枸杞中类胡萝卜素的研究进展

黄丽，於洪建，吴巍

（1.天津中医药大学药学院，天津 300193；2.天津尖峰天然产物研究开发有限公司，天津 300457）

枸杞（Lycium Barbarum）为茄科（Solanaceae）枸杞属（Lycium）多分枝灌木，我国有7个品种和3个变种，多数分布在西北和华北。河北、内蒙古、山西、陕西、甘肃、宁夏、新疆、青海等省（自治区）都有野生，中心分布区域是在河西走廊、柴达木盆地以及青海至山西的黄河沿岸地带。枸杞子味甘、性平，归肝、肾经，有补肝、益肾、明目的功能,用虚劳精亏,腰膝酸痛,眩晕耳鸣,内热消渴，血虚萎黄，目眩不明等病症[1]。前人对枸杞的研究主要集中在枸杞多糖的提取纯化及生理功能研究等方面[2-3]而对枸杞子中的类胡萝卜素的研究甚少，类胡萝卜素在人体内具有多种生物学活性，对人体的健康有着重要的影响，不仅能作为VA的来源，而且能在人体内发挥抗氧化的作用，预防多种疾病的发生。此外，类胡萝卜素还能通过其他途径影响癌症、心血管疾病、老年性黄斑退行性变等的发生。本文对枸杞子中的类胡萝卜素的化学成分，生理功能、临床应用研究情况概述如下。

1 化学成分及结构式

类胡萝卜素是一类具有聚异戊二烯长链结构的不饱和化合物，按其化学结构和溶解性可分为两类，即：胡萝卜素类（Carotenes）系共轭烯烃，包括α-胡萝卜素、β-胡萝卜素、γ-胡萝卜素、番茄红素等，其易溶于石油醚、苯、氯仿，难溶或不溶于乙醇和甲醇；叶黄素类（Xanthophylls）系共轭多烯烃含氧衍生物，可以以醇、醛、酮、酸形式存在，包括玉米黄素、隐黄素、叶黄素、辣椒红素等，能溶于甲醇、乙醇和石油醚[4]。类胡萝卜素是广泛存在于蔬菜水果中的一种生物活性物质。1986年，齐宗韶从宁夏枸杞中分离出胡萝卜素、一羟叶黄素和二羟叶黄素,并测定了其含量[5]。1995年华中农业大学张声华等对枸杞中的类胡萝卜素的分类及结构进行系统的研究，结果表明枸杞子中类胡萝卜素可分为游离胡萝卜素和类胡萝卜素脂肪酸酯,游离类胡萝卜素包括β-胡萝卜素、β-隐黄质和玉米黄质，类胡萝卜素脂肪酸酯主要是玉米黄质双棕榈酸酯、玉米黄质单棕榈酸酯和β-隐黄质棕榈酸酯,并测定枸杞中的类胡萝卜素物质含量分别为β-胡萝卜素9.59 mg/100g、β-隐黄质 3.25mg/100g、玉米黄质 14.90mg/100g、β-隐黄质棕榈酸酯14.57 mg/100 g、玉米黄质单棕榈酸酯192.20 mg/100 g[6]。

类胡萝卜素是一种聚异戊二烯分子,其分子的每一端都含一己烯环,现已发现有600多种，其颜色取决于结构中“扩展的共轭双键系统（extendsystem of conjugated double bonds）”。高度不饱和的共轭双键系统产生一系列复杂的紫外可见光谱（300 nm～500 nm）可以形成多种结晶体,晶体颜色有橘红、红色、紫罗兰甚至黑色,这取决晶体的形状和大小。晶体熔点高达130℃～220℃，它们不溶于水,微溶于植物油,易溶于含氯的有机溶剂。晶体对空气中的氧敏感,必须被保存在惰性气体或真空中。悬浮或溶解于植物油可以增加类胡萝卜素的稳定性,当有VE等抗氧化剂存在时,稳定效果更佳[7]。

2 类胡萝卜素的生理功能

2.1 维生素A原活性

人和动物除了从奶、蛋、肝脏、鱼肝油及其衍生物等食物中获取VA外，植物中的类胡萝卜素也是VA的重要来源。许多类胡萝卜素只要其分子一端具有β2酮芷环且其侧链长不少于11个碳，均具有VA活性，其中以β类胡萝卜素活性最高。类胡萝卜素具有顺反构型,其中顺式构型的类胡萝卜素VA活性最高。β胡萝卜素缺乏会造成VA缺乏症，引起角膜上皮的脱落、增厚和角质化，使原来透明的膜变得不透明，造成角膜溃疡。轻者会导致夜盲症，重者会损害上皮组织细胞的生长与分化，使人的皮肤变厚、干燥、痂变或发生皱纹。因此，VA可以治疗各种皮肤角化症。

