沙棘類胡蘿卜素研究進(jìn)展

王啟林,袁木榮

(青海伊納維康生物科技有限公司,青海 西寧 810000)

?

沙棘類胡蘿卜素研究進(jìn)展

王啟林,袁木榮*

(青海伊納維康生物科技有限公司,青海 西寧 810000)

摘要沙棘具有多種重要的生理功能，其果實(shí)中含有豐富的類胡蘿卜素，因類胡蘿卜素顯著的生物活性，沙棘類胡蘿卜素研究成為近年的熱點(diǎn)，綜述沙棘類胡蘿卜素目前的研究進(jìn)展，并對(duì)其后續(xù)研究進(jìn)行展望。

關(guān)鍵詞沙棘；類胡蘿卜素；組成分布；生物活性；研究應(yīng)用

類胡蘿卜素為生物學(xué)上極重要的化合物，屬于脂溶性色素[1]，廣泛存在于高等植物、藻類及光合細(xì)菌的光合系統(tǒng)中[2]，目前，已有700多種類胡蘿卜素被分離和鑒定出來(lái)[1]。類胡蘿卜素不僅是重要的天然色素，而且具有多種重要的生物學(xué)活性，尋找富含類胡蘿卜素的生物資源一直是研究的熱點(diǎn)，作為藥食兩用的沙棘，因其果實(shí)中類胡蘿卜素含量極高[3]，加之其含有的種類豐富的其他活性物質(zhì)，近年來(lái)備受關(guān)注。本文將以沙棘類胡蘿卜素組成、分布與含量、功能活性、研究應(yīng)用等方面作為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)沙棘類胡蘿卜素的研究過(guò)程進(jìn)行簡(jiǎn)要闡述。

1 沙棘類胡蘿卜素組成

沙棘果中含18種類胡蘿卜素，有文獻(xiàn)報(bào)道[4]，從沙棘中提取出的9種類胡蘿卜素，其中5種分別鑒定為α-胡蘿卜素、β-胡蘿卜素、番茄紅素、順式番茄紅素、玉米黃素。目前已知的沙棘類胡蘿卜素分別包括：α-胡蘿卜素、β-胡蘿卜素、γ-胡蘿卜素、隱黃質(zhì)、β-玉米黃質(zhì)、月亮黃質(zhì)、番茄紅素、順式番茄紅素、玉米黃素等，其中，具有維生素A源活性的類胡蘿卜素有β-胡蘿卜素、γ-胡蘿卜素、隱黃質(zhì)、β-玉米黃質(zhì)和月亮黃質(zhì)。占沙棘果中18種類胡蘿卜素的48%，活性最強(qiáng)的維生素A源為β-胡蘿卜素和隱黃質(zhì)，占維生素A源的5%[5]。

2沙棘類胡蘿卜素分布與含量

沙棘類胡蘿卜素主要存在于果實(shí)中，果皮、果汁、種子及果渣中均有分布，國(guó)內(nèi)用高效液相色譜法測(cè)出[6]，每100 克種子油中β-胡蘿卜素含量為4845 mg，果渣油中含187 mg，果汁油中含67.2 mg。據(jù)文獻(xiàn)記載[7]，阿塞拜疆產(chǎn)的沙棘每100 g果實(shí)中含總胡蘿卜素4.5 mg，果汁中含2 mg，干燥果渣中含40 mg，沙棘油中含168～215 mg，另有文獻(xiàn)報(bào)道[8]，從沙棘果皮中測(cè)得胡蘿卜素含量為233 mg/100g，比果肉含量高64 mg/100g。本實(shí)驗(yàn)室對(duì)沙棘果皮進(jìn)行了β-胡蘿卜素測(cè)定，測(cè)得果皮中β-胡蘿卜素含量為150～180 mg/100g之間，含量較高。

3沙棘類胡蘿卜素功能活性

類胡蘿卜素是沙棘果實(shí)中重要的功能成分之一，除作為維生素A前提物質(zhì)外，還具有清除自由基、增強(qiáng)免疫力和預(yù)防癌癥等功效[9]。因此，類胡蘿卜素的藥用價(jià)值和保健作用對(duì)沙棘綜合開(kāi)發(fā)利用意義重大。

