鹽藻β—胡蘿卜素的研究進(jìn)展

楊秋媚 高惠瀅 楊繪繪 胡薇

【摘 要】鹽藻β-胡蘿卜素，是鹽藻在特殊生境下產(chǎn)生的次生代謝物質(zhì)，毒理研究顯示，大量攝入，完全無毒副作用，已被廣泛用作藥品、保健品和食品添加劑等，是新型綠色功能性食品的重要成員;又由于其具有較強(qiáng)的抗氧化活性等生理功能，在臨床上已被用于增強(qiáng)機(jī)體免疫力和癌癥等疾病的治療;本文對其在提取方法、醫(yī)用和食用等方面的研究進(jìn)行了綜述。

【關(guān)鍵詞】鹽藻 β-胡蘿卜素 研究進(jìn)展

據(jù)世界衛(wèi)生組織報(bào)告，食物中維生素A缺乏影響著全球2.5億人口，每年發(fā)展中國家有35萬兒童因維生素A缺乏癥而失明，近200萬兒童因此免疫力低下而繼發(fā)感染死亡;而β-胡蘿卜素在人體內(nèi)可以轉(zhuǎn)化為維生素A，科學(xué)家便利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)將水仙花八氫番茄紅素合成酶基因克隆并轉(zhuǎn)入水稻胚乳，催生了富含β-胡蘿卜素的“黃金大米”。研究顯示：天然β-胡蘿卜素?zé)o毒副作用，并且因其具有顯著的抗氧化生理活性，被廣泛的應(yīng)用于預(yù)防癌癥、增強(qiáng)機(jī)體免疫力、調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)等。

在自然界中大部分自養(yǎng)型生物都能累積β-胡蘿卜素，但含量較低，而在高光高鹽條件下，鹽藻積累的β-胡蘿卜素量可高達(dá)其細(xì)胞干重的14%（m/m），故在國際上，鹽藻成為了商業(yè)化生產(chǎn)天然β-胡蘿卜素的重要原料。本文將對鹽藻β-胡蘿卜素在提取方法、醫(yī)用和食用等方面的研究進(jìn)行綜述。

一、鹽藻β-胡蘿卜素的提取研究

1.藻種及其有效組分分析

鹽生杜氏藻（Dunaliella）簡稱鹽藻是一種單細(xì)胞綠藻，無細(xì)胞壁，耐鹽性好，廣泛分布于高鹽度的海洋、濕地、灘涂的鹽水水體中;研究中主要使用的藻種有D.salina，D.bardawil等。

作為天然β-胡蘿卜素，鹽藻β-胡蘿卜素的分子結(jié)構(gòu)有全反式和順式兩種異構(gòu)體，其中，作為維生素A前體的β-胡蘿卜素的分子結(jié)構(gòu)為全反式異構(gòu)體;鹽藻β-胡蘿卜素中除了具有全反式異構(gòu)體外，還有9順式、13順式和15順式等多種順式異構(gòu)體。姜建國等人對五種鹽藻的生化組成和β-胡蘿卜素異構(gòu)體分析研究發(fā)現(xiàn)，D.bardawil和D.salina兩個(gè)藻種可累積較高的β-胡蘿卜素;藻種D.sp累積的β-胡蘿卜素的9-順式異構(gòu)體含量占干重的46.8%，在研究的五個(gè)藻種中含量最高。閆紅曉等采用碘摻雜二氧化鈦納米催化劑在乙酸乙酯中非均相催化β-胡蘿卜素異構(gòu)化，獲得了高順式構(gòu)型占比的β-胡蘿卜素，其中9-順式β-胡蘿卜素異構(gòu)體質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)25.03%，并優(yōu)化了催化異構(gòu)化反應(yīng)體系。

2.提取方法

鹽藻β-胡蘿卜素的提取方法多為以有機(jī)溶劑浸提法為主的輔助提取方法，如：微波提取法、酶解法等，分別利用微波加熱、酶解等技術(shù)手段，破壞鹽藻的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)容物的流出，提高提取率。

