β-胡萝卜素氧化降解产物及其生理活性研究

中图分类号：Ｑ５；文献标识码：Ａ；文章篇号：１００７－２７６４（２００４）０２－００１５８－０６０　β－胡萝卜素的生理功能及其提取技术的研究进展朱秀灵 车振明 徐伟 焦云鹏 熊华　（西华大学生物工程系，　成都６１００３９）　摘 要：β－胡萝卜素不仅是人体内ＶＡ的重要来源，而且其本身对人体也具有重要的生理功能，它可以预防、延缓和治疗某些疾病，尤其是癌症，同时也能提高机体的免疫功能。

但提取方法目前报道不多，本文针对其生理功能及其提取方法做一综述。

　关键词：β－胡萝卜素；生理功能；提取　目前全世界β－胡萝卜素的需求量每年以７％~9％的速度增长，美国的需求量近些年以10%~15%的速率递增，且在欧美和日本等国都已形成市场。

据报道，全世界β－胡萝卜素的年需求量在１０００ｔ左右，在我国其年销售量约为４～５吨，其需求基本上从国外进口。

β－胡萝卜素作为食品添加剂和营养增补剂已被联合国粮农组织和世界卫生组织食品添加剂联合专家委员会推荐，被认定为Ａ类优秀营养色素，并在世界５２个国家和地区获准应用［１］。

所以，β－胡萝卜素越来越引起人们的关注和兴趣，其研究十分活跃。

　但是就目前而言，人们对β－胡萝卜素的各种生理功能及其作用机理并不太清楚，其提取技术也是处于探索之中。

下面就目前状况对其生理功能及其提取方法做一综述。

　１ β－胡萝卜素的生理功能　１．１　β－胡萝卜素是维生素Ａ的重要来源　１９１９年Ｓｔｅｅｎｋｂｏｃｋ发现β胡萝卜素可能具有维生素Ａ活性［２］。

1928年发现一分子的β-胡萝卜素在体内酶的作用下可转变为二分子的维生素A，且在食物中含量最丰富，因而被认为是人体维生素A的主要来源。

Mｏｏｒｅ（１９２９）通过实验发现，缺乏ＶＡ的大鼠补饲β－胡萝卜素后能显著提高体内ＶＡ水平，从而证实了β－胡萝卜素能在体内酶的作用下转化为维生素Ａ，发挥维生素Ａ　的作用，所以又称维生素Ａ原。

该转化酶能在体内V A缺乏时将β－胡萝卜素转化为V A，当体内V A增加到需要量时，酶即停止转化，从而通过酶的自动控制来维持体内V A的需要。

β-胡萝卜素高产菌株的选育及代谢调控的初步研究的开题报告一、研究背景和意义β-胡萝卜素是一种重要的天然色素，具有广泛的应用前景。

其具有很高的抗氧化性和免疫调节性，并且能够预防癌症、强化视力等功效。

因此，β-胡萝卜素在保健品、食品、化妆品和医药等领域有广泛的应用。

目前，β-胡萝卜素主要是从植物中提取得到，其成本高昂且存在着营养成分的变化。

因此，寻找高效、低成本的β-胡萝卜素生产方法已成为一个研究热点。

菌种代谢调控是实现β-胡萝卜素高产的重要途径。

通过在微生物中诱导或改变代谢物的生产，可以最大化β-胡萝卜素合成的效率。

因此，本研究选育β-胡萝卜素高产菌株，并对其代谢途径进行调控，在微生物中实现β-胡萝卜素的高效生产。

二、研究内容和方法1. 选育β-胡萝卜素高产菌株通过对菌株的筛选和迭代培养等方式，选育出β-胡萝卜素高产菌株。

同时，分析其生长特性和β-胡萝卜素合成途径的变化。

2. 代谢调控实验通过加入代谢调控子或改变培养条件等方式，调控β-胡萝卜素的合成途径，进一步提高β-胡萝卜素的生产效率。

3. 技术分析和数据处理使用高效液相色谱仪、香料计和荧光显微镜等技术工具对β-胡萝卜素的含量和细胞中β-胡萝卜素的位置和形态进行分析和处理。

三、预期结果和意义本研究的预期结果为：1. 选育出β-胡萝卜素高产菌株，并探究其生长特性和代谢通路的变化。

2. 通过代谢调控，进一步提高β-胡萝卜素的合成效率，并明确代谢调控因子对β-胡萝卜素合成的影响。

本研究对于β-胡萝卜素的高效生产和代谢调控的探究具有重要的实践意义和应用价值。

同时，为挖掘微生物合成其他天然产物的方法和途径提供了新的思路和方法。

研究与探讨Vol.34,No.08,2013反应条件对β－胡萝卜素氧化降解产物的影响刘珊，胡军，曾世通，胡有持，宗永立（中国烟草总公司郑州烟草研究院，河南郑州450001）摘要：为考察反应条件对β-胡萝卜素氧化降解过程的影响，对不同反应条件下的降解产物进行了GC-MS 分析。

结果表明：β-胡萝卜素氧化降解产物主要香味成分有2，2，6-三甲基环己酮、异佛尔酮、β-环柠檬醛、β-紫罗兰酮、二氢猕猴桃内酯等，其中二氢猕猴桃内酯的含量最高；溶剂、体系pH 与反应时间对降解产物中的主要香味成分的组成具有不同程度的影响；与乙醚、石油醚和环己烷相比，极性较大的乙醇体系更有利于氧化降解反应，而主要香味成分的总量随反应时间的延长或pH 下降呈先增加后减少的趋势。

在所采用的各种氧化降解条件中，以乙醇为反应溶剂，体系pH3.0，反应3h 的降解产物中主要香味成分的总量最高，二氢猕猴桃内酯的含量也为最高。

关键词：β-胡萝卜素，氧化降解，反应条件，β-紫罗兰酮，二氢猕猴桃内酯Effect of reaction conditions on oxidative degradation productsof β-caroteneLIU Shan ，HU Jun ，ZENG Shi-tong ，HU You-chi ，ZONG Yong-li （Zhengzhou Tobacco Research Institute of CNTC ，Zhengzhou 450001，China ）Abstract ：In order to study effects of reaction conditions on oxidation of β-carotene ，different degradationproducts were analyzed by GC -MS.Results showed that oxidative degradation products of β-carotene included 2，2，6-trimethyl -cyclohexanone ，isophorone ，β-cyclocitral ，β-ionone ，dihydroactinidiolide ，and so on.The content of dihydroactinidiolide was much higher than that of other components.Solvents ，pH and reaction time had effects on composition of degradation products of β-carotene in different pared with diethyl ether ，petroleum ether and cyclohexane ，ethanol system was better for oxidative degradation.In addition ，with the pH declined or reaction time expanded ，total amount of main flavor components reduced before increasing.The optimum degradation conditions determined by this method were holding for 3h at pH3.0in the medium of ethanol.Key words ：β-carotene ；oxidative degradation ；reaction conditions ；β-ionone ；dihydroactinidiolide 中图分类号：TS201.2文献标识码：A 文章编号：1002-0306（2013）08-0127-05收稿日期：2012－11－13作者简介：刘珊（1977-），女，硕士，工程师，主要从事香精香料方面的研究。

