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类胡萝卜素的研究进展

   日期:2020-01-09     来源:互联网    编辑:admin    浏览:21    评论:0    
核心提示:自然界中类胡萝卜素种类繁多,按其结构不同可分为胡萝卜素和类胡萝卜素含氧衍生物两大类。β一胡萝卜素是类胡萝卜素家族中的典型
自然界中类胡萝卜素种类繁多,按其结构不同可分为胡萝卜素和类胡萝卜素含氧衍生物两大类。β一胡萝卜素是类胡萝卜素家族中的典型代表,可分裂形成两分子的维生素A,是动物体所必需的胡萝卜素。类胡萝卜素分子中重要的共同结构是都含有一个带有9个双键异戊二烯的链,在链的两端各有一个B一紫萝酮环,此环可能以异构型、取代型和开环型的形式存在。

链中双键共轭,双键的数目,可能表明其抗氧化的能力。

一般在家畜体内沉积的类胡萝卜素中,β一胡萝卜素的含量最高,在家禽体内沉积的类胡萝卜素中,叶黄素的含量最高。已有研究发现,类胡萝卜素在人体内主要存在于脂肪组织中,而在动物体内则主要存在于肝脏中,少量存在于脂肪组织,肾脏和皮肤。不同种类动物体内的类胡萝卜素种类不同。yang等(1992)认为,绵羊和山羊的脂肪组织和血清中的类胡萝卜素主要为叶黄素,在肝脏中则没有叶黄素,而是β一胡萝卜素含量较高;在牛血清和脂肪组织中β一胡萝卜素的含量最多,且脂肪组织中叶黄素含量也较高,但在其肝脏中β-卜胡萝卜素含量较低。在动物个体的不同生长阶段,类胡萝卜素在动物体内的分布部位也不同。在生长初期,类胡萝卜素主要存在于肝脏、脂肪组织、血液、皮肤及羽毛中,随着成熟便逐渐转移到生殖器官如卵巢中。Kathallna(1985)报道,鸡在产蛋期间摄入体内的米黄质50%存在于卵巢中,25%存在于蛋黄中;鲑鱼中幼年期,类胡萝卜素主要分布于肌肉和皮肤中,性成熟后便主要沉积于卵巢中。

1类胡萝卜素在动物机体内的吸取

类胡萝卜素仅能由植物合成,而动物体内不能合成,只能从饲料中获得。饲料中的类胡萝卜素,在动物胃肠道中消化酶的作用下,从其蛋白结合物中分离出来,在十二指肠与其他脂类物质一起经胆汁乳化后形成乳糜微粒,由小肠粘膜上皮细胞吸取。类胡萝卜素主要是在小肠粘膜内转化为维生素A,不同种类动物的转化效率不同。另外有学者认为淋巴循环是β一胡

萝卜素的主要吸取途径,仅少量极性代谢产物如视黄酸通过门静脉转动。然而Wang等(1994)发现,在雪貂体内,大部分β一胡萝卜素通过肝门静脉被吸取,不仅包括极性的代谢产物,而且包括现黄基酯等。关于类胡萝卜素吸取机制,许多学者通过试验证明类胡萝卜素的吸取为被动扩散方式。Scitur等(1992)利用离体大鼠小肠细胞和人肺的成纤维细胞进行体外试验,发现对胡萝卜素的吸取是通过被动方式完成的。周光宏(1996)发现,牛小肠粘膜细胞对β一胡萝卜素和叶黄素的吸取呈浓度依赖性,而且温度的变化,并不影响牛对这两种类胡萝卜素的吸取,这表明牛小肠粘膜细胞对类胡萝卜素的吸取是被动扩散方式。

2影响类胡萝卜素吸取的因素

2.1动物种类β-胡萝卜素的吸取和转运因不同动物而异,大鼠、猪、羊、兔。水牛等几乎会将全部的β一胡萝卜素在肠道分解代谢,很少有β-胡萝卜素被贮存于机体的其他部位,

而马、牛和鲤鱼却能将未被分解的β一胡萝卜素运到肝、脂肪等组织贮存。

2.2脂肪和脂肪酸日粮中脂肪的含量会影响类胡萝卜素的吸取。这主要是因为类胡萝卜素是脂溶性的,脂肪对类胡萝卜素起运输作用,食物中的脂肪经胰酶和胆盐作用形成胶粒,类胡萝素溶于其中而被一同吸取。据报道,当脂肪占日粮