3.1著色劑及維生素A源

沙棘果實(shí)所含的類胡蘿卜素，其含量和組成不僅決定了沙棘果實(shí)外觀色澤和商品性，也是轉(zhuǎn)化為維生素A的重要的前體物質(zhì)。

維生素A是人體中一種必須的微量營(yíng)養(yǎng)素，具有維持視功能，促進(jìn)細(xì)胞分裂，提高免疫功能，促進(jìn)胚胎發(fā)育的功能[10]。而類胡蘿卜素是一種重要的維生素A來(lái)源，盡管自然界中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的類胡蘿卜素達(dá)700多種，但是僅有10%的類胡蘿卜素能夠提供維生素A[11]。沙棘果實(shí)所含的類胡蘿卜素中，1分子β-胡蘿卜素能提供2分子的維生素A，其余的如α-胡蘿卜素、γ-胡蘿卜素、玉米黃素、隱黃質(zhì)等只能提供1分子的維生素A[12]。人體攝入生的β-胡蘿卜素可以較多的貯存在肝臟中，根據(jù)需要逐步轉(zhuǎn)化成維生素A，不會(huì)引起過(guò)量維生素A產(chǎn)生的毒害，從而對(duì)體內(nèi)的維生素A缺乏起到補(bǔ)充作用[13]。

3.2預(yù)防光損傷和抗氧化功能

β-胡蘿卜素是沙棘果實(shí)所含類胡蘿卜素的主要成分之一，它是一種很強(qiáng)的抗氧化劑，能高效淬滅單線態(tài)氧和清除體內(nèi)自由基的不良反應(yīng)，對(duì)免疫反應(yīng)系統(tǒng)有保護(hù)作用，可降低癌癥的發(fā)病率[9-14]。

葉黃素和玉米黃素具有預(yù)防光損傷和抗氧化功能。臨床研究發(fā)現(xiàn)[15]，葉黃素做為視網(wǎng)膜黃斑的組成色素，其攝入可以提高黃色斑的色素含量，并且能夠提高AMD(年齡相關(guān)性黃斑變性)病人的視力，還能消除自由基，預(yù)防白內(nèi)障[16]；吸收藍(lán)光，防止對(duì)眼睛的損傷[17]。最新的一項(xiàng)研究顯示[18]，葉黃素還可明顯改善長(zhǎng)期熒屏光暴露者的視功能。

總之，沙棘果實(shí)中類胡蘿卜素分子結(jié)構(gòu)所含的多個(gè)共軛雙鍵，能夠減少自由基對(duì)細(xì)胞遺傳物質(zhì)和細(xì)胞膜損傷，阻止光氧化和脂質(zhì)氧化，從而延緩衰老。

3.3增強(qiáng)免疫及抗癌功能

近年來(lái)，不少文獻(xiàn)報(bào)道了類胡蘿卜素在增強(qiáng)免疫及抗癌方面的作用， 沙棘果肉油中富含胡蘿卜素和類胡蘿卜素[19]，因此，沙棘可作為提取類胡蘿卜素的資源補(bǔ)充。不僅可以使類胡蘿卜素來(lái)源多元化，也可以使沙棘有效部位得到充分利用。

類胡蘿卜素增強(qiáng)免疫的功能主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一，類胡蘿卜素能增加免疫系統(tǒng)中B細(xì)胞的活力，從而消滅外援入侵的病原體；二，類胡蘿卜素能提高CD4細(xì)胞的能力，能協(xié)助B細(xì)胞產(chǎn)生抗體；三，類胡蘿卜素能增加嗜中性白血球的數(shù)目，使其能分泌降解細(xì)菌的酶；四，類胡蘿卜素能增加自然殺傷細(xì)胞的數(shù)目，已消除機(jī)體內(nèi)感染的細(xì)胞或癌細(xì)胞[20]。

類胡蘿卜素的抗癌機(jī)制一方面是由于其抗氧化功能，因?yàn)轭惡}卜素能夠清除對(duì)DNA產(chǎn)生損傷的活性氧，另一方面可能是由于其具有細(xì)胞間隙連接通訊的功能。細(xì)胞間隙連接是細(xì)胞間的連接通道，這個(gè)通道的作用是用來(lái)交換營(yíng)養(yǎng)分子和信號(hào)分子，在癌癥的發(fā)生過(guò)程中，會(huì)導(dǎo)致connexin蛋白的表達(dá)受阻，而類胡蘿卜素可促進(jìn)connexin蛋白的表達(dá)，進(jìn)而起到抗癌的作用[12]。

