β胡萝卜素的研究进展

!""# 年第 $ 期 文章编号! %&’%( )&*&+,+!""#+-+"$( ""!’( "* 收稿日期! !""#( ")( !% 作者简介! 蔡晓湛" %)’$( ++ #$ 女$ 内蒙古人$ 在读硕士$ 研究方向! 食品科学% " 引言 ! !胡萝卜素是国家允许使用的食品添加剂$ 具 有着色和营养作用% 近年来$ 胡萝卜素对人体作用 的研究异常活跃% 大量研究证实$ ! !胡萝卜素的许 多生物功能与人类健康有密切关系$ 其生理活性已 被越来越多地证实并应用于疾病的预防和治疗% 作 为食品添加剂$ ! !胡萝卜素主要起色素和营养强化 剂的作用% "#$和 %&$食品添加剂委员会一致推荐 并认定 ! !胡萝卜素是 ’ 类营养色素% 在医学上$ ! !胡萝卜素除了用于 (’ 缺乏和光敏患者的治疗$ 还可用于皮肤病& 抗光敏症& 支气管炎和慢性咽炎 等疾病% 另外$ 国内外大量实验证明$ ! !胡萝卜素 能防治或延缓癌症$ 是癌症的对抗剂% 不仅如此$ 它也是一种难得的具有广泛免疫功能的药物和不可 缺少的饲料添加剂% 随着对 ! !胡萝卜素认识的深 入$ 对其应用将更加广泛% %+ ! !胡萝卜素的理化性状 ! !胡萝卜素的分子式为 )*+&,-$ 分子量为 ,.-/00$ 呈深红紫至暗红色的有光泽的斜 - 面体& 板 状微结晶或结晶性粉末$ 有轻微异臭或异味% 稀溶 液呈橙黄色至黄色$ 浓度增大时带橙色$ 溶液的极 性可稍带红色% ! !胡萝卜素遇氧& 热和光时呈不稳 定$ 而在弱碱下较稳定$ 不溶于水& 丙二醇& 甘油& 酸和碱$ 溶于二硫化碳& 苯& 氯仿& 己烷及植物油$ 几乎不溶于甲醇和乙醇% ! !胡萝卜素分子为反向对称的化学结构$ 两端 是 ! !紫罗蓝酮环" ! 1环和 ! 2环’$ 中间为 * 个异 戊二烯 3)&2)" )&.’ )&)&24% ! 5胡萝卜素在加氧 酶催化下$ 可生成二分子视黄醇$ 6) 结构及其在加 氧酶催化下生成两分子 (’7见图 7% ! ! 5胡萝卜素的生理功能 (’ 是与健康密切相关的营养素$ 但人体摄入过 量 (’ 会引起急性及慢性中毒% 7820 年$ 发现一分 子的 ! 5胡萝卜素在体内酶的作用下可转变为两分子 的 (’% 而 ! 5胡萝卜素本身无毒性$ 当摄入大量的 ! 5胡萝卜素时$ 体内会产生积蓄$ 但不会引起中 毒% 此转化过程主要在小肠和肝脏的黏膜进行$ 转 ! 5胡萝卜素的研究进展 蔡晓湛$ 贺银凤 " 内蒙古农业大学 食品科学与学院$ 呼和浩特 +7++70’ 摘要! 综述了 .( 胡萝卜素的理化性状& 生理功能& 制备方法及国内外对天然 ! 5胡萝卜素及其产品的开发研究状 况% 关键词! ! ( 胡萝卜素( 生理功能( 制备工艺 中图分类号! 9:;+7/* 文献标志码! / ) D1E674F134+;B+G;;9+H2=1321+639+I3C=3117=3C$ J3317+K;3C;L=6+/C7=2ML4M76L+N3=:175=4O$ @M88;4+"%""%$$ <8=36’ Q81+ E8O5=26L( 281F=547O+ 286762417=54=25R+ E8O5=;L;C=26L+ BM324=;35+ 639+ E71E6764=;3+ 41283=SM15+ ;B+! !<=>?