螺旋藻β-胡萝卜素的提取及生物活性研究进展.pdf

| 摘要 ：螺旋藻 中含有丰富的 B 一胡萝 卜 螺 素 ， 而 p 一 胡 萝 I、 素 具 有 多 种 生 物 活 性 ， 有 着重要 的开发 利 用价值 。本文 综述 了 B 一 胡 旋 萎 警 羹 主 状和发展前景 ，同时列举并对 比了一些常 果 用的 3 - 胡萝 卜紊提取方法。 关键 词 ：螺 旋 藻 ；B 一胡 萝 卜素 ；生物 由基，降低过氧化物水平 的能力 。人体正常代谢作 用会产生大量 自由基 ，自由基由于含有不成对的电 子 ，所 以性质非常活跃 ，无法及 时清除的 自由基会 堆积在细胞 内，与氨基酸、脂质等反应生成氧化物 或过氧化物，可损伤细胞膜、核酸、蛋 白质 ，导致 细胞突变或死亡 ，从而引起人体早衰 。已有研究发 现 ，B一胡萝 卜 素具有的多个双键使它可与含氧 自 由基发生不可逆反应并生成碳核 自由基 G c a r ，碳 核 自由基又可 以与氧反应生成一种新的过氧化 自由 基 B c a r OO。后一个反应是可逆反应 ，该反应受 氧浓度的影响比较大，所 以当氧分压降低时，碳核 自由基与氧的反应就会受到抑制，相反，该反应就 会向生成稳定的碳核 自由基的方向进行 。从而可有 效降低了体内过氧化 自由基的浓度 。 2 _ 3 B一胡萝 卜 素的抗肿瘤作用。大量研 究证 实 p一胡萝 卜 素对乳腺癌 、胃癌 、结肠癌 以及前列腺 癌等 均有 明显的抑制和预 防作用。研究 同时发现 ， B一胡萝 卜 素对结肠癌 、前列腺癌的抑制仅对不吸 烟 的人起作用 ，对 吸烟 的人不但不会产 生抑制 作 用，反而有促进癌症发病 的作用。但其对乳腺癌有 着较 为显著的抑制作用，而且无论是吸烟还是不吸 烟的女性，B一胡萝 卜 素都能显著降低乳腺癌 的发 生率 。 2 4 B一胡萝 卜 素对免疫力 的增强作用 。在给 H F V 病人每天 1 8 0 mg B一胡萝 卜 素共一个月 的实验 中 发现，H 患者 白细胞总数 以及 T辅助细胞数明显 上升，而淋 巴细胞在机体的免疫系统中起着重要作 用 ，因此天然 B一胡萝 卜 素可以用于辅助治疗艾滋 病 。另外，关于 B一胡萝 卜 素提高免疫力 的机理， B e n d i a h研 究发现 ，B一胡萝 卜 素 能增加 免疫系统 中 B细胞的活力，B细胞在机体内循环 ，使机体能 消灭外界入侵 的病原体；能提高 C D4细胞的能力， 协助 B淋 巴细胞产生抗体，同时提高其他免疫组分 的活性 ；能增加嗜 中性粒 细胞 的数 目，以包 围细 菌，并分泌破坏细菌 的酶；能增加 自然杀伤细胞 NK的数 目，以消除机体 内被感染的细胞或癌细胞。 2 5 p一胡萝 卜 素的其他功能。B e r t r a m 等研究发 现 ，B一胡萝 卜 素是细胞间通讯的诱导剂，它可 以 加强细胞间隙的交流能力 ，增强转化的癌起始细胞 与健康细胞之间的交流，从而抑制细胞的恶性转 化。另外，有研究发现 B一胡萝 卜 素可通过调节脂 肪代谢 ，降低过氧化脂质水平，通过减少胆固醇特 别是 C E在动脉壁 的沉积来抑制动脉粥样硬化的形 成和发展。 2 6 B一胡萝 卜 素可直接抑制和淬灭由电离辐射产 生的活性单线态氧，维护线粒体膜的完整性 ，阻止 自由基的进一步产生，减轻放射线对机体产生的毒 副作用。 3提取螺旋藻中 B一胡萝 卜素的几种工艺 3 1 有机溶剂直接提取。13一胡萝 卜 素是脂溶性化 合物 ，易溶于许 多有机 溶剂，如氯仿 、热 的石 油 醚、乙烷及植物油等 。所 以利用有机溶剂可成功提 取得到 13一胡萝 卜 素。研究发现，利用单一溶剂即 可有较高的提取率 ，但混合溶剂的提取效果明显优 于单一溶剂，所 以多用混合溶剂提取 13一胡萝 卜 素。用体积 比 l： 1的石油醚 一 丙酮混合溶剂提取 13一胡萝 卜 素 ，提取液在 真空条件下过滤、脱水 ， 经过 乙烷洗脱和真空干燥，在一 2 0下得到了 B一 胡萝 卜 素 晶体。除此 以外 ，氯仿一甲醇混合液也被 证实可呈现 良好的提取效果。