β-胡萝卜素的功能及提取技术的研究进展摘要：β-胡萝卜素和类胡萝卜素广泛存在自然界中。

作为维生素A的前体，可提高人体的免疫能力，也是一种抗氧化剂，可淬灭与清除机体内产生的自由基。

重要的是β-胡萝卜素和类胡萝卜素能预防癌症和减缓癌症的发展，细胞缝间联结的理论支持了类胡萝卜素的具有这一效果的看法，但是根据人群调查也出现类胡萝卜素具有负结果的报道。

本文就类胡萝卜素的营养功能的研究现状作一概要综述。

关键词：β-胡萝卜素；类胡萝卜素；免疫；抗氧化剂；癌症；细胞缝间联结自然界中存在着600多种类胡萝卜素，而其中有50余种能形成维生素A。

β-胡萝卜素是类胡萝卜素家族中的一名成员，从理论上说，β-胡萝卜素可分裂形成两分子的维生素A，而且人体中的β-胡萝卜素主要存在于血浆之中，被认为是人体必需的胡萝卜素，类胡萝卜素分子中重要的共同结构是有一个带有9个双键的异戊二烯的链，在其两端各有一个β-紫萝酮，此β-紫萝酮可能以异构型，取代型和开环型的形式存在，双键的数目可能表明其抗氧化的能力，因而DiMascio[1]认为:在番茄红素中这种能力表现得最强。

β-胡萝卜素被人体摄入后，可能被肠壁直接吸收，或者转化成维生素A。

这说明β-胡萝卜素具有2种独立的功能，即具抗氧化和维生素A 前体的功能。

β-胡萝卜素作为维生素A 的来源对素食者是必需的。

因为动物产品所含的视黄醇可为人体提供所需的维生素A。

即使在发达国家中也有30% 的维生素A的营养摄入由供给。

所以β-胡萝卜素是普遍需要的一种维生素A前体。

类胡萝卜素可通过植物生物合成形成，它可以通过抗光氧化过程对植物起着保护作用，为叶绿体的组分，能淬灭过氧化物或者使辐射失去活性。

因为大多数生活的植物能形成类胡萝卜素，所以许多植物中都有类胡萝卜素存在。

人类最重要的类胡萝卜来源为果蔬，它们含有不同种类不同含量的类胡萝卜素。

Man-gels [2]和Chug-Ahaja[3]等证明果蔬中类胡萝卜素种类和含量与品种、季节、成熟度都有关系。

胡萝卜素类物质的生物学效应胡萝卜素是一类广泛存在于植物中的类胡萝卜素物质，包括β-胡萝卜素、α-胡萝卜素、γ-胡萝卜素等几种成分。

这些物质在人体内可以代谢为维生素A，但是人体对于胡萝卜素的吸收利用能力相对较差。

除了作为维生素A的前体之外，胡萝卜素还具有其他的生物学效应，包括抗氧化、免疫调节、抗癌等作用。

本文将探讨胡萝卜素类物质的生物学效应。

一、抗氧化作用胡萝卜素类物质具有明显的抗氧化作用，可以清除自由基，减轻细胞对氧化胁迫的损伤。

自由基是一类具有高度活性的分子，可以与细胞内的脂质、蛋白质、核酸等生物大分子相互作用，导致细胞溶解、死亡，并可能导致多种疾病的发生。

胡萝卜素类物质可以通过捕捉自由基，实现抗氧化保护细胞。

已经有多项研究表明，胡萝卜素可以降低氧化性应激引发的炎症反应，预防慢性炎症性疾病的发生。

二、免疫调节作用胡萝卜素类物质还具有一定的免疫调节作用，可以影响细胞免疫和体液免疫的功能，从而抵抗感染和疾病。

研究表明，胡萝卜素可以促进巨噬细胞的吞噬作用，增强天然免疫力。

此外，胡萝卜素还可以调节T细胞的分化、增殖和分泌细胞因子等免疫功能，提高免疫应答能力，抵御病原微生物的入侵。

三、抗癌作用胡萝卜素类物质具有一定的抗癌作用，可以预防多种恶性肿瘤的发生。

研究表明，胡萝卜素可以通过多种机制抑制癌细胞的增殖和生长，促进癌细胞凋亡。

早期的流行病学调查表明，经常摄入含有高量胡萝卜素的食品，如胡萝卜、南瓜、西兰花等，可以预防许多常见的恶性肿瘤，如肺癌、前列腺癌等。

此外，一些临床研究还发现，胡萝卜素可以缓解放疗和化疗引起的副作用，增强患者的生活质量。

综上所述，胡萝卜素类物质具有多种生物学效应，除了作为维生素A的前体之外，还可作为抗氧化剂、免疫调节剂和抗癌剂使用。

虽然胡萝卜素在人体内的吸收利用率相对较低，但是通过食物来获得足够量的胡萝卜素仍是一种健康的生活方式。

建议维持良好的饮食习惯，多摄入富含胡萝卜素的水果和蔬菜，以维护身体健康。

β-胡萝卜素O_3-NaBH_4化学降解产物及应用孙力;肖燕;张成敏;胡群;缪明明【期刊名称】《中国烟草学报》【年(卷),期】1999(0)1【摘要】类胡萝卜素是一类重要的香味物质的前体。

在新鲜烟叶中，已有１８种类胡萝卜素被分离和鉴定。

其中β－胡萝卜素和叶黄素是主要成分。

烟叶在醇化过程中，类胡萝卜素经过生物降解，可生成一系列的挥发性芳香化合物，它们对卷烟的吸食品质有较大影响。

本文研究了β－胡萝卜素...【总页数】2页(P50-51)【关键词】β-胡萝卜素;降解产物;类胡萝卜素;β-紫罗兰酮;NaBH₄;二氢猕猴桃内酯;结构鉴定;红外光谱仪;生成机理;单线态氧【作者】孙力;肖燕;张成敏;胡群;缪明明【作者单位】云南省烟草工业研究所;云南省烟草公司质检站【正文语种】中文【中图分类】O629.4【相关文献】1.β-胡萝卜素的化学降解及其降解物在卷烟加香中的应用 [J], 刘金霞;李元实;赵铭钦;姬小明2.类胡萝卜素化学降解产物在卷烟加香中的应用 [J], 张槐苓3.干酪根化学降解产物的碳同位素组成研究 [J], 王涌泉;熊永强;王彦美4.β-胡萝卜素O₃-NaBH₄化学降解产物及应用 [J], 孙力;肖燕;张成敏;胡群;缪明明5.奶牛干奶期补充饲喂β-胡萝卜素对初乳质量，β-胡萝卜素状态、代谢产物以及新生犊牛激素水平的影响 [J], Kaewlamun W Okouyi M Humblot P Remy D Techakumphu M Duvaux-Ponter C Ponter A A因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

β-胡萝卜素氧化降解研究李志芬，胡鹏翔，徐西震，吴鸣建郑州大学化工与能源学院β-胡萝卜素由四个异戊二烯双键首尾相连而成，属四萜类化合物，在分子的两端各有一个β-紫罗兰酮环，从中心断裂可产生两分子维生素A，有多个双键且双键之间共轭，能够吸收光，显黄色。

