虾青素又名虾黄素、虾黄质。
1933
年从虾、蟹等水产品中提取出一种紫红色结晶,后确定是一种与虾红素有密切关系的类胡萝卜素,故命名为虾青素。其广泛存在于虾、蟹、鱼、鸟、某些藻类及真菌等生物中。作为一种非维生素
A
原的类胡萝卜素,虾青素在动物体内不能转变为维生素
A
,但具有与类胡萝卜素相同的抗氧化作用,其特殊的分子结构不但能捕获磷脂膜表面的自由基,还能够进一步清除膜内的活性氧,使得虾青素较其他类胡萝卜素具有更为强大清除自由基的能力,是一种极有效的抗氧化剂。它淬灭单线态氧和捕捉自由基的能力比
β-
胡萝卜素高
10
余倍,比维生素
E
则强
100
多
,人们又称其“超级维生素
E
”。
虾青素主要以游离态和酯化态形式存在。游离态虾青素极不稳定,易被氧化,通常化学合成的虾青素为游离态形式。酯化态虾青素是由于虾青素末端环状结构中各有一个羟基易于与脂肪酸形成酯而稳定存在,水生动物皮肤和外壳上的虾青素以脂化态形式为主,肉及内脏上则以游离形式为主,红酵母、雨生红球藻中虾青素主要以酯化形式存在,酯化态虾青素根据其结合的脂肪酸不同分为虾青素单酯和虾青素二酯。虾青素酯化后,其疏水性增强,且双酯比单酯的亲脂性强;虾青素酯化态,或与蛋白质形成复合物,会产生不同的颜色。
虾青素的生物学功能
1 抗氧化功能
虾青素的重要性质在于它的抗氧化性,它是一种优良的抗氧化剂。虾青素强大的抗氧化活性是因为其能稳定膜的结构,降低膜通透性、限制过氧化物启动子进入细胞内。保护细胞内重要分子免受氧化损伤。同时,虾青素可能具有潜在的成为促氧化剂诱导氧化应激的产生。虾青素分子中的共轭双键、羟基和在共轭双键链末端的不饱和的酮基,其中羟基和酮基又构成α-羟基酮,这些结构都具有比较活泼的电子效应,能向自由基提供电子或吸引自由基的未配对电子,有效地猝灭氧化性极强的单线态活性氧以及环境中其他自由基。研究表明,猝灭活性氧能力随着共轭双键数的增加而增加,虾青素的猝灭能力是最强,其猝灭分子氧的能力比具有相同结构的β-胡萝卜素、维生素E、α-胡萝卜素、叶黄素和番茄红素都高。整合进膜系统的虾青素通过对脂质体的保护作用,抑制脂质过氧化,还可以保护细胞及DNA免受氧化反应的伤害,保护细胞内的蛋白质,使细胞有效进行新陈代谢,使细胞内的蛋白质更好地发挥功能。这种抗氧化作用表现在延长低密度脂蛋白
(LDL
)被氧化的时间,从而降低动脉粥样硬化的发生。另外,实验表明,虾青素可以增加抗氧化酶活性和蛋白质表达,不同剂量虾青素使动物细胞内过氧氢化酶和超氧化岐化酶的蛋白表达均有显著增加,其生物学活性也有明显提高,而这些物质在体内均起到较好的抗氧化作。
2 抗炎症功能
虾青素是目前发现的唯一具有抗炎性的类胡萝卜素,对风湿性关节炎等炎症疾病有效。临床上发现类风湿关节炎和骨关节炎病人血清中NO的含量较正常人高很多。抑制NO形成可显著减轻大鼠佐剂性关节炎的发病。Ohgami等通过研究表明,虾青素通过阻滞NOS的酶活,抑制NO,地诺前列酮E2( PGE2)及肿瘤坏死因子(TNF-α)的产生,抗炎效果与虾青素呈剂量相关型。Mara公司研究了红球藻虾青素产品(astafactor)对人类健康的影响,并与其它26种著名的抗炎药物进行比较,结果显示,用虾青素患者的健康状况提高了85 %,虾青素与92 %的抗炎药物有同等的效果或效果更佳。研究表明,4 mg /
天
虾青素所抑制的炎症因子(如前列腺素E
等)效果与4 mg可的松相当,但却没有我们熟知的可的松之副作用,因此又被誉为没有副作用的激。
3 抗癌作用
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负相关。比较各种类胡萝卜素抗肿瘤活性,以虾青素的作用效果最强。虾青素的抗肿瘤活性可能与它在细胞间的信号传导,与异型物质代谢酶的诱导生成,与肿瘤细胞相关的免疫反应调节有关。研究表明,虾青素具有抑制黄曲霉素B1、苯丙芘(BaP)、二乙基亚硝酸(DEN)、亚硝胺和环磷酰胺等引起的致突变作用,虾青素预防肿瘤的作用可以在肿瘤生成的不同阶段起作用
