Extraktion von Lutein aus Blütenblättern

Blütenblätter der Studentenblume enthalten wertvolles Lutein. Wie das Lutein mit Hilfe eines Vakuumschrank extrahiert werden kann, lesen Sie in diesem Artikel.

Der Studiengang Chemie und das Forschungszentrum für photosynthetische Pigmente der Universität Ma Chung haben im Mai 2019 gemeinsam eine Studie veröffentlicht mit folgendem Forschungsgegenstand:

Die integrierte lösungsmittelfreie Extraktion und Verkapselung von Lutein aus Blütenblättern der Studentenblume unter Einsatz eines Labor-Vakuumtrockenschranks VO von Memmert.

Dieser Artikel ist eine Zusammenstellung des Berichts und der Rolle, die der Vakuumtrockenschrank VO darin spielt. Ausführliche Informationen zum Vakuumschrank VO finden Sie jetzt in unserem neuen Whitepaper. Weitere Informationen zu Trockenschränken, deren Technologie, Einsatzmöglichkeiten, Vielfältigkeit und mehr finden Sie in unserem Blog.

Modell des Luteinmoleküls, einer Verbindung, die von Pflanzen zum Schutz vor intensivem Licht verwendet wird. Zur Verfügung gestellt von Jynto.

Hintergrund

Die Inhaltsstoffe von Lutein sind für viele Forscher sehr interessant und werden dementsprechend häufig untersucht. Bekannt ist Lutein vor allem im Bereich der Augenpflege. Als beliebte Luteinquelle hat sich die wissenschaftliche Gemeinschaft auf die leuchtend orangefarbenen Blütenblätter der Studentenblume (auch chinesische Tagetes genannt) konzentriert. Forscher sind sich einig, dass Lutein großes Potenzial hat, auch als Lebensmittelzutat verwendet zu werden. Dafür kann es aus der Studentenblume extrahiert werden. In diesem Artikel wir genauer auf eine Studie eingegangen, die genau dieses Thema behandelt. Ziel dieser Studie ist es, die Luteingewinnung aus den Blütenblättern der Studentenblume mit Pflanzenöl als Co-Lösungsmittel zu zeigen und schließlich als Milchteegetränk zu verarbeiten. Die Ergebnisse zeigen, dass die Extraktionskapazität 1,9 Mal höher war als die von Aceton. Der luteinhaltige Milchtee wurde von den Studienteilnehmern als recht geschmackvoll empfunden.

Herkunft der Studentenblume

Auf Bali, Indonesien, gibt es Blumengärten, in denen die Studentenblume in Hülle und Fülle wächst. Neben Lutein sind die Blütenblätter eine nützliche Quelle für β-Carotin, Lycopin und Zeaxanthin.

Studien haben ergeben, dass Lutein:

in wichtigen Gehirn- und Augengeweben des Menschen vorkommt
zur neuronalen Entwicklung beiträgt
die kognitiven Fähigkeiten verbessert
Makula-Erkrankungen vorbeugt
biologische Eigenschaften durch antioxidative, entzündungshemmende und strukturelle Wirkungen hat
die visuelle Funktion bei langfristiger Computernutzung verbessert
die Zellalterung und altersbedingte Krankheiten verzögert
das Gedächtnis und die verbale Ausdrucksfähigkeit bei älteren Menschen verbessert

Studentenblume (Tagetes erecta L.). Zur Verfügung gestellt von Mauricio Mercadante.

Hintergrund zur Luteinextraktion aus Studentenblumen

Bereits in früheren Studien wurde die Extraktion von Lutein aus Blütenblättern der Studentenblume untersucht. Aufgrund der Extraktion mit organischen Lösungsmitteln ergeben sich jedoch Bedenken. Verbraucher bevorzugen sichere, lösungsmittelfreie Methoden. Dies führte zur superkritischen CO2-Extraktion von Lutein aus der chinesischen Tagetes (Studentenblume), die mit Pflanzenöl (als Co-Lösungsmittel) oder mit Ultraschallextraktion durchgeführt wird. Daraus resultieren diese Vorteile:

