鹽藻β—胡蘿卜素的研究進展

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生的次生代謝物質，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;又由于其具有較強的抗氧化活性等生理功能，在臨床上已被用于增強機體免疫力和癌癥等疾病的治療;本文對其在提取方法、醫用和食用等方面的研究進行了綜述。

【關鍵詞】鹽藻 β-胡蘿卜素 研究進展

據世界衛生組織報告，食物中維生素A缺乏影響著全球2.5億人口，每年發展中國家有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感染死亡;而β-胡蘿卜素在人體內可以轉化為維生素A，科學家便利用轉基因技術將水仙花八氫番茄紅素合成酶基因克隆并轉入水稻胚乳，催生了富含β-胡蘿卜素的“黃金大米”。研究顯示：天然β-胡蘿卜素無毒副作用，并且因其具有顯著的抗氧化生理活性，被廣泛的應用于預防癌癥、增強機體免疫力、調節炎癥反應等。

在自然界中大部分自養型生物都能累積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-胡蘿卜素量可高達其細胞干重的14%（m/m），故在國際上，鹽藻成為了商業化生產天然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、醫用和食用等方面的研究進行綜述。

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胞綠藻，無細胞壁，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-胡蘿卜素的分子結構有全反式和順式兩種異構體，其中，作為維生素A前體的β-胡蘿卜素的分子結構為全反式異構體;鹽藻β-胡蘿卜素中除了具有全反式異構體外，還有9順式、13順式和15順式等多種順式異構體。姜建國等人對五種鹽藻的生化組成和β-胡蘿卜素異構體分析研究發現，D.bardawil和D.salina兩個藻種可累積較高的β-胡蘿卜素;藻種D.sp累積的β-胡蘿卜素的9-順式異構體含量占干重的46.8%，在研究的五個藻種中含量最高。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-胡蘿卜素異構化，獲得了高順式構型占比的β-胡蘿卜素，其中9-順式β-胡蘿卜素異構體質量分數高達25.03%，并優化了催化異構化反應體系。

2.提取方法

鹽藻β-胡蘿卜素的提取方法多為以有機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、酶解等技術手段，破壞鹽藻的細胞結構，促進細胞內容物的流出，提高提取率。

經典的提取方法——有機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。孫協軍等的研究顯示：在采用微波輔助提取法時，提取溶劑的選擇標準取決于溶劑吸收微波的能力及將微波能轉化為熱能的能力，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胞外膜上的糖蛋白，促進細胞內的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，結果表明酶解法得到的提取率高達81%。

與上述有機溶劑萃取法相比，新型技術——超臨界CO2萃取法操作溫度低、工藝簡單、無溶劑殘留、產品質量好、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，二氧化碳繼續被循環使用。

二、鹽藻β-胡蘿卜素的醫用研究

β-胡蘿卜素的分子式為C40H56，其結構式為類異戊二烯結構，由于多個共軛雙鍵的存在而使整個分子處于高度不飽和狀態，進而使其具有較強的還原性（即抗氧化活性）;而人體的新陳代謝由于有氧的參與，會不斷的產生自由基和單線態氧，單線態氧與其它分子結合降低細胞生物活性，使細胞老化引發一系列疾病如癌癥、免疫力下降等;而β-胡蘿卜素能通過與自由基結合而保護機體細胞免受傷害，通過能量轉移而鈍化單線態氧的活性，以清除單線態氧。因此，在醫學上被廣泛應用。

1.預防和抵抗腫瘤

大量的實驗研究表明：機體中天然β-胡蘿卜素含量與乳腺癌、肺癌、胃癌、結腸癌等常見癌癥的發生率呈負相關，機體補充大量的β-胡蘿卜素能有效預防癌癥。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-順式異構體，在人體內在酶的催化下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，從而保護正常機體細胞不被RXR誘發變異，因此，β-胡蘿卜素在醫學上被稱為腫瘤的化學預防劑。

2.增強免疫力

β-胡蘿卜素能抑制脂質過氧化，消除和抑制自由基產生，減少過氧化物和自由基對免疫功能的抑制，增強機體免疫力。馬思慧等有關β-胡蘿卜素對免疫抑制小鼠免疫指標的影響的研究結果顯示：β-胡蘿卜素能改善由環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胞因子和免疫球蛋白含量;可見，β-胡蘿卜素通過提高機體體液免疫功能，緩解由環磷酰胺引起的免疫抑制作用。趙先文等有關肺癌患者血清β-胡蘿卜素與免疫功能的相關性的研究結果顯示：肺癌患者血清中β-胡蘿卜素含量，顯著低于正常人，除降低其在體內的抗氧化作用外，影響其免疫功能，可能是肺癌發病的另一個因素。

3.調節炎癥反應

炎癥作為一種免疫反應，由激活的免疫細胞如巨噬細胞釋放一系列炎癥因子所致。炎癥因子的持續刺激，會導致慢性炎癥的發生，與風濕性關節炎、哮喘、動脈粥樣硬化等疾病的產生密切相關。巨噬細胞在脂多糖的刺激下，會分泌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重程度的量化指標。張曉音等有關β-胡蘿卜素對脂多糖刺激巨噬細胞RAW264.7分泌炎癥因子的影響及其機制的研究表明：β-胡蘿卜素可以通過抑制NF-kB通路中NF-kB p65蛋白的表達，抑制LPS刺激的巨噬細胞炎癥因子IL- 1β、IL-6，TNF-α的分泌，進而起到調節炎癥反應，實現抗炎作用。

吳旻有關β-胡蘿卜素對脂多糖誘導的IPEC-J2細胞炎癥的保護作用及其機制的研究表明：β-胡蘿卜素能夠降低LPS誘導的IPEC-J2細胞炎癥損傷，對腸道細胞炎癥具有保護作用，依據實驗結果推測，β-胡蘿卜素可能通過調節TLR4/MyD88/NF-Kb信號通路保護腸道細胞。

三、鹽藻β-胡蘿卜素的食品應用

鹽藻β-胡蘿卜素著色性能好、安全穩定，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素配成復合制劑，添加到清涼飲料、糕點、冰淇淋、干酪、酸奶等食品中。作為人體營養的重要組分，以β-胡蘿卜素為主要成分的保健產品--β-胡蘿卜素軟膠囊，利用微膠囊技術包埋β-胡蘿卜素，在提高β-胡蘿卜素的穩定性的同時，使其更易于人體吸收。

四、展望

隨著β-胡蘿卜素產業的興起，β-胡蘿卜素及其衍生出的系列產品的價值日益凸顯。為進一步提高鹽藻β-胡蘿卜素的應用價值，今后的研究，可嘗試從如下幾方面展開;首先，在傳統有機溶劑浸提的基礎上，可嘗試多重技術互作提取，以獲取低殘留、高提取率的提取方法;其次，優化生產工藝，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制和防御功效，開發相應的功能性產品等。

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