巖藻黃質(zhì)的功能特性及在食品工業(yè)中的應(yīng)用

吳躍，林親錄，戰(zhàn)鑫

（1.稻米及副產(chǎn)物深加工國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，中南林業(yè)科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410004；2.北京藍(lán)天大地生物技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司，北京 100080）

大量研究已證明，巖藻黃質(zhì)具有多種顯著促進(jìn)人體健康的生理活性。從目前已了解的巖藻黃質(zhì)生理功能來(lái)看，研究者普遍認(rèn)為，未來(lái)巖藻黃質(zhì)在食品保健、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景?，F(xiàn)在，國(guó)外十分重視巖藻黃質(zhì)在功能性食品中的應(yīng)用，相比之下，國(guó)內(nèi)的食品領(lǐng)域還鮮有使用，并且國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的巖藻黃質(zhì)產(chǎn)品幾乎全部出口到國(guó)外。針對(duì)這些情況，期望通過(guò)本文的報(bào)道，能引起國(guó)內(nèi)食品界對(duì)巖藻黃質(zhì)應(yīng)用的關(guān)注。

1 巖藻黃質(zhì)概述

巖藻黃質(zhì)（Fucoxanthin）亦稱(chēng)巖藻黃素、褐藻（黃）素，是可食用褐藻（如海帶）、硅藻、金藻及黃綠藻等所含有的一種重要類(lèi)胡蘿卜素，顏色呈淡黃至褐色。巖藻黃質(zhì)及其代謝物巖藻黃醇和halocynthiaxanthin也廣泛存在牡蠣和蛤蚌中[1]。

在所有天然類(lèi)胡蘿卜素中，巖藻黃質(zhì)所占比例最高，占類(lèi)胡蘿卜素總量的10%以上。其分子結(jié)構(gòu)特殊（見(jiàn)圖1），含有不常見(jiàn)的丙二烯醇鍵和5，6-單環(huán)氧，在將近700種天然類(lèi)胡蘿卜素中，大約只有40種類(lèi)胡蘿卜素含有此丙二烯醇鍵[2]。

此外，巖藻黃質(zhì)不溶于水，易溶于乙醇等有機(jī)溶劑，市售產(chǎn)品一般為脂溶性粉末或油狀物。海帶中巖藻黃質(zhì)含量比較高，可達(dá)17.8 mg/100 g～21.3 mg/100 g（鮮重）[3]。有研究報(bào)道稱(chēng)[4]，一些褐藻含 0～4 mg/g（干重）的巖藻黃質(zhì)和1.4 mg/g～18 mg/g（干重）的巖藻黃醇，并且這兩種物質(zhì)在褐藻中的含量會(huì)隨季節(jié)性變化，一月到三月期間含量最高。另外，有研究人員也能從褐藻中提取出2 mg/g～9 mg/g（干重）的巖藻黃質(zhì)[5]。

圖1 巖藻黃素、巖藻黃醇和A的化學(xué)結(jié)構(gòu)比（Hashimoton 2009）Fig.1 The chemical structures of fucoxanthin,fucoxanthinol and amarouciaxanthin A

2 巖藻黃質(zhì)的功能特性

2.1 巖藻黃質(zhì)的吸收和代謝

巖藻黃醇和Amarouciaxanthin A（圖1）是巖藻黃質(zhì)的主要初級(jí)代謝產(chǎn)物。攝入的巖藻黃質(zhì)在胃腸道內(nèi)消化酶（如脂肪酶和膽固醇酯酶）作用下水解成巖藻黃醇，其再通過(guò)淋巴進(jìn)入體循環(huán)，部分巖藻黃醇在肝臟降解成Amarouciaxanthin A[2]，巖藻黃醇和Amarouciaxanthin A隨后進(jìn)行異構(gòu)化、脫氫、脫乙酰、氧化和脫甲基等酶反應(yīng)進(jìn)一步代謝，研究者描繪出巖藻黃質(zhì)在受試動(dòng)物血漿和肝臟中的代謝途徑[6]。