3.4其他作用

沙棘中含有的類胡蘿卜素種類豐富，除具有維生素A源活性、抗氧化、增強(qiáng)免疫、抗癌等活性外，還具有預(yù)防心血管疾病的功能。此外，類胡蘿卜素家族的葉黃素和玉米黃素對(duì)皮膚有保護(hù)作用[21]；β-隱黃質(zhì)在促進(jìn)骨健康和預(yù)防骨質(zhì)疏松癥方面具有獨(dú)特的功能[22]。

4研究及應(yīng)用

綜合近幾年的文獻(xiàn)及專利，沙棘的開(kāi)發(fā)利用多集中在沙棘油類、黃酮、原花青素、蛋白、果粉、膳食纖維及芽茶等方面，對(duì)沙棘類胡蘿卜素開(kāi)發(fā)利用甚少，僅有的幾項(xiàng)研究主要針對(duì)以下幾個(gè)方面展開(kāi)。

4.1不同品種沙棘中類胡蘿卜素含量差異研究

鄒德喜等[23]利用改進(jìn)的類胡蘿卜素提取方法并結(jié)合分光光度法對(duì)10個(gè)品種的沙棘果實(shí)中的β-胡蘿卜素含量進(jìn)行了測(cè)定，以期篩選出類胡蘿卜素(β-胡蘿卜素為主)含量較高的優(yōu)良沙棘品種，為沙棘類胡蘿卜素開(kāi)發(fā)和遺傳育種提供參考。

研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)10個(gè)品種的β-胡蘿卜素含量有很大差異。Raffo等人[24]的研究顯示沙棘果實(shí)中的類胡蘿卜素含量與品種、產(chǎn)地以及成熟程度有很大關(guān)系。由此證明，品種對(duì)類胡蘿卜素含量影響很大，沙棘育種時(shí)應(yīng)該結(jié)合當(dāng)?shù)丨h(huán)境因素，篩選適宜的沙棘品種。

4.2沙棘漿果成熟過(guò)程類胡蘿卜素變化

郭海等[25]對(duì)3種漿果成熟過(guò)程中的糖、有機(jī)酸、黃酮醇和類胡蘿卜素組分變化進(jìn)行了研究，結(jié)果顯示3個(gè)品種類胡蘿卜素組成主要是玉米黃素、β-胡蘿卜素和β-隱黃系，作為沙棘漿果呈現(xiàn)亮麗橙色的主要色素，在實(shí)驗(yàn)階段，3種類胡蘿卜素伴隨著成熟其濃度逐漸上升直到成熟。

4.3沙棘類胡蘿卜素分離制備研究

李剛發(fā)明了1項(xiàng)利用沙棘果皮油富集β-胡蘿卜素的專利[26]。該專利利用皂化法純化富集沙棘果皮中的β-胡蘿卜素，最終得到的棕紅色油狀液體中β-胡蘿卜素含量為1 250 mg/100 g，利用皂化法富集后的β-胡蘿卜素含量比富集前提高約10倍，該專利具有加工原料豐富、成本低的優(yōu)勢(shì)。隨后李剛的另1項(xiàng)名為“一種從沙棘果實(shí)中制備沙棘黃色素的方法”的專利[27]利用沙棘果皮富集沙棘黃色素，該專利以沙棘皮渣為原料，以簡(jiǎn)便實(shí)用的提取工藝制備黃色素，使沙棘皮變廢為寶，大大提高了沙棘的利用價(jià)值。劉寶沛[28]等發(fā)明了1項(xiàng)利用沙棘油制備沙棘油粉的專利，該專利應(yīng)用麥芽糊精將沙棘油進(jìn)行包埋制成沙棘油粉，不僅能夠使沙棘果油中的類胡蘿卜素穩(wěn)定性增加，利于保存，而且也解決了因沙棘油特殊味道，不易直接服用的問(wèn)題，同時(shí)利用此法制成制劑，也擴(kuò)大了制劑范圍。王靜[29]等對(duì)沙棘果實(shí)的黃色素進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，提取沙棘黃色素時(shí)宜選用極性小的溶劑作為提取溶劑，對(duì)其穩(wěn)定性研究發(fā)現(xiàn)，沙棘黃色素的穩(wěn)定性影響因素有酸堿性、直射陽(yáng)光、溫度及部分金屬離子。因此，提取時(shí)應(yīng)盡量避免上述影響因素存在。

