אבקת ליקופן הוא פיגמנט אדום נפוץ. זהו אחד מנוגדי החמצון החזקים ביותר מבין הקרטנואידים, שני רק לאסטקסנטין. זה נפוץ בפירות וירקות אדומים. גוף האדם אינו יכול לסנתז ליקופן בתפזורת בעצמו והוא יכול לבלוע אותו רק ממזון. ליקופן יש תפקודים פיזיולוגיים מעולים. עם זאת, מבנה האיזופרן שלו הופך אותו לרגיש מאוד לגורמים פיזיקליים וכימיים חיצוניים. זה מוביל לפירוק חמצוני ומפחית את הנגישות הביולוגית שלו. זה מגביל את היישום של אבקת תמצית עגבניות במידה מסוימת. התוצאות של מספר מחקרים הראו שלציס-איזומר של הליקופן פעילות נוגדת חמצון חזקה יותר בהשוואה ל-all-trans-lycopene. גם הזמינות הביולוגית והפעילות הביולוגית גבוהות יותר. זה מצביע על כך שלציס-איזומר של ליקופן עשוי להיות תכונות טובות יותר מהטרנס-איזומר.
השפעת שיטת המיצוי על איזומריזציה של ליקופן
איזומריזציה שלאבקת ליקופןדורש אנרגיית הפעלה ניכרת. במהלך ההמרה של ליקופן כל-טרנס לאיזומר מונו-ציס, לאיזומר 5-ציס יש מחסום סיבובי גבוה יותר. הוא אינו נוצר בקלות במהלך איזומריזציה, אך גם אינו מומר בקלות ל-cis-isomers אחרים. זה יחסית יציב. ול-13-ליקופן ל-cis יש אנרגיית הפעלה נמוכה. זהו האיזומר הקל ביותר לייצור. הוא הופך לליקופן כול-טרנס או לאיזומרים אחרים בהשפעת האור והחום במהלך האיזומריזציה.
שיטות המיצוי העיקריות של ליקופן ואיזומרים ה-cis שלו כוללות מיצוי בעזרת מיקרוגל, מיצוי בעזרת אולטרסאונד ומיצוי CO2 סופר קריטי. טיפול במיקרוגל קורע את קרום התא, מה שמקל על שחרור הליקופן. שיטה זו מעוותת ומרטיטה מולקולות ליקופן בטמפרטורות גבוהות יותר באמצעות השפעות תרמיות, חשמליות ומגנטיות. זה מגביר עוד יותר את מידת האיזומריזציה ומשפר את יעילות המיצוי.
שיטת מיצוי בסיוע אולטרסאונד עקב אפקט הקוויטציה (התפוצצות בועות הקוויטציה) והאפקט התרמי (שחרור חום). סביר יותר לשבש את דופן תא המטריצה ולקדם שחרור של תרכובות ביו-אקטיביות. רדיקלי ההידרוקסיל בעלי תגובתיות גבוהה הנוצרים על ידי אפקט הקוויטציה וכמות החום הגבוהה יותר מספקים גם אנרגיית הפעלה לאיזומריזציה. המיצוי הגבוה ביותר של ליקופן כל-טרנס מושגת כאשר שתי ההשפעות הללו נמצאות בשיווי משקל עם שינויי טמפרטורה.
מיצוי נוזל CO2 על קריטי היא שיטת מיצוי חדשנית. נוזל ה-CO2 מתפזר טוב יותר לתוך המומס המופק ומפחית את הסבירות למגע של מומס עם חמצן. זה מקל על מיצוי של תרכובות לא יציבות מבחינה תרמית. לדוגמה, במיצוי ליקופן, CO2 יכול להמיס טוב יותר את ה-cis-isomer. זה יכול להגדיל ביעילות את היחס בין ציס-איזומרים של ליקופן, ובכך לשפר את הזמינות הביולוגית של הליקופן. זה בטוח יותר מיצוי ממס אורגני, ויעילות המיצוי משתפרת מאוד.
בנוסף, הגדלת אזור המגע בין האבקת ליקופןהמדגם והחומר המיצוי יכולים גם להגדיל את התשואה של איזומרי ליקופן.
בגלל התכונות המצוינות של ה-cis-isomers של הליקופן, איזומריזציה נחשבת למטרה חשובה באחסון ועיבוד הליקופן ומוצריו. גורמים כמו חום, אור, זרזים (זרזים של יונים טבעיים ומתכתיים), מיקרוגלים, אלקטרוליזה וכו' יכולים להשפיע על האיזומריזציה של הליקופן, מה שגורם לייצור של סוגים רבים של איזומרים ציס. עם זאת, איזומריזציה של ליקופן מלווה בפירוק הליקופן, המפחית את פעילותו. לכן, בירור הגורמים המשפיעים על איזומריזציה של ליקופן והימנעות מפירוק הליקופן היא בעיה דחופה לפתרון.
סוגי תגובות איזומריזציה של ליקופן
מבוסס על הגורמים המשפיעיםאבקת ליקופןאיזומריזציה, תגובות האיזומריזציה של ליקופן מסווגות בדרך כלל לתגובות תרמיות ופוטו-איזומריזציה.