因其双键结构，β-胡萝卜素对许多物理、化学、生物因素都不稳定，例如光辐射、高温、酸、碱、游离卤素、水分等，但氧是影响β-胡萝卜素稳定性的主要因素。

β-胡萝卜素已被美国药典、欧洲药典、英国药典收载[1]。

目前有报道的β-胡萝卜素的降解方式主要有高温氧化降解、热裂解、化学氧化降解、光氧化降解、生物氧化降解、酶催化降解等多种不同的方式[2]。

在氧化降解中温度、氧化剂等对β-胡萝卜素的氧化产物均有影响。

β-胡萝卜素降解主要生成一系列挥发性致香物质，尤以β-紫罗兰酮和二氢猕猴桃内酯居多，有多种用途。

张成敏[3]等发明的专利，提供了一种提取天然类胡萝卜素并用于制备烟用香精的新方法，可提高烟草的自然芳香，并改善卷烟的吸食品质。

杨志忠[4]等利用双氧水氧化、硫酸铜催化-双氧水氧化、硝酸银催化-双氧水氧化和高锰酸钾催化氧化-双氧水氧化等4种不同的降解方法对β-胡萝卜素进行降解，并对降解产物进行GC/MS 分析。

分析表明β-胡萝卜素经过降解，可以产生二氢猕猴桃内酯、β-紫罗兰酮、异佛尔酮、氧化异佛尔酮等致香物质；不同的降解方法，得到的降解产物和比例不同。

罗昌荣[5]等分别对β-胡萝卜素在300，400，500，600，700，800℃裂解时形成的产物进行了研究。

结果表明：β-胡萝卜素裂解的温度不同，裂解时所得到的产物也不相同，在相对较低的温度下进行裂解时，形成芳香物质的种类比较多，含量也比较高，随着裂解温度的升高，含量逐渐减少；到600℃时，β-紫罗兰酮和二氢猕猴桃内酯已完全消失，取而代之的是萘、蒽和菲等稠环化合物；到800℃时，产物基本上是苯、甲苯、二甲苯、乙基苯等芳环化合物以及萘、蒽和菲等稠环化合物。

胡萝卜素代谢和生物学功能研究胡萝卜素是一类含有芳香结构的天然类黄酮化合物，它们的化学结构主要包括苯丙烷和吲哚环，具有强大的抗氧化作用，被广泛认为是预防代谢疾病和癌症的必要物质。

其中最常见的胡萝卜素是β-胡萝卜素和α-胡萝卜素，它们都属于维生素A家族，是动物生长和发育所必需的物质。

然而，人类无法自己合成这些物质，必须从膳食中获取。

胡萝卜素代谢和转化胡萝卜素被人体吸收后，需要经过一系列的生化反应才能够被有效利用。

首先，它们被油脂结合并进入腸道上皮细胞，然后由酯化酶水解出游离胡萝卜素。

在肝脏中，α-胡萝卜素和β-胡萝卜素被氧化成视黄醇，且在对甲酰四氢叶酸的转化中起到了重要的作用。

视黄醇是维生素A的前体，需要经过两个步骤才能够转化为维生素A。

其中第一步是视黄醇脱氢酶催化视黄醇转化为视黄酸，第二步则是由觉醛丢失酶催化将视黄酸还原成真正的维生素A。

在维生素A家族中，还有一类化合物叫做类视黄酮，它们是一类黄酮化合物，在人类和动物的膳食中广泛存在。

类视黄酮和维生素A的生物学功能非常相似，都具有重要的保健作用，但相较之下类视黄酮的生化代谢则相对简单。

类视黄酮在肠道和肝脏中未经代谢即可被人体吸收，然后在人体组织中发挥抗氧化和抗炎作用。

胡萝卜素的生物学功能维生素A和类视黄酮是膳食中的必需成分，它们在人体内发挥了多种生理功能。

首先，维生素A是一个广泛的功能蛋白修饰物，其中维生素A酸是一种按需生成的信号分子，能够干扰转录因子的活动从而影响一系列重要的生理过程。

维生素A在视觉功能方面也具有至关重要的作用。

视黄醛是视觉信号的传递物质，当视黄醛与视黄酸结合时则能够转化为维生素A，进而影响视网膜的光感受能力和视力调节。

除此之外，维生素A还参与了人体免疫系统和生殖系统的调节过程，对于细胞分化、增殖和凋亡等生命历程具有调控作用。

类视黄酮则能够通过抑制自由基的生成和氧化损伤来发挥保健作用，对于癌症、心血管疾病、老年痴呆等健康问题有一定的预防作用。

突变体胡萝卜中天然抗氧化剂与色素成分的检测及其配制研究胡萝卜是一种非常常见的蔬菜，而突变体胡萝卜则是一种经过基因突变后，其部分性状有所改变的胡萝卜品种。

近年来，突变体胡萝卜在食品领域中被广泛研究和利用，其中的抗氧化剂和色素成分尤其具有重要的研究价值。

本文将探讨突变体胡萝卜中天然抗氧化剂与色素成分的检测及其配制研究。

一、突变体胡萝卜中的抗氧化剂成分天然抗氧化剂是一类能够减缓和防止由自由基产生的有害化学反应的物质，它们长期以来一直受到科学界的广泛关注。

研究表明，突变体胡萝卜中含有丰富的天然抗氧化剂成分，主要包括维生素C、β-胡萝卜素、类胡萝卜素等。

1. 维生素C维生素C属于水溶性维生素，在机体中可以通过抗氧化作用来保护DNA、蛋白质和脂质等生物分子不受自由基的攻击。

同时，维生素C还可以促进铁的吸收和利用，促进细胞新陈代谢，调节机体免疫系统。

2. β-胡萝卜素β-胡萝卜素是一种黄色素，主要存在于青菜、胡萝卜、南瓜等蔬菜中。

研究发现，β-胡萝卜素可以调节细胞内凋亡信号通路，减弱细胞内ROS的生成，保护细胞核和线粒体等器官不受氧化损伤。

3. 类胡萝卜素类胡萝卜素是一类存在于果蔬中的天然色素，其结构和β-胡萝卜素有很大的相似性。

研究表明，类胡萝卜素可以通过抑制氧化反应、提高免疫力等多种途径来防治心血管疾病、肿瘤等疾病。

二、突变体胡萝卜中的色素成分突变体胡萝卜中的色素成分也很丰富，包括胡萝卜素类、类黄酮类、花青素类等。

1. 胡萝卜素类胡萝卜素类色素是胡萝卜素分子通过微量元素原子的替换而转换而成的类似化合物。

这类色素包括α-胡萝卜素、γ-胡萝卜素、欧米伽-3胡萝卜素等，其特点是具有橙黄色至深红色的色泽。

2. 类黄酮类类黄酮类色素是一类广泛存在于天然食品中的黄色素，包括芦丁、槲皮素、异鼠李素等。

这类色素有很强的抗氧化作用，在细胞内可以阻止自由基和单线态氧的生成和损害。

3. 花青素类花青素类色素是天然食品中存在的一类天然色素，其结构中常含有芳香环和杂环结构。

β-胡萝卜素的主要生理功能及其在畜禽中的应用研究进展袁旭鹏1,2，王文欢3，张文晔4，贺建华1*（1. 湖南农业大学动物科学技术学院，湖南长沙 410128；2. 湖南鑫广安农牧股份有限公司，湖南长沙 410129；3. 北京中农弘科生物技术有限公司，北京 100226；4. 陕西石羊农业科技股份有限公司，陕西西安 710021）摘 要：β-胡萝卜素是维生素A的合成前体，在动物体内还发挥其独立于维生素A的抗氧化、抗炎和免疫调节等生理功效。

