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胡蘿蔔素

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胡蘿蔔素為主要的維生素A源物質,主要有α、β、γ三種形式,其中最為重要的為β-胡蘿蔔素。食物來源主要是深色蔬菜水果 [1]  它是一種最常見的維生素A補充劑。維生素A對於人體視覺發育至關重要。如果身體缺少維生素A,視力就會出現問題,甚至有夜盲症 [2] 
中文名
胡蘿蔔素
外文名
Carotene
繁    體
胡蘿蔔素
拼    音
hú luó bo sù
注    音
ㄏㄨˊㄌㄨㄛˊㄅㄛㄙㄨˋ

胡蘿蔔素種類

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根據雙鍵的數目可以將胡蘿蔔素劃分為α、β、γ三類。β胡蘿蔔素是其中最主要的組成成分 [3] 

胡蘿蔔素特性

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橘黃色結晶,化學性質比較穩定,不溶於水,微溶於乙醇,易溶於石油醚等有機溶劑。 [3] 

胡蘿蔔素類胡蘿蔔素

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胡蘿蔔素結構和種類

類胡蘿蔔素是一類040四萜結構的化合物及其衍生物的總稱,已作為抗氧化劑被廣泛研究。它是由8個類異戊二烯單位組成,呈黃色、橙紅色或紅色的色素。類胡蘿蔔素可分成4個亞族:胡蘿蔔素,如α-、β-、γ-胡蘿蔔素和番茄紅素;胡蘿蔔醇,如葉黃素、玉米黃素、蝦青素;胡蘿蔔醇的酯類,如β-阿樸-胡蘿蔔酸酯;胡蘿蔔酸,如藏紅素、胭脂樹。所有的類胡蘿蔔素都可由番茄紅素通過氧化、氫化脱氫、環化以及碳架重排降解衍生而來。當鳥類攝食含有此類化合物的食物時,往往會在其蛋黃中富集此類化合物,因此蛋黃色素主要是類胡蘿蔔素化合物。 [4] 
類胡蘿蔔素也可以分為胡蘿蔔素(Carotene)和葉黃素(Xanthophy)兩大類,其中葉黃素是氧化了的胡蘿蔔素,分子含有一個或多個氧原子,形成羥基、羰基、甲氧基或環氧化物,幾種常見的類胡蘿蔔素分子結構式,包括番茄紅素(Lycopene)、玉米黃素(Zeaxanthin)全反式β類胡蘿蔔素(AllTrans-Carotene)、花葯黃素(Antheraxanthin)、α類胡蘿蔔素(α-Carotene)、堇菜黃質(Violaxanthin)、角黃素(Canthaxanthin)。人們的膳食當中含有50~60種類胡蘿蔔素化合物。在人類血漿中也發現了22種以上的類胡蘿蔔素以及8種以上的代謝產物。其中,主要類胡蘿蔔素化合物包括β-胡蘿蔔素、α-胡蘿蔔素、番茄紅素、葉黃素、玉米黃素以及隱黃質等6種。不同類胡蘿蔔素化合物之間存在一定的相互協同效果。利用類胡蘿蔔素之間的相乘效果開發一些新型類胡蘿蔔素健康或功能性食品,將是類胡蘿蔔素的一個重要發展方向。 [4] 

胡蘿蔔素性質

類胡蘿蔔素是大分子量的有機化合物,能溶於大部分有機試劑中,一般不溶於水。葉黃素類化合物由於含有羥基、羰基、甲氧基或環氧化結構而極性較強,故在極性較強的有機溶劑中溶解度較大,如丙酮、乙醚、三氯甲烷等。由於類胡蘿蔔素的分子結構中存在類異戊二烯共軛雙鍵,故吸光性能強,在400~500nm內有強的吸收,能呈現出紅、橙、黃色。類胡蘿蔔素遇氧、遇酸、強光照及高温下不穩定,易降解變化或異構化,在鹼性條件下一般較穩定,鹼性皂化處理是類胡蘿蔔素提取工藝中常用步驟。 [4] 