Geringerer Einsatz von organischen Lösungsmitteln, die aus nicht erneuerbaren Quellen stammen
Energieeffizienz
Höhere Produktqualität
Verringerung der umweltschädlichen Abfälle

Lutein aus der Studentenblume als Lebensmittel anstatt als Nahrungsergänzungsmittel

Es gibt Argumente dafür, dass das aus der Studentenblume extrahierte Lutein besser als gewöhnliches Lebensmittel und nicht als Nahrungsergänzungsmittel verwendet werden sollte. Warum? Die Verwendung als Nahrungsergänzungsmittel kann folgende Nachteile haben:

Unzuverlässige effektive Dosierung
Unerwünschte Nebenwirkungen
Wechselwirkungen mit Medikamenten

Für die Studie an de Universität Ma Chung wurde ein Lebensmittel als Trägerprodukt ausgewählt, denn dieses wird von Verbrauchern besser akzeptiert als ein Nahrungsergänzungsmittel. Das Trägerprodukt muss bestimmte Kriterien erfüllen, um für die Studie geeignet zu sein:

Das Lebensmittelprodukt muss Lutein-Eigenschaften aufweisen
Es sollte hitzelabil sein
Es muss pH-empfindlich sein
Es muss Auflösungs- und Absorptionseigenschaften in einer ölbasierten Substanz aufweisen
Es sollte die Zielgruppe der 13- bis 40-Jährigen ansprechen, die gesundheitsbewusst sind und lange vor dem Fernseher, Computer und anderen Bildschirmen sitzen.

Daher wurde als Lebensmittel ein Milch-Tee-Getränk gewählt, das eine breite Bevölkerungsgruppe anspricht und dessen braune Farbe mit dem gelben Lutein harmoniert, ohne bei den Verbrauchern den Eindruck zu erwecken, es handele sich um andere gelb gefärbte Getränke, die beispielsweise Zitrusfrüchte enthalten. Zudem enthält das gewählte Milch-Tee-Getränk fettbasierte Inhaltsstoffe.

Zielvorgaben der Studie

Lösungsmittelfreie Extraktion von Blütenblättern der Studentenblume mit Pflanzenöl
Verkapselungsverfahren zur Herstellung von Luteinpulver
Verwendung von Luteinpulver in Milchtee
Überprüfung der sensorischen Reaktion der Probanden auf das Endprodukt - das Getränk "Marimilktee" (Englische Übersetzung für Studentenblume: marigold)

Materialien und Methoden

Aufbereitung von Tagetes-Blütenblättern mit dem Memmert Vakuumofen VO

Die Blüten der Studentenblume, Tagetes erecta L. var. Mega Orange, wurden aus einem Garten auf Bali, Indonesien, gewonnen.
Durch Gefriertrocknung wurden die Blütenblätter vom Stiel getrennt.
Die Trocknung erfolgte in einem Memmert Labor-Vakuumtrockenschrank VO bei 40°C, bis der Feuchtigkeitsgehalt unter 10% lag.
Die getrocknete Blüte wurde gemahlen und durch ein 180-μm-Sieb gesiebt und anschließend bei niedriger Luftfeuchtigkeit und Licht gelagert.

Lesen Sie weiter, um mehr über die Funktionsweise eines Vakuumschranks sowie Merkmale und Anwendungen zu erfahren oder lassen Sie sich von einem Experten beraten. Aktuelle Informationen zu Vakuumschränken und anderen Heiz- und Trockenschränken finden Sie hier. Im Blog finden Sie außerdem weitere Anwendungen von Vakuumschränken, um sich einen besseren Eindruck von der Vielseitigkeit der Geräte zu verschaffen.