β-胡萝卜素具有促进动物机体生长、降低饲养成本及提高动物产品价值等作用。

本文阐述了β-胡萝卜素的理化特性、生产制备来源、体内的吸收代谢途径及其主要的生理功能，总结归纳了近10年来β-胡萝卜素在畜禽养殖中的研究和应用现状，为促进β-胡萝卜素在畜禽养殖中的应用提供参考。

关键词：β-胡萝卜素；抗氧化；免疫；畜禽中图分类号：S816 文献标识码：A DOI编号：10.19556/j.0258-7033.20201224-02自2019年7月农业农村部194号公告颁布至今，无抗饲料技术方案的研发和应用主要集中在替抗产品的开发、饲料配方原料及营养水平结构调整、功能性饲料添加剂配合方案使用等方面。

β-胡萝卜素（β-carotene）作为着色剂和维生素类功能性饲料添加剂，具有较强的抗氧化能力，能够通过清除体内自由基降低脂质氧化物的产生，其具有促进动物机体健康生长、降低饲养成本及提高动物产品价值等作用[1]。

本文综述了β-胡萝卜素的理化特性及来源、在动物体内的吸收代谢、主要生理功能及其在动物生产中的应用进展，为β-胡萝卜素在现代健康养殖生产中的应用和推广提供参考。

1 β-胡萝卜素的理化特性β-胡萝卜素是一种橘黄色脂溶性化合物，作为视黄酸生成的关键前体物质，是体内脂肪储备的重要调节剂。

β-胡萝卜素产品多为红色、棕红色、紫色的晶体或结晶粉末形式，不溶于水，微溶于乙醇和乙醚，易溶于氯仿苯等有机溶剂，熔点176~180℃，易被热、光和氧降解。

动物营养学报２０１８ꎬ３０(８):２９３１￣２９３７ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｎｉｍａｌＮｕｔｒｉｔｉｏｎ㊀ｄｏｉ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１００６￣２６７ｘ.２０１８.０８.００８β－胡萝卜素的生物学作用及其机理李㊀超１ꎬ２㊀贾炳玉１ꎬ２㊀高㊀民２∗㊀宋利文２㊀胡红莲２(１.内蒙古农业大学动物科学学院ꎬ呼和浩特０１００１８ꎻ２.内蒙古自治区农牧业科学院动物营养与饲料研究所ꎬ呼和浩特０１００３１)摘㊀要:β－胡萝卜素是哺乳动物体组织中含量最丰富的类胡萝卜素ꎬ是维生素Ａ的重要前体物ꎮβ－胡萝卜素及其代谢产物是组织代谢中的关键调节信号因子ꎬ因而在哺乳动物(包括人)机体中发挥了许多有益作用ꎮ本文概述了β－胡萝卜素对动物生产性能㊁免疫功能和繁殖性能等方面的作用及其机理ꎮ关键词:β－胡萝卜素ꎻ生产性能ꎻ免疫功能ꎻ繁殖性能中图分类号:Ｓ８１１.５㊀㊀㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀㊀㊀文章编号:１００６￣２６７Ｘ(２０１８)０８￣２９３１￣０７收稿日期:２０１８－０１－１２基金项目:现代农业(奶牛)产业技术体系建设专项资金(ＣＡＲＳ￣３６)ꎻ２０１６年度内蒙古自治区 草原英才 工程青年创新人才培养计划项目作者简介:李㊀超(１９９０ )ꎬ女ꎬ黑龙江哈尔滨人ꎬ硕士研究生ꎬ研究方向为动物营养与饲料ꎮＥ￣ｍａｉｌ:ｌｉｃｈａｏ８０６６６８９４５＠１２６.ｃｏｍ∗通信作者:高㊀民ꎬ研究员ꎬ硕士生导师ꎬＥ￣ｍａｉｌ:ｇｍｙｈ１５８８＠１２６.ｃｏｍ㊀㊀β－胡萝卜素是人类饮食和组织中含量最丰富的维生素Ａ原类胡萝卜素ꎮβ－胡萝卜素及其代谢产物是组织代谢中的关键调节信号因子ꎬ在包括人类在内的哺乳动物中发挥了许多有益功能ꎮ尽管β－胡萝卜素被认为是维生素Ａ的一种安全形式ꎬ但由于其高度受控的肠吸收机制ꎬ至少在特定情况下其有害作用是由于摄入量不当引起的ꎮ本文概述了β－胡萝卜素的代谢情况ꎬ明确区分了其可能对动物健康产生的有益或有害影响ꎬ从而为不同动物的β－胡萝卜素可摄入的适宜剂量提供理论依据ꎮ１㊀β－胡萝卜素的结构和特性㊀㊀自然界中类胡萝卜素(ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄｓ)种类繁多ꎬ根据其化学结构的不同可分为胡萝卜素和叶黄素[１]ꎮ胡萝卜素(如β－胡萝卜素㊁α－胡萝卜素和β－隐黄质)是分子的一端或两端为线性或具有环状烃的非氧化类胡萝卜素ꎬ叶黄素(如玉米黄质㊁内消旋玉米黄质㊁虾青素和角黄素)是胡萝卜素的氧化衍生物[２]ꎮ在胡萝卜中发现了β－胡萝卜素ꎬ同时发现了其３种异构体(α㊁β㊁γ)ꎬ其中β－胡萝卜素活性最强ꎬ且在自然界中普遍存在[３]ꎮ㊀㊀β－胡萝卜素和维生素Ａ之间的联系是由ＶｏｎＥｕｌｅｒ等[４]确立ꎬ并进一步证明结晶胡萝卜素具有维生素Ａ活性ꎻＭｏｏｒｅ[５]进一步研究表明β－胡萝卜素可在大鼠体内转化为维生素Ａꎮ根据类胡萝卜素本身是否具有维生素Ａ前体作用ꎬ将其分为维生素Ａ原和非维生素Ａ原ꎮ维生素Ａ原及其在酶切和非酶裂解后的代谢物(类维生素Ａ)能产生维生素Ａꎬβ－胡萝卜素是自然界中含量最丰富的维生素Ａ前体[６]ꎮβ－胡萝卜素是含有４０个碳原子㊁分子结构两端有１５个共轭双键和２个β－紫罗兰酮环的短直链分子ꎬ这种结构特性使β－胡萝卜素本质上具有高疏水性和非极性ꎮ在动物体内ꎬ与非极性类胡萝卜素相比ꎬ极性类胡萝卜素似乎更容易被吸收[７]ꎮ总的来说ꎬ类胡萝卜素都具有高度疏水性特性ꎮ２㊀β－胡萝卜素在动物体内的吸收㊁转运㊁代谢和沉积２.