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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(duì)紫外線引起的皮膚癌有很好的治療效果，對(duì)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。
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。
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(duì)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。
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(duì)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(duì)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(duì)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。
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(duì)照臨床試驗(yàn)，選取健康的成年女性為研究對(duì)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(duì)人體的抗炎作用。
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(duì)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。
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(duì)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(hào)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?？傊絹碓蕉嗟难芯勘砻鳎r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。
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(duì)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(duì)腫瘤細(xì)胞的殺傷作用。對(duì)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(duì)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。
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)。
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(duì)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。
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(duì)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。
[1] 現(xiàn)代藥學(xué)名詞手冊(cè)
[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