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蝦青素(astaxanthin又名蝦紅素)知識介紹

 

蝦青素(astaxanthin又名蝦紅素)知識介紹


蝦青素(ASTA又名蝦紅素)

   蝦青素(astaxanthin又名蝦紅素)它是1938年從龍蝦中首次被分離出來的一種超強的天然胞外抗氧化劑。它可以淬滅單形態氧,清除自由基以及有效的結束過氧化鏈式反應,防止氧原子作用于細胞膜、亞細胞膜上的不飽和脂肪酸,從而保護細胞及DNA免受氧化反應的傷害。由于他的脂溶性特性,可以中和細胞內(尤其是線粒體內)由新陳代謝產生的自由基,保護細胞內的蛋白質,使細胞更有效的新陳代謝,使細胞內的蛋白質更好的酶反應和參與運輸功能。

   蝦青素,33′-二羥基-44′-二酮基β′-胡蘿卜素,分子式C40H52O4,分子量596.86,是一種萜烯類不飽和化合物,呈粉紅色,是600多種類胡蘿卜素中的一種。蝦青素易溶于氯仿、丙酮、苯和二硫化碳等有機溶劑。蝦青素易于氧化,氧化后變為蝦紅素(astacene)


   由于蝦青素不是維生素A原,所以以前認為它不具備生理活性。然而近年的研究表明,蝦青素具有抗氧化、抗腫瘤和增強免疫力等許多重要的生理和生物學功能。因而在食品添加劑、水產養殖、化妝品、保健品和醫藥工業方面有廣闊的應用前景。
人工合成的蝦青素不但價格貴($2000/kg),而且大多數為順式結構。美國FDA已批準人工合成的反式結構的蝦青素用作水產養殖的添加劑。瑞士F Hoffman-La Roche已成功合成全反式蝦青素。生物合成的蝦青素大多數為反式結構,因此開發蝦青素的生物來源成為蝦青素研究的一項重要課題。本文將介紹蝦青素的生物學功能、生物來源及應用等方面的研究進展。

蝦青素(astaxanthin又名蝦紅素)的生物學功能

抗氧化性能

   蝦青素是海洋動物中主要的類胡蘿卜素之一,具有極強的淬滅單線態氧和清除自由基能力。Lee等人研究了葉黃素、玉米黃素、番茄紅素、異玉米黃素和蝦青素(雙鍵數分別是1011111113)等五種類胡蘿卜素在豆油光氧化作用中淬滅活性氧能力。它們淬滅單線態氧速率常數分別為5.72×1096.79×1096.93×1097.39×1099.79×109。表明它們淬滅活性氧能力隨著共軛雙鍵數的增加而增加,以蝦青素的淬滅能力為最強Miki研究了葉黃素、玉米黃素、金槍魚黃素、角黃素、β-胡蘿卜素、α-生育酚和蝦青素等類胡蘿卜素淬滅單線態氧和清除自由基能力。各類胡蘿卜素和α-生育酚清除自由基的半數效應劑量如表1所示。研究結果表明,類胡蘿卜素具有清除自由基和淬滅活性氧的活性,這種活性與維生素E相似,其中以蝦青素活性最強,比維生素E強百倍以上,作者將其稱為超級維生素E”。同時還發現蝦青素具有抑制脂過氧化的作用。Woodall等人也發現蝦青素具有降低脂質過氧化作用,能保護磷脂酰膽堿脂質免受氧化。Nakagawa等人也發現蝦青素具有顯著降低脂質過氧化物累積的作用。