胡蘿蔔素生理功能

類胡蘿蔔素是人類膳食中分佈很廣的一類成分,除了具有維生素A活性以外,還具有多種生物活性,有的活性是它們共有的,有的活性是個別類胡蘿蔔素特有的。長期以來β-胡蘿蔔素和番茄紅素兩種類胡蘿蔔素一直是研究的核心,近年來葉黃素、玉米黃素、隱黃質等葉黃素因特殊的生物活性也引起了關注。 [4] 

胡蘿蔔素生理應用

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維生素A與胡蘿蔔素的吸收過程是不同的。維生素A的吸收為主動吸收,需要能量,吸收速率比胡蘿蔔素快7-30倍。胡蘿蔔素的吸收為物理擴散性,吸收量與攝入量多少相關。胡蘿蔔素的吸收部位在小腸,小腸細胞內含有胡蘿蔔素雙氧化酶,在其作用下進入小腸細胞的胡蘿蔔素被分解為視黃醛或視黃醇。 [5] 

胡蘿蔔素人體吸收步驟

日常飲食中的胡蘿蔔素進入並貯存於機體,主要通過以下幾個步驟:
1、日常飲食中胡蘿蔔素在動物胃腸道中消化酶的作用下,從其蛋白質複合物中分離出來,在十二指腸與其它酯類物質一起經膽汁乳化後形成乳糜微粒 [5] 
2、乳糜微粒向腸道吸收細胞刷狀緣靠近以便被攝取,由小腸黏膜上皮細胞吸收; [5] 
3、被吸收的胡蘿蔔素在小腸上皮細胞內立即被轉移到細胞的一側,一部分經雙氧酶在中央或一側裂解後轉化為維生素A滿足機體的需要; [5] 
4、肝外組織利用酯蛋白脂酶的作用先於肝臟攝取胡蘿蔔素;剩下的部分和乳糜微粒一起釋放進入淋巴和血液,以低密度脂蛋白為載體轉運到肝臟; [5] 
5、被肝臟攝入的胡蘿蔔素貯存於肝臟或者分泌入極低密度脂蛋白,低密度脂蛋白和高密度脂蛋白中的胡蘿蔔素被肝外組織攝取,並貯存於肝外組織。 [5] 