。如通过抑制腐胺产生,并降低精胺和亚精胺等游离多胺浓度,减少肿瘤诱发物形成;通过抗氧化作用保护皮肤免受紫外线的损害,阻止皮肤的光老化和防止诱发皮肤癌;通过加强正常细胞间的连接能力,把致癌物诱发的细胞放在一个扩展的通讯网络中,使其中的正常细胞占据优势,孤立癌细胞,减少癌细胞间的联系,控制其生长,防止肿瘤转化;虾青素还对癌细胞增殖有较强的抑制作用,高浓度的虾青素能杀伤肿瘤细胞。研究发现,虾青素能有效控制多种癌症,如肝癌、口腔癌、大肠癌
、膀胱癌和乳腺癌。
4 增强机体免疫力
虾青素能明显增强机体局部和全身的免疫能力,这种免疫调节特性与抗氧化性相结合,在防止疾病的发生与传播中发挥重要作用。实验表明,类胡萝卜素可以减缓由衰老引起的免疫能力下降,提高机体免疫器官功能,增强对恶劣环境的抵抗力。更重要的是虾青素能增强体内T细胞的功能,增加嗜中性白细胞、自然杀伤细胞的数目,参与机体细胞免疫;虾青素还可以增加免疫系统中B细胞的活力,消灭外源入侵的病原体,通过协助产生抗体并提高其他免疫组分的活性发挥作用,如促进免疫球蛋白的产生,增加Ig G(免疫球蛋白G)、Ig A(免疫球蛋白A)和Ig M(免疫球蛋白M)的生成量,增强体液免疫反应能力,提高动物的免疫力[5,6]。
5 保护眼睛视网膜
临床研究表明,光损伤能引起视细胞的逐渐减少,而虾青素能够穿越血脑屏障,保护视网膜遭受光氧化,防止视细胞减少。同时虾青素有益于防止“年龄相关性视黄斑变性”,该种退变性病变能引起眼睛不可逆失明。进一步的研究表明,虾青素具有保护视网膜神经元以及保护大脑、脊柱中心神经系统免受自由基损失的作。
6 着色作用
研究发现,和β-胡萝卜素相比,虾青素的着色效果更好,是最有效的着色剂。鲑鱼红鳟鱼等正是由于摄入食物中含有的虾青素与肌动蛋白非特异结合,而使鱼肉显粉红色。天然虾青素还能有效增加家禽蛋黄色泽。研究发现,对于蛋黄的着色,只有含氧功能基的氧化类胡萝卜素即叶黄素才有此功能,而且二酮基和二羟基类胡萝卜素比单羟基、单酮基或环氧类胡萝卜素的蛋黄着色功能还要强。虾青素属非维生素A源的二羟基二酮基类胡萝卜素,所以其在家禽蛋黄着色方面具有很大优势。实验表明,只要在饲料中添加 5 ppm的虾青素就能使蛋黄显深红色。不仅蛋黄颜色的深浅和虾青素的含量成正相关,而且家禽生长加快,且皮肤、足、喙等处颜色也相应增加。这些都大大提高了禽蛋、肉的营养及商品价值,使得食用这些产品对人体健康也更为有。
7 保护心血管健康
近10
年来许多报道评论各种类胡萝卜素对心血管系统有显著的效果,大多数注意力都集中在这些物质对以各种脂蛋白形式存在的胆固醇含量的影响。大多数研究表明,导致动脉粥样化的低密度脂蛋白的含量与心血管系统疾病的盛行
有正面相关性(如高血压、心绞痛、心肌梗塞)。相反,人们普遍认识到在高密度脂蛋白的含量和心血管健康之间存在反面相关性。一个有益的特点,是其低密度脂蛋白的含量低,高密度脂蛋白的含量高。研究报道,当在老鼠的饮食中添加虾青素时,高密度脂蛋白的含量显著增加;而添加其他的类胡萝卜素、β-胡萝卜素时,对高密度脂蛋白没有效。
8 提高繁殖性能
虾青素对鱼类的生长繁殖具有重要作用,现己发现,鲜鱼卵中虾青素的水平可影响其孵化率。研究表明,水生动物的卵子中虾青素含量很高,这种高含量的虾青素可削弱鱼卵对光敏感度,促进鱼类的生长繁殖,可作为激素促进鱼卵受精,减少胚胎发育的死亡率,促进个体生长,增加成熟速度和生殖能。
9 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天然虾青素,人类日常食用没有出现不良反应和中毒症状,故天然虾青素对人类和动物是安全的,试验也证明了这一点。美国某公司经过系统的人体安全性试验,对2组健康成年人每天分别以19.25 mg和3.85 mg剂量服用雨生红球藻粉补充虾青素,试验后经过详细监测以及全面分析,口服富含天然虾青素的雨生红球藻藻粉对人体无致病效应或毒副作用。但化学合成虾青素,由于合成过程可能被其他有害物质污染,产品中还含有大量的顺式异构体,其生物利用安全性降低,因此化学合成的虾青素在食品、饲料、医药品及化妆品上的应用受到很大的限制。
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