類胡蘿卜素和α-生育酚作為自由基清除劑的ED50

清除劑 ED50(nM)
蝦青素 200
玉米黃素 400
角黃素 450
葉黃素 700
金槍魚黃素 780
β-
胡蘿卜素 960
α-
生育酚 2940

抗腫瘤和增強免疫作用
   Tanaka
等人通過小鼠試驗觀察到蝦青素對膀胱癌有化學預防作用。在小鼠飲水中加入250mg/kg N-丁基-N-(4-羥丁基)-亞硝胺(OH-BBN)持續20周,間隔1周后飲水中加入50mg/kg蝦青素,再持續20周,發現蝦青素組膀胱癌發生率顯著降低。Tanaka等人在用硝基喹啉-1-氧化物誘發大鼠口腔癌的類似實驗中,觀察到蝦青素能顯著降低口腔腫瘤的發生率。
Nashino
研究了各種類胡蘿卜素的抗癌作用,發現蝦青素具有極強的抗癌作用。Gradelet等人以鼠研究了蝦青素等類胡蘿卜素對肝癌的影響。結果發現蝦青素和β-胡蘿卜素在抑制肝癌方面有顯著效果,而番茄紅素則無效。Savoure等通過裸鼠表皮試驗說明蝦青素抑制腫瘤發生的效應在于對腫瘤增殖的抑制。Jyonouchi等人通過試驗,發現蝦青素能顯著促進胸腺依賴抗原(TD-Ag)刺激時的抗體產生,分泌IgMIgG的細胞數增加。

蝦青素(astaxanthin又名蝦紅素)到底是什么?為什么它可以使三文魚呈現紅色?

   ASTA蝦青素是一種紅色素,可以賦予三文魚、蝦和火烈鳥粉紅的顏色。其化學結構類似于 β - 胡蘿卜素(存在于胡蘿卜中)和維生素A 。蝦青素是類胡蘿卜組的一部分。

   ASTA蝦青素是由幾種藻類和浮游生物產生的。一些水生物種,包括蝦在內的甲殼類動物都食用這些藻類和浮游生物,然后把這種色素儲存在殼中,于是它們的外表呈現粉紅色。這些貝殼類動物又被魚(三文魚,鱒魚)和鳥(火烈鳥,朱鷺)捕食,然后把色素儲存在皮膚和脂肪組織中。這就是三文魚和其他一些動物呈現紅色的原因。蝦青素沒有被漂白,因此這些動物可以保留粉紅色。
與水產動物相關的蝦青素的作用還不十分清楚。不過和維生素 E 比起來它是一種很有潛力的抗氧化劑。它也可以抗紫外線。
只有藻類可以產生蝦青素,更高等的動物不能轉化出這種化學結構。


龍蝦為什么這樣紅?

   龍蝦和螃蟹都是餐桌上人們競相舉箸品嘗珍饈美味,可你有沒有注意過,生的龍蝦螃蟹是藍黑色的,而蒸鍋里呆上幾分鐘就立刻變成十分鮮艷奪目的紅色,令人食欲大開。這到底是怎么回事呢?這看似簡單的問題,卻難倒了眾多科學家,時至今日,荷蘭的化學家的研究成果才令全世界的人茅塞頓開。
   以前,一些化學家發現,龍蝦和螃蟹被煮熟時,它們殼里面的一種蛋白質-蝦青蛋白會受熱分解,釋放出一種類似于胡蘿卜素的色素物質,叫蝦青素。蝦青素就能使熟透的龍蝦呈現出誘人的鮮紅色。可是,一直懸而未決的問題時,活的龍蝦螃蟹為什么是藍黑色的呢?這可讓人百思不得其解。去年,荷蘭萊頓大學的科學家弗朗西斯科·布達(Francesco Buda)教授和他的實驗小組成員,通過精確的量子計算手段發現,蝦青蛋白中成對存在的蝦青素分子會發生干涉,就好像兩根相鄰的電線,它們傳輸的電信號會互相干擾一樣,這些小分子也會互相干擾,這而改變蝦青素分子的量子能態。因為這種量子能態的改變,就導致它們所能吸收光的波長的改變,所以就能改變龍蝦的顏色。他們的這一成果發表在《美國化學會雜志》,這是轟動了化學學科。
   布達對他的理論的解釋是,紅色素吸收光譜中的藍色和綠色部分,所以才能反射出紅色光。當蝦青素與蝦青蛋白結合時,蝦青素的光吸收頻率范圍增加了,一直能到波長更長的部分(就是更靠近紅色的部分),也就是說蝦青素能吸收更多的可見光,所以,活龍蝦呈現出藍黑色,正是因為這個神奇的量子化光譜的變化。而當龍蝦被煮熟了,蝦青素的光的吸收能力弱了,光譜吸收范圍窄了,龍蝦就變得通體通紅了。在此之前的理論一致認為是蝦青蛋白分子扭曲了蝦青素分子的結構,從而使其光吸收范圍擴大。布達小組的研究人員這次精確計算出的ASTA蝦青素量子能態公式,發現分子形狀的改變只能引起三分之一波長范圍的移動,從而徹底否定了這一理論,而讓真正的原因大白于天下。

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