Ermittlung der Pigmentzusammensetzung

0,01 g Tagetespulver werden mit 1 mm Aceton versetzt
Die Mischung wird geschüttelt und zentrifugiert
Der Rohextrakt wird flüssigchromatographisch analysiert
Eine C30-Umkehrphasen-Säule (VP-ODS) wird in einem Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographen mit einem Gradientenlösungsmittel eluiert. Diese wird mit einem Diodenarray-Detektor kombiniert, der aus einem Aliquot (20 μL) des Pigmentrohextrakts besteht.
Erfolgreiche Identifizierung von Pigmenten im Extrakt

Optimierung und Verkapselung von Lutein

0,01 g Tagetespulver wird in 1 mL Rapsöl suspendiert
3 Minuten lang geschüttelt
1 Minute lang beschallt
2 Minuten lang bei 10.000 U/min geschleudert
Wiederholte Extraktion, bis die Farbe des Rückstandes blass ist
Einzelner Überstand hundertfach in Hexan verdünnt und anschließend spektrophotometrisch bei 350-600 nm gemessen
Menge des Tagetespulvers erhöht, d.h. 0,03, 0,07, 0,1, 0,2 und 0,3 g/mL Öl und darüber hinaus wiederholt verarbeitet
Die Quantifizierung des Luteinesters wird als Acetonlösung ermöglicht
Das optimale Verhältnis (0,2 g getrocknete Blüten pro Milliliter Öl) wird skaliert und zur Herstellung von Luteinpulver verkapselt

Korrelationsdiagramm zwischen der Konzentration von getrocknetem Studentenblumen-Pulver in Öl und seiner Absorption (hundertfach verdünnt und in n-Hexan gemessen). Zur Verfügung gestellt von Taylor & Francis Online.

Milchteezubereitung und Luteinpulver

Die Basis des gewählten Trägerprodukts besteht aus einer Mischung aus Schwarztee-Extrakt und Vollmilch. Für das Topping wird flüssige Schlagsahne aufgeschlagen. Das Lutein kann entweder in den Milchtee gemischt oder in die Schlagsahne gegeben werden.

Tests mit Fokusgruppen

Das Getränk wurde in 3 Varianten angeboten:

Milch-Tee pur
Milchtee mit lutein-angereicherter Sahnehaube
Milchtee mit Sahnehaube und Luteinpulver

Die Mitglieder der Fokusgruppe bewerteten die Farbe, das Aroma, den Geschmack, das Mundgefühl, die Süße und die allgemeine Vorliebe für diese Varianten.

Spinnennetzdiagramm, das die mittleren Bewertungen der sensorischen Eigenschaften verschiedener Servierarten darstellt, d. h. Milch-Tee-Basis (a), Milch-Tee mit Lutein-angereichertem Sahne-Topping (b) und Milch-Tee mit Lutein-angereichertem und verziertem Sahne-Topping (c). Das Luteinpulver wurde in die Schlagsahne eingearbeitet (10 g/L). Zur Verfügung gestellt von Taylor & Francis Online.

Hedonische Werte für die sensorischen Eigenschaften von "Marimilktea". Zur Verfügung gestellt von Taylor & Francis Online.

Der Memmert Vakuumschrank VO

Die Memmert GmbH + Co.KG mit Sitz in Schwabach und Fertigung in Büchenbach produziert den Vakuumschrank VO als Teil ihres vielfältigen Wärme- und Trockenschrankprogramms.

Er bietet unter anderem folgende Eigenschaften:

Temperaturbereich bis zu +200 °C

Vakuum-Regelbereich: 5 bis 1100 mbar

3 Modellgrößen (29 bis 101 Liter Volumen)

1 Modellvariante: TwinDISPLAY

Anti-Splitter; VDE-geprüfte Türkonstruktion für alle Modelle

Pumpensteuerung: Optimierte Spülung der Pumpenmembran sowie Signalausgang zum bedarfsgerechten Ein- und Ausschalten der Pumpe.

Optional: Pumpenunterschrank und energieeffiziente Vakuumpumpe

Nahezu ausschließliche Verwendung von hochwertigem, rostfreiem und leicht zu reinigendem Edelstahl für Innen- und Außengehäuse

Präzise und homogene Temperaturregelung durch ein produktspezifisches Heizkonzept

Vielfältige Möglichkeiten zur Programmierung und Dokumentation durch Schnittstellen, integrierte Datenlogger und die Software AtmoCONTROL

3 Jahre Garantie weltweit

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