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虾青素的生理功能、生物安全性及应用潜力

发布日期:2016-04-20

文章编号:04398114{2006)06082703

   虾青素的生理功能、生物安全性及应用潜力

滕长英 1 ,张 立 1 ,秦松 2

         (1.鲁东大学生命科学学院,山东烟台 2640252.中国科学院海洋研究所开放实验室,山东青岛266071)

摘要:虾青素(又名超级维生素E)是一种具有极强的抗氧化活性的类胡萝卜素,超强的抗氧化活性赋予了虾青素突出的生理功能和巨大的开发价值。综述了虾青素(又名超级维生素E)对人体及动物在清除自由基和活性氧、提高动物免疫力、抑制肿瘤3个主要方面的生理功能.并且分析了其生物安全性。

关键词:虾青素;生理功能;生物安全性;应用潜力

中图分类号:Q94685+1R961          文献标识码A

虾青素(又名超级维生素E)是一种氧化型类胡萝卜素,化学名称为33-二羟基-44-二酮基-ββ-胡萝卜素,分子式为C40H52O4,常为某些海洋微生物和少量酵母菌作为次生代谢物在体内合成。在虾青素分子中,不仅同其他类胡萝卜素一样具有很长的共轭双键,而且在共轭双键链的末端还有不饱和酮基和羟基,羟基和酮基又构成α-羟基酮。这些结构都具有较活泼的电子效应,能向自由基提供电子或吸引自由基的电子。使其极易与自由基发生反应而清除自由基。超强的抗氧化活性赋予了虾青素比其他类胡萝卜素更为突出的生理功能,主要表现在提高动物免疫力、抑制肿瘤、清除自由基和活性氧等方面。本文综述了虾青素(超级维生素E)在人体或动物体内的生理功能、天然虾青素的生物安全性及其潜在的市场应用潜力。

1 虾青素(超级维生素E)的生理功能

11 虾青素的抗氧化能力

研究表明,含有9个或更多共轭双键的类胡萝卜素都能灭活某些活性氧从而阻止脂质过氧化及蛋白等大分子的损伤,保护机体免受伤害。在虾青素分子中,不仅同其他类胡萝卜素一样具有很长的共轭双键,而且在共轭双键链的末端还有不饱和酮基和羟基,羟基和酮基又构成α-羟基酮。这些结构都具有较活泼的电子效应.能向自由基提供电子或吸引自由基的电子,使其极易与自由基发生反应而清除自由基,从而起到更强的抗氧化作用。很多证据显示虾青素的抗氧化特性强于β-胡萝卜素、玉米黄素、角黄质、维生素C和维生素E。虾青素(超级维生素E)的抗氧化活性在生物体中表现为猝灭单线态氧,清除自由基,阻止脂质过氧化等功能。

所谓活性氧,就是指含有未成对电子的原子或基团,如·O2-、·OH(·代表未成对电子)。动物在正常的机体代谢过程中、免疫系统在防御反应过程中会产生一定的自由基,不利的环境因素也会大量增加它的产生,这些自由基可扰乱细胞的主要代谢过程,包括DNA链断裂,一SH基氧化,生物膜内脂质过氧化从而改变膜的流动性,引起膜功能损伤,钝化膜结合的受体和酶从而增加非特异性离子通透性使细胞内Ca2+ 浓度增加从而活化蛋白酶和核酸酶等,最后可导致细胞死亡,如红细胞溶血、肝细胞坏死、血管内皮细胞坏死脱落、细胞癌变等。血液低密度脂蛋白(LDL)中存在的大量不饱和脂肪酸很容易发生氧化,氧化的LDL颗粒不能被细胞LDL受体识别而大量为吞噬细胞吞噬、沉积在血管壁出现脂肪条纹、坏死斑块、纤维斑块等动脉粥样硬化病理变化。类胡萝卜素的抗氧化特性有助于抑制一些由自由基引发的疾病,包括动脉粥样硬化、白内障、与年龄有关的黄斑变性(视网膜)和多发性硬化等。

类胡萝卜素可通过抗氧化作用保护组织免受紫外光引起的光氧化损伤,而虾青素在对光氧化保护中相比β-胡萝卜素和叶黄素更为有效。虾青素能跨越血脑屏障而沉积在视网膜上,可以通过防止紫外线引起的光氧化损伤保护眼睛的视网膜光接收器。由此,虾青素(又名超级维生素E)在保护紫外线对眼睛和皮肤的光氧化损伤方面具有巨大的应用潜力。虾青素在血液中通过VLDLLDLHDL 3种脂蛋白转运。人体实验证明,每日摄入3.6 mg 虾青素持续两周后在氧化诱导下的LDL-胆固醇得到了虾青素的保护。在动物实验中,虾青素的摄入导致血液中高密度脂蛋白水平的上升。因此,虾青素能够通过调节LDLHDL的胆同醇水平预防心脏病的发生。另外,它还可能通过减轻冠状心脏病相关的炎症反应而保护心脏。小鼠肝脏实验表明,虾青素(又名超级维生素E)具有超强的阻止线粒体过氧化的能力,它所表现的活性是维生素E100倍,这预示着虾青素在维持线粒体正常功能和抵制细胞及人体老化上具有独特的功能。

