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 。在世界許多國家和地區(qū),特別是美國和許多亞洲國家的消費(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變化 。因?yàn)槠淞己玫闹芰头�(wěn)定安全等特性,在歐美等國家已經(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,對(duì)葉黃素和玉米黃素新陳代謝過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,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歲以上的人來說,是成為永遠(yuǎn)失明的第一原因 。在西方國家,ARMD是導(dǎo)致后天性失明的首要誘因 。全球有2500萬~3000萬人受其影響 。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傷害的產(chǎn)品產(chǎn)生重要的影響 。
黃體素的應(yīng)用在我國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)的保健食品市場上占有一席之地 。
葉黃素的生產(chǎn)和研究
我國在葉黃素的生產(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)美國的種子開始在山東等地種植萬壽菊花,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 �，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13萬元計(jì)算,銷售額達(dá)到1.95億元,占2002年全國天然色素總產(chǎn)值30%相當(dāng)可觀 。估計(jì)2002年全國葉黃素產(chǎn)量已經(jīng)超過全球的一半 。目前,我國已經(jīng)形成了一條葉黃素樹脂的產(chǎn)業(yè)鏈 。由萬壽菊花的種植、到萬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 。1967年,Valadon和Munmery研究認(rèn)為萬壽菊花中單獨(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)過程中形成的 。這一類問題還有待于人們進(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,工藝過程是將該藻在含有葡萄糖玉米漿、尿素、無機(jī)鹽的培養(yǎng)基中,28e培養(yǎng)9d,培養(yǎng)過程中適當(dāng)添加葡萄糖,可產(chǎn)葉黃素294mg/L 。霍夫曼-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 。最近有一則美國專利報(bào)道經(jīng)過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,已經(jīng)批準(zhǔn)了萬壽菊花提取物成為允許的食品著色劑 。目前,在美國和歐洲,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 。
國內(nèi),以萬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 。