matriisin soluseinää ja edistää bioaktiivisten yhdisteiden vapautumista. Kavitaatioilmiön synnyttämät erittäin reaktiiviset hydroksyyliradikaalit ja suurempi lämpömäärä tarjoavat myös aktivointienergiaa isomeroitumiseen. Suurin all-trans-lykopeenin uutto saavutetaan, kun nämä kaksi vaikutusta ovat tasapainossa lämpötilan muutosten kanssa.
Ylikriittinen CO2-nesteen uutto on uusi uuttomenetelmä. CO2-neste diffundoituu paremmin uutettuun liuenneeseen aineeseen ja vähentää liuenneen aineen kosketuksen todennäköisyyttä hapen kanssa. Tämä helpottaa termisesti epästabiilien yhdisteiden uuttamista. Esimerkiksi lykopeenin uuttamisessa CO2 voi liuottaa paremmin cis-isomeerin. Se voi tehokkaasti lisätä lykopeenin cis-isomeerien suhdetta ja siten parantaa lykopeenin biologista hyötyosuutta. Se on turvallisempi kuin orgaaninen liuotinuutto, ja uuttotehokkuus paranee huomattavasti.
Lisäksi lisäämällä kosketusaluettalykopeenijauhettanäyte ja uuttoaine voivat myös lisätä lykopeeni-isomeerien saantoa.
Lykopeenin cis-isomeerien erinomaisten ominaisuuksien vuoksi isomerointia pidetään tärkeänä tavoitteena lykopeenin ja sen tuotteiden varastoinnissa ja käsittelyssä. Sellaiset tekijät kuin lämpö, valo, katalyytit (luonnon- ja metalli-ionikatalyytit), mikroaallot, elektrolyysi jne. voivat vaikuttaa lykopeenin isomeroitumiseen, mikä johtaa monentyyppisten cis-isomeerien tuotantoon. Lykopeenin isomeroitumiseen liittyy kuitenkin lykopeenin hajoaminen, mikä vähentää sen aktiivisuutta. Siksi lykopeenin isomeroitumiseen vaikuttavien tekijöiden selvittäminen ja lykopeenin hajoamisen välttäminen on kiireellisesti ratkaistava ongelma.
Lykopeenin isomerointireaktioiden tyypit
Vaikuttavien tekijöiden perusteellalykopeenijauhettaisomerointi, lykopeenin isomerointireaktiot luokitellaan yleensä lämpö- ja fotoisomerointireaktioihin.
Lämpöisomerointi edistää lykopeeniöljyn muuttumista all-transista cis-isomeeriksi suoraan kuumentamalla, ja tämä menetelmä on tällä hetkellä laajimmin käytetty isomerointitutkimuksissa. Isomeroituminen on seurausta ryhmien suhteellisten paikkojen kemiallisesta muutoksesta. Prosessoinnin aikana kaikki lykopeenin trans- ja cis-isomeerit muuttuvat toisikseen. Cis-isomeerin osuus kasvoi lämpötilan ja käsittelyajan noustessa, lämpökäsittely vähensi merkittävästi all-trans-lykopeenin ja 13-cis-isomeerin pitoisuutta ja lisäsi 9-cis-isomeerin pitoisuutta. Lykopeenin isomeroitumiskäyttäytyminen lämpökäsittelyn aikana liittyi läheisesti sen matriisiin. Lykopeenin isomeroitumiskäyttäytyminen eri orgaanisissa liuottimissa, ruokaöljymatriiseissa ja luonnollisissa ruokamatriiseissa oli erilainen.
Arvioimalla lykopeeninesteen isomeroitumista eri matriiseissa lämpökäsittelyolosuhteissa 80 celsiusasteessa, havaittiin, että orgaanisissa liuottimissa tapahtui voimakkaampaa isomeroitumista. All-trans-lykopeeni liuotettuna CH2Cl2:een lämpökäsiteltynä tietyn ajan, cis-isomeerin suhteellinen pitoisuus nousi asteittain kuumennusajan myötä ja saavutti lopulta 75,6 %. Vaikka joissakin öljy- ja vesiryhmissä isomerointireaktiota tuskin tapahtuu. Se voi johtua siitä, että lykopeeni liukenee paremmin orgaanisiin liuottimiin. Öljyssä, vaikka se on myös liukeneva. Lämmönsiirtoteho on kuitenkin alhainen. Tämä johtaa siihen, että sen isomeroituminen ei ole merkittävää suhteellisen alhaisissa lämpötiloissa. Lykopeeni liukenee vähemmän vesipitoiseen emäkseen. Myös reaktiolämpötila on alhainen, mikä johtaa sen alhaiseen isomeroitumistasoon.