2.2 抗氧化作用

类胡萝卜素分子结构中含有多个共轭双键，具有捕获、淬灭单线态氧和自由基的能力，是有效的抗氧化剂，可减少自由基对细胞遗传物质和细胞膜的损伤，阻止光氧化和脂质氧化。类胡萝卜素对自由基的淬灭和捕获能力随类胡萝卜素分子共轭双键数量的增加而增强[8]。它通过与自由基反应生成无毒产物或者中断自由基的连锁反应来清除体内自由基[10]。由于这种特性，过氧化自由基很容易与类胡萝卜素结合，形成类胡萝卜素自由基。这种作用受氧分压的影响，氧分压越小，作用越强。

2.3 增强免疫力

类胡萝卜素能增加免疫系统中B细胞、辅助性T细胞和其他免疫组分的活力，协助B细胞产生抗体。同VA类相似，类胡萝卜素也能调控大鼠、小鼠以及体外培养的淋巴细胞的免疫应答。

2.4 对繁殖机能的影响

类胡萝卜素影响繁殖的机理尚不十分清，大致认为：一方面，β-胡萝卜素可作为一种生理性抗氧化剂,阻碍类脂的过氧化作用和刺激孕酮的产生，从而保护了卵泡和卵巢细胞免受氧化反应的破坏；另一方面，β-胡萝卜素可能调节靶细胞中细胞核的活动。

2.5 天然的着色剂

随着科学技术的发展和生活水平的提高，人们对食用色素的安全性、可靠性提出了越来越高的要求.开发着色力强，色调鲜艳、柔和，安全无毒，又具有营养作用的天然食用色素的新方法、新途径和新产品已成为当前国内外研究的热点。枸杞色素不仅安全而且有一定的营养和药理作用越来越受到研究者的关注。

3 临床应用

3.1 保护眼睛健康

研究表明，枸杞子含丰富与眼睛保护作用有关的类胡萝卜素，即β-胡萝卜素和玉米黄质。枸杞子中β-胡萝卜素的含量（19.6 mg/100 g）是胡萝卜的β-胡萝卜素含量（5.1 mg/100 g）的3.8倍[10-11]。作为VA的前体，β-胡萝卜素具有强的抗氧化作用，长期服用β-胡萝卜素可以降低白内障的风险和减慢年龄相关性黄斑变性的进展[8-9]。玉米黄质是人类视网膜黄斑色素的主要类胡萝卜素，枸杞子的玉米黄质含量高于蛋黄（210μg/g），可以高达 300μg/g。由于枸杞子不含胆固醇，所以日常服用枸杞子以补充玉米黄质不会增加升高血液低密度脂蛋白水平的风险。枸杞子中的二棕榈酸酯玉米黄质的含量占其类胡萝卜31%～56%[12-13]，而且枸杞子类胡萝卜素具有极高的生物利用度，服用枸杞子可以显著地提高血浆玉米黄质的水平。每天喂饲猕猴0.5 mg/kg的玉米黄质（相当于7.3 g干枸杞），能显著提高其黄斑玉米黄质的水平[14]。玉米黄质和叶黄素对视网膜有滋养作用，它们可以提高视敏度，降低年龄相关黄斑变性的风险，直接保护氧化应激引起的光感受器的凋亡[15]。

3.2 防治癌症

机体内自由基泛滥不但损害正常细胞，而且引起细胞的畸变而形成癌症。类胡萝卜素是一种强有力的抗氧化剂，它能保护细胞免受氧化损害。流行病学家对类胡萝卜素与人类癌症发生的关系进行了广泛而深入的调查研究，资料证明，类胡萝卜素的摄入量低或血液中的类胡萝卜素含量低与癌症发生率高有着密切的关系。美国国立癌症研究所的科学家们经过20年的观察也断定经常吃类胡萝卜素含量高的人比不大吃这类食物的人得癌症的机会少了40%。

3.3 防治心脏病

类胡萝卜素可以降低患心脏病的危险。美国哈佛大学的研究人员在为期6年的科研工作中发现，服用β-胡萝卜素的男子，心脏病发作或中风的人数为服用安慰剂男子的一半。研究人员分析认为，这是因为β-胡萝卜素在血液中起潜在的抗氧化剂作用，阻止了氧化低密度脂蛋白的形成，保护了动脉血管壁，防止脂肪沉淀物聚集，减少了心脏病的发作。研究人员还对100名患有心绞痛的男性和390名无心脏病症状的男性血液中维生素含量进行了对比分析，结果发现血液中类胡萝卜素的含量高的男性患心脏病的几率大大小于血液中类胡萝卜素含量低的男性。

