背景及概述[1]
蝦青素是一種酮或類胡蘿卜素，色澤為粉紅色，具脂溶性，不溶于水，可溶于有機(jī)溶劑。它廣泛存在于生物界中，特別是水生動(dòng)物如蝦、蟹、魚和鳥類的羽毛中，起顯色的作用。蝦青素是一種非維生素A源的類胡蘿卜素，在動(dòng)物體內(nèi)不能轉(zhuǎn)化為維生素A。但蝦青素是一種斷鏈抗氧化劑。具有極強(qiáng)的抗氧化能力，可以清除NO2、硫化物、二硫化物等，也可降低脂質(zhì)過氧化作用，有效的抑制自由基引起的脂質(zhì)過氧化蝦青素。
據(jù)報(bào)道本品有抑制腫瘤發(fā)生，增強(qiáng)免疫力，清除體內(nèi)自由基等多方面的生理作用，對紫外線引起的皮膚癌有很好的治療效果，對糖尿病引起的眼病也有防治作用，在保健品、醫(yī)藥、化妝品、食品添加劑以及水產(chǎn)養(yǎng)殖等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。蝦青素除利用生物提取法獲得外，也可用化學(xué)合成法，也可利用藻類、細(xì)菌、酵母等生產(chǎn)。此外應(yīng)用DNA重組技術(shù)構(gòu)建高產(chǎn)蝦青素基因工程也在研究中。
結(jié)構(gòu)
來源[2]
1. 人工合成
蝦青素是類胡蘿卜素合成的終點(diǎn)，B一胡蘿卜素需要加上2個(gè)羥基和2個(gè)酮基才能轉(zhuǎn)變?yōu)槲r青素，人工化學(xué)合成較困難。蝦青素具有3s.3’S、3R一3’S、3R，3’R(也稱為左旋、內(nèi)消旋、右旋)3種異構(gòu)體，其中，人工合成的蝦青素為3種結(jié)構(gòu)的混合體，抗氧化活性極少。
2. 生物來源
天然蝦青素主要存在于藻類、酵母菌、三文魚、鱒魚、蝦等，生物來源的蝦青素使用安全，具有環(huán)境友好性，有廣闊的發(fā)展前景。目前，天然蝦青素主要依靠微生物發(fā)酵生產(chǎn)，能產(chǎn)蝦青素的微生物包括：真菌擔(dān)子菌綱的發(fā)夫酵母屬，兩株同化烴類的細(xì)菌和生長在氮缺乏環(huán)境下的綠藻類。
雨生紅球藻是一種重要的蝦青素產(chǎn)生菌，它是自然界中蝦青素含量最豐富的生物，蝦青素含量可達(dá)干重的3.0％，約占類胡蘿卜素總量的90％以上，被譽(yù)為天然蝦青素的“濃縮品”。而且，藻源蝦青素是100％左旋，具有較強(qiáng)的生物學(xué)活性。雨生紅球藻所處生長環(huán)境的不同也會(huì)對其蝦青素的含量產(chǎn)生影響，比如在氮源缺乏的環(huán)境中，能夠大量積累蝦青素。此外，雨生紅球藻生存力強(qiáng)、生長速率快、耐高溫且易于戶外培養(yǎng)，在蝦青素大規(guī)模生產(chǎn)工藝中頗具潛力。
生物活性[2]
1. 抗氧化活性
機(jī)體的正常有氧代謝會(huì)產(chǎn)生自由基和活性氧(reaetireoxygenspecies，ROS)，因其含非配對電子，極不穩(wěn)定，有很強(qiáng)的生物活性，過量的氧化分子會(huì)與蛋白質(zhì)，脂質(zhì)和DNA發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，造成氧化損傷。蝦青素是單線態(tài)氧的強(qiáng)大猝滅劑，可以清除氧自由基，是一種強(qiáng)大的抗氧化劑。
通過比較蝦青素、葉黃素、玉米黃質(zhì)、B一胡蘿卜素和番茄紅素對多不飽和脂肪酸作用下膜脂過氧化氫生成濃度的影響，非極性類胡蘿卜素，如番茄紅素和B一胡蘿卜素會(huì)使脂質(zhì)過氧化物水平升高85％，促進(jìn)氧化劑對細(xì)胞脂質(zhì)雙分子層的損傷，而蝦青素能使脂質(zhì)過氧化物水平降低40％。
一項(xiàng)動(dòng)物研究用雨生紅球藻粉飼喂大鼠，結(jié)果顯示，其過氧化氫酶、超氧化物歧化酶、過氧化物酶等在血漿和肝細(xì)胞中的濃度顯著升高。8一羥基鳥嘌呤可作為DNA氧化損傷的標(biāo)志物， B.胡蘿卜素、玉米黃質(zhì)、番茄紅素和蝦青素可以降低氧化鳥嘌呤核苷水平。
2. 抗炎活性
