天然虾青素生物活性研究进展

闫慧云，王桂林，闫 唯，郝丽琴，赵二劳

(忻州师范学院 化学系 , 山西 忻州 034000)

天然虾青素生物活性研究进展

闫慧云，王桂林，闫 唯，郝丽琴，赵二劳

(忻州师范学院 化学系 , 山西 忻州 034000)

天然虾青素是β-胡萝卜素的一种，具有多种生物活性，在食品、医药、保健品、化妆品和养殖业等行业得到广泛应用。本文综述天然虾青素生物活性的研究进展，展望其发展前景，为进一步开展天然虾青素的相关研究提供参考。

天然虾青素；生物活性；进展

从天然产物中提取制备的虾青素，人们习惯称之为天然虾青素。天然虾青素又称虾黄素、虾黄质和龙虾壳色素等，是从虾蟹外壳、鲑鱼、牡蛎及藻类、真菌中发现的一种β-胡萝卜素。天然虾青素化学名称为3,3'-二羟基-4,4，-二酮基-β,β'-胡萝卜素，分子式C40H52O4，相对分子质量596.86。由于天然虾青素无论生物活性还是安全性均优于化学合成的虾青素，所以在食品、医药、保健品、化妆品和养殖业等行业，人们更趋向于使用天然虾青素。目前，许多研究表明，天然虾青素具有抗氧化、抗肿瘤、预防心血管疾病、提高免疫力和着色等诸多生物活性[1]。天然虾青素的这些卓越生物活性，使它在作为高级保健品、药品和饲料添加剂方面有着广阔的市场和经济价值。本文综述天然虾青素生物活性的研究进展，展望其发展前景，为进一步开展天然虾青素的相关研究提供参考。

1 抗氧化作用

天然虾青素的分子结构决定了其能有效猝灭单线态氧和清除自由基能力，具有极强的抗氧化活性，被誉为"超级抗氧化剂"。天然虾青素是类胡萝卜素中唯一一种可以通过血脑屏障的物质，其抗氧化能力是所有类胡萝卜素中最强的，其超强的抗氧化能力使得天然虾青素对人类的身体健康起着重要作用，它可以有效防止人体各组织器官、细胞、DNA等被氧化造成损伤和衰老[2]。王茵等[3]通过对KM小鼠连续喂食天然虾青素30d后的实验，研究了天然虾青素抗疲劳和抗氧化的作用，结果表明，天然虾青素可增加小鼠力竭游泳时间，降低游泳运动后小鼠机体内BLA和BUN浓度，提高LG，MG和血糖浓度；提高肝脏和血液中的T-SOD，GSH-Px和T-AOC等活性指标，降低MDA和NO浓度，证明天然虾青素具有显著的抗氧化和抗疲劳作用。杨艳等[4]对自然衰老小鼠的研究也表明，摄入适量天然虾青素可显著降低自然衰老小鼠血液中MDA含量，提高SOD和GSH-Px酶活性。说明天然虾青素能有效增强老龄小鼠体内抗氧化能力，有助于延缓小鼠的自然衰老。Connor[5]等分析了天然虾青素、胡萝卜素等保护小鼠肾纤维细胞免受UVA诱导产生的氧化的能力，发现天然虾青素保护机体免受UVA光诱导的氧化效果最佳。此外，张金玲等[6]采用清除DPPH自由基法，研究了从三文鱼皮中提取的虾青素体外抗氧化能力。结果表明，虾青素具有强的DPPH自由基清除能力，具有天然抗氧化剂的应用价值。

2 增强免疫作用

动物的机体虽是一个免疫系统，但不能时刻保证自身不受病菌感染。天然虾青素能刺激体内免疫球蛋白的产生，改善机体免疫器官功能，调节机体免疫系统，提升机体免疫能力[7]。Okai Y等[8]研究了虾青素对鼠免疫活性细胞的繁殖及功能的影响, 结果表明，天然虾青素可增强鼠免疫活性细胞的繁殖，对其它功能也具有免疫调节活性。有关研究[9]还表明，天然虾青素能够部分恢复老龄小鼠的体液免疫系统，其中能使小鼠体内的IgM和IgG都增加，表明在抗原入侵初期，天然虾青素能增强特异性体液免疫反应。海璇隽等[10]以小鼠和大鼠为对象，考察天然虾青素对生物体免疫功能的影响，即通过对小鼠灌胃低、中、高剂量的天然虾青素，考察对小鼠免疫器官指数、巨噬细胞吞噬功能和血清抗体水平的影响；采用腹腔注射D-半乳糖的方式建立大鼠的致衰老模型，考察灌胃天然虾青素对大鼠免疫器官指数及形态的影响。结果表明，灌胃天然虾青素后，小鼠各剂量组血清抗体水平均显著升高，中剂量组小鼠脾脏指数显著升高，中、高剂量组小鼠的胸腺指数和吞噬系数均显著升高；灌胃天然虾青素的衰老大鼠组胸腺指数显著升高，同时D-半乳糖诱导的肝脏、胸腺和脾脏细胞损伤得到明显改善。说明天然虾青素可提高非特异性免疫和体液免疫功能。

