天然蝦青素生物活性研究進展

閆慧云，王桂林，閆 唯，郝麗琴，趙二勞

(忻州師范學(xué)院 化學(xué)系 , 山西 忻州 034000)

天然蝦青素生物活性研究進展

閆慧云，王桂林，閆 唯，郝麗琴，趙二勞

(忻州師范學(xué)院 化學(xué)系 , 山西 忻州 034000)

天然蝦青素是β-胡蘿卜素的一種，具有多種生物活性，在食品、醫(yī)藥、保健品、化妝品和養(yǎng)殖業(yè)等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。本文綜述天然蝦青素生物活性的研究進展，展望其發(fā)展前景，為進一步開展天然蝦青素的相關(guān)研究提供參考。

天然蝦青素；生物活性；進展

從天然產(chǎn)物中提取制備的蝦青素，人們習(xí)慣稱之為天然蝦青素。天然蝦青素又稱蝦黃素、蝦黃質(zhì)和龍蝦殼色素等，是從蝦蟹外殼、鮭魚、牡蠣及藻類、真菌中發(fā)現(xiàn)的一種β-胡蘿卜素。天然蝦青素化學(xué)名稱為3,3'-二羥基-4,4，-二酮基-β,β'-胡蘿卜素，分子式C40H52O4，相對分子質(zhì)量596.86。由于天然蝦青素?zé)o論生物活性還是安全性均優(yōu)于化學(xué)合成的蝦青素，所以在食品、醫(yī)藥、保健品、化妝品和養(yǎng)殖業(yè)等行業(yè)，人們更趨向于使用天然蝦青素。目前，許多研究表明，天然蝦青素具有抗氧化、抗腫瘤、預(yù)防心血管疾病、提高免疫力和著色等諸多生物活性[1]。天然蝦青素的這些卓越生物活性，使它在作為高級保健品、藥品和飼料添加劑方面有著廣闊的市場和經(jīng)濟價值。本文綜述天然蝦青素生物活性的研究進展，展望其發(fā)展前景，為進一步開展天然蝦青素的相關(guān)研究提供參考。

1 抗氧化作用

天然蝦青素的分子結(jié)構(gòu)決定了其能有效猝滅單線態(tài)氧和清除自由基能力，具有極強的抗氧化活性，被譽為"超級抗氧化劑"。天然蝦青素是類胡蘿卜素中唯一一種可以通過血腦屏障的物質(zhì)，其抗氧化能力是所有類胡蘿卜素中最強的，其超強的抗氧化能力使得天然蝦青素對人類的身體健康起著重要作用，它可以有效防止人體各組織器官、細胞、DNA等被氧化造成損傷和衰老[2]。王茵等[3]通過對KM小鼠連續(xù)喂食天然蝦青素30d后的實驗，研究了天然蝦青素抗疲勞和抗氧化的作用，結(jié)果表明，天然蝦青素可增加小鼠力竭游泳時間，降低游泳運動后小鼠機體內(nèi)BLA和BUN濃度，提高LG，MG和血糖濃度；提高肝臟和血液中的T-SOD，GSH-Px和T-AOC等活性指標(biāo)，降低MDA和NO濃度，證明天然蝦青素具有顯著的抗氧化和抗疲勞作用。楊艷等[4]對自然衰老小鼠的研究也表明，攝入適量天然蝦青素可顯著降低自然衰老小鼠血液中MDA含量，提高SOD和GSH-Px酶活性。說明天然蝦青素能有效增強老齡小鼠體內(nèi)抗氧化能力，有助于延緩小鼠的自然衰老。Connor[5]等分析了天然蝦青素、胡蘿卜素等保護小鼠腎纖維細胞免受UVA誘導(dǎo)產(chǎn)生的氧化的能力，發(fā)現(xiàn)天然蝦青素保護機體免受UVA光誘導(dǎo)的氧化效果最佳。此外，張金玲等[6]采用清除DPPH自由基法，研究了從三文魚皮中提取的蝦青素體外抗氧化能力。結(jié)果表明，蝦青素具有強的DPPH自由基清除能力，具有天然抗氧化劑的應(yīng)用價值。