@ABA CA>A >A! DEACAF EB @GEH @GAHEH/ ’@ @GA H=IA @EIA$ @GA >AHA=>?@ABA =BF E@H >AJ=@EDA K>?FL<@E?B C=H =JH? EB@>?FL?@ABA( KGPHE?J?QE<=J NLB<@E?BR K>AK=>=@E?B " ! 7环’ " ! ;环’ ! 5胡萝卜素 加氧酶 <@!T@ U/%" <@!T@’ ; 图 % V< 结构及其在加氧酶催化下生成两分子 U/% 第 $ 期,总第 *!期-+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++农产品加工*学刊 W;X$ ++++++!""# 年 ) 月 /2691F=2+Y17=;9=26L+;B+G67F+Y7;9M245+Y7;2155=3C ++++ ++H1EX *!’* 万方数据 农产品加工!学刊 !""# 年第 $ 期 化酶能在体内 !" 缺乏时将 ! #胡萝卜素转化为 !"" 当体内 !"的增加达到需要量时" 酶即停止转化# 因 此" 即使摄入过量的 ! #胡萝卜素" 由于酶的自动控 制" 并不会导致血液循环中 !" 水平的显著增加# 故 服用 ! #胡萝卜素既可补充人体 !" 的不足" 也可避 免 !" 过量的毒性" 尤其可避免直接应用 !" 的不良 反应%&’# 衰老的自由基学说

表

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明" 人体的许多疾病和衰 老均与自由基的作用有关# 因此" 清除体内过多的 氧自由基有利于预防疾病和延缓衰老# 而清除氧自 由基" 除依靠体内的抗氧化酶外" 还依赖于非酶的 抗氧化物质" ! #胡萝卜素便是其中之一# ! #胡萝 卜素是有效的抗氧化剂" 能淬灭单线态氧$ ()&% 和 捕捉并清除过氧化自由基%!’# 单线态氧$ ()&% 是活泼形式的氧" ! ’胡萝卜素 对其的淬灭是由物理淬灭与化学反应组成# 有文献 报道 %(’" 物理淬灭的功效远大于其化学淬灭的功效 $ 大于 **%* +%" 并在整个物理淬灭的过程中" ! ’胡 萝卜素保持完整" 这使得它能对$ ()&% 有循环淬灭 的作用# ! ’胡萝卜素通过电子转移途径& 自由基加 成途径和两条途径结合等 , 条途径与过氧化自由基 反应而清除后者# 恶性肿瘤是严重危害人类生命的疾病# 自 &- 世 纪 ./ 年代初" 0123 提出 ! ’胡萝卜素可能有降低癌 症危险性的假设" 对 ! ’胡萝卜素的研究就一直吸引 着人们的注意力# 目前" 医学上称 ! ’胡萝卜素为肿 瘤的化学预防剂# 实验研究发现 %)’" 给正常细胞用致 癌物质处理后" 细胞发生癌前变化" 如果这时及时 地添加些胡萝卜素" 可以使变化发生逆转" 回到正 常细胞的状态# 如果不加胡萝卜素" 细胞便渐渐朝 着癌细胞的方向发展# 自由基是癌症的病理基础之一# 它所造成的脂 质过氧化和 45" 损伤破坏了细胞膜表面结构" 从而 影响了细胞正常生长与生物学功能" 而结构破坏后 的 45" 指导翻译出的异常蛋白质又会加速细胞恶 变# ! ’胡萝卜素通过淬灭$ 6)$% 和清除自由基的体 内抗氧化作用而发挥其抗癌作用%#’# 实验证明" 用天然胡萝卜素丸给小白鼠灌胃给 药 6// 89*:9!;< 可增加免疫器官’’’胸腺脾的质 量" 提高单核巨噬细胞的吞噬指数" 使血浆溶血素 