期 赵英源,等:虾青素生理活性的研究进展 以及水产品加工废弃物中提取。雨生红球藻因培 虾青素,3,3-二羟基-4,4-二酮基-B 养简单、易于提取、成本低、节约水资源等特胡萝卜素,分子式为CH32O4,相对分子量为 点,被认为是自然界中生产天然虾青素最好的来59686,是1种酮式萜烯类不饱和结构的类胡萝 源。天然的红发夫酵母( Phaffia rhodozyma)卜素(见图1)向。虾青素的分子结构为4个异 因对生长环境要求简单,只需要合适的碳氮比就戊二烯单位以共轭双键形式连接,两端各有1个 能快速生长并实现高密度培养凹。通过酶解法和异戊二烯单位组成的紫罗酮环。虾青素有(3R 酸碱法从废虾壳中提取的虾青素既能增加经济效3R)、(3R,3'S)、(3S,3S)3种旋光异构 益又可以减少环境污染向。虾青素是类胡萝卜素体,虾青素的化学结构中存在许多共轭双键,且 合成的终点,人工化学合成较困难,并且人工合碳碳双键结合的原子的排列方式可以是完全不同 成的虾青素不仅价格昂贵,而且在结构、功能、的,故虾青素存在多个几何异构体。如果2个 应用及安全性等方面都与天然虾青素有着显著基团位于双键的同侧,则称为z(顺式)结构; 差别。 如果2个基团位于双键的不同侧,则称为E(反式) 12虾青素的结构 结构。 OH 图1虾青素的结构 Fig 1 Structure of astaxanthin 2虾青素的生理活性 由基的清除效果较好,并且其清除能力与剂量有 虾青素的生理活性汇总见表1 关。 Chintong等对ABTS自由基清除实验的 21虾青素的抗氧化性 结果显示,虾壳中的虾青素对ABTS的清除活性 氧化损伤是由自由基和活性氧( Reactive ox-具有浓度依赖性,其ECs值为77±06μg/mL, ygen species,ROS)引起的,这些分子具有很高而且虾青素对ABTS的清除活性明显高于抗坏血 的反应活性,是由生物体正常的有氧代谢产生的,酸和二丁基羟基甲苯( Butylated hydroxytoluene, 它们可能会与蛋白质、脂类和DNA等生物体中BHT)(ECs0分别为208±1.1pgmL和151± 重要的化合物发生连锁反应,导致与各种疾病有07ug/mnL)。这一结果证实虾青素对ABTS自 关的蛋白质和脂类的氧化以及DNA损伤。 由基具有明显的清除作用 类胡萝卜素是1种抗氧化剂,而虾青素是2.1.2防止脂质过氧化 活性最强的类胡萝卜素,其抗氧化活性是玉米黄 Brambilla等喂食含有虾青素源饲料的虹 质、叶黄素、角黄素和β胡萝卜素的10倍,是∝-鳟,发现在喂食50d后,其鱼肉中虾青素的平 生育酚的100倍。 均浓度达到(576+0.18)×103mgg。对照组鳟 21.1清除自由基 鱼的丙二醛平均水平在131×103~1.73×103ng/g Dong等采用盐酸预处理-丙酮萃取的方之间,而虾青素源饲料鳟鱼的丙二醛平均浓度从 法从雨生红球藻中提取虾青素,其对DPPH自由1.56×103ngg下降到045×10°ngg。丙二醛与 基清除率为73.2%1.0%,可以看出虾青素具有虾青素浓度的相关性表明,丙二醛水平随鱼肉中 很强的抗氧化性。Dose等凹将虾青素溶解于四虾青素浓度的增加呈线性下降。这些结果证实虾 氢呋喃-乙醇中,进行DPPH自由基清除实验、青素是1种非常有效的抗氧化剂。Goto等叫研 加尔万氧基自由基清除实验和超氧化物自由基清究了P胡萝卜素和虾青素对ADP和Fe诱导的 除实验,观察到虾青素对DPPH和加尔万氧基自脂质体过氧化的影响。这两种化合物都能抑制脂3 期 赵英源, 等：虾青素生理活性的研究进展 81 图 1 虾青素的结构 Fig.1 Structure of astaxanthin 2 虾青素的生理活性 虾青素的生理活性汇总见表 1。 