蝦青素的生物學(xué)功能及其在家禽生產(chǎn)中的應(yīng)用

付興周，路志芳，李東（.安陽(yáng)工學(xué)院生物與食品工程學(xué)院，河南安陽(yáng) 455000；.滑縣畜牧局，河南滑縣456400）

蝦青素的生物學(xué)功能及其在家禽生產(chǎn)中的應(yīng)用

付興周1，路志芳1，李東2
（1.安陽(yáng)工學(xué)院生物與食品工程學(xué)院，河南安陽(yáng) 455000；2.滑縣畜牧局，河南滑縣456400）

蝦青素（Astaxanthin）具有抗氧化、著色、增強(qiáng)免疫力、抗應(yīng)激等重要生理功能，禽類(lèi)對(duì)蝦青素具有較強(qiáng)的吸收和沉積能力，其獨(dú)特的著色功能，可以增加家禽皮膚、腳、喙的顏色，改善蛋黃色澤，提高禽肉和禽蛋的商品價(jià)值，在家禽飼料領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。本文概述了蝦青素的基本性質(zhì)、生理作用、探討了家禽飼料中蝦青素的來(lái)源及其安全性、分析了蝦青素對(duì)禽蛋、禽肉等生產(chǎn)和生長(zhǎng)性能的影響，最后展望了蝦青素在家禽飼料中應(yīng)用的發(fā)展前景，以期為其進(jìn)一步研究開(kāi)發(fā)提供參考。

蝦青素（Astaxanthin）即3，3′-二羥基-4，4′-二酮基-β，β′-胡蘿卜素，具有著色、抗氧化、抗腫瘤、抗應(yīng)激、預(yù)防癌癥、增強(qiáng)免疫力、維持正常視覺(jué)和預(yù)防心血管系統(tǒng)疾病等重要生物學(xué)功能。蝦青素呈鮮艷的紅色，具有極強(qiáng)的色素沉積能力，作為一種功能性色素，主要用于飼料、食品、化妝品和醫(yī)藥等的生產(chǎn)。目前，蝦青素作為飼料添加劑主要用于魚(yú)類(lèi)和蝦蟹等甲殼類(lèi)動(dòng)物，在家禽飼料中應(yīng)用相對(duì)較少，但禽類(lèi)對(duì)蝦青素具有較強(qiáng)的吸收和積累能力，如飼喂蛋雞富含蝦青素的飼料，由于蝦青素在蛋黃中的沉積，可改善蛋黃色澤，提高其營(yíng)養(yǎng)和保健功能。本文對(duì)蝦青素的基本性質(zhì)、生理功能、家禽飼料中蝦青素的來(lái)源及安全性、蝦青素對(duì)禽蛋、禽肉等生產(chǎn)和生長(zhǎng)性能的影響以及家禽飼料中添加蝦青素的發(fā)展前景等進(jìn)行簡(jiǎn)要綜述，以期為其進(jìn)一步研究開(kāi)發(fā)提供參考。

1　蝦青素的基本性質(zhì)

蝦青素又名蝦黃素，屬酮式非維生素A原的氧化型類(lèi)胡蘿卜素，是一種萜烯類(lèi)不飽和化合物，化學(xué)名稱(chēng)為3，3′-二羥基-4，4′-二酮基-β，β′-胡蘿卜素，分子式為C40H52O4，相對(duì)分子量為596.86。蝦青素有3S-3'S、3R-3'S、3R-3'R（也稱(chēng)為左旋、內(nèi)消旋、右旋）3種異構(gòu)體，其中 3S-3 'S構(gòu)型生物活性最強(qiáng)。晶體狀蝦青素為粉紅色，熔點(diǎn)215℃～216℃，具有脂溶性，易溶于丙酮、氯仿、苯等有機(jī)溶劑，不溶于水。蝦青素分子結(jié)構(gòu)中的共軛雙鍵鏈及共軛雙鍵鏈末端的羥基和不飽和酮基能吸引自由基未配對(duì)電子或向自由基提供電子，從而清除自由基起抗氧化作用，該結(jié)構(gòu)也使其具有較高的不穩(wěn)定性，易受氧、光、熱的影響，發(fā)生結(jié)構(gòu)變化后變?yōu)槲r紅色。蝦青素有游離態(tài)和酯化態(tài)兩種存在形式，游離態(tài)主要為化學(xué)合成，動(dòng)物體內(nèi)含量較少，酯化態(tài)大量存在于水生動(dòng)物皮膚和外殼、雨生紅球藻等中 。游離態(tài)蝦青素極不穩(wěn)定，易被氧化，酯化態(tài)蝦青素由于其末端環(huán)狀結(jié)構(gòu)中各有一個(gè)羥基易于與脂肪酸形成酯而穩(wěn)定存在。