抗体升高# ! #胡萝卜素可增强免疫功能" 包括 =& ; 淋巴细胞的增殖" 对能杀伤肿瘤细胞的特异性效应 细胞的诱导" 以及在免疫活性细胞间传递信息因子 的分泌 %+’# 目前" 在国外已有多种 ! #胡萝卜素制剂 出现" 国内也有口服液和胶丸等剂型应用于临床# 众所周知" 低密度脂蛋白$ @4@% 的氧化损伤是 心血管疾病的主要发病机理# 脂蛋白中的 ! ’胡萝卜 素& 番茄红素& 叶黄素和玉米黄质等类胡萝卜素可 降低 @4@ 的氧化损伤# 因为血浆中 ! ’胡萝卜素是 通过 @4@ 转运的" 而这是保护 @4@ 避免氧化损伤的 主要部位# 流行病学的研究发现 %," $’" 经常食用 ! ’ 胡萝卜素和番茄红素的人群与对照组相比" 其血清 脂质的过氧化和 @4@ 的氧化程度明显减少 # 由于 ! ’胡萝卜素的抗氧化作用能有效地防止 45" 和脂 蛋白的氧化损伤" 以及阻止 @4@ 胆固醇氧化产物的 形成" 因而能减缓动脉粥样硬化" 进而预防冠心病 等心脑血管疾病的发生# 白内障是老年人的常见眼疾病" 而眼晶体的氧 化损伤和自由基的介入是各种白内障形成的机理# 因此" 类胡萝卜素的抗氧化作用还可预防老年白内 障的发生和发展# 有文献报道 %-’" 血清中 ! ’胡萝卜 素水平低者其白内障的发病率高于血清中 ! ’胡萝卜 素高者# !" 类是近十年来肿瘤化学预防研究中的一个重 要内容# 流行病学研究表明" 髓系白血病病人的血 浆及外周血细胞中 !" 均降低" 提示它们与白血病的 发生和发展有一定的相关性%&"’# 但 !" 长期大量服用 会引起 !" 中毒症# ! ’胡萝卜素没有毒性" 可在体 内转化为 !"" 发挥防癌作用" 同时" 它是一种细胞 内消除过量自由基的抗氧化剂# 实验研究表明" ! ’胡萝卜素对于髓系白血病细 胞株 C@’A- 细胞的增殖具有显著性抑制作用" 其机 制可能是干扰白血病细胞的 45" 代谢( ! ’胡萝卜 素诱导白血病细胞凋亡也是其抑制白血病的重要途 径之一%&&’# 日本东北大学最新实验证明" ! ’胡萝卜素可抑 制老年性痴呆病患者红血球中过氧化脂质的蓄积 " 其防止老化的作用引人注目# 研究发现" 老年痴呆 病患者的血红细胞膜中" 过氧化脂质是健康者的 (- 倍%)’# 慢性萎缩性胃炎$ D"E% 是胃癌的癌前疾病" 近 年来" 认为它是在慢性浅表性胃炎的基础上发生的" 与胃癌的发生关系密切# 有学者选择了 B&, 例胃癌 和部分非肿瘤的消化道良性病变做营养素与胃癌危 险性的调查" 发现 ! ’胡萝卜素& !D 与胃癌的发生 有直接关系%&!’# !!$! 万方数据 !""# 年第 $ 期 单线态氧! !"#" 是紫外线引起皮肤脂质过氧化 反应的起始剂%&’(# 而 ! $胡萝卜素是! !"%" 等自由基 的有效清洁剂# 因此# ! $胡萝卜素对紫外线照射后 的皮肤损伤有较好的保护作用$ &’()* +, 等%&)(实验研 究证明# ! $胡萝卜素是活性氧自由基的熄灭剂# 阻 断紫外线在皮肤内引起的脂质过氧化连锁反应# 防 止有害自由基形成# 抑制 -.