有研究認(rèn)為，巖藻黃質(zhì)的代謝物優(yōu)先以巖藻黃醇形式在心臟和肝部積聚，其次以Amarouciaxanthin A形式在脂肪組織積聚[7]。也有研究顯示，超過(guò)80%的巖藻黃代謝物積聚在腹部白色脂肪組織，表明該部位是巖藻黃代謝物主要的作用部位[8]，這也可能說(shuō)明是其具有良好減肥作用的原因。

2.2 巖藻黃質(zhì)的安全性

日本科研人員從裙帶菜中提取純度為95%的巖藻黃質(zhì)對(duì)實(shí)驗(yàn)鼠進(jìn)行28 d反復(fù)劑量毒性實(shí)驗(yàn)，此高純度的巖藻黃質(zhì)并未存在任何毒性，但是發(fā)現(xiàn)，當(dāng)巖藻黃素的劑量在每千克重受試鼠每天攝入10 mg或更高時(shí)，會(huì)顯著增加受試鼠的總膽固醇和高密度脂蛋白水平[9]。

對(duì)巖藻黃質(zhì)進(jìn)行單一口服劑量（1000 mg/kg和2000 mg/kg）和30d反復(fù)口服劑量（500mg/kg 和1000mg/kg）毒性實(shí)驗(yàn)時(shí)，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物未出現(xiàn)死亡和畸形。同時(shí)，反復(fù)劑量毒性實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)組織學(xué)觀察未發(fā)現(xiàn)巖藻黃質(zhì)給予組出現(xiàn)任何肝臟、腎臟、脾臟和性腺組織不正常變化，但發(fā)現(xiàn)巖藻黃質(zhì)能引起高膽固醇癥[10]。

Beppu等[11]又對(duì)巖藻黃質(zhì)進(jìn)行體內(nèi)致突變性和其主要代謝產(chǎn)物巖藻黃醇體外致突變研究，結(jié)果認(rèn)為，巖藻黃醇不存在體外致畸性，巖藻黃質(zhì)在500、1000、2000 mg/kg劑量下不存在體內(nèi)致畸性。

2.3 巖藻黃質(zhì)的穩(wěn)定性

雖然高純度的巖藻黃質(zhì)對(duì)熱不穩(wěn)定，容易氧化。但從藻類(lèi)中得到的巖藻黃質(zhì)提取物由于抗氧化物質(zhì)（如多酚等）的共同存在，使其具有穩(wěn)定性[12]。

巖藻黃質(zhì)色素對(duì)光敏感，避光貯存時(shí)穩(wěn)定性大大提高。同時(shí)，其他抗氧化劑能保護(hù)巖藻黃質(zhì)色素免于降解。例如，在巖藻黃質(zhì)提取物中添加1.0 g/100 mL的抗壞血酸，見(jiàn)光和避光條件下都能呈顯現(xiàn)最大的色素保留能力。另外，巖藻黃質(zhì)色素在堿性pH條件下比中性和酸性更穩(wěn)定，pH為9時(shí)有最大的穩(wěn)定性，酸性條件下最不穩(wěn)定[13]。

此外，研究人員發(fā)現(xiàn)，商業(yè)干燥的海帶中巖藻黃質(zhì)含量與原材料中幾乎相同，這表明海藻中的巖藻黃質(zhì)在干燥加工和室溫貯存過(guò)程中是穩(wěn)定的[14]。

2.4 巖藻黃質(zhì)的生理活性

對(duì)于巖藻黃質(zhì)具有減肥、抗癌、抗腫瘤、抗炎癥、抗氧化一系列重要的生理功能，國(guó)內(nèi)外已有大量研究，也發(fā)表了一些相關(guān)的綜述性報(bào)道[2，15-17]。隨著國(guó)內(nèi)外研究的深入，出現(xiàn)一些新的研究進(jìn)展，值得研究人員關(guān)注。