經(jīng)典的提取方法——有機(jī)溶劑浸提法常用的提取溶劑有乙醇，甲醇，丙酮，石油醚，丙酮﹕甲醇（7：2），正丁烷等。孫協(xié)軍等的研究顯示：在采用微波輔助提取法時(shí)，提取溶劑的選擇標(biāo)準(zhǔn)取決于溶劑吸收微波的能力及將微波能轉(zhuǎn)化為熱能的能力，因此，考慮溶劑的持熱性和吸收微波能力，微波輔助有機(jī)溶劑浸提法采用乙酸乙酯萃取β-胡蘿卜素萃取效果較好。研究者利用蛋白酶水解其細(xì)胞外膜上的糖蛋白，促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)的β-胡蘿卜素流出，以便溶劑萃取，這就是酶解提取法。劉穎芬等比較了凍融、超聲波、蛋白酶解三種處理方法對鹽藻中β-胡蘿卜素提取率的影響，結(jié)果表明酶解法得到的提取率高達(dá)81%。

與上述有機(jī)溶劑萃取法相比，新型技術(shù)——超臨界CO2萃取法操作溫度低、工藝簡單、無溶劑殘留、產(chǎn)品質(zhì)量好、提取率高，特別適合脂溶性的β-胡蘿卜素的萃取及分離。該方法將超臨界狀態(tài)下的二氧化碳作為萃取劑，使β-胡蘿卜素溶解在超臨界流體中，在減壓操作下二氧化碳與β-胡蘿卜素分離，二氧化碳繼續(xù)被循環(huán)使用。

二、鹽藻β-胡蘿卜素的醫(yī)用研究

β-胡蘿卜素的分子式為C40H56，其結(jié)構(gòu)式為類異戊二烯結(jié)構(gòu)，由于多個(gè)共軛雙鍵的存在而使整個(gè)分子處于高度不飽和狀態(tài)，進(jìn)而使其具有較強(qiáng)的還原性（即抗氧化活性）;而人體的新陳代謝由于有氧的參與，會(huì)不斷的產(chǎn)生自由基和單線態(tài)氧，單線態(tài)氧與其它分子結(jié)合降低細(xì)胞生物活性，使細(xì)胞老化引發(fā)一系列疾病如癌癥、免疫力下降等;而β-胡蘿卜素能通過與自由基結(jié)合而保護(hù)機(jī)體細(xì)胞免受傷害，通過能量轉(zhuǎn)移而鈍化單線態(tài)氧的活性，以清除單線態(tài)氧。因此，在醫(yī)學(xué)上被廣泛應(yīng)用。

1.預(yù)防和抵抗腫瘤

大量的實(shí)驗(yàn)研究表明：機(jī)體中天然β-胡蘿卜素含量與乳腺癌、肺癌、胃癌、結(jié)腸癌等常見癌癥的發(fā)生率呈負(fù)相關(guān)，機(jī)體補(bǔ)充大量的β-胡蘿卜素能有效預(yù)防癌癥。Gey，K.F和Shoshana Mokady等的研究顯示，天然β-胡蘿卜素中起抗癌作用的有效組分為9-順式異構(gòu)體，在人體內(nèi)在酶的催化下9-順式β-胡蘿卜素生成9-順式視黃酸，而9-順式視黃酸是視黃酸類X受體（RXR）的配合基，可以與RXR配合，從而保護(hù)正常機(jī)體細(xì)胞不被RXR誘發(fā)變異，因此，β-胡蘿卜素在醫(yī)學(xué)上被稱為腫瘤的化學(xué)預(yù)防劑。