4.4沙棘類胡蘿卜素產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

目前市場(chǎng)是已存在的包含沙棘類胡蘿卜素成分的沙棘類產(chǎn)品主要為沙棘籽油、沙棘果油，沙棘全果油以及與油類相關(guān)的膠囊及微膠囊等，沙棘籽油富含維生素、黃酮、脂肪酸、氨基酸及其他微量元素等，具有“維生素寶庫(kù)”的美稱，具有調(diào)節(jié)新陳代謝、提高機(jī)體免疫力、抗腫瘤、抗衰老、健腦益智等功效[30]；沙棘果油及全果油中存在著含量較高的類胡蘿卜素、維生素E以及多種不飽和脂肪酸，具有營(yíng)養(yǎng)、保健、治療三重功效，在心血管系統(tǒng)、消化系統(tǒng)及美容方面療效顯著[31]。

5展望

中國(guó)作為世界上沙棘資源的最大擁有國(guó)，沙棘種植面積約為260多萬(wàn)公頃，占世界沙棘資源儲(chǔ)量的95%以上，同時(shí)由于近年來(lái)大面積的連片人工種植，這為沙棘資源的產(chǎn)業(yè)化利用奠定了良好的基礎(chǔ)[32]，也為沙棘產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)提供了有利的先決條件。沙棘果實(shí)作為類胡蘿卜素分布的主要部位，在生產(chǎn)過(guò)程中一般只收集果實(shí)中果油及籽油部分，而忽視了沙棘類胡蘿卜素的另一個(gè)存在部位—沙棘果皮，多半將其作為生產(chǎn)廢渣丟棄，未能好好利用。因此，為防止資源浪費(fèi)，減少環(huán)境壓力，并能使活性部位充分利用，采用沙棘果渣、果皮提取類胡蘿卜素，不僅能使類胡蘿卜素來(lái)源更加擴(kuò)大，而且能夠使果皮、渣類變廢為寶，經(jīng)濟(jì)效益巨大。

參考文獻(xiàn)：

[1]王貴元. 類胡蘿卜素的自然分布與特性[J]. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè), 2007, 3(18):20.

[2]楊文平,高峰,施傳信,等. 類胡蘿卜素吸收研究進(jìn)展[J]. 家畜生態(tài)學(xué)報(bào), 2007 , 28(6):104.

[3]袁旭紅, 李陽(yáng), 徐雅琴. 沙棘類胡蘿卜素復(fù)合酶法提取及純化的優(yōu)化研究[J]. 食品科技, 2010, 35(6):196.

[4]NOVRUZOV E N, Carotenoids and sterols forms of Hippophae rhamnoides[J]. Khim Prir Soedin, 1981, (1):98-99.

[5]包文芳, 孫一楠. 沙棘屬植物化學(xué)成分研究進(jìn)展[J]. 沙棘, 1999, 12(2):39-40.

[6]KUDRITSKAYA S E, ZAGORODSKAYA L M, SHISHKINA E E. Carotenoids of the sea buckthorn variety obilnaya[J].Khim Prir Soedin, 1989 (6):852-853.

[7]鄭漢臣, 蘇中武. 沙棘果實(shí)的化學(xué)成分. 國(guó)外醫(yī)學(xué)(藥學(xué)分冊(cè))[J]. 1980 (3):178-179.

[8]張哲民. 蘇聯(lián)沙棘油研究利用的進(jìn)展與對(duì)策[J], 沙棘, 1990 (3):42-46.

[9]徐響, 劉光敏, 王琦, 等. 反相HPLC法測(cè)定沙棘全果油中類胡蘿卜素[J]. 食品工業(yè)科技, 2007, 12(5):206.

[10]UNDERWOOD B A，ARTHUR P. The contribution of vitamin A to public health [J]. Journal of the Feberation of American Societies for Experiments Biology, 1996, 10: 1040-1104.

[11]KRINSKY N I，MAYNE S T, SIES H. Carotenoids in health and disease [M]. New York：Marcel Dekker, Inc., 2004: 295.

[12]孫玉敬, 喬烈萍, 鐘烈洲,等. 類胡蘿卜素生物活性的研究進(jìn)展[J].中國(guó)食品學(xué)報(bào), 2012, 12(1):161.