2　蝦青素的生物學(xué)功能

2.1抗氧化性

天然蝦青素是世界上最強(qiáng)的天然抗氧化劑之一，可有效清除細(xì)胞內(nèi)的氧自由基，增強(qiáng)細(xì)胞再生能力，維持機(jī)體平衡和減少衰老細(xì)胞的堆積，由內(nèi)而外保護(hù)細(xì)胞和DNA健康，從而保護(hù)皮膚健康，促進(jìn)毛發(fā)生長(zhǎng)，抗衰老、緩解運(yùn)動(dòng)疲勞、增強(qiáng)活力和降低應(yīng)激。實(shí)驗(yàn)表明，蝦青素的抗氧化能力是維生素E的550倍，茶多酚的200倍，葡萄籽的 60倍、β-胡蘿卜素、玉米黃素、葉黃素和角黃素等類(lèi)胡蘿卜素的10倍，番茄紅素的7倍，被稱(chēng)為“超級(jí)抗氧化劑”。天然蝦青素還有一個(gè)明確的特點(diǎn)，它是唯一能通過(guò)血腦屏障的一種類(lèi)胡蘿卜素。

其強(qiáng)大的抗氧化活性是因?yàn)槠淠芊€(wěn)定膜的結(jié)構(gòu)，降低膜通透性、限制過(guò)氧化物啟動(dòng)子進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，保護(hù)細(xì)胞內(nèi)重要分子免受氧化損傷。蝦青素分子中的共軛雙鍵、羥基和在共軛雙鍵鏈末端的不飽和酮基以及羥基和酮基構(gòu)成的α-羥基酮，這些結(jié)構(gòu)都具有比較活潑的電子效應(yīng)，能向自由基提供電子或吸引自由基的未配對(duì)電子，有效地猝滅氧化性極強(qiáng)的單線態(tài)活性氧以及環(huán)境中其他自由基。研究表明，蝦青素具有較強(qiáng)的猝滅活性氧能力，其強(qiáng)抗氧化作用主要由于蝦青素分子結(jié)構(gòu)中的共軛雙鍵鏈及其不飽和酮基和羥基具有比較活潑的電子效應(yīng)，能吸引自由基未配對(duì)電子或向自由基提供電子，從而達(dá)到清除自由基的目的。

2.2著色功能

蝦青素因其誘人的感官呈色性及優(yōu)良的生理功能一直備受人們的關(guān)注。天然蝦青素能有效增加家禽蛋黃色澤。研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)于蛋黃的著色，二酮基和二羥基類(lèi)胡蘿卜素比單羥基、單酮基或環(huán)氧類(lèi)胡蘿卜素的蛋黃著色功能強(qiáng)。蝦青素屬非維生素A源的二羥基二酮基類(lèi)胡蘿卜素，所以其在家禽蛋黃著色方面具有很大優(yōu)勢(shì)。實(shí)驗(yàn)表明，只要在飼料中添加5ppm（百萬(wàn)分之一）的蝦青素就能使蛋黃顯深紅色，蛋黃顏色的深淺和蝦青素的含量成正相關(guān)，同時(shí)家禽的皮膚、腳和喙等處顏色也相應(yīng)加深，而且家禽生長(zhǎng)速度加快。這些都大大提高了禽蛋、禽肉的營(yíng)養(yǎng)及商品價(jià)值。因此，蝦青素獨(dú)特的著色功能，可沉積在禽蛋及家禽皮膚和肌肉等組織中，改善色澤并增加其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和保健功能。