國(guó)內(nèi)比較關(guān)注巖藻黃質(zhì)在醫(yī)療方面的研究。徐戎等[18]研究認(rèn)為，從昆布（海帶、裙帶菜）中提取的巖藻黃質(zhì)能通過(guò)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡對(duì)人體7種腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)起到抑制作用。同時(shí)，徐戎的博士論文[19]中充分證明，昆布有效成分巖藻黃質(zhì)能明顯抑制人非小細(xì)胞肺癌的生長(zhǎng)并研究了其抑制機(jī)制。同時(shí)，于瑞雪[20]等發(fā)現(xiàn)，褐藻提取物巖藻黃質(zhì)能明顯抑制小鼠S180移植性實(shí)體瘤的生長(zhǎng)，且呈現(xiàn)劑量相關(guān)性，提示其具有有效的體內(nèi)抗實(shí)體瘤生長(zhǎng)的作用。

大量動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究，已證明巖藻黃質(zhì)具有減肥功能[21]，其機(jī)制涉及下調(diào)各種脂肪生成酶mRNA表達(dá)，上調(diào)β-氧化mRNA表達(dá)和解偶聯(lián)蛋白基因表達(dá)，以及改變血漿中肥胖因子水平。除了動(dòng)物實(shí)驗(yàn)外，國(guó)外也進(jìn)行了巖藻黃質(zhì)減肥功能的人體實(shí)驗(yàn)。對(duì)151名肥胖非糖尿病的絕經(jīng)期前婦女，進(jìn)行了16周雙盲-隨機(jī)的安慰劑-對(duì)照研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，每天攝入2.4 mg的巖藻黃質(zhì)能顯著增加肥胖婦女的能量消耗，降低受試者的體重、體脂肪、血漿甘油三酯和肝臟中脂肪含量[22]。此外，世界知名的稻米深加工企業(yè)——日本著名的歐利嘉生化有限責(zé)任公司（Oryza Oil&Fat Chemical Co.，Ltd.）對(duì)肥胖受試者進(jìn)行了為期4周的雙盲、安慰劑-對(duì)照臨床口服巖藻黃質(zhì)研究，實(shí)驗(yàn)將27名受試者分成際情況組（5男和4女），第1組為服用安慰劑，第2組口服劑量為1 mg/d，第2組口服劑量為3 mg/d，餐后服用。結(jié)果認(rèn)為，口服4周的巖藻黃質(zhì)能起到抗肥胖的作用，并且沒(méi)有出現(xiàn)任何的臨床副作用[23]。

研究認(rèn)為[24]，巖藻黃質(zhì)能降低肥胖受試鼠血漿甘油三酯和肝脂肪含量，一定程度是由于增加脂肪排泄、改變肝過(guò)氧化物酶體增殖劑活化受體（Peroxisome proliferators activated receptors，PPARs） 基因表達(dá)和肝脂肪調(diào)節(jié)酶活性達(dá)到的，同時(shí)，其也能降低受試鼠血糖。

另外，巖藻黃質(zhì)具有抗血管新生活性，可以用于抑制血管新生相關(guān)疾病。同時(shí)，因?yàn)榭寡苄律鷦┮话憔哂袦p肥作用，因此，認(rèn)為巖藻黃質(zhì)的減肥功能可能與其抗血管新生活性有關(guān)。總之，研究者認(rèn)為膳食中的巖藻黃質(zhì)可以作為食品中的功能成分[25]。

再者，研究表明，從馬尾藻海草中分離出的巖藻黃質(zhì)能有效抑制H2O2引起的細(xì)胞內(nèi)活性氧形成、DNA損傷和細(xì)胞凋亡，而且能增加細(xì)胞存活率。這些結(jié)果表明，巖藻黃質(zhì)可作為天然抗氧化劑的良好來(lái)源，用于抑制和控制氧化應(yīng)激的功能性食品和化妝品中[26]。

對(duì)于視黃醇缺陷引起的氧化應(yīng)激，巖藻黃質(zhì)比β-胡蘿卜素有更好的體內(nèi)保護(hù)能力[27]。同時(shí)，巖藻黃質(zhì)具有良好的抗炎癥作用，其機(jī)制與抑制NO產(chǎn)生及誘導(dǎo)型一氧化氮合酶表達(dá)有關(guān)，研究者也進(jìn)一步揭示了其抗炎癥的分子機(jī)理[28-29]。

