角黃素是一種具有廣泛應(yīng)用價(jià)值的類(lèi)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(yī)藥等行業(yè), 具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。因此, 研究角黃素的生物來(lái)源、生產(chǎn)方法, 對(duì)角黃素的生產(chǎn)與開(kāi)發(fā)有重要的意義。

1 角黃素的性質(zhì)與功能

角黃素(canthaxanthin), 亦稱(chēng)斑蝥黃、斑蝥黃質(zhì),分子式為C40H52O2 ,化學(xué)名稱(chēng)為β,β′-胡蘿卜素-4, 4′-二酮,是一種非維生素A源類(lèi)胡蘿卜素。天然的角黃素存在于某種蘑菇、甲殼類(lèi)、魚(yú)類(lèi)、藻類(lèi)、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(lái)的。它作為一個(gè)二酮類(lèi)類(lèi)胡蘿卜素在紅色波長(zhǎng)范圍內(nèi)是一種有用的食品著色劑, 它可用于養(yǎng)殖鮭魚(yú)和沼蝦的著色。研究表明, 含酮基的類(lèi)胡蘿卜素角黃素抑制癌變的能力比β-胡蘿卜素強(qiáng)。又有實(shí)驗(yàn)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(cè)的血液中的任何一種,故關(guān)于肌氨酸激酶活性方面角黃素和黃曲霉毒素之間有一個(gè)明顯的相互作用, 即在黃曲霉毒素存在時(shí),當(dāng)食用的角黃素含量增加時(shí), 肌氨酸激酶活性下降。從大量的臨床試驗(yàn)表明,角黃素和β-胡蘿卜素的結(jié)合對(duì)治療生血性原卟啉癥(EPP)和復(fù)合光疾病(PMLE)病人比單獨(dú)用β-胡蘿卜素好得多。另外,角黃素具有光防護(hù)作用,它是帶電的活化分子的優(yōu)秀淬滅劑, 同時(shí)也能與基態(tài)分子反應(yīng)正因?yàn)槿绱?它可作為人體里的親油性抗氧化劑,可以保護(hù)細(xì)胞和細(xì)胞結(jié)構(gòu)被存在于細(xì)胞脂肪部分的氧化劑氧化。而且角黃素具有免疫調(diào)節(jié)活性,可作為人體中的免疫調(diào)節(jié)化合物。細(xì)菌學(xué)和細(xì)胞學(xué)的研究表明,角黃素具有抗誘變復(fù)合物和防止惡性胞轉(zhuǎn)移的功能。角黃素能使血液中的T 和B 淋巴細(xì)胞增殖,可增加瘤塊中的胞毒巨噬細(xì)胞和T細(xì)胞的活性, 維持抗原中的巨噬細(xì)胞受體。

2 角黃素的應(yīng)用

角黃素是一種具有很高應(yīng)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值的添加劑,在食品、醫(yī)藥、保健品、飼料和日用化妝品等行業(yè)有著廣闊的應(yīng)用前景。1984年FDA/WHO批準(zhǔn)角黃素列入食品添加劑并制訂了質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。在飼料方面,角黃素可作為魚(yú)類(lèi)和禽類(lèi)飼料的著色劑,以增強(qiáng)魚(yú)類(lèi)肉體的顏色和禽類(lèi)皮膚的顏色以及蛋黃的顏色。博禮敦利用448 只泰國(guó)雜交鴨做實(shí)驗(yàn),來(lái)比較角黃素、蝦青素和檸檬黃素3種類(lèi)胡蘿卜素在蛋黃著色和蛋黃實(shí)際沉積中的相對(duì)效率, 結(jié)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(yàn)組相當(dāng)(RYCF 值13.5)。由此說(shuō)明,與蝦青素和檸檬黃素相比,角黃素對(duì)鴨蛋黃的著色效率最高。

3 角黃素的生物來(lái)源

極端嗜鹽細(xì)菌突變體TM是1996年4月從埃及的一個(gè)海水蒸發(fā)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(yǎng)基中,37℃下?lián)u瓶培養(yǎng)6d,突變株TM能產(chǎn)生2.06mg的總類(lèi)胡蘿卜素/g干細(xì)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(dú)特的特征如下:①培養(yǎng)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?yàn)槿绱?故不需要?dú)⒕绦?②低于10%的氯化鈉濃度可誘導(dǎo)細(xì)胞自溶。因此,在淡水中細(xì)胞溶解自動(dòng)發(fā)生,不需要細(xì)胞分解裝置;③而且,從突變株TM中提取和純化類(lèi)胡蘿卜素的程序比從其他的來(lái)源中要簡(jiǎn)單,就象細(xì)菌類(lèi)胡蘿卜素比其他來(lái)源的類(lèi)胡蘿卜素要容易分離。正由于以上特征,突變株TM對(duì)魚(yú)類(lèi)、禽類(lèi)和食品工業(yè)來(lái)說(shuō)是一個(gè)最有前景的角黃素來(lái)源,通過(guò)獲得高產(chǎn)突變株或從菌體中分離出一個(gè)與類(lèi)胡蘿卜素生物合成有關(guān)的克隆基因來(lái)提高產(chǎn)量。

4 結(jié)束語(yǔ)

角黃素是一個(gè)具有很高的應(yīng)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值的色素,在飼料、食品、醫(yī)藥、化妝品等方面具有很大的應(yīng)用潛力。因此,天然角黃素生產(chǎn)更具有發(fā)展?jié)摿?開(kāi)發(fā)角黃素的生物來(lái)源成為角黃素研究的一項(xiàng)重要課題。目前國(guó)外報(bào)道的微生物中角黃素的含量均不很高,離大規(guī)模生產(chǎn)還有一定距離,國(guó)內(nèi)尚未有這方面的報(bào)道。開(kāi)展利用現(xiàn)代生物技術(shù)篩選角黃素的高產(chǎn)菌株,優(yōu)化培養(yǎng)條件,提高提取率等方面的研究不僅有理論價(jià)值,而且有廣闊的應(yīng)用開(kāi)發(fā)前景。