１㊀β－胡萝卜素在动物肠道内的吸收㊀㊀β－胡萝卜素在消化道内的动力学参数大多来㊀动㊀物㊀营㊀养㊀学㊀报３０卷源于非反刍动物的研究结果ꎮ由于动物体内的β－胡萝卜素是与脂质一起运输的ꎬ因此其在小肠中的转运和吸收受饲粮中油脂种类和含量的影响非常大ꎮβ－胡萝卜素的非极性特性决定了其在转运过程中位于消化道微粒核中ꎬ从乳状液中转移到乳糜微粒中的效率为１２％~１８％[８]ꎮ当β－胡萝卜素摄入量较高或者油脂摄入量较低时ꎬβ－胡萝卜素在小肠中由乳状液转运到乳糜微粒的过程是限速的ꎮ小肠主要负责吸收脂质㊁脂溶性维生素及β－胡萝卜素ꎬ以及随后将其递送至外周组织ꎮ研究表明ꎬ即使人肠道大量表达的β－胡萝卜素１５ꎬ１５ᶄ加氧酶(ＣＭＯⅠ或ＢＣＭＯ１或ＢＣＯ１)ꎬ在肠道中也不会将摄入的β－胡萝卜素完全肠转化为维生素Ａꎬ实际摄入的β－胡萝卜素中１７％~４５％以完整的未切割形式释放到外周循环中[９]ꎮ研究显示ꎬＣＭＯⅠ基因中多种多态性相关的ＣＭＯⅠ可变酶可能是导致某些个体分解β－胡萝卜素效率较低的原因[１０]ꎮ研究也表明ꎬ小鼠和其他啮齿类动物的肠道能更高效地摄取β－胡萝卜素ꎬ只有在超生理量摄入时ꎬ才可以在其循环中检测到该维生素Ａ原类胡萝卜素[１１]ꎮ其他动物模型如蒙古沙鼠㊁家蚕和反刍动物小牛等也可吸收完整形式的β－胡萝卜素ꎬ并且维生素Ａ前体物在血清和组织中的分布与人体类似ꎮ目前ꎬ对反刍动物吸收和转运β－胡萝卜素的机制还不是很清楚ꎬ但是反刍动物可作为研究类胡萝卜素转运的良好模型ꎮ由于反刍动物瘤胃微生物对脂肪在进入十二指肠前有修改和重新合成作用ꎬ因此比非反刍动物要复杂的多ꎬ叶黄素在瘤胃尚未发育的小牛血清中的出现要比β－胡萝卜素早[１２]ꎮ２.２㊀β－胡萝卜素在动物血清中的转运㊀㊀目前已确定ꎬ由于β－胡萝卜素(包括其他类胡萝卜素)的高亲脂性和非极性ꎬ其转运与循环中的各种脂蛋白密切相关ꎬ其可能进入各种脂蛋白颗粒如乳糜微粒及其残留物[极低密度脂蛋白(ＶＬＤＬ)㊁中间密度脂蛋白(ＩＤＬ)和低密度脂蛋白(ＬＤＬ)]的疏水核心以及其他脂质如胆固醇酯和视黄酯中[１３]ꎬ这些脂蛋白促进β－胡萝卜素从肠屏障转移到身体的各种组织以及其跨组织转运ꎮ不同动物转运β－胡萝卜素的脂蛋白种类不同ꎬ研究表明高密度脂蛋白(ＨＤＬ)是牛血液循环中β－胡萝卜素的主要载体物质[１４]ꎮ㊀㊀总体而言ꎬ尽管不同脂蛋白转运不同维生素Ａ原类胡萝卜素的顺序在物种上有显著差异ꎬ但β－胡萝卜素可以与循环中的各种脂蛋白结合运输ꎮ研究发现ꎬβ－胡萝卜素可以不同程度地进入所有类型的脂蛋白中ꎬ其中ＨＤＬ约占８２％ꎬＬＤＬ占１２％ꎬＶＬＤＬ占０.３％[１５]ꎮ大鼠体内研究发现ꎬ血清中的β－胡萝卜素大多结合到体积较大的ＶＬＤＬ和ＬＤＬ上[１６]ꎮ裴凌鹏[１７]研究发现ꎬ动物体内大部分类胡萝卜素如β－隐黄质主要分布于ＬＤＬ和ＨＤＬꎻ而大约５３％的黄体素和玉米黄质与ＨＤＬ结合ꎬ３１％存在于ＬＤＬꎬ约１６％与ＶＬＤＬ结合ꎬβ－胡萝卜素的去向和最终代谢在很大程度上取决于β－胡萝卜素和脂蛋白的亲和力ꎮＧｕｇｇｅｒ等[１８]体外研究β－胡萝卜素在细胞内细胞器间的转运机制ꎬ发现β－胡萝卜素在细胞内的转运不受细胞质中转运蛋白的调控ꎬ而可能受囊泡转运或膜结合蛋白等的调控ꎮ２.３㊀β－胡萝卜素在动物体内的代谢㊀㊀维生素Ａ前体物分解后形成的视黄醛可以通过视黄醛脱氢酶的氧化作用生成全反式视黄酸ꎬ而全反式视黄酸为维生素Ａ的生物活性形式ꎮ视黄酸不仅是转录调节因子ꎬ还可作为特定核受体㊁视黄酸受体(ＲＡＲ)或类视黄醇Ｘ受体(ＲＸＲ)的配体发挥作用ꎬ形成同源或异源二聚体以调节数百个靶基因的转录[１９]ꎮ当组织中视黄酸的产量超过一定限度时ꎬ属于细胞色素Ｐ４５０家族的转录失活酶可对其进行氧化降解以产生更多极性化合物ꎬ如４羟基或４氧维甲酸[２０](图１)ꎮ㊀㊀如图１所示ꎬＣＭＯⅠ在β－胡萝卜素的１５ꎬ１５ᶄ双键上对称氧化裂解产生２个分子的视黄醛ꎻ视黄醛可以通过醛脱氢酶(ＡＬＤＨ１)或视黄醛脱氢酶(ＲＡＬＤＨ)氧化成视黄酸ꎻ通过细胞色素Ｐ４５０２６家族酶(Ｃｙｐ２６)进一步将视黄酸氧化为更具极性的化合物ꎬ包括被认为是转录失活的４氧维甲酸ꎮ或者ꎬ来自中链脱氢酶/还原酶(ＭＤＲ)家族的不同形式的醇脱氢酶(ＡＤＨ)和来自短链脱氢酶/还原酶(ＳＤＲ)家族的各种视黄醇脱氢酶(ＲＤＨ)可将视黄醛还原为视黄醇ꎬ也可以通过视黄醇酰基转移酶(ＬＲＡＴ)将视黄醇进一步酯化成视黄酯ꎮ另外ꎬ阿朴胡萝卜素醛类可以由β－胡萝卜素产生ꎻ９ᶄꎬ１０ᶄ双键的切割由β－胡萝卜素９ᶄꎬ１０ᶄ加氧酶２(ＣＭＯⅡ或ＢＣＭＯ２或ＢＣＯ２)催化并产生了β￣ａｐｏ￣１０ᶄ－胡萝卜素醛和β－紫罗兰酮ꎬ在其他双键处的不对称切割可以非酶促发生或可以２３９２８期李㊀超等:β－胡萝卜