胡蘿蔔素影響吸收的因素

1、脂肪脂肪酸:胡蘿蔔素是脂溶性的,脂肪對胡蘿蔔素起運輸作用。日糧中脂肪的含量會影響胡蘿蔔素的吸收,日糧中的脂肪經胰酶和膽鹽作用形成膠粒,胡蘿蔔素溶於其中而一同被吸收。脂肪可刺激膽汁分泌乳化脂肪,從而促進類胡蘿蔔素的吸收。 [5] 
研究發現,牛體脂肪中油酸含量與胡蘿蔔素的含量間存在正相關。在灌注液中添加遊離脂肪酸極顯著促進了胡蘿蔔素的吸收,而且油酸的促吸收作用最大,添加脂肪酸後血清中維生素A 的濃度極顯著提高。遊離脂肪酸促進了胡蘿蔔素的吸收。日糧脂肪促進了細胞對胡蘿蔔素的吸收,提高了細胞內胡蘿蔔素斷裂酶的活性,使胡蘿蔔素轉化為維生素A。雖然許多不飽和脂肪酸對胡蘿蔔素的吸收也有促進作用,但比油酸弱,因為在腸黏膜細胞內存在一種脂肪酸結合蛋白,不飽和脂肪酸比胡蘿蔔素更易與脂肪酸結合蛋白結合,這種競爭性降低了胡蘿蔔素的吸收。人食用富含多不飽和脂肪酸向日葵油時,胡蘿蔔素在小腸的吸收高於食用富含飽和脂肪酸的牛脂。 [5] 
2、膽酸鹽:膽汁乳化脂肪,使脂肪變成小的膠粒,易在小腸的液態環境中吸收,從而促進溶解在脂肪中的類胡蘿蔔素的吸收。當胡蘿蔔素溶於膠體溶液,在無膽汁存在時胡蘿蔔素既不能被吸收也不能發生斷裂生成酯,説明膽汁不僅起腸腔助溶作用,而且參與了胡蘿蔔素的吸收、斷裂和酯化的全過程,並且膽汁促進類胡蘿蔔素的吸收無種間特異性。膽汁中起作用的物質是結合性的膽酸和膽鹽,促吸收的最佳濃度為0.04~0.008 mol/L,濃度過高反而起抑制作用。 [5] 
3、維生素A:日糧中維生素A 的含量也影響類胡蘿蔔素的吸收。已有研究表明,缺乏維生素A 會增加胡蘿蔔素的斷裂。缺乏維生素A 時,小腸上皮細胞吸收胡蘿蔔素下降。但儘管小腸黏膜細胞吸收胡蘿蔔素的能力下降,但總的胡蘿蔔素吸收量卻上升,這可能與淋巴吸收有關,這表明維生素A 缺乏可導致胡蘿蔔素的淨吸收增加。 [5] 
4、其它因素:許多研究表明,碳氫類胡蘿蔔素與含氧類胡蘿蔔素如斑蝥黃,黃體素西紅柿紅素之間存在着拮抗或協同作用。黃體素阻礙胡蘿蔔素的吸收,但並不影響胡蘿蔔素的斷裂,當黃體素佔優勢時,這種阻礙作用非常顯著,各種日糧纖維包括果膠,在日糧中高水平(5%~20%)會影響人體對胡蘿蔔素的利用率,而且果膠的影響作用大於纖維素,瓊脂及穀物糠麩;日糧中蛋白質水平也影響胡蘿蔔素的吸收,蛋白質水平的提高有利於胡蘿蔔素斷裂為視黃醛,從而有利於維持胡蘿蔔素梯度擴散;日糧中粗蛋白質含量充足可提高胡蘿蔔素加雙氧酶的活性,此外,日糧中類胡蘿蔔素及適宜的Fe,維生素E 和含- SH 基的物質如谷胱甘肽,硫醇等,均有利於該酶活性的正常發揮。 [5] 

胡蘿蔔素作用與功能

1、維持皮膚粘膜層的完整性,防止皮膚乾燥,粗糙 [5] 
2、構成視覺細胞內的感光物質; [5] 
3、促進生長髮育,有效促進健康及細胞發育,預防先天不足。促進骨骼及牙齒健康成長; [5] 
4、維護生殖功能; [5] 
含有胡蘿蔔素的食品 含有胡蘿蔔素的食品

胡蘿蔔素胡蘿蔔素血癥

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胡蘿蔔素病因

由飲食、藥物或疾病因素導致血中胡蘿蔔素含量過高引起。 [6] 

胡蘿蔔素診斷要點

1、皮損表現為皮膚顏色變黃,重者伴有噁心、嘔吐食慾減退、倦怠乏力等症鞏膜不黃染。 [6] 
2、皮損先從手掌和足掌開始,其次是鼻唇溝、額、頦、耳後、指關節處,嚴重者及全身皮膚。 [6] 
3、多有較長時間大量服用胡蘿蔔素食物史(如橘子、胡蘿蔔)。 [6] 

胡蘿蔔素鑑別診斷

注意和肝膽系統疾病所致黃疸相鑑別。 [6] 

胡蘿蔔素治療

糾正病因,避免過量進食含胡蘿蔔素量多的食物。伴有相關疾病者應對症治療。 [6] 

胡蘿蔔素預後

可消退。 [6] 