$&诱导的皮肤癌发生$ ’ ! $胡萝卜素的传统制备方法 目前# 用于得到 ! $胡萝卜素的方法有天然物萃 取法% 化学合成法和生物合成法等%&#($ 从天然植物中萃取 ! $胡萝卜素的技术主要是有 机溶剂提取技术$ 常用的有机溶剂为甲醇% 无水乙 醚% 石油醚% 丙酮及石油醚$丙酮$ 但大量的有机溶 剂的使用会带来不同程度的污染# 且不易回收# 分 离工艺复杂$ 大量资料表明# 超临界流体萃取 ! $胡萝卜素可 以大大提高其产率$ 尤其是 1"% 超临界流体萃取技 术具有无毒% 无害% 无残留% 无污染% 惰性环境可 避免产物氧化和萃取温度低等优点# 适用于食品生 物活性物质和热敏性物质的分离提取$ 化学合成法是指采用有机化工原料# 通过化学 合成反应# 人工合成 ! $胡萝卜素的一种方法$ 采用化学合成法人工合成的 ! $胡萝卜素几乎完 全是反式异构体形式# 不具备许多天然 ! $胡萝卜素 的生理功能$ 另外# 采用化学方法合成的 ! $胡萝卜 素由于不能完全被人体吸收# 并对人体产生一定程 度的毒副作用# 长期服用还会对人体产生不可逆转 的病变# 因而不被大多数食品学家所接受$ 天然提 取的 ! $胡萝卜素易于被人体吸收# 并具有较好的抗 氧化能力# 从而形成较高的需求热潮%&*($ 生物合成法是指利用微生物培养技术# 通过微 生物的培养# 利用微生物在其体内合成 ! $胡萝卜 素# 然后自微生物体内分离得到 ! $胡萝卜素的一种 方法$ 生物合成法存在着生产条件苛刻# 产量小等 缺点# 无法大面积推广$ ! $胡萝卜素易于氧化# 所以不管采用何种制备 方法# 都必须防止生产过程中 ! $胡萝卜素不必要的 损失$ 针对目前 ! $胡萝卜素供不应求的状况# 探索 出一种成本低% 产率高% 无污染和无毒害的 ! $胡萝 卜素制备方法非常必要$ ) 国内外对天然 ! $胡萝卜素及其产品的开发研究 状况 根据 ! $胡萝卜素的功能和作用# 目前国际市场 上一般将 ! $胡萝卜素产品划分为 / 类& 一类是作 为食品和化妆品的天然色素产品’ 二类是作为 .3 的前体产品# 用于治疗由于缺乏 .3 引起的各种疾 病# 如上皮细胞角质化% 皮肤干燥% 表皮组织改变 面受到病菌侵袭% 胃肠黏膜表皮受损引起的腹泻% 泪腺分泌障碍引起的干眼病和夜盲症等’ 三类是作 为具有刺激免疫% 防止癌变和防止心血管疾病的生 理功能产品# 此类产品开发现已受到世界各国医学 界的关注$ 近 %4 年的研究使人们对 ! $胡萝卜素有了越来 越多的了解$ 高膳食 ! $胡萝卜素摄入可降低癌症危 险性的观点已得到验证# 但应用化学合成的 ! $胡萝 卜素进行癌症预防试验却遭到了失败 %&+($ 目前# 在 ! $胡萝卜素市场上# 大部分产品均为化学合成品$ 根据近年来的研究报道# 在合成品中的 ! $胡萝卜素 全为全反式构型# 而天然 ! $胡萝卜素除有全反式构 型外# 还含有程度不同的 5$ 顺式和 678 顺式构型# 其中# 5$顺式 ! $胡萝卜素在胡萝卜的遗传毒性和抗 遗传毒性中起着关键性作用$ 研究表明# 不含 5$顺 式的 ! $胡萝卜素的合成 ! $胡萝卜素和天然 ! $胡 萝卜素相比# 有弱得多的抗遗传毒性# 高剂量时自 身还有明显的毒性$ 而含 5$ 顺式 ! $ 胡萝卜素的天 然 ! $胡萝卜素# 即使在高剂量区# 也无明显遗传毒 性%&$($ 由此可见# 天然 ! $胡萝卜素较之化学合成的 ! $胡萝卜素具有更好的抗癌功效且无毒副作用# 因 此# 大力发展天然 ! $胡萝卜素以代替化学合成的 ! $胡萝卜素产品# 对促进人类健康有重要意义# 也 有着更为广阔的应用市场$ 目前# 全世界 ! $胡萝卜素的年需求约为 6 444 万 9左右# 且需求量每年以 : ;<5 ;的速度增长$ 美 国的需求量近些年以 64 ;<67 ;的速率递增$ ! 