总热量的7%时,类胡萝卜素吸取仅为5%,而添加油脂可使吸取率提高到50%。许多研究表明,脂肪酸促进机体对类胡萝卜素的吸取,其原因是脂肪可加速细胞内类胡萝卜素分解成维生素A,从而加速了类胡萝卜素的扩散而促进吸取。

2.3肠内状态肠内的pH值变化会影响类胡萝卜素的扩散、吸取,pH值变化主要是诱发细胞的电位变化,从而促进类胡萝卜素的吸取。HOllan-der报道,肠内pH由7.4调整为5.3和

8.3时均极显著地促进类胡萝卜素吸取。另外肠内食糜流速加快会降低水层厚度而有利于类胡萝卜素吸取。

2.4胆酸和胆酸盐Moori(1954)发现,胆汁可加速类胡萝卜素的吸取,并将之归纳为胆汁乳化脂肪的作用。胆汁促脂肪乳化形成体积微小的胶粒,使之在小肠液态的环境内易于吸取,并促进类胡萝卜素在胶粒内溶解。胆汁促类胡萝卜素吸取作用无种间特异性,各种动物胆汁都可促进类胡萝卜素的吸取,胆汁起作用的物质是胆酸和胆盐。促吸取的最佳浓度为0.004-0.008mol/L,浓度过高反而起到抑制作用。

2.5其他因素日粮中蛋白质水平提高有利于类胡萝卜素分解形成视黄醛,从而有利于维持类胡萝卜素扩散的梯度;日粮中维生素E含量增多有利于类胡萝卜素的吸取。

3类胡萝卜素的生理功能

3.lβ-胡萝卜素是维生素A的前体thony(1985)报道,β一胡萝卜素缺乏时会造成维生素A缺乏症,引起角膜上皮的脱落、增厚和角质化,使原来透明的膜变成不透明,造成角膜溃疡、晶体脱落以致失明,轻者会发生夜盲;还会损害上皮组织细胞的生长与分化,使皮肤变厚、干燥、痴变或发生皱纹,因此维生素A可以治疗皮肤角化症。β一胡萝卜素是维生素A原,机体摄人后可分解成两分子维生素A,从而对体内的维生素A缺乏起到补充作用。而且人体的β-胡萝卜素可以较多的贮存在肝脏中,根据需要逐步转化为维生素A,不会引起过量维生素A产生的毒害。国外β一胡萝卜素被称为无毒维生素A,用于大多数维生素A应用的领域。

3.2类胡萝卜素能增强动物的繁殖能力类胡萝卜素是一种生理抗氧化剂,可阻碍脂类的过氧化作用,从而保护卵泡和子宫类固醇生成细胞免受氧化反应的破坏;另一方面,类胡萝

卜素可能调节耙组织中细胞核的活动。田允波(1991)试验发现,β-胡萝卜素影响公牛精液品质,而且血液中β-胡萝卜素水平与牛的繁殖性能密切相关,血液中β一胡萝卜素高则繁殖机能旺盛,含量低则会导致胚胎早期死亡、不发情、降低受胎率及胎衣不下。向枭等(2000)研究认为,在花玛丽鱼的生长过程中,类胡萝卜素能促使其性腺发育,在雌鱼的卵巢中沉积,促进卵黄的成熟。相占勇等(1997)报道,在种鸡日粮中添加50、100、150mg/kgβ-胡萝卜素,结果种鸡产蛋率分别比对照组提高2.15%、5.07%、2.73%,且受精率和孵化率均有提高。在日粮中添加30-60mg/kg的β一胡萝卜素,对提高蛋鸡产蛋率有良好作用。

3.3类胡萝卜素能增强免疫功能生物体内的免疫系统有两种主要功能:首先是保护机体免受细菌、病毒等病原体引起的疾病,其次是能抑制癌细胞,预防癌细胞的生长。Bendiab(1991)指出:l)类胡萝卜素能增强免疫系统中B细胞的活力,B细胞能在机体内循环使机体能消灭外源人侵的病原体;2)类胡萝卜素能提高CD4细胞