2.1 虾青素的抗氧化性 氧化损伤是由自由基和活性氧（Reactive ox￾ygen species，ROS）引起的，这些分子具有很高 的反应活性，是由生物体正常的有氧代谢产生的， 它们可能会与蛋白质、脂类和 DNA 等生物体中 重要的化合物发生连锁反应，导致与各种疾病有 关的蛋白质和脂类的氧化以及 DNA 损伤 [8]。 类胡萝卜素是 1 种抗氧化剂，而虾青素是 活性最强的类胡萝卜素，其抗氧化活性是玉米黄 质、叶黄素、角黄素和 β- 胡萝卜素的 10 倍，是 α- 生育酚的 100 倍 [9]。 2.1.1 清除自由基 Dong 等 [10] 采用盐酸预处理 - 丙酮萃取的方 法从雨生红球藻中提取虾青素，其对 DPPH 自由 基清除率为 73.2%±1.0%，可以看出虾青素具有 很强的抗氧化性。Dose 等 [11] 将虾青素溶解于四 氢呋喃 - 乙醇中，进行 DPPH 自由基清除实验、 加尔万氧基自由基清除实验和超氧化物自由基清 除实验，观察到虾青素对 DPPH 和加尔万氧基自 由基的清除效果较好，并且其清除能力与剂量有 关。Chintong 等 [12] 对 ABTS 自由基清除实验的 结果显示，虾壳中的虾青素对 ABTS 的清除活性 具有浓度依赖性，其 EC50 值为 7.7±0.6 µg/mL， 而且虾青素对 ABTS 的清除活性明显高于抗坏血 酸和二丁基羟基甲苯（Butylated hydroxytoluene， BHT）（EC50 分别为 20.8±1.1 µg/mL 和 15.1± 0.7 µg/mL）。这一结果证实虾青素对 ABTS 自 由基具有明显的清除作用。 2.1.2 防止脂质过氧化 Brambilla 等 [13] 喂食含有虾青素源饲料的虹 鳟，发现在喂食 50 d 后，其鱼肉中虾青素的平 均浓度达到（5.76±0.18）×103 mg/g。对照组鳟 鱼的丙二醛平均水平在 1.31×103 ~1.73×103 ng/g 之间，而虾青素源饲料鳟鱼的丙二醛平均浓度从 1.56×103 ng/g 下降到 0.45×103 ng/g。丙二醛与 虾青素浓度的相关性表明，丙二醛水平随鱼肉中 虾青素浓度的增加呈线性下降。这些结果证实虾 青素是 1 种非常有效的抗氧化剂。Goto 等 [14] 研 究了 β- 胡萝卜素和虾青素对 ADP 和 Fe2+ 诱导的 脂质体过氧化的影响。这两种化合物都能抑制脂 以及水产品加工废弃物中提取。雨生红球藻因培 养简单、易于提取、成本低、节约水资源等特 点，被认为是自然界中生产天然虾青素最好的来 源 [2]。天然的红发夫酵母（Phaffia rhodozyma） 因对生长环境要求简单，只需要合适的碳氮比就 能快速生长并实现高密度培养 [3]。通过酶解法和 酸碱法从废虾壳中提取的虾青素既能增加经济效 益又可以减少环境污染 [4]。虾青素是类胡萝卜素 合成的终点，人工化学合成较困难，并且人工合 成的虾青素不仅价格昂贵，而且在结构、功能、 应用及安全性等方面都与天然虾青素有着显著 差别 [5]。 1.2 虾青素的结构 虾青素，3，3’- 二羟基 -4，4’- 二酮基 -β， β- 胡萝卜素，分子式为 C40H52O4，相对分子量为 596.86，是 1 种酮式萜烯类不饱和结构的类胡萝 卜素（见图 1）[6]。虾青素的分子结构为 4 个异 戊二烯单位以共轭双键形式连接，两端各有 1 个 异戊二烯单位组成的紫罗酮环。虾青素有（3R， 3’R）、（3R，3’S）、（3S，3’S）3 种旋光异构 体，虾青素的化学结构中存在许多共轭双键，且 碳碳双键结合的原子的排列方式可以是完全不同 的，故虾青素存在多个几何异构体 [7]。如果 2 个 基团位于双键的同侧，则称为 Z（顺式）结构； 如果2个基团位于双键的不同侧，则称为E（反式） 结构