類胡羅卜素研究進展

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類胡蘿卜素的研究進展

作者：趙紅霞  … 文章來源：浙江大學動物科學學院 點擊數：1016 更新時間：2006-3-16 19:49:31

   自然界中類胡蘿卜素種類繁多，按其結構不同可分為胡蘿卜素和類胡蘿卜素含氧衍生物兩
大類。β一胡蘿卜素是類胡蘿卜素家族中的典型代表，可分裂形成兩分子的維生素A，是動物
體所必需的胡蘿卜素。類胡蘿卜素分子中重要的共同結構是都含有一個帶有9個雙鍵異戊二烯
的鏈，在鏈的兩端各有一個B一紫蘿酮環，此環可能以異構型、取代型和開環型的形式存在。
鏈中雙鍵共軛，雙鍵的數目，可能表明其抗氧化的能力。
一般在家畜體內沉積的類胡蘿卜素中，β一胡蘿卜素的含量最高，在家禽體內沉積的類胡
蘿卜素中，葉黃素的含量最高。已有研究發現，類胡蘿卜素在人體內主要存在于脂肪組織
中，而在動物體內則主要存在于肝臟中，少量存在于脂肪組織,腎臟和皮膚。不同種類動物體
內的類胡蘿卜素種類不同。yang等（1992）認為，綿羊和山羊的脂肪組織和血清中的類胡蘿
卜素主要為葉黃素，在肝臟中則沒有葉黃素，而是β一胡蘿卜素含量較高；在牛血清和脂肪
組織中β一胡蘿卜素的含量最多，且脂肪組織中葉黃素含量也較高，但在其肝臟中β－卜胡蘿
卜素含量較低。在動物個體的不同生長階段，類胡蘿卜素在動物體內的分布部位也不同。在
生長初期，類胡蘿卜素主要存在于肝臟、脂肪組織、血液、皮膚及羽毛中，隨著成熟便逐漸
轉移到生殖器官如卵巢中。Kathallna（1985）報道，雞在產蛋期間攝入體內的米黃質50 ％
存在于卵巢中，25％存在于蛋黃中；鮭魚中幼年期，類胡蘿卜素主要分布于肌肉和皮膚中，
性成熟后便主要沉積于卵巢中。
  
1 類胡蘿卜素在動物機體內的吸收
類胡蘿卜素僅能由植物合成，而動物體內不能合成，只能從飼料中獲得。飼料中的類胡蘿
卜素，在動物胃腸道中消化酶的作用下，從其蛋白結合物中分離出來，在十二指腸與其他脂
類物質一起經膽汁乳化后形成乳糜微粒，由小腸粘膜上皮細胞吸收。類胡蘿卜素主要是在小
腸粘膜內轉化為維生素A，不同種類動物的轉化效率不同。另外有學者認為淋巴循環是β一胡
蘿卜素的主要吸收途徑，僅少量極性代謝產物如視黃酸通過門靜脈轉動。然而Wang等
（1994）發現，在雪貂體內，大部分β一胡蘿卜素通過肝門靜脈被吸收，不僅包括極性的代
謝產物，而且包括現黃基酯等。關于類胡蘿卜素吸收機制，許多學者通過試驗證明類胡蘿卜
素的吸收為被動擴散方式。Scitur等（1992）利用離體大鼠小腸細胞和人肺的成纖維細胞進行
體外試驗，發現對胡蘿卜素的吸收是通過被動方式完成的。周光宏（1996）發現，牛小腸粘
膜細胞對β一胡蘿卜素和葉黃素的吸收呈濃度依賴性，而且溫度的變化，并不影響牛對這兩
種類胡蘿卜素的吸收，這表明牛小腸粘膜細胞對類胡蘿卜素的吸收是被動擴散方式。
  
2 影響類胡蘿卜素吸收的因素
  
2．1  動物種類  β－胡蘿卜素的吸收和轉運因不同動物而異，大鼠、豬、羊、兔。水牛等幾
乎會將全部的β一胡蘿卜素在腸道分解代謝，很少有β－胡蘿卜素被貯存于機體的其他部位，
而馬、牛和鯉魚卻能將未被分解的β一胡蘿卜素運到肝、脂肪等組織貯存。
  
2．2  脂肪和脂肪酸
日糧中脂肪的含量會影響類胡蘿卜素的吸收。這主要是因為類胡蘿卜
素是脂溶性的，脂肪對類胡蘿卜素起運輸作用，食物中的脂肪經胰酶和膽鹽作用形成膠粒，
類胡蘿素溶于其中而被一同吸收。據報道，當脂肪占日糧總熱量的7％時，類胡蘿卜素吸收僅
為5％，而添加油脂可使吸收率提高到50％。許多研究表明，脂肪酸促進機體對類胡蘿卜素的
吸收，其原因是脂肪可加速細胞內類胡蘿卜素分解成維生素A，從而加速了類胡蘿卜素的擴散
而促進吸收。
  