8胡 萝卜素在欧美和日本等国也已形成市场 $ 美国于 65=7 年将天然胡萝卜素编入( 美国药典)$ ! 8胡萝 卜素作为食品添加剂和营养补充剂已被联合国粮农 组织! >3"" 和世界卫生组织! ?+"" 食品添加剂 联合专家委员会推荐#被认定为 3类优秀营养色素%&,(# 并在世界 7% 个国家和地区获准应用$ 近几年# 我国 ! 8胡萝卜素的需求量也在逐年上 升$ 但我国的 ! 8胡萝卜素主要依赖于进口$ 从我国 的现状来看# ! 8胡萝卜素的主要用途仍然是作为天 然色素和营养强化剂$ 但是# 由于成本高等原因# ! 8胡萝卜素的使用目前在我国却面临困境$ 相信随 着经济的飞速发展和科技水平的迅猛提高# 造成目 前困境的所有问题与障碍将会被一一解决$ 同时# 随着对 ! 8胡萝卜素所具有的医疗保健作用的逐渐重 视# 在不久的将来# 人们对 ! 8胡萝卜素的需求量肯 定会大幅度增长# 市场也会逐渐拓展宽广$ 综上所述# ! 8胡萝卜素具有多种生理功能# 尤 蔡晓湛# 等& ! 8胡萝卜素的研究进展 *!,* 万方数据 农产品加工!学刊 !""# 年第 $ 期 参考文献" 严加伟! 啤酒百科 "#$ ! 北京" 航空工业出版社# %&&’! 廖惟$ 顾国贤$ 等! 啤酒风味老化 "() ! 啤酒科技$ %&&* % %&" %+%,! -./01 ($ 2.3453.6.1$ 789:.3;.<01=>?$ @3.;;9 A!:..<4 Y$ G%E+ G%*! (! 萨姆布鲁克$ :! Y! 拉塞尔! 分子克隆实验指南% 第三 版& "#) ! 北京" 科学出版社$ DEED" DZ+’E! @! 奥斯伯$ A! 布伦特! 精编分子生物学实验指南 "#) ! 北京" 科学出版社$ DEE%" ,DD+,D’! S! 亚当斯$ :! W 戈特施林 ! 酵母遗传学方法实验指南 "#) ! 北京" 科学出版社$ DEEE" F%+FD! #0<0;15 0;>5 ?3<<=4>0;15 ?3@ %C&9 D;>40;5 C5 E4@5 2;/0;B25 KL5 0;14<=4>0;15 2AA4M B42;BG%C&9 N/<1# (’’## #*% ** -H-9 苏毅# 罗糠碧# 李沪萍 ! ! +胡萝卜素的制备研究进展 T() ! 云南化工# DEE%# DF% **" 朱秀灵# 车振明# 徐伟# 等! ! +胡萝卜素的生理功能及 其提取技术的研究进展 T() ! 广州食品工业科技# DEEG % D*" %,F+%*%! 何永红# 王瑞淑# 等 ! ! +胡萝卜素与癌症的研究进展 T() ! 中国公共卫生# DEEE# %*% %%*" %E,’! 施跃峰! 天然 ! +胡萝卜素研究开发动态 T() ! 食品研究 与开发# DEEE% D*" %’# %*! 金龙飞# 柳凌艳! 天然 ! +胡萝卜素的制备及应用 T() ! 山西食品工业# DEED% D*" *! 孙德文# 詹勇# 许梓荣 ! 类胡萝卜素在动物体内的吸收 代谢及其生理功能研究 T() ! 江西饲料# DEE’% ’*" F! ]M66.< 7 2! W60;. P0M论文

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