איזומריזציה תרמית מקדמת את ההמרה של שמן ליקופן מה-all-trans לאיזומר cis על ידי חימום ישיר, ושיטה זו היא כיום הנפוצה ביותר במחקרי איזומריזציה. איזומריזציה היא תוצאה של טרנספורמציה כימית של המיקומים היחסיים של הקבוצות. במהלך העיבוד, כל איזומרי הטראנס ואיזומרים ציס של ליקופן מומרים זה לזה. שיעור ה-cis-isomer עלה עם עליית הטמפרטורה וזמן העיבוד, טיפול בחום הפחית משמעותית את ריכוז ה-all-trans-lycopene ו-13-cis-isomer והעלה את הריכוז של 9-cis-isomer. התנהגות האיזומריזציה של ליקופן במהלך טיפול בחום הייתה קשורה קשר הדוק למטריצה שלו. התנהגות האיזומריזציה של ליקופן בממיסים אורגניים שונים, מטריצות שמן מאכל ומטריצות מזון טבעיות הייתה שונה.
על ידי הערכת איזומריזציה של נוזל ליקופן במטריצות שונות בתנאי טיפול בחום ב-80 מעלות צלזיוס, נמצא כי חל איזומריזציה בולטת יותר בממסים אורגניים. כל-טראנס ליקופן מומס ב-CH2Cl2 שטופל בחום למשך זמן מסוים, התכולה היחסית של ה-cis-isomer גדלה בהדרגה עם זמן החימום ולבסוף הגיעה ל-75.6%. בעוד שתגובת האיזומריזציה בחלק מקבוצות הנפט והמים כמעט ולא מתרחשת. יכול להיות שזה בגלל שהליקופן מסיס יותר בממיסים אורגניים. בשמן למרות שהוא גם מסיס. עם זאת, יעילות העברת החום נמוכה. זה מוביל לעובדה שהאיזומריזציה שלו אינה משמעותית בטמפרטורות נמוכות יחסית. ליקופן פחות מסיס בבסיס מימי. כמו כן, טמפרטורת התגובה נמוכה מה שמוביל לרמת האיזומריזציה הנמוכה שלה.
תגובות איזומריזציה מקודמות תרמית כגוןאבקת ליקופןהם אלה שבהם הזרז יכול להשפיע על איזומריזציה של ליקופן. התגובה צריכה להתבצע בדרך כלל בטמפרטורת חימום מסוימת (נמוכה מזו של איזומריזציה תרמוטרופית). לקידום תגובת האיזומריזציה עם זרז יש את היתרונות של זמן תגובה קצר ויעילות קטליטית גבוהה. מלחי מתכת, טיטניום דו-חמצני מסומם ביוד, פוליסולפידים ואיזוטיוציאנטים, יוד ופחמן דיסולפיד הם זרזים יעילים להמרת כל-טראנס ליקופן ל-cis-isomer.
לאיזומריזציה של ליקופן עם זרזים יש יעילות קטליטית גבוהה ומגבירה משמעותית את תכולת האיזומר ה-5-cis. זרזים טבעיים יכולים לקדם איזומריזציה של ליקופן בצורה ירוקה ובטוחה יותר. בעוד שחלק מזרזי יון מתכת ולא מתכת הם בעלי תכונות חמצון חזקות. את השאריות קשה יותר להסיר מהמזון, מה שמשפיע על היציבות והאיכות של מוצרי הליקופן. זהו גורם מפתח המגביל את יישום השיטה. כיצד לפתור את בעיית שאריות הזרז תוך שיפור יעילות היישום שלו היא בעיה מדעית דחופה וכיוון מרכזי למחקר עתידי.
תגובת פוטו-איזומריזציה מתייחסת לתגובה של איזומריזציה של ליקופן המזרזת על ידי תנאי אור ישירים או פוטוסנסייצירים. בתנאי אור ישירים, סוגים שונים של מקורות אור וזמני אור שונים ישפיעו על איזומריזציה של ליקופן. המכון לטכנולוגיה פיזיקלית וכימית של האקדמיה הסינית למדעים מצא שניתן להשיג ליקופן עם עד 70% או יותר ציס-איזומרים ביציבות טובה בשיטות פוטוכימיות.
תגובת הפוטואיזומריזציה יכולה לייצר 5-ליקופן ציס ביעילות. עם זאת, קשה להסיר את הפוטוסנסיטיזר שנוסף במהלך תהליך התגובה מהמוצר, ובטיחות המזון שלאבקת ליקופןלא ניתן להבטיח. גם לכך תהיה עלות ייצור גבוהה ואינה מתאימה לייצור תעשייתי.
חום, זרז, אור וכן הלאה יכולים לקדם איזומריזציה של ליקופן. עם זאת, איזומריזציה של ליקופן נמוכה ולא יציבה. יש לכך מגבלות מסוימות, ועדיין יש צורך למצוא טיפולים שיכולים להגביר את תכולת ציס-איזומרים קלים לתפעול, ויכולים למזער את פירוק הליקופן במחקרים הבאים, כדי לשפר עוד יותר את היעילות של איזומריזציה ליקופן ולהרחיב את היישום.
בשנים האחרונות מחקרים רבים הראו שלליקופן מגוון פעילויות פיזיולוגיות, ויישומו בתחומי המזון הפונקציונלי, הרפואה והקוסמטיקה הולך ונעשה נרחב יותר. גואנג'י ביוטק היאמפעל אבקת תמצית עגבניות בסיןלייצור ליקופן בתפזורת. אם אתה מעוניין במוצרים שלנו, מוזמן לשאול אותנו:info@gybiotech.com.