3 巖藻黃質(zhì)在國(guó)外食品工業(yè)中的應(yīng)用

巖藻黃質(zhì)最初僅作為著色劑加入到食品中，但后來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)，巖藻黃質(zhì)作為類(lèi)胡蘿卜素具有良好的抗氧化作用，效果甚至優(yōu)于VE和VC，于是，將其作為營(yíng)養(yǎng)保健品在市場(chǎng)銷(xiāo)售，還被添加到非處方藥中[30]。

國(guó)外推出的含巖藻黃質(zhì)的保健品，其主要定位在于具有減肥作用。位于美國(guó)喬治亞州的AHD國(guó)際公司已向市場(chǎng)高調(diào)推出具有減肥功效的褐藻提取物，主要成分為巖藻黃質(zhì)。該公司從2006年開(kāi)始銷(xiāo)售褐藻提取物，以原料供應(yīng)商的身份向下游客戶(hù)提供來(lái)源于褐藻的巖藻黃質(zhì)。

成立于1982年的英國(guó)Healtharena公司，該公司研發(fā)的FucoXanThinTM減肥產(chǎn)品，其主要成分為巖藻黃質(zhì)，該產(chǎn)品倡導(dǎo)通過(guò)燃燒體內(nèi)多余脂肪，控制食欲的來(lái)達(dá)到減肥效果，這種純天然物質(zhì)減肥方法，正掀起減肥領(lǐng)域的新運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，巖藻黃質(zhì)還作為營(yíng)養(yǎng)均衡補(bǔ)充劑進(jìn)行推廣，既能補(bǔ)充體內(nèi)所需營(yíng)養(yǎng)，又能排毒抗炎防衰老。

美國(guó)史密斯索倫森博士研制的燃燒脂肪配方—The Advanced FUCOXANTHIN Patch-CR正是巖藻黃質(zhì)、石榴和仙人掌提取物的完美結(jié)合，該產(chǎn)品以膏藥劑型，貼于上臂、肩膀或背部，利用巖藻黃質(zhì)的強(qiáng)大熱效應(yīng)，有效地燃燒體內(nèi)多余脂肪并增加新陳代謝，這種方法有助于消除腹部脂肪而不刺激中樞神經(jīng)系統(tǒng)。

NSI—NUTRACEUTICAL SCIENCE INSTITUTE公司推出的名為FucoThin的巖藻黃質(zhì)營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充品，能在均衡和補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)的基礎(chǔ)上，幫助人體控制食欲，增加新陳代謝，而達(dá)到減肥效果。該產(chǎn)品一經(jīng)問(wèn)世，便備受好評(píng)，是美國(guó)注冊(cè)醫(yī)師認(rèn)證（Doctor Endorsed Neutraceutical Systems）推薦的少數(shù)產(chǎn)品之一。

巖藻黃質(zhì)除作為減肥保健品開(kāi)發(fā)外，日本株式會(huì)社小倉(cāng)屋山本公司（Ogurayayamamoto Corporation）還將巖藻黃質(zhì)應(yīng)用到各類(lèi)食品中，如黃油，餡餅、綠茶酥等焙烤食品，起到增加產(chǎn)品色澤和功能性作用。

國(guó)外研究人員，將巖藻黃質(zhì)添加到粉碎雞胸肉中，研究其對(duì)脂質(zhì)過(guò)氧化和肉顏色的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，巖藻黃質(zhì)能有效抑制烹調(diào)后冷卻貯藏（4℃）中脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)，同時(shí)增加粉碎雞胸肉的紅色和黃色。因此，該研究者認(rèn)為巖藻黃質(zhì)可作為一種有效成分能提高雞肉及其產(chǎn)品的外觀和貨架期[31]。

另外，巖藻黃質(zhì)可以用于蛋黃著色劑。在家禽飼養(yǎng)過(guò)程中，將其補(bǔ)充到飼料中，能增加母雞下蛋中的蛋黃顏色，并且研究者也確定了其在母雞中的代謝情況[32]。

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