2．3  腸內狀態
腸內的pH值變化會影響類胡蘿卜素的擴散、吸收，pH值變化主要是誘發細
胞的電位變化，從而促進類胡蘿卜素的吸收。HOllan－der報道，腸內pH由7．4調整為5．3和 8．3時均極顯著地促進類胡蘿卜素吸收。另外腸內食糜流速加快會降低水層厚度而有利于類
胡蘿卜素吸收。
  
2．4  膽酸和膽酸鹽  Moori（1954）發現，膽汁可加速類胡蘿卜素的吸收，并將之歸納為膽
汁乳化脂肪的作用。膽汁促脂肪乳化形成體積微小的膠粒，使之在小腸液態的環境內易于吸
收，并促進類胡蘿卜素在膠粒內溶解。膽汁促類胡蘿卜素吸收作用無種間特異性，各種動物
膽汁都可促進類胡蘿卜素的吸收，膽汁起作用的物質是膽酸和膽鹽。促吸收的最佳濃度為 0．004-0．008 mol／L，濃度過高反而起到抑制作用。
  
2．5  其他因素
日糧中蛋白質水平提高有利于類胡蘿卜素分解形成視黃醛，從而有利于維
持類胡蘿卜素擴散的梯度；日糧中維生素E含量增多有利于類胡蘿卜素的吸收。
  
3  類胡蘿卜素的生理功能
  
3．l  β－胡蘿卜素是維生素A的前體   thony（1985）報道，β一胡蘿卜素缺乏時會造成維生
素A缺乏癥，引起角膜上皮的脫落、增厚和角質化，使原來透明的膜變成不透明，造成角膜潰
瘍、晶體脫落以致失明，輕者會發生夜盲；還會損害上皮組織細胞的生長與分化，使皮膚變
厚、干燥、癡變或發生皺紋，因此維生素A可以治療皮膚角化癥。β一胡蘿卜素是維生素A 原，機體攝人后可分解成兩分子維生素A，從而對體內的維生素A缺乏起到補充作用。而且人
體的β－胡蘿卜素可以較多的貯存在肝臟中，根據需要逐步轉化為維生素A，不會引起過量維
生素A產生的毒害。國外β一胡蘿卜素被稱為無毒維生素A，用于大多數維生素A應用的領域。
  
3．2  類胡蘿卜素能增強動物的繁殖能力
類胡蘿卜素是一種生理抗氧化劑，可阻礙脂類的
過氧化作用，從而保護卵泡和子宮類固醇生成細胞免受氧化反應的破壞；另一方面，類胡蘿
卜素可能調節耙組織中細胞核的活動。田允波（1991）試驗發現，β－胡蘿卜素影響公牛精
液品質，而且血液中β－胡蘿卜素水平與牛的繁殖性能密切相關，血液中β一胡蘿卜素高則繁
殖機能旺盛，含量低則會導致胚胎早期死亡、不發情、降低受胎率及胎衣不下。向梟等
（2000）研究認為，在花瑪麗魚的生長過程中，類胡蘿卜素能促使其性腺發育，在雌魚的卵
巢中沉積，促進卵黃的成熟。相占勇等（1997）報道，在種雞日糧中添加 50、100、150 mg ／kgβ－胡蘿卜素，結果種雞產蛋率分別比對照組提高2．15％、5．07％、2．73％，且受精
率和孵化率均有提高。在日糧中添加 30－60 mg／kg的 β一胡蘿卜素，對提高蛋雞產蛋率有
良好作用。
  
3．3  類胡蘿卜素能增強免疫功能
生物體內的免疫系統有兩種主要功能：首先是保護機體
免受細菌、病毒等病原體引起的疾病，其次是能抑制癌細胞，預防癌細胞的生
長。  Bendiab（1991）指出： l）類胡蘿卜素能增強免疫系統中B細胞的活力，B細胞能在機
體內循環使機體能消滅外源人侵的病原體；2）類胡蘿卜素能提高CD4細胞的能力，協助B細
胞產生抗體，并提高其他免疫組分的活性；3）類胡蘿卜素能增加嗜中性白細胞的數目，它可
以包圍細菌和分泌降解細菌的各種酶類；4）類胡蘿卜素還能增加自然殺傷細胞剛NK）的數
目，消除機體內被感染的細胞或癌細胞。TjoeLKer等進行的體外試驗結果表明，10-6moI／L 胡蘿卜素可刺激干乳期前后奶牛腹膜巨噬細菌（PMN）的吞噬與殺菌力；而視黃醇與視黃酸卻
對PMN殺菌力無影響，并降低了其吞噬作用。SChwartz等向小鼠PMN培養液中添加角黃
素、β一胡蘿卜素和a一胡蘿卜素，能提高細胞色素氧化酶和過氧化酶活性。即使在極低濃度
下，類胡蘿卜素也可刺激吞噬細胞的吞噬作用。
  