此外 ，B一胡萝 卜 素 在 有机溶 剂 中的溶解 度还 会受温度 的影 响 ，F i k s e l o v a等发现，适当提高温度有利于 p一胡萝 卜 素 的提取和浓缩 ，但温度过高又会导致 B一胡萝 卜 素 受热分解，影响提取率。 3 2 微波辅助提取法 。微波萃取最早是 由匈牙利 学者 G a n z l e r K于 1 9 8 6年提出的，从此，微波辅助 提取法开始受到人们的关注 。在微波萃取过程 中， 高频 电磁波使被萃取物细胞的内部温度迅速上升 ， 进而引起细胞 内部液态水分急剧汽化，产生的内外 压力差导致细胞壁和细胞膜破裂 ，从而使细胞 内物 质进入溶剂 ，提 高萃取得率 。Z h a n g L F等对微波 辅助提取番茄酱中类胡萝 卜 素的工艺条件进行了研 究 ，得出微波辅助提取 的优 化条件为 ：微波 功率 9 8 W，提 取 时 间 2 9 1 mi n ，温 度 8 6 4 ，固 液 比 1： 8 ，在此条件下类胡萝 卜 素提取率为 8 9 4 ，相 对于单纯溶剂提取来说提取率有 了一定提高。 3 3 超声波 强化溶剂提取法 。超声波的空化作用 会产生冲击波，破坏植物的细胞膜结构，使植物细 胞壁 以及细胞膜破裂，有利于细胞内有效成分的溶 出。另外超声波震荡还可使提取液温度升高，从而 促进 13一胡萝 卜 素的溶解。因此，使用超声波辅助 提取天然产物可大大缩减提取时间，有效提高提取 效率。同样是 Z h a n g L F等应用超声波 强化溶剂法 提取类胡萝 卜 素 ，同时对 比了超声波和微波辅助法 两种方法的提取效果。实验得出超声波辅助提取 的 优 化条件 为 ：提 取功率 4 0 K Hz ，液 固 比 1 0 6： 1 ( v： m) ，提取 时间 6 mi n 。在此条件 下类胡萝 卜 素 的提取率为 9 7 4 ，比微波辅助的效果稍好。超声 波提取法成功应用于番茄酱 中类胡萝 卜 素的提取实 验使得该方法在螺旋藻 13一胡萝 卜 素的提取研究中 发挥 重要 作用成 为可能 ，其时间短 、收率 高等优 点 ，使得此方法在天然产物提取领域拥有 良好 的应 用 前 景 。 3 - 4 超临界流体萃取法 。超临界流体萃取是一种 新型分离技术 ，它利用 高于临界温度和l 界压力 的 流体对许多物质具有优 良溶解能力的特性，对功能 性物质进行提取和分离 。大多对 p一胡萝 卜 素的提 取研究均用到了有机溶剂 ，而应用有机溶剂提取食 用色素会不可避免的出现有害物质残留问题 。超临 界流体萃取法可避免有机溶剂提取法的许多缺 陷， 具有操作简单、工艺方便等优点，而且其在提取分 离脂溶性物质、挥发性成分和高热敏性物质等方面 更是具有独特 的优势。使用超临界流体萃取法提取 的 B一胡萝 卜 素能最大程度地保持 1 3一胡萝 卜 素的 天然特性，得到具有高生物活性、无溶剂残留的产 品。D a v a me j a d等就成功应用超临界 C O 流体从天 然棕榈油中提取到了 B一胡萝 卜 素。在应用中，该 法需要考虑萃取压力、温度等对萃取效果的影响 ， S a l d a n a M D A等研究发现 ，萃取压力越高 、温度 越高 ，收率就越大。 4发 展现 状与 前景展 望 螺旋藻因含有丰富的营养成分而受到越来越多 的关注与重视 ，经过近几年的研究发展，螺旋藻中 p一胡萝 卜 素的研究也取得了很多有效的成果。 对于螺旋藻中 B一胡萝 卜 素的提取，大部分的 研究都是应用 了有机溶剂萃取法 。有机溶剂萃取法 具有成本低 、操作简单等优点，但是该法的提取率 不太理想，但如果使用微波辅助或超声波辅助等便 可达到比较好的提取效果。当然 ，使用有机溶剂提 取容 易导致 有害物质残 留，尤其对于食用色素来 说 ，有毒物质残 留是一个亟待解决的问题。随着研 究的深入，超临界流体萃取法因其可以最大程度 的 保持 B一胡萝 卜 素的天然生物活性而逐渐受到 了重 视 ，所 以超临界流体萃取法 已成为天然成分提取方 法的发展趋势，但 目前为止对于这方面的研究还相 对较少，相信 以后对该法的研究探索会更加深化。 B一胡萝 卜 素具有多种生物活性 ，其 中的抗氧 化、抗辐射等功能已经被较多的研究证实，但其在 抗癌方面 的作用机制和 生理功 能还有待进 一步研 究。近几年来，B一胡萝 卜 素 的饲用价值也正在被