胡蘿蔔素胡蘿蔔素提取

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胡蘿蔔素萃取法

1、原理:胡蘿蔔素易溶於有機溶劑。 [3] 
2、萃取劑的選擇:萃取胡蘿蔔素的有機溶劑應該具有很高的沸點,能夠充分溶解胡蘿蔔素,並且不與水混溶。最佳萃取劑為石油醚。 [3] 
3、影響萃取的因素
主要因素:萃取劑的性質和使用量。 [3] 
次要因素:原材料顆粒的大小、緊密程度、含水量、萃取時的温度、萃取時間等。 [3] 

胡蘿蔔素實驗流程

1、原料加工:取500g新鮮胡蘿蔔,清水清洗,瀝乾、粉碎、烘乾。 [3] 
2、原料裝填:將胡蘿蔔粉與200mL石油醚裝入蒸餾瓶。 [3] 
3、加熱萃取:安裝萃取回流裝置,沸水浴加熱萃取30min。 [3] 
4、過濾:將萃取物過濾,除去固體物,得到萃取液。 [3] 
5、濃縮:安裝水蒸氣蒸餾裝置,加熱萃取液,萃取劑揮發,得到胡蘿蔔素 [3] 

胡蘿蔔素鑑定

1、製備濾紙條:取18cm×30cm濾紙條,於距底端2cm處劃基線,取ABCD四個點。 [3] 
2、點樣:用最細注射器針頭分別吸取標準樣品和提取樣品在A、D和B、C點樣,吹乾。 [3] 
3、層析:將濾紙捲成筒狀並固定,放到盛有1cm深石油醚的密封容器中層析。 [3] 
4、觀察:取出濾紙條,使石油醚充分揮發後觀察層析帶。 [3] 

胡蘿蔔素注意事項

1、萃取前,要將胡蘿蔔進行粉碎和乾燥。 [7] 
2、一般來説,原料顆粒小,萃取的温度很高時間長,需要提取的物質就能夠充分溶解,萃取效果就好。 [7] 
3、萃取的最佳温度和時間可以通過設置對照實驗來摸索。 [7] 
4、新鮮的胡蘿蔔含有大量的水分,在乾燥時要注意控制温度,可以用烘箱烘乾,也可以用熱風吹乾。 [7] 

胡蘿蔔素胡蘿蔔素食品

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胡蘿蔔 胡蘿蔔
胡蘿蔔素主要存在於深綠色或紅黃色的蔬菜和水果中,如:胡蘿蔔、西蘭花菠菜空心菜、甘薯、芒果哈密瓜、杏及甜瓜等,大體上,越是顏色強烈的水果或蔬菜,含β-胡蘿蔔素越豐富。 [8] 
深色蔬菜可以焯着吃,也可以燉着吃。深色蔬菜因含熱量、蛋白質極少,所以在做菜或食用時,最好能和肉、魚、蛋搭配,並和米飯、麪包等穀物食品一起吃。 [8] 
參考資料
  • 1.    白鴻主編,保健食品功效成分檢測方法,中國中醫藥出版社,2011.05,第68頁
  • 2.    梅崢嶸編著,對症用藥及誤用辨別手冊,廣東科技出版社,2017.04,第617頁
  • 3.    何劍平主編,高考核心知識與高頻考點生物,湖南師範大學出版社,2013.06,第134頁
  • 4.    劉莉主編,蔬菜營養學,天津大學出版社,2014.06,第50頁
  • 5.    詹益興.綠色精細化工 天然產品製造法 第1集[M]:科學技術文獻出版社,2005
  • 6.    趙廣,王毅俠主編,臨牀皮膚病彩色圖譜=COLORATLASANDSYNOPSISOFCLINICALDERMATOLOGY,人民軍醫出版社,2014.03,第114頁
  • 7.    牛勝玉編,高中生物知識大全,湖南師範大學出版社,2013.04,第345頁
  • 8.    (日)小池五郎等著;滑本忠譯.胡蘿蔔素與防癌[M]:中國輕工業出版社,1999