蝦青素具有強(qiáng)大的抗氧化作用，可以通過調(diào)控機(jī)體自由基和抗氧化劑之間的平衡發(fā)揮間接的抗炎作用。幽門螺桿菌感染可引起胃黏膜的炎癥，感染后機(jī)體一般難以將其清除而變成慢性感染，而且，幽門螺桿菌感染可以增加胃潰瘍、十二指腸潰瘍甚至是胃癌的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)。有研究報(bào)道，富含蝦青素的藻類飲食可以抑制BALB/e小鼠的幽門螺桿菌感染，減輕胃部炎癥程度。
一項(xiàng)為期8w的雙盲隨機(jī)對照臨床試驗(yàn)，選取健康的成年女性為研究對象，結(jié)果顯示，蝦青素可以顯著降低DNA損傷的標(biāo)記物的水平，并能降低血漿c反應(yīng)蛋白濃度，證實(shí)了蝦青素對人體的抗炎作用。
3. 預(yù)防動(dòng)脈粥樣硬化相關(guān)疾病
氧化應(yīng)激和炎癥是動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病的重要病理生理特征，而蝦青素強(qiáng)大的抗氧化和抗炎活性也提示其潛在的抗動(dòng)脈粥樣硬化的作用。低密度脂蛋白(1owdensitylipoprotein，LDL)的氧化是導(dǎo)致動(dòng)脈硬化的重要原因，而高密度脂蛋白(highdensitylipoprotein，HDL)與冠心病的危險(xiǎn)性呈負(fù)相關(guān)，高水平的HDL能預(yù)防動(dòng)脈粥狀硬化。研究表明，蝦青素能夠顯著升高HDL并能降低LDL水平，所以蝦青素可能對動(dòng)脈硬化、冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病有一定的預(yù)防作用。
4. 抗癌活性
癌癥是一種多致病因素疾病，其發(fā)病與遺傳、接觸致癌物、氧化損傷、基因突變等因素有關(guān)。研究飼料中添加蝦青素對致癌物氧化偶氮甲烷所致大鼠結(jié)腸癌形成過程中的作用，其結(jié)果顯示，蝦青素可以顯著降低結(jié)腸癌的發(fā)病率，并能抑制畸變隱窩病灶的形成，抑制癌細(xì)胞的增殖。研究發(fā)現(xiàn)，蝦青素可以預(yù)防化學(xué)物質(zhì)誘導(dǎo)的倉鼠頰袋腫瘤的發(fā)生，并初步探索其機(jī)制可能與Nrf2/Keap.1信號通路的激活有關(guān)。
另外，蝦青素能夠抑制乳腺癌的生長，而其他類胡蘿卜素如B.胡蘿卜素和角黃素則不具備這一功能?？傊?，越來越多的研究表明，蝦青素具有抑癌、抗癌作用，這些作用主要體現(xiàn)在蝦青素預(yù)防腫瘤的發(fā)生、抑制腫瘤細(xì)胞增殖、促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡、抑制腫瘤轉(zhuǎn)移、增強(qiáng)免疫、增加細(xì)胞間通訊等方面。
5. 增強(qiáng)免疫功能
細(xì)胞膜上含多不飽和脂肪酸，易于發(fā)生脂質(zhì)過氧化，從而導(dǎo)致細(xì)胞膜的流動(dòng)性和通透性發(fā)生改變，最終改變細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能，而蝦青素因其獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)，可以插入到脂質(zhì)雙分子層，所以與B胡蘿卜素和維生素C相比，可以更好地抑制細(xì)胞膜上的脂質(zhì)過氧化，保護(hù)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)。免疫細(xì)胞對自由基損傷非常敏感，自由基會(huì)促進(jìn)巨噬細(xì)胞細(xì)胞膜的降解，而損害其吞噬功能?？寡趸镉绕涫俏r青素可以保護(hù)免疫系統(tǒng)免受自由基的損害。