2.增強(qiáng)免疫力

β-胡蘿卜素能抑制脂質(zhì)過氧化，消除和抑制自由基產(chǎn)生，減少過氧化物和自由基對免疫功能的抑制，增強(qiáng)機(jī)體免疫力。馬思慧等有關(guān)β-胡蘿卜素對免疫抑制小鼠免疫指標(biāo)的影響的研究結(jié)果顯示：β-胡蘿卜素能改善由環(huán)磷酰胺引起的免疫器官損傷，提高免疫抑制小鼠血清中的細(xì)胞因子和免疫球蛋白含量;可見，β-胡蘿卜素通過提高機(jī)體體液免疫功能，緩解由環(huán)磷酰胺引起的免疫抑制作用。趙先文等有關(guān)肺癌患者血清β-胡蘿卜素與免疫功能的相關(guān)性的研究結(jié)果顯示：肺癌患者血清中β-胡蘿卜素含量，顯著低于正常人，除降低其在體內(nèi)的抗氧化作用外，影響其免疫功能，可能是肺癌發(fā)病的另一個(gè)因素。

3.調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)

炎癥作為一種免疫反應(yīng)，由激活的免疫細(xì)胞如巨噬細(xì)胞釋放一系列炎癥因子所致。炎癥因子的持續(xù)刺激，會(huì)導(dǎo)致慢性炎癥的發(fā)生，與風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、哮喘、動(dòng)脈粥樣硬化等疾病的產(chǎn)生密切相關(guān)。巨噬細(xì)胞在脂多糖的刺激下，會(huì)分泌IL- 1β、IL-6，TNF-α等多種炎癥因子，而炎癥因子的分泌量是檢測炎癥嚴(yán)重程度的量化指標(biāo)。張曉音等有關(guān)β-胡蘿卜素對脂多糖刺激巨噬細(xì)胞RAW264.7分泌炎癥因子的影響及其機(jī)制的研究表明：β-胡蘿卜素可以通過抑制NF-kB通路中NF-kB p65蛋白的表達(dá)，抑制LPS刺激的巨噬細(xì)胞炎癥因子IL- 1β、IL-6，TNF-α的分泌，進(jìn)而起到調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)抗炎作用。

吳旻有關(guān)β-胡蘿卜素對脂多糖誘導(dǎo)的IPEC-J2細(xì)胞炎癥的保護(hù)作用及其機(jī)制的研究表明：β-胡蘿卜素能夠降低LPS誘導(dǎo)的IPEC-J2細(xì)胞炎癥損傷，對腸道細(xì)胞炎癥具有保護(hù)作用，依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果推測，β-胡蘿卜素可能通過調(diào)節(jié)TLR4/MyD88/NF-Kb信號(hào)通路保護(hù)腸道細(xì)胞。

三、鹽藻β-胡蘿卜素的食品應(yīng)用

鹽藻β-胡蘿卜素著色性能好、安全穩(wěn)定，其顏色可涵蓋由紅色至黃色的所有色系，形成天然的亮紅、桔黃等顏色，可賦予加工食品以天然的色彩;目前主要作為黃色著色劑用于果汁、奶油、食用油脂、面包等的著色;此外，β-胡蘿卜素常與其他營養(yǎng)素配成復(fù)合制劑，添加到清涼飲料、糕點(diǎn)、冰淇淋、干酪、酸奶等食品中。作為人體營養(yǎng)的重要組分，以β-胡蘿卜素為主要成分的保健產(chǎn)品--β-胡蘿卜素軟膠囊，利用微膠囊技術(shù)包埋β-胡蘿卜素，在提高β-胡蘿卜素的穩(wěn)定性的同時(shí)，使其更易于人體吸收。

四、展望

隨著β-胡蘿卜素產(chǎn)業(yè)的興起，β-胡蘿卜素及其衍生出的系列產(chǎn)品的價(jià)值日益凸顯。為進(jìn)一步提高鹽藻β-胡蘿卜素的應(yīng)用價(jià)值，今后的研究，可嘗試從如下幾方面展開;首先，在傳統(tǒng)有機(jī)溶劑浸提的基礎(chǔ)上，可嘗試多重技術(shù)互作提取，以獲取低殘留、高提取率的提取方法;其次，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，提高鹽藻9-順式β-胡蘿卜素成分的含量;再者，深入研究鹽藻β-胡蘿卜素在疾病防治方面的作用機(jī)制和防御功效，開發(fā)相應(yīng)的功能性產(chǎn)品等。

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