Lämpöedistetyt isomerointireaktiot, kutenlykopeenijauhettaovat sellaisia, joissa katalyytti voi vaikuttaa lykopeenin isomeroitumiseen. Reaktio on tavallisesti suoritettava tietyssä kuumennuslämpötilassa (alempi kuin termotrooppisen isomeroinnin lämpötila). Isomerointireaktion edistämisellä katalyytillä on etuina lyhyt reaktioaika ja korkea katalyyttinen tehokkuus. Metallisuolat, jodilla seostettu titaanidioksidi, polysulfidit ja isotiosyanaatit, jodi ja hiilidisulfidi ovat tehokkaita katalyyttejä all-trans-lykopeenin muuttamiseksi cis-isomeeriksi.
Lykopeenin isomerointi katalyyteillä on korkea katalyyttinen tehokkuus ja lisää merkittävästi 5-cis-isomeeripitoisuutta. Luonnonkatalyytit voivat edistää lykopeenin isomeroitumista vihreämmällä ja turvallisemmalla tavalla. Vaikka joillakin metalli-ioni- ja ei-metalli-ionikatalyyteillä on voimakkaita hapettavia ominaisuuksia. Jäämät on vaikeampi poistaa ruoasta, mikä vaikuttaa lykopeenituotteiden stabiilisuuteen ja laatuun. Tämä on avaintekijä, joka rajoittaa menetelmän soveltamista. Katalyytin jäännösongelman ratkaiseminen ja sen käyttötehokkuuden parantaminen on kiireellinen tieteellinen ongelma ja tulevaisuuden tutkimuksen avainsuunta.
Valoisomerointireaktiolla tarkoitetaan lykopeenin isomeroitumisreaktiota, jota katalysoivat suorat valoolosuhteet tai valoherkistimet. Suorassa valossa erilaiset valonlähteet ja erilaiset valoajat vaikuttavat lykopeenin isomeroitumiseen. Kiinan tiedeakatemian fysikaalisen ja kemiallisen teknologian instituutti on havainnut, että lykopeenia, jossa on jopa 70 % tai enemmän cis-isomeerejä, voidaan saada hyvällä stabiiliudella käyttämällä fotokemiallisia menetelmiä.
Fotoisomerointireaktio voi tuottaa 5-cis-lykopeenia tehokkaasti. Reaktioprosessin aikana lisättyä valolle herkistävää ainetta on kuitenkin vaikea poistaa tuotteesta, ja elintarviketurvallisuuslykopeenijauhettaei voida taata. Tällä on myös korkeat tuotantokustannukset, eikä se sovellu teolliseen tuotantoon.
Lämpö, katalyytti, valo ja niin edelleen voivat edistää lykopeenin isomeroitumista. Lykopeenin isomeroituminen on kuitenkin vähäistä ja epästabiilia. Tällä on tiettyjä rajoituksia, ja on edelleen tarpeen löytää hoitoja, jotka voivat lisätä cis-isomeerien pitoisuutta, ovat helppokäyttöisiä ja voivat minimoida lykopeenin hajoamisen myöhemmissä tutkimuksissa lykopeenin isomeroinnin tehokkuuden parantamiseksi ja sovelluksen laajentamiseksi.
Viime vuosina monet tutkimukset ovat osoittaneet, että lykopeenilla on monenlaisia fysiologisia vaikutuksia, ja sen käyttö terveysvaikutteisen ruoan, lääketieteen ja kosmetiikan aloilla on yhä laajempi. Guanjie Biotech onKiinan tomaattiuutejauhetehdaslykopeenin bulkkituotantoon. Jos olet kiinnostunut tuotteistamme, tervetuloa tiedustelemaan meitä:info@gybiotech.com.
