Development of active control technology for carotenoid isomerization and its application to carotenoid processing

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K14823
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 38050:Food sciences-related
• Research Institution: Meijo University
• Principal Investigator: Masaki Honda 名城大学, 理工学部, 准教授 (60824191)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: カロテノイド / アスタキサンチン / リコピン / 異性化 / 光照射 / 加熱 / 固体触媒 / 物性変化

Outline of Final Research Achievements

We have found conditions under which carotenoid isomerization can be efficiently promoted by heating, light irradiation, and catalyst addition. These isomerization processes have been established using low toxicity solvents (ethanol, ethyl acetate and supercritical CO2) and solid catalysts (isothiocyanate group modified silica gel) for food and cosmetic applications. Furthermore, by combining isomerization techniques using heating and light irradiation, we have developed a technology that can arbitrarily control the isomer ratio of carotenoids. We have also demonstrated that isomerization technology can be used to control the physical properties of carotenoids and improve various processing efficiencies, e.g., extraction, formulation, and crystallization.In addition, various in vitro studies have shown that the highly bioavailable carotenoid Z-isomers are as bioactive as or more bioactive than the naturally occurring all-E-isomers.

Free Research Field

食品科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

現在市場に流通しているカロテノイド製剤は、体内吸収性が低いトランス型である。また、カロテノイド素材は価格が高いため、消費者が気軽に摂取できない状態である。本研究で確立したカロテノイドの異性体比率ならびに物性の制御技術の活用により、高吸収性かつ低価格なカロテノイド素材の製造を実現できる可能性がある。また、カロテノイドは摂取後に生体内でトランス型からシス型に異性化されることが報告されているが、そのメカニズムは不明である。今回、シス型カロテノイドはトランス型と同等以上の生理活性を示すことを明らかにした。これらの知見は、シス型カロテノイドの生体内における存在意義（役割）を明らかにする上でも重要である。