3.4 防治肺部疾病

科学家认为，吸烟感染给人体组织造成紧张状态，并引起炎症和损伤，使氧化过程中电位改变从而引起人体组织结构改变，引起一连串的化学反应。而类胡萝卜素进入人体后可转变成VA，起抗氧化作用，有助细胞避免这一过程，达到预防慢性肺部疾病的作用。另外，医学专家还认为，在营养成分中与肺结核发生和恢复关系最为密切的除了蛋白质外，还有多种维生素，尤其是VA和类胡萝卜素，可提高机体免疫力，促进康复。对于长期吸烟者，如果每天喝半杯胡萝卜汁，对肺部可起保健作用，也可减少患肺癌的危险性。

4 枸杞中类胡萝卜素的提取研究

早期对枸杞中类胡萝卜素的物质研究表明，其中含有玉米黄质及其软脂酸酯-酸浆果红素和隐黄质。顾秀琛[16]等采用以95%食用级乙醇为提取溶剂，制取枸杞黄色素，经光谱分析得出,枸杞黄色素λmax=450 nm属于类胡萝卜素的黄色色素，并得出该色素脂溶性、热稳定性和光稳定性好，色价为14.6，色调亮黄纯正的结论。冯作山、陈计峦[17]等以乙酸乙酯为提取枸杞溶剂，55℃下提取1 h提取3次,枸杞色素粗品可得最大提取率6.9%，用氧化镁柱层析对粗品进行纯化，用石油醚和石油醚-丙酮（体积比10∶1）为洗脱液,用薄层色谱法（TLC法）、高效液相法（HPLC法）测定,胡萝卜素、类胡萝卜素的纯度可达78%。李紫薇[18]等以石油醚为提取枸杞溶剂，采用固料比1∶23，提取温度85℃提取时间3 h，得到橙红色的色素，并测定该色素为脂溶性色素，pH适应较宽，光稳定性较好，热稳定性、耐氧化性较差，低浓度的Na+、Cu2+对色素稳定性无明显影响,而Fe3+则影响较大.因此要避光低温储存，并且要避免与氧化剂接触。李国银[19]等对枸杞色素提取过程中的皂化处理进行了研究，得出皂化可以有效除去枸杞果肉中的大部分脂肪酸甘油酯和游离脂肪酸，释放其中包含的枸杞色素的结论，并测得皂化处理的最佳条件为：皂化温度为40℃，NaOH溶液质量分数1.0%，液料比为4∶1，皂化时间为40 min赵锡兰[20]对超声浸提枸杞中的类胡萝卜素的方法进行了优化，得出结论即，石油醚∶丙酮溶液（4∶1）为提取溶剂,提取时间 30 min，提取二次，料液比1∶15，粒度小于40目,提取效率最大。陈效忠[21]等人采用超临界二氧化碳萃取技术对枸杞色素进行了提取。得出萃取时间100 min；萃取温度35℃；萃取压力35MPa，在此条件下枸杞色素萃取率为90%左右。目前枸杞中类胡萝卜素的提取多采用溶剂提取法，由于溶剂浸提方法还存在着溶剂使用量大、溶剂残留、浸提时间过长等缺点。针对溶剂浸提方法的缺点，枸杞中类胡萝卜素类的提取今后发展的方向是将一些先进的技术如超声波、微波、超临界萃取等与传统溶剂浸提结合起来，以期实现在常温条件、小剂量溶剂，较短的提取时间下有效成分高提取率的目的。

5 展望

当前，学者对枸杞的生理功效进行了深入的研究，但大多数的研究集中在枸杞多糖上，而对枸杞中含的类胡萝卜素类等活性物质的研究报道很少。类胡萝卜素具有抗氧化、增强免疫力、保护视力等作用。另外，类胡萝卜素无毒、无害、不会造成环境污染，是一种绿色添加剂，具有广阔的市场前景。目前美国、加拿大、欧盟等许多生物技术公司致力于开发生产这类产品，但还远远不能满足市场需求。相信开发枸杞中类胡萝卜素及各种类胡萝卜素的保健食品，在本世纪的食品市场上将会有广阔的市场前景。因此加紧类胡萝卜素产品的研制开发，具有十分重要的意义。

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