3 抗癌作用

癌症与遗传、接触致癌物、氧化损伤、基因突变等多种因素有关。诸多研究发现天然虾青素可通过多种途径达到抗癌、防癌的作用[11]。汪振诚等[12]研究了饲料中添加天然虾青素对致癌物使大鼠结肠癌形成过程的作用，发现天然虾青素能有效抑制大肠癌细胞的增殖。天然虾青素的抗癌作用还与其诱导细胞间腺连接通讯的能力密切相关，因细胞间腺连接通讯功能的抑制或破坏是促癌作用的重要机制[1]。Zhang L等[13]通过体外实验发现，天然虾青素可促进人体皮肤成纤维细胞间腺连接通讯。肖爽等[14]研究发现天然虾青素可以诱导胃癌细胞的凋亡。总之，越来越多的研究表明，虾青素具有抑癌、抗癌作用，这些作用主要体现在虾青素预防肿瘤的发生、抑制肿瘤细胞增殖、促进肿瘤细胞凋亡、抑制肿瘤转移、增强免疫、增加细胞间通讯等方面[15]。

4 预防心血管疾病

高密度脂蛋白(HDL)能预防并缓解冠心病的危险，低密度脂蛋白(LDL)易导致动脉粥状硬化，高含量的HDL能预防动脉粥状硬化，人体中LDL越多，就越容易患动脉硬化，膳食抗氧化剂能通过抑制LDL氧化降低动脉硬化的危险，对心血管疾病起到预防作用[16]。临床应用研究表明，天然虾青素能够降低LDL浓度并抑制LDL氧化，提高HDL含量，进而预防动脉硬化[17]。相关研究[18-19]还表明，虾青素能有效地降低成年大鼠中由缺血性脑损伤引起的伤害；减轻巨噬细胞的炎症反应，增加动脉粥样硬化斑块的稳定性，降低动脉斑块中巨噬细胞的渗入，减少斑块破裂及粥样硬化斑块的形成，通过改善血流预防动脉硬化、冠心病等心血管疾病；能够降血压和抑制血栓，预防和治疗心肌梗死、动脉粥样硬化及缺血再灌注损伤等心血管系统疾病。虾青素可能通过减少谷氨酸盐释放、抑制氧化应激来改善缺血性脑自由基损伤及细胞凋亡等神经性病变[20]。

5 着色作用

天然虾青素呈艳丽的红色, 可与肌红蛋白非特异结合，具有极强的色素沉积能力, 作为一种功能性营养色素, 不但可用于食品以及动物肌肤着色，还可增加营养，在食品、饲料等工业中有广阔的应用前景[21]。如鲑鱼、虹鳟鱼和鲟鱼食用了含有一定浓度天然虾青素的饲料后，鱼皮和肌肉中因积累了天然虾青素而呈红色，使鲑鱼、虹鳟鱼和鲟鱼的肉质鲜美，营养增加，同时，也可增加鱼类的抗病能力和繁殖能力[22]。在鸡鸭饲料中添加一定浓度的天然虾青素，鸡鸭食用后，天然虾青素可积累在蛋黄中，使蛋黄颜色变红，不但可增加禽蛋营养，提高禽蛋的商品价值，还可促进家禽的生长和提高家禽的产蛋率[23]。陈晓明等[24]研究了添加天然虾青素鱼食对金鱼体色的影响。结果表明，天然虾青素的添加对金鱼着色十分有效, 能使其体色更加艳丽, 可提高观赏价值。

6 发展前景

由于天然虾青素卓越的生物活性使其具有广泛的应用前景和巨大的市场潜力。天然虾青素主要应用于食品、医药、保健品、化妆品和养殖业等行业。但总的来说，目前对天然虾青素生物活性的认识和科学研究仍显不足，且大多研究数据来自细胞和动物实验，临床研究较少。同时，由于天然虾青素易被氧化和降解，且其在自然界中相对含量较少，使其提取制备工艺较为复杂，导致天然虾青素产量较少，价格昂贵。目前全球仅有少数几家生产天然虾青素的企业，而我国仅有一家企业初具规模[25]。因此，进一步开展天然虾青素生物活性的研究，通过更广泛的临床试验和研究来探明天然虾青素对人体健康的保护功能和预防疾病的作用，着力解决天然虾青素稳定性较差的问题，创新和优化绿色高效的天然虾青素富集提取制备工艺，寻求或培育新的天然虾青素生物资源，实现天然虾青素的规模化生产，将是未来发展的方向。

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(本文文献格式：闫慧云，王桂林，闫 唯，等.天然虾青素生物活性研究进展[J].山东化工，2017，46(08)：64-65,67.)

Research Progress in the Biological Activities of Natural Astaxanthin

YanHuiyun,WangGuilin,Yanwei,HaoLiqin,ZhaoErlao

(Department of Chemistry, Xinzhou Teachers University, Xinzhou 034000, China)

The natural astaxanthin was a kind of β-caroteniod, duing to its various biological activities, the feasibility of their industrial application had been verified, such as food and medicine industry, health care and cosmetic products, breeding industry and so on. Thus, this review discussed the research progress on the biological activity and the development prospect of astaxanthin. Maybe it was helpful for the further study on astaxanthin and its applications.

astaxanthin; biological activity; progress

2017-03-08

国家级大学生创新创业训练计划项目(201610124001)；山西省高等学校大学生创新创业训练计划项目(2016381)；忻州师院化学化工创新基地项目(2017)

闫慧云(1995—)，本科生，就读于忻州师范学院化学系；通信作者：赵二劳(1952—)，山西省原平市人，教授，从事天然产物活性成分提取分离研究。

TS202.3

A

1008-021X(2017)08-0064-02