葉黃素的生理功效
葉黃素著色作用
葉黃素突出生理作用是其卓越的著色能力 。人們主要把含葉黃素的材料作為飼料添加劑[6],用在家禽、水產(chǎn)動(dòng)物和鳥的蛋黃、皮膚、羽毛以及肉的著色上 。在世界許多國(guó)家和地區(qū),特別是美國(guó)和許多亞洲國(guó)家的消費(fèi)者,由于習(xí)慣和心理作用,多數(shù)人偏愛金黃色或橙紅色的蛋黃,喜歡金黃色皮膚的禽類、軟紅的肉質(zhì),并且往往從蛋黃的色澤判斷蛋品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和新鮮程度 。消費(fèi)者根據(jù)經(jīng)驗(yàn)將黃色的皮膚視為肉質(zhì)和風(fēng)味較好的肉雞的標(biāo)志,直接影響產(chǎn)品的售價(jià) 。因此在現(xiàn)代養(yǎng)禽業(yè)中,飼料公司為迎合市場(chǎng)的需要,往往在飼料中添加超常量的合成商品著色劑,不僅使成本大大增加,且對(duì)人類健康不利 。因此,生物來(lái)源的含葉黃素和玉米黃素的材料就成為天然飼料著色劑的主要來(lái)源,其研究日益受到關(guān)注 。在以此為飼料的家禽中,禽蛋上有70%的色素為葉黃素,而且當(dāng)禽蛋煮熟后其著色效果并無(wú)變化 。因?yàn)槠淞己玫闹芰头�(wěn)定安全等特性,在歐美等國(guó)家已經(jīng)把葉黃素列為食品著色劑,賦予食品美麗的金黃色 。
葉黃素沉積作用
近幾年來(lái),對(duì)葉黃素和玉米黃素新陳代謝過(guò)程及生理活性的研究表明:葉黃素在預(yù)防某些疾病方面具有獨(dú)特的療效 。葉黃素可以吸收進(jìn)入人體管(Bowenetal,1997),促進(jìn)淋巴細(xì)胞生長(zhǎng),防止乳瘤的生成(Chewetal,1996)[8] 。年齡關(guān)聯(lián)性斑點(diǎn)變性ARMD)[9]對(duì)于65歲以上的人來(lái)說(shuō),是成為永遠(yuǎn)失明的第一原因 。在西方國(guó)家,ARMD是導(dǎo)致后天性失明的首要誘因 。全球有2500萬(wàn)~3000萬(wàn)人受其影響 。但是對(duì)于此病仍未找有效的治療手段 。但是近幾年來(lái)的研究表明,葉黃素和玉米黃素不僅具有預(yù)防ARMD的效果,而且被認(rèn)為對(duì)這種眼病具有治療效果 。多項(xiàng)研究表明,葉黃素對(duì)于降低白內(nèi)障和老年性黃斑變性(ARMD)的發(fā)病率有積極的作用 。
Schalch,Hendelman[10]等人先后對(duì)視黃斑色素及視網(wǎng)膜進(jìn)行的研究表明:在眼睛的晶狀體中沒(méi)有B2胡蘿卜素,反而存在葉黃素和玉米黃素,該研究發(fā)現(xiàn)糾正了以往認(rèn)為B2胡蘿卜素保護(hù)視網(wǎng)膜的錯(cuò)誤觀點(diǎn),認(rèn)識(shí)到了葉黃素和玉米黃素在防止老年視黃斑退化和視網(wǎng)膜的氧化性損傷方面的重要作用 。1988年,Goldberg等人報(bào)道,老年性視黃斑變性(ARMD)發(fā)病率與攝食富含葉黃素的蔬菜、水果之間存在明顯的負(fù)相關(guān)。研究又證明:血液中葉黃素和玉米黃素的含量高時(shí),形成黃斑變性的危險(xiǎn)性降低 。最近有人研究比較了356名患者,他們的視黃斑變性均處于發(fā)展時(shí)期,年齡在55~80歲之間,在調(diào)整了視黃斑有影響的其它因子后,發(fā)現(xiàn)攝食葉黃素量最高的病人與攝食量低的病人相比,濕型黃斑變形的危險(xiǎn)性降低43%(機(jī)會(huì)比率0.57,95%置信區(qū)間0.35~0.92) 。經(jīng)常食用菠菜(含大量葉黃素和玉米黃素),黃斑變性的危險(xiǎn)性顯著降低(在眼膏中就含有葉黃素的棕櫚酸鹽) 。
Martin,Pool2Zoble等分別研究證明葉黃素的代謝過(guò)程包含一系列氧化還原反應(yīng),可以預(yù)防和防止氧化性損傷導(dǎo)致的疾病,并減少與年齡有關(guān)的老化病的危險(xiǎn)(Landrumetal,1997) 。據(jù)美國(guó)約翰斯霍普金斯大學(xué)Wilmer眼科研究的研究人員報(bào)道他們讓有視網(wǎng)膜變性疾患的16例患者6個(gè)月每日早餐時(shí)攝入20c葉黃素增強(qiáng)劑,結(jié)果15例視力有大幅度提高 。