[13]趙紅霞, 詹勇, 許梓榮. 類胡蘿卜素的研究進(jìn)展[J].中國(guó)飼料, 2002,11: 10.

[14]Bendich A, Olson J A. Biological actions of carotenoids [J]. FASEB Journal, 1989 (3):1927-1932.

[15]Alves-Rodrigues A, Shao A. The science behind lutein [J]. Toxicology Letters, 2004, 150: 57-83.

[16]Handelman GJ. The evolving role of carotenoids in human biochemistry [J]. Nutrition, 2001, 17(10):818-822.

[17]Sperling H G, Johnson C, Harwerth R S. Differential spectral photic damage to primate cones [J]. Vision Research, 1980, 20: 1117-1125.

[18]馬樂(lè), 林曉明. 葉黃素干預(yù)對(duì)長(zhǎng)期熒屏光暴露者視功能的影響[J]. 營(yíng)養(yǎng)學(xué)報(bào), 2008, 30(5):438-442.

[19]陸燕譽(yù). 藥用沙棘油[J]. 中國(guó)中藥雜志, 1989, 14(1):57-59.

[20]韓雅珊. 類胡蘿卜素的功能研究進(jìn)展[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 1999, 4(1):5-7.

[21]ROBERTS R L, GREEN J, LEWIS B. Lutein and zeaxanthin in eye and skin health[J]. Clinics in Dermatology, 2009, 27(2):195-201.

[22]YAMAGUCHI M. β-cryptoxanthin and bone metabolism: the preventive role in osteoporosis [J]. Journal of Health Science, 2008, 54(4):356-369.

[23]鄒德喜, 嚴(yán)彪, 李賀. 不同品種沙棘果實(shí)的β-胡蘿卜素測(cè)定與分析[J]. 遼寧農(nóng)業(yè)科學(xué), 2013(3):22-24.

[24]RAFFO A, PAOLETTI F, ANTONELLI M. Changes in sugar, organic acid, flavonol and carotenoid composition during ripening of berries of three sea- buckthorn(HippophaerhamnoidesL.) cultivars [J]. European Food Research & technology, 2004, 219: 360-368.

[25]郭海, 趙明, 郭敏. 三種沙棘漿果成熟過(guò)程中的糖、有機(jī)酸、黃酮醇和類胡蘿卜素組分的變化[J]. 國(guó)際沙棘研究與開(kāi)發(fā), 2009, 3(7):36-47.

[26]李剛.一種沙棘果皮油中β-胡蘿卜素的富集方法：200910263591.0 [P]. 2009-12-22.

[27]李剛, 孫允武, 朱占軍,等. 一種從沙棘果皮中制備沙棘黃色素的方法: 201010110007.0 [P]. 2010-02-11.

[28]劉寶沛, 陳進(jìn)平, 柯裕仁,等. 一種沙棘油粉及其制備方法：201110112700.6 [P]. 2011-04-21.

[29]王靜, 睢薇, 孫郁柱,等. 沙棘果實(shí)中黃色素的研究[J]. 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2001, 32(1):80-88.

[30]陳國(guó)香, 李顯玉. 一種沙棘籽油的提取工藝：201110190388.2 [P]. 2011-07-08.

[31]張明, 馮鎮(zhèn), 程濤,等. 一種沙棘果油的制備方法：201010573320.8 [P]. 2010-12-06.

[32]李永海, 忻耀年. 沙棘產(chǎn)品的研究與開(kāi)發(fā)[J]. 國(guó)際沙棘研究與開(kāi)發(fā), 2008, 3(6):4.

The Study Progress of Carotenoids in Sea-buckthorn

Wang Qilin，Yuan Murong*

[Tangut (China) Corporation Limited, Xining 810000, China]

AbstractSeabuckthorn has many important physiological functions，its fruit being rich in carotenoids.Because of carotenoids’ significant biological activity, seabuckthorn carotenoids research has become a hot spot in recent years. This paper summarizes the research progress of seabuckthorn carotenoids, and the future research was discussed.

Key wordsSeabuckthorn; carotenoids; composition and distribution; biological activity; research and application

收稿日期：2015-06-15

作者簡(jiǎn)介：王啟林(1988—)，女，從事植物活性成分研究。

*通訊作者

doi：10.3969/j.issn.1006-9690.2016.01.011

中圖分類號(hào)：S793.6

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1006-9690(2016)01-0037-03