Termo a fotostabilita luteinu a zeaxantinu - optimalizace extrakce a význam jejich izomerních forem

Ing. Mgr. Barbora HRVOLOVÁ

Master's thesis

Termo and photostability of lutein and zeaxanthin ? optimalization of their extraction and the importace of their isomers

Abstract:

Karotenoidy, tedy lutein i zeaxantin, jsou významnými pigmenty mnoha biologických systémů, v nichž plní různorodé funkce. Můžeme je nalézt jak v tkáních živočišných tak i rostlinných. Předmětem mnoha studií se staly především díky svým antioxidačním schopnostem. Konkrétně u luteinu a zeaxantinu je zkoumám preventivní účinek proti stařeckému degenerativnímu onemocnění makuly (AMD). Karotenoidy mohou díky své struktuře vytvářet geometrické izomery, tzv. stereoizomery, cis a trans. Jelikož se tyto konfigurace liší svou strukturou lze u nich předpokládat i rozdílné fyzikálně-chemické vlastnosti. Dlouhou dobu se předpokládalo, že se v biologických systémech velmi reaktivní cis izomery přirozeně vůbec nevyskytují. Toto tvrzení však bylo vyvráceno jejich izolací. Cílem této práce bylo modifikovat metodu selektivní extrakce vybraných karotenoidů, navrhnout postup pro převod luteinu a zeaxantinu mezi cis/trans formami a ověřit jejich stabilitu za daných podmínek. Úpravami metody selektivní extrakce vybraných karotenoidů se nám podařilo zvýšit extrakční výnos z 2% na 60%, výrazně snížit náklady a rozšířit oblast aplikací. Dále jsme navrhli postup pro převod karotenoidů z trans na cis formu vyznačující se především jednoduchostí a rychlostí. Pro účely konverze bylo zkonstruováno zařízení pro izomerizaci karotenoidů obsahující systém LED diod. U připravených cis izomerů jsme následně ověřili jejich termostabilitu při 6, 36 a 40 °C a fotostabilitu. Cis izomery byly za těchto podmínek shledány jako stabilní. Modifikovaná metoda selektivní extrakce i zařízení pro izomerizaci karotenoidů byly zapsány do databáze užitných vzorů úřadu průmyslového vlastnictví České republiky.

Abstract:

Carotenoids, lutein and zeaxanthin, are important pigments in many biological systems. They play different roles. We can find them in the animal and plant tissues. They are studied for their antioxidant properties. Lutein and zeaxanthin are examined for their preventive effect against age related macular degeneration (AMD). Due to their structure, carotenoids can make geometrical isomers (stereoisomers), cis and trans. Because these isomers differ by their configuration, is possible to suppose different physical chemical properties. The absence of reactive cis isomers in biological systems was supposed for the long time. This hypothesis was broken their isolation. Aims of this thesis were modifying the method of selective extraction of selected carotenoids, suggesting the method for conversion of lutein and zeaxanthin between cis/trans forms and verifying their stability. Changes of method of selective extraction of selected carotenoids led to increasing of extraction yield from 2% to 60%, reduction of costs and expansion of applications. Further, we suggest fast and simple method for carotenoids conversion between cis and trans forms. For the carotenoids conversion we construct system for carotenoids isomerization, which contains system of selected LED diods. In the preparing isomers we verified termostability for 6, 36 and 40 °C and photostability. Cis isomers were stable. Modified method of selective extraction of selected carotenoids and the system for isomerization were written down to the database of utility models in the Czech republic.

Keywords

Lutein, zeaxantin, izomerizace, termostabilita, fotostabilita

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 23. 6. 2011

Accessible from:: 23. 6. 2011

Thesis defence

• Date of defence: 23. 8. 2011
• Supervisor: doc. RNDr. Jiří Kalina, Ph.D.

University of Ostrava

Faculty of Science

Master programme / field:
Applied Physics / Biophysics