2 增強免疫作用

動物的機體雖是一個免疫系統(tǒng)，但不能時刻保證自身不受病菌感染。天然蝦青素能刺激體內(nèi)免疫球蛋白的產(chǎn)生，改善機體免疫器官功能，調(diào)節(jié)機體免疫系統(tǒng)，提升機體免疫能力[7]。Okai Y等[8]研究了蝦青素對鼠免疫活性細胞的繁殖及功能的影響, 結(jié)果表明，天然蝦青素可增強鼠免疫活性細胞的繁殖，對其它功能也具有免疫調(diào)節(jié)活性。有關(guān)研究[9]還表明，天然蝦青素能夠部分恢復(fù)老齡小鼠的體液免疫系統(tǒng)，其中能使小鼠體內(nèi)的IgM和IgG都增加，表明在抗原入侵初期，天然蝦青素能增強特異性體液免疫反應(yīng)。海璇雋等[10]以小鼠和大鼠為對象，考察天然蝦青素對生物體免疫功能的影響，即通過對小鼠灌胃低、中、高劑量的天然蝦青素，考察對小鼠免疫器官指數(shù)、巨噬細胞吞噬功能和血清抗體水平的影響；采用腹腔注射D-半乳糖的方式建立大鼠的致衰老模型，考察灌胃天然蝦青素對大鼠免疫器官指數(shù)及形態(tài)的影響。結(jié)果表明，灌胃天然蝦青素后，小鼠各劑量組血清抗體水平均顯著升高，中劑量組小鼠脾臟指數(shù)顯著升高，中、高劑量組小鼠的胸腺指數(shù)和吞噬系數(shù)均顯著升高；灌胃天然蝦青素的衰老大鼠組胸腺指數(shù)顯著升高，同時D-半乳糖誘導(dǎo)的肝臟、胸腺和脾臟細胞損傷得到明顯改善。說明天然蝦青素可提高非特異性免疫和體液免疫功能。

3 抗癌作用

癌癥與遺傳、接觸致癌物、氧化損傷、基因突變等多種因素有關(guān)。諸多研究發(fā)現(xiàn)天然蝦青素可通過多種途徑達到抗癌、防癌的作用[11]。汪振誠等[12]研究了飼料中添加天然蝦青素對致癌物使大鼠結(jié)腸癌形成過程的作用，發(fā)現(xiàn)天然蝦青素能有效抑制大腸癌細胞的增殖。天然蝦青素的抗癌作用還與其誘導(dǎo)細胞間腺連接通訊的能力密切相關(guān)，因細胞間腺連接通訊功能的抑制或破壞是促癌作用的重要機制[1]。Zhang L等[13]通過體外實驗發(fā)現(xiàn)，天然蝦青素可促進人體皮膚成纖維細胞間腺連接通訊。肖爽等[14]研究發(fā)現(xiàn)天然蝦青素可以誘導(dǎo)胃癌細胞的凋亡?？傊?，越來越多的研究表明，蝦青素具有抑癌、抗癌作用，這些作用主要體現(xiàn)在蝦青素預(yù)防腫瘤的發(fā)生、抑制腫瘤細胞增殖、促進腫瘤細胞凋亡、抑制腫瘤轉(zhuǎn)移、增強免疫、增加細胞間通訊等方面[15]。

4 預(yù)防心血管疾病

高密度脂蛋白(HDL)能預(yù)防并緩解冠心病的危險，低密度脂蛋白(LDL)易導(dǎo)致動脈粥狀硬化，高含量的HDL能預(yù)防動脈粥狀硬化，人體中LDL越多，就越容易患動脈硬化，膳食抗氧化劑能通過抑制LDL氧化降低動脈硬化的危險，對心血管疾病起到預(yù)防作用[16]。臨床應(yīng)用研究表明，天然蝦青素能夠降低LDL濃度并抑制LDL氧化，提高HDL含量，進而預(yù)防動脈硬化[17]。相關(guān)研究[18-19]還表明，蝦青素能有效地降低成年大鼠中由缺血性腦損傷引起的傷害；減輕巨噬細胞的炎癥反應(yīng)，增加動脈粥樣硬化斑塊的穩(wěn)定性，降低動脈斑塊中巨噬細胞的滲入，減少斑塊破裂及粥樣硬化斑塊的形成，通過改善血流預(yù)防動脈硬化、冠心病等心血管疾病；能夠降血壓和抑制血栓，預(yù)防和治療心肌梗死、動脈粥樣硬化及缺血再灌注損傷等心血管系統(tǒng)疾病。蝦青素可能通過減少谷氨酸鹽釋放、抑制氧化應(yīng)激來改善缺血性腦自由基損傷及細胞凋亡等神經(jīng)性病變[20]。