裴凌鵬等發(fā)現(xiàn)，蝦青素可以增加S180荷瘤小鼠免疫器官的臟器指數(shù)、腫瘤抑制率，并能明顯增強(qiáng)T淋巴細(xì)胞百分?jǐn)?shù)，增強(qiáng)其免疫功能。陳立武等也通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明蝦青素可以增加脾細(xì)胞的數(shù)量，增強(qiáng)其對腫瘤細(xì)胞的殺傷作用。對于原代培養(yǎng)的淋巴細(xì)胞，蝦青素可以促進(jìn)脂多糖誘導(dǎo)的干擾素產(chǎn)生，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)也表明，蝦青素會(huì)增加IL-2的產(chǎn)生，并能促進(jìn)脂多糖誘導(dǎo)的淋巴細(xì)胞的增殖。
并有研究提示，蝦青素可以增強(qiáng)脾臟細(xì)胞對抗原的免疫應(yīng)答，增強(qiáng)抗體的生成，促進(jìn)有絲分裂原誘導(dǎo)的淋巴細(xì)胞的增殖，增強(qiáng)NK細(xì)胞的細(xì)胞毒性，并能增加外周血中T淋巴細(xì)胞和B淋巴細(xì)胞的總數(shù)。一項(xiàng)細(xì)胞實(shí)驗(yàn)也證實(shí)蝦青素可以促進(jìn)脾臟細(xì)胞和胸腺細(xì)胞的增殖，尤其顯著增強(qiáng)脾臟細(xì)胞產(chǎn)生多克隆抗體，促進(jìn)腫瘤壞死因子OL和白細(xì)胞介素的釋放，因此，蝦青素具有促進(jìn)免疫細(xì)胞增殖和增強(qiáng)免疫的作用。
6. 其他
蝦青素可以改善骨質(zhì)量，抑制大鼠去卵巢骨質(zhì)疏松的發(fā)生，具有類似雌激素的效應(yīng)。
生物安全性[2]
食物來源的蝦青素是較安全的，但蝦青素是脂溶性的，會(huì)在動(dòng)物組織中積累，大量攝人會(huì)使皮膚呈黃色甚至是略帶紅色，同時(shí)補(bǔ)充脂類制劑會(huì)增加其生物活性，但未發(fā)現(xiàn)毒副作用。大劑量的蝦青素對血小板、凝血和纖溶功能沒有不良影響。常規(guī)推薦蝦青素的攝人量為2～4mg/d，一項(xiàng)臨床試驗(yàn)選用的紅球藻來源的蝦青素劑量為6mg/d，未發(fā)現(xiàn)任何不良影響。另一項(xiàng)臨床研究也發(fā)現(xiàn)，人服用紅球藻提取蝦青素40mg/d，連續(xù)服用4w并未發(fā)現(xiàn)任何不良副作用。
制備[1]
一種從法夫酵母中分離純化蝦青素的方法，包括以下步驟：
步驟一、法夫酵母菌體破壁：采用二甲基亞砜對法夫酵母菌體破壁，破壁條件為：菌體與二甲基亞砜按質(zhì)量體積比，即g/ml，比例為1/2，在55℃溫度下，破壁5min；
步驟二、丙酮粗提蝦青素：破壁后用丙酮按料液比1：15提取，所述料液比為法夫酵母菌體與丙酮的質(zhì)量體積比，即g/ml，提取2次，合并提取液，低溫旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)去除丙酮，殘留的組分為二甲基亞砜溶解的蝦青素粗提物，殘留組分即為蝦青素一次粗提液；
步驟三、脫脂及去除低極性類胡蘿卜素：用石油醚萃取蝦青素一次粗提液，萃取比例為蝦青素一次粗提液：石油醚體積比1：2，萃取次數(shù)為2次，棄去上層石油醚，收集下層溶液，下層溶液即為蝦青素二次粗提液；
步驟四、去除二甲基亞砜：蝦青素二次粗提液與預(yù)冷到4℃的飽和氯化鈉水溶液按體積比1：3.5混合，混合液用乙酸乙酯進(jìn)行萃取，乙酸乙酯的用量為蝦青素二次粗提液的3倍體積；收集乙酸乙酯相，低溫旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至干，制得純度較高的蝦青素粉末；
步驟五、結(jié)晶：將步驟四制得的蝦青素粉末，加入二氯甲烷溶解，以溶解完蝦青素粉末為止，再往溶液中加入甲醇至有結(jié)晶析出為止，靜置，二氯甲烷自然揮發(fā)，使得蝦青素晶體析出；在4℃、9961×g離心條件下，離心10min，收集底部結(jié)晶即為蝦青素。
主要參考資料
[1] 現(xiàn)代藥學(xué)名詞手冊
[2] 蝦青素來源及生物活性的研究進(jìn)展
[3] CN201410058649.9 一種從法夫酵母中分離純化蝦青素的方法