素的生物学作用及其机理被酶催化ꎮ图１中列举了由β－胡萝卜素的不对称切割产生的一些潜在的阿朴胡萝卜素ꎬ虚线箭头表示阿朴胡萝卜素可最终转化为一个视黄醛分子ꎬ这种转换的机制尚未完全阐明ꎮ㊀㊀ＣＭＯⅠ:β－胡萝卜素１５ꎬ１５ᶄ加氧酶β￣ｃａｒｏｔｅｎｅ￣１５ꎬ１５ᶄ￣ｏｘｙｇｅｎａｓｅꎻＣＭＯⅡ:β－胡萝卜素９ᶄꎬ１０ᶄ加氧酶β￣ｃａｒｏｔｅｎｅ￣９ᶄꎬ１０ᶄ￣ｏｘｙｇｅｎａｓｅꎻＡＤＨ:醇脱氢酶ａｌｃｏｈｏｌｄｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｓｅꎻＲＤＨ:视黄醇脱氢酶ｒｅｔｉｎｏｌｄｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｓｅｓꎻＲＥＨ:视黄醇酯化酶ｒｅｔｉ￣ｎｏｌｅｓｔｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎꎻＬＲＡＴ:视黄醇酰基转移酶ｒｅｔｉｎｏｌａｃｙｌｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅꎻＡＬＤＨ１:醛脱氢酶１ａｌｄｅｈｙｄｅｄｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｓｅ１ꎻＲＡＬＤＨ:视黄醛脱氢酶ｒｅｔｉｎｏｉｃａｌｄｅｈｙｄｅｄｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｓｅꎻＣｙｐ２６:细胞色素Ｐ４５０２６家族酶ｃｙｔｏｃｈｒｏｍｅＰ４５０２６ｆａｍｉｌｙｅｎｚｙｍｅꎮ图１㊀β－胡萝卜素的代谢Ｆｉｇ.１㊀Ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍｏｆβ￣ｃａｒｏｔｅｎｅ[２]㊀㊀在人和小鼠中ꎬβ－胡萝卜素裂解酶如ＣＭＯⅠ和ＣＭＯⅡ在各种成体组织中表达ꎬ包括肝和脂肪以及发育中的组织如胎盘㊁卵黄囊和胚胎等[２１]ꎮ这些酶可以将β－胡萝卜素原位生物转化为维生素Ａꎬ这表明β－胡萝卜素可以作为体内各个部位的类维生素Ａ的本地来源ꎮＣＭＯⅠ是具有强底物特异性的胞质酶ꎬ仅与类胡萝卜素(具有至少１个未取代的β－紫罗兰酮环)相互作用ꎬ是在成体组织中切割β－胡萝卜素生成维生素Ａ的主要酶[２２]ꎮ体外研究发现ꎬ通过ＣＭＯⅠ裂解β－胡萝卜素形成的视黄醛和视黄酸可能通过调节过氧化物酶体增殖物激活受体(ＰＰＡＲγ)和视黄酸受体(ＲＡＲ)信号通路影响脂肪细胞中的脂质代谢[２３]ꎮ然而ꎬＣＭＯⅠ是否以类似的方式影响各种组织中的脂质代谢ꎬ以及这种作用是否与其分解β－胡萝卜素的能力无关仍然不清楚ꎮβ－胡萝卜素也可以被ＣＭＯⅡ不对称切割以产生β－紫罗兰酮环和阿朴胡萝卜素ꎬ最终转化为１个分子的视黄醛[２]ꎬ但转化的机制尚未完全阐明ꎮ２.４㊀β－胡萝卜素在动物体内的沉积㊀㊀在动物体内ꎬβ－胡萝卜素大多贮存于肝脏ꎬ少量沉积于脂肪组织㊁肾上腺和皮肤[１６]ꎮ各种动物组织中β－胡萝卜素的分布和贮存位置差异很大ꎮＳｈａｐｉｒｏ等[２４]给大鼠补饲β－胡萝卜素后ꎬ在肝脏中检测出β－胡萝卜素ꎬ脂肪组织中则没有检测出β－胡萝卜素ꎬ推断β－胡萝卜素并不是简单的储存于脂肪中ꎬ可能存在一种β－胡萝卜素结合蛋白ꎬ由于这种蛋白质的疏脂性降低了β－胡萝卜素在脂肪中的沉积ꎮ研究也发现ꎬ三黄鸡体内β－胡萝卜素主要沉积于小肠和肝脏[２５]ꎬ但种母鸡腹脂中检测出的类胡萝卜素含量高于肝脏中含量ꎬ这可能是由于处于不同生长阶段的动物体内类胡萝卜素的分布不同ꎮ在生长发育期ꎬ类胡萝卜素主要分布于肝脏㊁脂肪组织㊁血液㊁皮肤及羽毛中ꎬ性成熟之后则逐渐转移到生殖器官中[２６]ꎮ不同类胡萝卜素在不同种类动物体内的分布也显著不同ꎬβ－胡萝卜素在绵羊和山羊肝脏中含量较高ꎬ而叶黄素则在脂肪组织和血清中含量较高ꎻ在牛血清３３９２㊀动㊀物㊀营㊀养㊀学㊀报３０卷和脂肪组织中β－胡萝卜素的含量占主导地位ꎬ而且其脂肪组织中叶黄素含量也较高ꎬ但β－胡萝卜素在肝脏中则含量较低[２７]ꎮ３㊀β－胡萝卜素的生物学功能３.１㊀β－胡萝卜素对动物生产性能的影响㊀㊀研究发现ꎬ奶牛饲粮中添加β－胡萝卜素可以提高牛奶品质和产量ꎮ热应激奶牛每天补充４００ｍｇβ－胡萝卜素牛奶产量增加了１１％ꎬ补充３００ｍｇβ－胡萝卜素牛奶产量增加了６.４％ꎬ添加β－胡萝卜素对奶牛的产奶量和乳品质都有提高作用[２８]ꎮ何文娟[２９]在中国荷斯坦奶牛饲粮中添加β－胡萝卜素ꎬ结果发现在维生素Ａ充足的情况下添加β－胡萝卜素对奶牛泌乳前期的产奶量㊁乳成分以及乳中体细胞数均无显著影响ꎬ但产后３个月产奶量有不同程度提高ꎮ夏耘等[３０]在澳洲荷斯坦奶牛饲粮中添加９０ｍｇ/ｄβ－胡萝卜素ꎬ结果发现ꎬ添加后第２０天产奶量比对照组显著提高了１１.０３％ꎬ第４０天产奶量比对照组显著提高了１３.