3．4  類胡蘿卜素具有抗氧化劑的功能
類胡蘿卜素分子結構中含有多個共軛雙鍵，能減少
自由基對細胞遺傳物質（DNA、RNA）和細胞膜（如蛋白質、脂質和碳水化合物）的損傷。物
系統中一旦形成高度活潑具有損傷能力的自由基后，它們就會靠近蛋白質、脂質和核酸等細
胞的重要組分，并對它們進行強烈破壞。如羥基自由基可以損傷90％的 DNA，單線態氧和羥
自由基能使 DNA的股鏈斷裂。如果基因物質的損傷長時間不能修復，會導致癌細胞生成。自
由基是在正常的好氧條件下產生的，許多研究表明，在機體衰老、患病及炎癥過程中，體內
自由基增加，而類胡蘿卜素能抑制自由基的產生，可以延緩衰老和預防癌癥。
  
3．5  類胡蘿卜素具有著色功能
類胡蘿卜素呈天然的黃色或桔黃色，是一種有效的著色
劑。在家禽體內，類胡蘿卜素沉積于爪、像及皮下脂肪中使其著色，提高家禽胴體品質。在
產蛋家禽的體內類胡蘿卜素沉積于卵黃中使其呈黃色，提高蛋的品質。魚類不能在自身體內
合成類胡蘿卜素，生長過程中所需的類胡蘿卜素均來自于飼料，魚蝦類膚色的深淺取決于類
胡蘿卜素的攝食量。Storebadden等證明，胡蘿卜素能在動物肌肉中沉積，改善魚體的色澤。
岡口茂等研究了養殖斑節對蝦的體色和類胡蘿卜素關系，發現蝦體類胡蘿卜素含量在2．3－ 33．Indkg之間，一般類胡蘿卜素含量越高蝦體色越濃。
  
3．6  類胡蘿卜素能增加細胞之間的縫間聯接交流   Bert。等 1991）用細胞模型試驗證
明：胡蘿卜素和其他類胡蘿卜素可加強細胞與細胞縫間聯接交流的能力，從而抑制或降低癌
癥的發生。Yalnasaki等（1990）指出，縫間聯接是指鄰近細胞間存在著的如珍珠串般的連接
通道，它是由聯接蛋白鏈形成的，通過它可以產生細胞間的交流。在轉化階段的癌細胞會由
于通道受到破壞而干擾交換，這種交換是控制生長的一種因素。體外促癌物質能通過聯接蛋
白的基因而抑制交換，在癌癥加速階段聯接蛋白基因的表達大大降低。Wolf（1992）證
明：β一胡蘿卜素和視黃酸能通過聯接蛋白激活或重新活化信息的交換，因而抑制癌癥誘導
細胞升級到惡化階段。
  
4 天然類胡蘿卜素的生產方法：國外天然β一胡蘿卜素的生產方法主要有3種：l）從天然植
物中提取；2）大面積養殖鹽藻獲得；3）通過微生物發酵生產。最近劉家永等（1999）針對
鹽藻中提取天然β一胡蘿卜素局限性較大等問題以生產玉米淀粉的副產物玉米蛋白粉為原
料，選擇適當的革取劑，采用一層析法提取天然類胡蘿卜素，取得較高收率。其提取原理是
根據卜胡蘿卜素的分子結構特征，即以取代環己烯為兩端基，中間以兩個碳原子組成的直鏈
共軛鍵相連，按照"相似相溶"的原理選擇不同的有機溶劑進行提取。
合成β一胡蘿卜素有致染色體畸變作用，天然β一胡蘿卜素則有很好的抗染色體畸變作
用。特別是最近天然類胡蘿卜素防癌抗癌、防老抗衰。防輻射及防治心血管疾病等新功效的
發現，市場需求不斷增長，應用也從著色劑轉向營養食品、保健品、藥品及添加劑等許多領
域擴展飼用微

大邋遢

帝斯曼（中國）有限公司提供β－胡蘿卜素。
β－胡蘿卜素是一種有效的繁殖改良產品，在母豬、奶牛、蛋雞等方面應用效果很好。β－胡蘿卜素對繁殖的影響國外在60年代就已經開始關注了。