的能力,协助B细胞产生抗体,并提高其他免疫组分的活性;3)类胡萝卜素能增加嗜中性白细胞的数目,它可以包围细菌和分泌降解细菌的各种酶类;4)类胡萝卜素还能增加自然杀伤细胞刚NK)的数目,消除机体内被感染的细胞或癌细胞。TjoeLKer等进行的体外试验结果表明,10-6moI/L胡萝卜素可刺激干乳期前后奶牛腹膜巨噬细菌(pMN)的吞噬与杀菌力;而视黄醇与视黄酸却对pMN杀菌力无影响,并降低了其吞噬作用。SChwartz等向小鼠pMN培养液中添加角黄素、β一胡萝卜素和a一胡萝卜素,能提高细胞色素氧化酶和过氧化酶活性。即使在极低浓度下,类胡萝卜素也可刺激吞噬细胞的吞噬作用。

3.4类胡萝卜素具有抗氧化剂的功能类胡萝卜素分子结构中含有多个共轭双键,能减少自由基对细胞遗传物质(DNA、RNA)和细胞膜(如蛋白质、脂质和碳水化合物)的损伤。物系统中一旦形成高度活泼具有损伤能力的自由基后,它们就会靠近蛋白质、脂质和核酸等细胞的重要组分,并对它们进行强烈破坏。如羟基自由基可以损伤90%的DNA,单线态氧和羟自由基能使DNA的股链断裂。如果基因物质的损伤长时间不能修复,会导致癌细胞生成。自由基是在正常的好氧条件下产生的,许多研究表明,在机体衰老、患病及炎症过程中,体内自由基增加,而类胡萝卜素能抑制自由基的产生,可以延缓衰老和预防癌症。

3.5类胡萝卜素具有着色功能类胡萝卜素呈天然的黄色或桔黄色,是一种有效的着色剂。在家禽体内,类胡萝卜素沉积于爪、像及皮下脂肪中使其着色,提高家禽胴体品质。在产蛋家禽的体内类胡萝卜素沉积于卵黄中使其呈黄色,提高蛋的品质。鱼类不能在自身体内合成类胡萝卜素,生长过程中所需的类胡萝卜素均来自于饲料,鱼虾类肤色的深浅取决于类胡萝卜素的摄食量。Storebadden等证明,胡萝卜素能在动物肌肉中沉积,改善鱼体的色泽。冈口茂等研究了养殖斑节对虾的体色和类胡萝卜素关系,发现虾体类胡萝卜素含量在2.3-33.Indkg之间,一般类胡萝卜素含量越高虾体色越浓。

3.6类胡萝卜素能增加细胞之间的缝间联接交流Bert。等1991)用细胞模型试验证明:胡萝卜素和其他类胡萝卜素可加强细胞与细胞缝间联接交流的能力,从而抑制或降低癌症的发生。Yalnasaki等(1990)指出,缝间联接是指邻近细胞间存在着的如珍珠串般的连接通道,它是由联接蛋白链形成的,通过它可以产生细胞间的交流。在转化阶段的癌细胞会由于通道受到破坏而干扰交换,这种交换是控制生长的一种因素。体外促癌物质能通过联接蛋白的基因而抑制交换,在癌症加速阶段联接蛋白基因的表达大大降低。Wolf(1992)证明:β一胡萝卜素和视黄酸能通过联接蛋白激活或重新活化信息的交换,因而抑制癌症诱导细胞升级到恶化阶段。

4天然类胡萝卜素的生产方法:国外天然β一胡萝卜素的生产方法主要有3种:l)从天然植物中提取;2)大面积养殖盐藻获得;3)通过微生物发酵生产。最近刘家永等(1999)针对

盐藻中提取天然β一胡萝卜素局限性较大等问题以生产玉米淀粉的副产物玉米蛋白粉为原料,选择适当的革取剂,采用一层析法提取天然类胡萝卜素,取得较高收率。其提取原理是根据卜胡萝卜素的分子结构特征,即以取代环己烯为两端基,中间以两个碳原子组成的直链共轭键相连,按照"相似相溶"的原理选择不同的有机溶剂进行提取。

合成β一胡萝卜素有致染色体畸变作用,天然β一胡萝卜素则有很好的抗染色体畸变作

用。特别是最近天然类胡萝卜素防癌抗癌、防老抗衰。防辐射及防治心血管疾病等新功效的发现,市场需求不断增长,应用也从着色剂转向营养食品、保健品、药品及添加剂等许多领域扩展饲用微生态制剂。


 
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