514-78-3/角黃素的性質與開發應用

角黃素是一種具有廣泛應用價值的類胡蘿卜素。它具有著色和許多生理功能, 可用于飼料、食品、化工、醫藥等行業, 具有很高的經濟價值。因此, 研究角黃素的生物來源、生產方法, 對角黃素的生產與開發有重要的意義。

1 角黃素的性質與功能

角黃素(canthaxanthin), 亦稱斑蝥黃、斑蝥黃質,分子式為C40H52O2 ,化學名稱為β,β′-胡蘿卜素-4, 4′-二酮,是一種非維生素A源類胡蘿卜素。天然的角黃素存在于某種蘑菇、甲殼類、魚類、藻類、蛋、血液和肝臟中,含量極微。角黃素第1次是從可食的蘑菇(Cantharellus cinnabarinus)中分離出來的。它作為一個二酮類類胡蘿卜素在紅色波長范圍內是一種有用的食品著色劑, 它可用于養殖鮭魚和沼蝦的著色。研究表明, 含酮基的類胡蘿卜素角黃素抑制癌變的能力比β-胡蘿卜素強。又有實驗證明,角黃素能顯著的增加火雞血液中的膽固醇、總蛋白、脲酸、甘油三羧酸的含量, 而上述這些方面都被黃曲霉毒素顯著的降低,-胡蘿卜素則不影響所測的血液中的任何一種,故關于肌氨酸激酶活性方面角黃素和黃曲霉毒素之間有一個明顯的相互作用, 即在黃曲霉毒素存在時,當食用的角黃素含量增加時, 肌氨酸激酶活性下降。從大量的臨床試驗表明,角黃素和β-胡蘿卜素的結合對治療生血性原卟啉癥(EPP)和復合光疾病(PMLE)病人比單獨用β-胡蘿卜素好得多。另外,角黃素具有光防護作用,它是帶電的活化分子的優秀淬滅劑, 同時也能與基態分子反應正因為如此,它可作為人體里的親油性抗氧化劑,可以保護細胞和細胞結構被存在于細胞脂肪部分的氧化劑氧化。而且角黃素具有免疫調節活性,可作為人體中的免疫調節化合物。細菌學和細胞學的研究表明,角黃素具有抗誘變復合物和防止惡性胞轉移的功能。角黃素能使血液中的T 和B 淋巴細胞增殖,可增加瘤塊中的胞毒巨噬細胞和T細胞的活性, 維持抗原中的巨噬細胞受體。

2 角黃素的應用

角黃素是一種具有很高應用價值和經濟價值的添加劑,在食品、醫藥、保健品、飼料和日用化妝品等行業有著廣闊的應用前景。1984年FDA/WHO批準角黃素列入食品添加劑并制訂了質量標準。在飼料方面,角黃素可作為魚類和禽類飼料的著色劑,以增強魚類肉體的顏色和禽類皮膚的顏色以及蛋黃的顏色。博禮敦利用448 只泰國雜交鴨做實驗,來比較角黃素、蝦青素和檸檬黃素3種類胡蘿卜素在蛋黃著色和蛋黃實際沉積中的相對效率, 結果表明角黃素在蛋黃中的沉積效率是18%,而蝦青素和檸檬黃素分別為4%和5%。飼喂12mg/kg 的檸檬黃素的鴨, 其蛋黃著色的平均羅氏蛋黃比色扇(RYCF)值為13.4,與飼喂4 mg/kg的角黃素試驗組相當(RYCF 值13.5)。由此說明,與蝦青素和檸檬黃素相比,角黃素對鴨蛋黃的著色效率最高。

3 角黃素的生物來源

極端嗜鹽細菌突變體TM是1996年4月從埃及的一個海水蒸發池里的土壤樣本中分離得到的。在含有1%的酵母
膏、0.75%的酪蛋白氨基酸、25%的氯化鈉、4%的硫酸鎂、0.2%的氯化鉀、pH值為7.2的培養基中,37℃下搖瓶培養6d,突變株TM能產生2.06mg的總類胡蘿卜素/g干細胞,包括0.06mg的-胡蘿卜素和0.7mg的角黃素。突變株TM所具有的獨特的特征如下:①培養基中的氯化鈉濃度特別高,有利于防止其他微生物的污染,正因為如此,故不需要殺菌程序;②低于10%的氯化鈉濃度可誘導細胞自溶。因此,在淡水中細胞溶解自動發生,不需要細胞分解裝置;③而且,從突變株TM中提取和純化類胡蘿卜素的程序比從其他的來源中要簡單,就象細菌類胡蘿卜素比其他來源的類胡蘿卜素要容易分離。正由于以上特征,突變株TM對魚類、禽類和食品工業來說是一個最有前景的角黃素來源,通過獲得高產突變株或從菌體中分離出一個與類胡蘿卜素生物合成有關的克隆基因來提高產量。

4 結束語

角黃素是一個具有很高的應用價值和經濟價值的色素,在飼料、食品、醫藥、化妝品等方面具有很大的應用潛力。因此,天然角黃素生產更具有發展潛力,開發角黃素的生物來源成為角黃素研究的一項重要課題。目前國外報道的微生物中角黃素的含量均不很高,離大規模生產還有一定距離,國內尚未有這方面的報道。開展利用現代生物技術篩選角黃素的高產菌株,優化培養條件,提高提取率等方面的研究不僅有理論價值,而且有廣闊的應用開發前景。