5 著色作用

天然蝦青素呈艷麗的紅色, 可與肌紅蛋白非特異結(jié)合，具有極強的色素沉積能力, 作為一種功能性營養(yǎng)色素, 不但可用于食品以及動物肌膚著色，還可增加營養(yǎng)，在食品、飼料等工業(yè)中有廣闊的應(yīng)用前景[21]。如鮭魚、虹鱒魚和鱘魚食用了含有一定濃度天然蝦青素的飼料后，魚皮和肌肉中因積累了天然蝦青素而呈紅色，使鮭魚、虹鱒魚和鱘魚的肉質(zhì)鮮美，營養(yǎng)增加，同時，也可增加魚類的抗病能力和繁殖能力[22]。在雞鴨飼料中添加一定濃度的天然蝦青素，雞鴨食用后，天然蝦青素可積累在蛋黃中，使蛋黃顏色變紅，不但可增加禽蛋營養(yǎng)，提高禽蛋的商品價值，還可促進家禽的生長和提高家禽的產(chǎn)蛋率[23]。陳曉明等[24]研究了添加天然蝦青素魚食對金魚體色的影響。結(jié)果表明，天然蝦青素的添加對金魚著色十分有效, 能使其體色更加艷麗, 可提高觀賞價值。

6 發(fā)展前景

由于天然蝦青素卓越的生物活性使其具有廣泛的應(yīng)用前景和巨大的市場潛力。天然蝦青素主要應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、保健品、化妝品和養(yǎng)殖業(yè)等行業(yè)。但總的來說，目前對天然蝦青素生物活性的認識和科學(xué)研究仍顯不足，且大多研究數(shù)據(jù)來自細胞和動物實驗，臨床研究較少。同時，由于天然蝦青素易被氧化和降解，且其在自然界中相對含量較少，使其提取制備工藝較為復(fù)雜，導(dǎo)致天然蝦青素產(chǎn)量較少，價格昂貴。目前全球僅有少數(shù)幾家生產(chǎn)天然蝦青素的企業(yè)，而我國僅有一家企業(yè)初具規(guī)模[25]。因此，進一步開展天然蝦青素生物活性的研究，通過更廣泛的臨床試驗和研究來探明天然蝦青素對人體健康的保護功能和預(yù)防疾病的作用，著力解決天然蝦青素穩(wěn)定性較差的問題，創(chuàng)新和優(yōu)化綠色高效的天然蝦青素富集提取制備工藝，尋求或培育新的天然蝦青素生物資源，實現(xiàn)天然蝦青素的規(guī)?；a(chǎn)，將是未來發(fā)展的方向。

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(本文文獻格式：閆慧云，王桂林，閆 唯，等.天然蝦青素生物活性研究進展[J].山東化工，2017，46(08)：64-65,67.)

Research Progress in the Biological Activities of Natural Astaxanthin

YanHuiyun,WangGuilin,Yanwei,HaoLiqin,ZhaoErlao

(Department of Chemistry, Xinzhou Teachers University, Xinzhou 034000, China)

The natural astaxanthin was a kind of β-caroteniod, duing to its various biological activities, the feasibility of their industrial application had been verified, such as food and medicine industry, health care and cosmetic products, breeding industry and so on. Thus, this review discussed the research progress on the biological activity and the development prospect of astaxanthin. Maybe it was helpful for the further study on astaxanthin and its applications.

astaxanthin; biological activity; progress

2017-03-08

國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目(201610124001)；山西省高等學(xué)校大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目(2016381)；忻州師院化學(xué)化工創(chuàng)新基地項目(2017)

閆慧云(1995—)，本科生，就讀于忻州師范學(xué)院化學(xué)系；通信作者：趙二勞(1952—)，山西省原平市人，教授，從事天然產(chǎn)物活性成分提取分離研究。

TS202.3

A

1008-021X(2017)08-0064-02