葉黃素抗氧化作用
葉黃素的藥用價(jià)值不僅可以應(yīng)用在眼部健康,甚至可以擴(kuò)大到其它的治療領(lǐng)域 。最近的研究結(jié)果表明,葉黃素在治療心臟病上有所幫助 。研究者發(fā)現(xiàn)在受試者血液中葉黃素含量水平與動(dòng)脈壁增厚之間的相互關(guān)系,并發(fā)現(xiàn)葉黃素可以預(yù)防動(dòng)脈壁變厚 。Nishino等對(duì)抗癌食物的研究證實(shí)了多食富含葉黃素和玉米黃素的蔬菜水果可大大降低癌癥的發(fā)病率 。又有發(fā)現(xiàn),葉黃素對(duì)EB病毒激活劑TPA有強(qiáng)烈抑制作用。
對(duì)于葉黃素和玉米黃素的抗氧化性機(jī)理和對(duì)眼睛的保護(hù)作用,目前為止還沒(méi)有統(tǒng)一明確的解釋 。普遍認(rèn)為是葉黃素和玉米黃素可通過(guò)自由基機(jī)理泯滅氧自由基及單態(tài)活性氧,分散所吸收的過(guò)多能量而達(dá)到抗氧化之目的 。其中3-2C上的羥基受臨近雙鍵的影響極易被氧化,42C受臨近雙鍵、羥基的影響被氧化的可能性也比較大 。
另外,葉黃素具有保護(hù)皮膚的作用 。最新研究表明:自然的抗氧化劑黃體素能夠阻止由太陽(yáng)有害光線引起的皮膚損害,由cornell大學(xué)weill醫(yī)學(xué)院的RiardGranstein博士領(lǐng)導(dǎo)的研究小組表明,黃體素能夠阻止紫外光對(duì)動(dòng)物皮膚產(chǎn)生的負(fù)面效應(yīng),這個(gè)小組同時(shí)發(fā)現(xiàn)當(dāng)皮膚暴露在紫外光中時(shí),黃體素的吸收光能夠幫助免疫系統(tǒng)保持正常反應(yīng)的證據(jù) 。關(guān)于黃體素對(duì)皮膚影響的突破性研究顯了抗氧化劑可能保持皮膚,就象保持眼睛一樣,這項(xiàng)研究的發(fā)現(xiàn)對(duì)其它一些皮膚免于太陽(yáng)傷害的產(chǎn)品產(chǎn)生重要的影響 。
黃體素的應(yīng)用在我國(guó)尚未引起食品界重視,開發(fā)黃體素及含黃體素的保健食品將在本世紀(jì)的保健食品市場(chǎng)上占有一席之地 。
葉黃素的生產(chǎn)和研究
我國(guó)在葉黃素的生產(chǎn)和研究方面起步較晚 。20世紀(jì)80年代,最初由山東諸城蓮春天然色素提純有限公司引進(jìn)美國(guó)的種子開始在山東等地種植萬(wàn)壽菊花,并引進(jìn)墨西哥技術(shù)進(jìn)行提取加工生產(chǎn)葉黃素樹脂 。生產(chǎn)的產(chǎn)品主要出口,進(jìn)入歐美市場(chǎng) �，F(xiàn)在已經(jīng)有青島大學(xué)天然產(chǎn)物研究所、青島賽特精香料有限公司、青島天然色素廠、青島同鑫天然色素有限公司、邯鄲中進(jìn)天然色素有限公司等多個(gè)生產(chǎn)廠家,2002年產(chǎn)量達(dá)1500噸,按每噸13萬(wàn)元計(jì)算,銷售額達(dá)到1.95億元,占2002年全國(guó)天然色素總產(chǎn)值30%相當(dāng)可觀 。估計(jì)2002年全國(guó)葉黃素產(chǎn)量已經(jīng)超過(guò)全球的一半 。目前,我國(guó)已經(jīng)形成了一條葉黃素樹脂的產(chǎn)業(yè)鏈 。由萬(wàn)壽菊花的種植、到萬(wàn)壽菊花的加工制粒再到葉黃素樹脂的提取,再到葉黃素樹脂的深加工,最后到葉黃素樹脂在飼料、保健品、醫(yī)藥上的應(yīng)用,環(huán)環(huán)相扣,共同發(fā)展 。