８３％ꎬ添加β－胡萝卜素组的乳脂含量显著提高ꎮ孙胜祥[３１]给每头奶牛饲粮中每天添加９００ｍｇβ－胡萝卜素ꎬ结果发现奶牛产奶量提高幅度最大ꎬ并能在一定时期内维持较高的泌乳水平ꎬ乳脂㊁乳蛋白㊁乳中干物质含量都有显著提高ꎮ武洪久等[３２]发现ꎬ中国荷斯坦奶牛饲粮中添加不同浓度β－胡萝卜素后ꎬ产奶量㊁乳脂率㊁乳蛋白率显著高于对照组ꎮＯｌｉｖｅｉｒａ等[３３]给奶牛每天添加１.２ｇβ－胡萝卜素ꎬ结果发现乳蛋白含量从２.９０％提高到２.９６％ꎬ乳脂乳蛋白比大于１.５的比率从２２.６％降低到６.５％ꎮ马吉锋等[３４]在奶牛基础饲粮中分别添加１００㊁２００和３００ｍｇ/ｄβ－胡萝卜素后其产奶量比对照组分别提高了３.５３％㊁９.０６％和１３.３９％ꎮ㊀㊀β－胡萝卜素的着色作用对肉牛的肉品质有影响ꎮ沉积于脂肪组织中的β－胡萝卜素易使体脂肪变黄而降低牛肉的等级ꎬ因此肉牛育肥后期应减少饲粮中β－胡萝卜素的用量[３５]ꎮ研究也表明饲喂低剂量维生素Ａ和胡萝卜素有利于牛肉大理石花纹的形成[１２]ꎮ３.２㊀β－胡萝卜素对动物免疫功能的影响㊀㊀β－胡萝卜素可提高动物机体的体液免疫㊁细胞免疫和非特异性免疫功能ꎬ增强抗病力ꎬ饲粮中添加β－胡萝卜素可使血清溶菌酶活性增加ꎮＣｈｅｗ等[３６]发现β－胡萝卜素可刺激动物机体淋巴细胞的增殖ꎬ并增强细胞介导的体液免疫应答ꎬ对免疫反应起到了积极的影响ꎮ何文娟[２９]在中国荷斯坦奶牛饲粮中添加β－胡萝卜素ꎬ发现降低了产后前３个月胎衣不下㊁子宫炎和乳房炎的发病率ꎮＣｕｃｃｏ等[３７]研究发现ꎬ给禽类补充β－胡萝卜素能促进生长ꎬ提高机体免疫力ꎮ马思慧等[３８]在小鼠饲粮中添加β－胡萝卜素ꎬ发现可缓解由环磷酰胺引起的免疫抑制作用ꎬ也可通过提高免疫抑制小鼠体内细胞因子和免疫球蛋白含量来增强小鼠的免疫功能ꎮ马吉峰等[３４]研究表明ꎬ添加β－胡萝卜素组的牛奶中体细胞数均低于对照组ꎬ分别比对照组降低了１８.５４％㊁３５.２７％和４６.１０％ꎮＮｉｓｈｉｊｉｍａ等[３９]给日本黑牛喂食干胡萝卜ꎬ发现可提高β－胡萝卜素缺乏牛初乳中ＩｇＡ和ＩｇＧ浓度ꎮ产犊前最后１周血清视黄醇浓度增加到１００ｎｇ/ｍＬ时ꎬ泌乳早期乳房炎发病率减少了６０％[４０]ꎬ然而血清β－胡萝卜素浓度与胎衣不下或乳腺炎无关ꎮ大量的试验结果都证明添加β－胡萝卜素对动物免疫功能的发挥起积极作用ꎮ３.３㊀β－胡萝卜素对动物繁殖性能的影响㊀㊀饲粮β－胡萝卜素可能与繁殖性能有关ꎬ反刍动物卵巢尤其是黄体中β－胡萝卜素浓度较高ꎮ研究表明ꎬ缺乏β－胡萝卜素可能导致奶牛排卵延迟㊁黄体功能不全㊁卵巢囊肿的发病率增加[４１]ꎮ目前ꎬ国内外学者就调整奶牛饲粮营养以改善生育率进行了大量研究ꎮ奶牛饲粮中补充β－胡萝卜素对繁殖性能的益处可能与β－胡萝卜素转化为维生素Ａ有关ꎬ特别是在子宫和卵巢中[４２]ꎮ血清β－胡萝卜素浓度与黄体细胞分泌孕激素有关ꎬ产后第一波期排卵的母牛ꎬ产前３周血清β－胡萝卜素平均浓度高于不排卵牛ꎻ围产前期添加β－胡萝卜素(５００或２０００ｍｇ/ｄ)ꎬ产后第一波期排卵牛数量显著增加[４３]ꎮ产后１２０ｄ热应激牛补充４００ｍｇβ－胡萝卜素超过９０ｄꎬ妊娠率有所提高[２８]ꎮ美国和德国研究人员发现补充β－胡萝卜素可缩短初情日龄ꎬ提高怀孕率ꎬ促进子宫修复和排卵ꎬ降低卵巢囊肿发病率和早期胚胎死亡ꎮβ－胡萝卜素在繁殖上的重要作用在日本已被广泛研究ꎬ发现卵巢囊肿奶牛血清胡萝卜素浓度[(１１ʃ２)μｇ/ｄＬ]比健康牛显著降低[(３３ʃ４)μｇ/ｄＬ]ꎻ血清β－胡萝卜素浓度与日本黑牛超数排卵的胚胎质量相关ꎬ当血清β－胡萝卜素浓度高于４３９２８期李㊀超等:β－胡萝卜素的生物学作用及其机理２００μｇ/ｄＬ时ꎬ黄体和总可回收胚胎数量有增加趋势ꎬ并显著提高正常可移植胚胎的数量[４４]ꎮ给其他动物添加β－胡萝卜素也可以提高繁殖力ꎬ研究发现ꎬ补充维生素Ａ(４０００ＩＵ/ｋｇ)和β－胡萝卜素(１００ｍｇ/ｋｇ)可增加小母猪肾上腺和黄体中β－胡萝卜素含量[４５]ꎮβ－胡萝卜素还可增强瘤胃功能ꎬ在体外条件下添加β－胡萝卜素ꎬ瘤胃细菌生长和纤维素消化能力显著提高[４６]ꎮ４㊀小㊀结㊀㊀研究表明ꎬβ－胡萝卜素不仅以维生素Ａ的前体物发挥作用ꎬ同时还作为抗氧化剂㊁抗癌剂等在机体中发挥作用ꎬ对动物的生产性能提高㊁繁殖性能增强㊁免疫功能提高都有不同程度的作用ꎮ同时关于动物β－胡萝卜素补充量的研究也逐年增多ꎬ但还不足以得出最佳的补充策略ꎬ仍需更多的研究来确定动物在不同生产阶段的β－胡萝卜素需要量ꎮ关于类胡萝卜素与维生素Ａ之间的转化㊁转运㊁沉积和代谢也有了相对深入的研究ꎬ但对于β－胡萝卜素的抗氧化㊁抗癌等生物学作用还有待深入发掘ꎮ参考文献:[１]㊀王绍霞ꎬ唐小华ꎬ周永红ꎬ等.辣椒红色素提取工艺的研究[Ｊ].食品工业科技ꎬ２００８ꎬ２９(８):１９６－１９９. 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β-胡萝卜素微胶囊化的研究学生：陈瑛导师：代斌（教授）1.文献综述1.1研究胡萝卜素的意义关于β-胡萝卜素（β-carotene,BC）的研究最初始于20世纪初。