2.3增強(qiáng)免疫力和抗應(yīng)激能力

蝦青素具有很強(qiáng)的免疫調(diào)節(jié)活性，能刺激免疫系統(tǒng)、免疫器官和免疫細(xì)胞充分發(fā)揮其免疫作用，增強(qiáng)機(jī)體局部和全身的免疫調(diào)節(jié)功能，這種免疫調(diào)節(jié)特性與抗氧化性相結(jié)合，在防止疾病的發(fā)生與傳播中發(fā)揮重要作用。蝦青素能促進(jìn)機(jī)體免疫球蛋白的產(chǎn)生，如增加IgG、IgA和IgM的生成量；增強(qiáng)體內(nèi)T細(xì)胞和B細(xì)胞的功能，增加自然殺傷細(xì)胞、嗜中性白細(xì)胞的數(shù)目，提高機(jī)體細(xì)胞免疫和增強(qiáng)體液免疫反應(yīng)能力。由于免疫力的提高可以防止家禽疾病的發(fā)生和增強(qiáng)在高溫等應(yīng)激環(huán)境條件下的適應(yīng)能力，對(duì)于促進(jìn)家禽生長(zhǎng)和生產(chǎn)具有現(xiàn)實(shí)意義。

此外，蝦青素還具抗腫瘤、預(yù)防癌癥、保護(hù)皮膚健康、抗衰老、緩解疲勞、維持正常視覺(jué)和預(yù)防心血管系統(tǒng)疾病等重要生理功能。

3　蝦青素的來(lái)源

目前蝦青素的來(lái)源主要有人工合成與天然生物提取2種方式。人工合成蝦青素難度高、價(jià)格昂貴，并且化學(xué)合成蝦青素同天然蝦青素在結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、應(yīng)用及安全性等方面均有一定的差異，其穩(wěn)定性、抗氧化性、著色性等重要性質(zhì)明顯低于天然蝦青素，化學(xué)合成蝦青素由于其安全性問(wèn)題，在應(yīng)用方面受到很大限制。很多國(guó)家對(duì)人工合成的蝦青素管理嚴(yán)格，美國(guó)食品與藥物管理局（FDA）已經(jīng)禁止其進(jìn)入保健食品市場(chǎng)，我國(guó)已于2005年禁止。目前，天然蝦青素的生物來(lái)源一般有3種：即水產(chǎn)品加工工業(yè)的廢棄物、紅法夫酵母（Phaffiarhodozym）和雨生紅球藻（Haemittococcuspluvialis）。其中，廢棄物中蝦青素含量較低，且提取費(fèi)用較高，不適于進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。天然的紅法夫酵母中蝦青素平均含量?jī)H有0.40%，且結(jié)構(gòu)為結(jié)構(gòu)3R-3′R型，抗氧化活性較低。相比之下，雨生紅球藻中蝦青素含量為1.5%～3.0%，被看作是天然蝦青素的“濃縮品”。大量研究表明：雨生紅球藻對(duì)蝦青素的積累速率和生產(chǎn)總量較其他綠藻高。此外，雨生紅球藻中蝦青素的結(jié)構(gòu)以左旋（3S-3'S）結(jié)構(gòu)為主，具有最強(qiáng)的生物學(xué)活性。目前，雨生紅球藻被公認(rèn)為自然界中生產(chǎn)天然蝦青素的最好生物來(lái)源。

4　安全性

人類(lèi)日常食用的天然蝦蟹、魚(yú)類(lèi)等水