從1831年首次分類胡蘿卜素到本世紀(jì)50年代,人們對(duì)類胡蘿卜素的研究主要集中在B胡蘿卜素上;僅是近幾年,葉黃素類(Xanthophylls)在抗氧化能力和生物活性方面的更高價(jià)值才受到人們關(guān)注,對(duì)它的研究才日益活躍起來(lái) 。1967年,Valadon和Munmery研究認(rèn)為萬(wàn)壽菊花中單獨(dú)在的葉黃素和玉米黃素210%,環(huán)氧類胡羅卜素是主要的色素[15];而Quackenbush和Miller(1972)則認(rèn)為在分離出的幾種色素中,88)92%是葉黃素(Lutein)和玉米黃素,僅23%環(huán)氧色素,更有人認(rèn)為萃取物中的環(huán)氧和氧產(chǎn)物是在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中形成的 。這一類問(wèn)題還有待于人們進(jìn)行不懈的研究[16] 。
目前,多種分離新技術(shù)的發(fā)現(xiàn),使葉黃素和玉米黃素的生產(chǎn)進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段 。青島大學(xué)早在98年應(yīng)用超臨界二氧化碳流體萃取技(SFECO2)從萬(wàn)壽菊花中萃取葉黃素樹脂或從葉黃素樹脂精制高品質(zhì)葉黃素獲得成功,并用SFECO2萃取萬(wàn)壽菊花中的葉黃素的技術(shù)已進(jìn)行了工業(yè)生產(chǎn) 。超臨界二氧化碳流體萃取技術(shù)(SFECO2)已被用于從玉米蛋白粉中萃取玉米黃色素(主要是葉黃素和玉米黃素),為玉米淀粉行業(yè)的綜合利用探索了一條新途徑;發(fā)酵培養(yǎng)技術(shù)也大有用武之地,小球藻(Chlosella)、綠藻(Chlorcoccum)、衣藻Chlamydomonas)等藻類均富含葉黃素 。培養(yǎng)這些藻類產(chǎn)生葉黃素的方法有好幾個(gè)專利申請(qǐng) 。美國(guó)GrainProcessing公司用土壤綠藻發(fā)酵生產(chǎn),干燥粉冠以A2Zanth商品用做雞飼料添加劑,工藝過(guò)程是將該藻在含有葡萄糖玉米漿、尿素、無(wú)機(jī)鹽的培養(yǎng)基中,28e培養(yǎng)9d,培養(yǎng)過(guò)程中適當(dāng)添加葡萄糖,可產(chǎn)葉黃素294mg/L �；舴蚵�-羅氏化學(xué)公司曾有專利,用核蛋白小球藻的一株嗜熱菌種A119Logos于35e培養(yǎng)四天產(chǎn)葉黃素207mg/L,但并未工業(yè)化 。重組基因技術(shù)為構(gòu)建高產(chǎn)菌株開拓了新途徑 。Luetke2Brinkhaus將草生歐氏文菌(E.herbicola)因克隆入大腸桿菌中,激活酶的活性,并經(jīng)過(guò)載體轉(zhuǎn)化,可產(chǎn)玉米黃素5%,很有應(yīng)用前景 。最近有一則美國(guó)專利報(bào)道經(jīng)過(guò)基因重組的土壤綠藻的高產(chǎn)菌株可產(chǎn)玉米黃素0.65%(W/W) 。
葉黃素的應(yīng)用和發(fā)展
早在20世紀(jì)90年代,在歐洲和美國(guó),已經(jīng)批準(zhǔn)了萬(wàn)壽菊花提取物成為允許的食品著色劑 。目前,在美國(guó)和歐洲,多家公司正在致力于研究葉黃素的藥用價(jià)值,并且已經(jīng)開發(fā)了添加葉黃素和玉米黃素的用于治療眼病的藥膏 �，F(xiàn)在正在開發(fā)含有葉黃素的/超視力飲料0,對(duì)于預(yù)防和治療眼部疾病有很好效果 。在這方面,美國(guó)的建明(Kemin)公司、胡茲制造公司、瑞士的羅氏(ROCHE)公司處于研究的前沿 。瑞士羅氏公司近日推出兩種新型葉黃素劑型,分別為葉黃素5%CWS(冷水?dāng)U散性干粉)和葉黃素5%TG/P(藥用片劑型) 。該產(chǎn)品可用作食品添加劑 。
國(guó)內(nèi),以萬(wàn)壽菊花提取的葉黃素樹脂經(jīng)皂化作用后制成動(dòng)物飼料著色劑代替進(jìn)口化學(xué)合成的動(dòng)物飼料(例如加麗黃等)已有5至10年的歷史 。青島大學(xué)率先申請(qǐng)了葉黃素方面的國(guó)家發(fā)明專利,并形成了保健品級(jí)原料)))葉黃素粉末,含量達(dá)到50克/公斤)200克/公斤 。廣州范樂(lè)醫(yī)藥科技有限公司生產(chǎn)葉黃素為主的維視保軟膠囊保健品,已經(jīng)面世 。