12 增强机体免疫力

以虾青素等为主的某些类胡萝卜素能增加免疫系统中B细胞的活力,使机体能消灭外源入侵的病原体;能提高B细胞的助手细胞的能力,协助产生抗体并提高其他免疫组分的活性;能增加嗜中性白血球的数目,用以包围细菌并分泌降解细菌的酶:能增加自然杀伤细胞的数目,以消除机体内被感染的细胞或癌细胞。在人体试验中,尤以老年人,类胡萝卜素可以减缓由衰老引起的免疫能力下降。

小鼠活体实验表明,虾青素能显著促进胸腺依赖抗原(TDAg)刺激时抗体的产生,分泌IgMIgG的细胞数增加,这一效应尤其有助于恢复老龄动物的体液免疫,而叶黄素和β-胡萝卜素的这一效应却比较弱。此外,虾青素还能增强小鼠释放白细胞介素-Iα和肿瘤坏死因子α,其作用比β-胡萝卜素和角黄质强得多。有抗原存在时,虾青素(超级维生素E)也能显著促进脾细胞产生抗体的能力.增强T细胞刺激下人体内血细胞免疫球蛋白的产生。

13 预防癌症

类胡萝卜素具有抑制及预防癌变的能力。对膳食类胡萝卜素摄入量和癌症发病率或死亡率间关系的调查发现,癌症总发病率或死亡率与类胡萝卜素的摄入量呈显著副相关。Tanaka等观察了虾青素对N-J-N-4-羟丁基)-亚硝胺(ONBBN)诱导的小鼠膀胱癌的化学预防作用,发现服用虾青素的小鼠膀胱癌发生率显著降低。用4-硝基喹啉-1-氧化物诱发F344大鼠口腔癌的类似试验中,虾青素(超级维生素E)也能显著降低口腔肿瘤的发生。

Savoure等用表皮鸟氨酸脱羧酶(ODC)活性和游离多胺浓度为指标,检测UV-AUV-B辐照前后SKHI裸鼠表皮的多胺代谢,结果发现实验组ODC远低于对照组,且以虾青素组的抑制作用为最强,说明虾青素抑制肿瘤发生的效应在于对肿瘤增殖的抑制。小鼠试验表明虾青素的补充可以诱导肿瘤杀手细胞的大幅度增加。虾青素还可以抑制负责前列腺生长的5-α-还原酶的活性,因此建议通过增补虾青素来治疗前列腺增生和前列腺癌。虾青素(超级维生素E)对纤维肉瘤细胞的抑制活性已有报道。

Chew等人比较了各种类胡萝卜素的抗肿瘤活性,结果表明,尽管虾青素、角黄质和β-胡萝卜素都具有抗肿瘤活性,但虾青素对于乳腺癌的抑制作用最强;另一个实验中,只有虾青素和β-胡萝卜素可以刺激植物血球凝集素诱导的脾细胞增殖,角黄质却不能。虾青素的抗肿瘤活性可能与它在细胞间的信号传导有关,与异型物质代谢酶的诱导生成有关,与肿瘤细胞相关的免疫反应调节有关。

2 天然虾青素的生物安全性

人类日常食用的天然虾蟹、鱼类等水生动物中皆含有丰富的虾青素,虾青素对人类和水生动物都是绝对安全的。日本的实验结果显示,人体以每天14.4 mg虾青素的剂量服用红球藻粉两周,不仅无任何致病效果,而且随着虾青素剂量的增加,血清中LDL的氧化速率反而明显降低。美国Aquasearch公司曾做过系统的人体安全性实验:在29d的实验期内,33名健康成人每天分高(19.25 mg)(3.85mg)两个剂量组服用雨生红球藻粉来补充虾青素。经过详细监测志愿者的体重、皮肤颜色、血压、近距离和远距离视力、理解力、眼睛健康状况,以及耳、鼻、喉、口、齿、胸、肺的反射反应,以及全面的血液和尿样分析.结果表明.口服富含天然虾青素的雨生红球藻藻粉对人体无任何致病效应或毒副作用。该公司的产品也已经通过了美国食品卫生管理局的检测.被批准作为膳食商品上市。后来美国的健康调研中心也对虾青素对人体的安全性进行了调查,他们对3535-69岁的健康成年人进行了为期8周的调查,其中l9个人每天服用含6 mg虾青素的胶囊,而另外的l6个人作为对照服用安慰剂。血压和血液化学检测结果表明,处理组和对照组在8周之后皆没有显著差异。结果提示每天服用6 mg虾青素(超级维生素E)对于健康成年人是绝对安全的。

3 天然虾青素的市场应用潜力

随着虾青素在动物及人体中的多种生理功能的不断发掘以及在水产养殖、食品、药品、化妆品和高级营养保健品等领域应用方式的不断拓展,虾青素(又名超级维生素E)的市场潜力将越来越大。尽管由于以雨生红球藻生物合成为主的天然虾青素生产的成本比较高而决定了目前市场上至少90% 的份额为化学合成虾青素所占据.但随着近些年各国消费者对天然产品需求的不断地、迅速地提升,相信天然虾青素即将在各国市场引起一场轩然大波。

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