最早人们发现的一个现象是，植物中维生素A(VA)的活性总是伴随着黄色物质的出现，于是就吸引人们来探索二者之间的关系。

30年代初β-胡萝卜素才和VA的结构相继被阐明，二者之间的转变关系也从化学角度得以确定和说明。

β-胡萝卜素是维生素A的前体，广泛存在于植物、藻类和真菌中，动物和人体不能合成β-胡萝卜素，是联合国粮农组织和世界卫生组织联合专家委员会认定的A类优秀的营养性食品添加剂。

国内外学者自50年代以来对β-胡萝卜素的化学特性、机体内的生理代谢、生理功能、药理作用及临床应用等方面进行了大量的研究，尤其是90年代以来，已取得了可喜的成果[1]。

β-胡萝卜素在对心血管疾病、某些肿瘤、衰老、光敏性疾病、白内障的发生发展具有一定的预防、延缓、治疗和辅助治疗作用，能提高机体的免疫功能。

目前，β-胡萝卜素已被作为食品添加剂和营养增补剂，其临床应用及预防功效已多次被欧盟、日本和WHO等专家认可，在全世界50多个国家用于食品、医药、化工、保健、饲料和化妆品等行业。

目前世界市场供应严重不足，市场紧俏，价格高昂[2]。

1.2微胶囊技术及其应用1.2.1 微胶囊技术的概念微胶囊技术是指把分散的固体物质、液滴或气体完全包封在一层致密膜中形成微胶囊的方法。

所得到的微小粒子称为微胶囊。

被包在微胶囊内部的物质称为囊心,其大小一般在微米或毫米范围内。

包覆在微胶囊外部的材料称为壁膜,其厚度一般在0.2-10微米范围内。

通常壁膜是由天然或合成高分子材料制成。

含固体的微胶囊形状一般与固体相同,含液体或气体的微胶囊的形状一般为球形。

微胶囊的大小一般在2～200μｍ范围内,但理论上可制成0.01～10000μｍ的微胶囊。

囊壁的厚度一般在0.5～150μｍ,0.5μｍ以下囊壁也可生产1.2.2 微胶囊化方法微胶囊技术从20世纪30年代发展至今已有60多年的历史。

胡萝卜素代谢及其生理功能研究胡萝卜素是一种被广泛应用于保健品、化妆品、食品添加剂等领域的类胡萝卜素化合物，它们是存在于植物中的一类天然色素。

近年来，对胡萝卜素的生理功能进行研究的人也越来越多，特别是对其在人体内代谢的研究显得越来越重要。

本文将简单介绍胡萝卜素的分类和代谢，以及其在人体内的生理功能。

一、胡萝卜素的分类胡萝卜素是一种类胡萝卜素化合物，其最常见的形式为β-胡萝卜素和α-胡萝卜素。

此外，还存在γ-胡萝卜素、δ-胡萝卜素、ε-胡萝卜素等多种形式。

其中，β-胡萝卜素是最常见的形式，具有最强的抗氧化性质和生理活性。

二、胡萝卜素的代谢胡萝卜素的代谢过程十分复杂，可分为吸收、转运、转化和利用四个阶段。

1. 吸收阶段人体内无法自己合成胡萝卜素，只能通过食物来摄取。

而胡萝卜素的吸收主要依靠胆囊分泌的胆汁中的胆盐、胆酸的作用。

此外，食物中的脂肪能够提高胡萝卜素的吸收率。

2. 转运阶段当胡萝卜素吸收到体内后，会与胆固醇、甘油三酯等脂质结合成为胆汁酸微粒后进入肠道。

由于胆汁酸不溶于水，因此将胡萝卜素包裹在微粒中能够提高其溶解度和稳定性。

在这个阶段中，维生素E和C的参与对胡萝卜素的保护作用也是不可忽视的。

3. 转化阶段胡萝卜素的转化阶段非常重要，其中α-和β-胡萝卜素首先被转化为视黄醇，并且视黄醇又会被进一步转化为视黄酸。

这是因为，只有经过这些转化之后，胡萝卜素才能发挥出其生理功能。

4. 利用阶段当胡萝卜素被转化为视黄酸后，就会在细胞内发挥多种生理功能。

主要包括：1) 视觉功能——视紫红质是由视黄酸和蛋白质组成的。

视黄酸是视紫红质的组成部分之一，能够促进视网膜的形成和维护。

2) 免疫功能——视黄酸在T细胞的调节、白细胞的活化和巨噬细胞的吞噬作用中都有一定的作用。

3) 抗氧化功能——视黄酸能够减少自由基的产生，有一定的抗氧化作用。

三、胡萝卜素的生理功能胡萝卜素的生理功能主要包括：1. 抗氧化作用胡萝卜素是一种极好的抗氧化剂，能够清除人体内产生的自由基和活性氧分子，减缓细胞衰老和防止慢性病的发生。

三孢布拉氏霉菌产β-胡萝卜素抗氧化活性的研究β-胡萝卜素是一种类胡萝卜素,由于其多烯烃的结构而具有良好的抗氧化活性。

三孢布拉氏霉菌是目前发酵生产β-胡萝卜素的常用菌株,具有安全性高、低成本等优势,本论文研究了三孢布拉氏霉菌发酵生产β-胡萝卜素的抗氧化功效,对其作为抗氧化剂和药物的进一步应用具有实际意义。

本研究共包括四部分实验,主要研究内容与结论如下:1、β-胡萝卜素抗氧化活性动力学研究:采用DPPH法测定β-胡萝卜素对自由基的清除率,考察了在不同温度下,不同浓度的β-胡萝卜素抗氧化活性的不同,计算了相关动力学数据:活性半数效应浓度(EC₅₀)、表观活化能（Ea）和反应速率常数（K）。

结果表明,在相同浓度下,β-胡萝卜素于在37℃时抗氧化活性高于25℃;在相同温度下,β-胡萝卜素浓度越高,抗氧化活性越强。

同时,通过计算可得,反应温度对β-胡萝卜素抗氧化活性有较大影响,但起始浓度对活性没有影响。

2、β-胡萝卜素体外抗氧化活性的研究:β-胡萝卜素在20-100μg/mL范围内对DPPH·、·OH和O₂^-·有良好的清除作用,清除率均遵循剂量-效应关系,最大清除率分别为71.22%、29.81%和65.28%,还原力与Vc相比较弱。

3、β-胡萝卜素体内抗氧化活性的研究:转基因斑马鱼体内抗氧化实验中设置低、中、高三个实验组（25、50、100μg/mL）,其相对抗氧化能力分别为30.43%、53.62%和73.91%,β-胡萝卜素组斑马鱼的抗氧化能力明显改善。

添加适量β-胡萝卜素有助于皮肤荧光斑马鱼的生长。

4、β-胡萝卜素对H₂O₂诱导的斑马鱼肝损伤的保护作用:选择适宜浓度的H₂O₂诱导斑马鱼肝脏氧化应激损伤,分别以10、20和40μg/mL的β-胡萝卜素对其进行保护。