岩藻黄质的功能特性及在食品工业中的应用

吴跃，林亲录，战鑫

（1.稻米及副产物深加工国家工程实验室，中南林业科技大学食品科学与工程学院，湖南 长沙 410004；2.北京蓝天大地生物技术开发有限公司，北京 100080）

大量研究已证明，岩藻黄质具有多种显著促进人体健康的生理活性。从目前已了解的岩藻黄质生理功能来看，研究者普遍认为，未来岩藻黄质在食品保健、生物医药等领域具有广阔的应用前景。现在，国外十分重视岩藻黄质在功能性食品中的应用，相比之下，国内的食品领域还鲜有使用，并且国内生产的岩藻黄质产品几乎全部出口到国外。针对这些情况，期望通过本文的报道，能引起国内食品界对岩藻黄质应用的关注。

1 岩藻黄质概述

岩藻黄质（Fucoxanthin）亦称岩藻黄素、褐藻（黄）素，是可食用褐藻（如海带）、硅藻、金藻及黄绿藻等所含有的一种重要类胡萝卜素，颜色呈淡黄至褐色。岩藻黄质及其代谢物岩藻黄醇和halocynthiaxanthin也广泛存在牡蛎和蛤蚌中[1]。

在所有天然类胡萝卜素中，岩藻黄质所占比例最高，占类胡萝卜素总量的10%以上。其分子结构特殊（见图1），含有不常见的丙二烯醇键和5，6-单环氧，在将近700种天然类胡萝卜素中，大约只有40种类胡萝卜素含有此丙二烯醇键[2]。

此外，岩藻黄质不溶于水，易溶于乙醇等有机溶剂，市售产品一般为脂溶性粉末或油状物。海带中岩藻黄质含量比较高，可达17.8 mg/100 g～21.3 mg/100 g（鲜重）[3]。有研究报道称[4]，一些褐藻含 0～4 mg/g（干重）的岩藻黄质和1.4 mg/g～18 mg/g（干重）的岩藻黄醇，并且这两种物质在褐藻中的含量会随季节性变化，一月到三月期间含量最高。另外，有研究人员也能从褐藻中提取出2 mg/g～9 mg/g（干重）的岩藻黄质[5]。

图1 岩藻黄素、岩藻黄醇和A的化学结构比（Hashimoton 2009）Fig.1 The chemical structures of fucoxanthin,fucoxanthinol and amarouciaxanthin A

2 岩藻黄质的功能特性

2.1 岩藻黄质的吸收和代谢

岩藻黄醇和Amarouciaxanthin A（图1）是岩藻黄质的主要初级代谢产物。摄入的岩藻黄质在胃肠道内消化酶（如脂肪酶和胆固醇酯酶）作用下水解成岩藻黄醇，其再通过淋巴进入体循环，部分岩藻黄醇在肝脏降解成Amarouciaxanthin A[2]，岩藻黄醇和Amarouciaxanthin A随后进行异构化、脱氢、脱乙酰、氧化和脱甲基等酶反应进一步代谢，研究者描绘出岩藻黄质在受试动物血浆和肝脏中的代谢途径[6]。

有研究认为，岩藻黄质的代谢物优先以岩藻黄醇形式在心脏和肝部积聚，其次以Amarouciaxanthin A形式在脂肪组织积聚[7]。也有研究显示，超过80%的岩藻黄代谢物积聚在腹部白色脂肪组织，表明该部位是岩藻黄代谢物主要的作用部位[8]，这也可能说明是其具有良好减肥作用的原因。

2.2 岩藻黄质的安全性

日本科研人员从裙带菜中提取纯度为95%的岩藻黄质对实验鼠进行28 d反复剂量毒性实验，此高纯度的岩藻黄质并未存在任何毒性，但是发现，当岩藻黄素的剂量在每千克重受试鼠每天摄入10 mg或更高时，会显著增加受试鼠的总胆固醇和高密度脂蛋白水平[9]。

对岩藻黄质进行单一口服剂量（1000 mg/kg和2000 mg/kg）和30d反复口服剂量（500mg/kg 和1000mg/kg）毒性实验时，实验动物未出现死亡和畸形。同时，反复剂量毒性实验中，通过组织学观察未发现岩藻黄质给予组出现任何肝脏、肾脏、脾脏和性腺组织不正常变化，但发现岩藻黄质能引起高胆固醇症[10]。

Beppu等[11]又对岩藻黄质进行体内致突变性和其主要代谢产物岩藻黄醇体外致突变研究，结果认为，岩藻黄醇不存在体外致畸性，岩藻黄质在500、1000、2000 mg/kg剂量下不存在体内致畸性。

2.3 岩藻黄质的稳定性

虽然高纯度的岩藻黄质对热不稳定，容易氧化。但从藻类中得到的岩藻黄质提取物由于抗氧化物质（如多酚等）的共同存在，使其具有稳定性[12]。

岩藻黄质色素对光敏感，避光贮存时稳定性大大提高。同时，其他抗氧化剂能保护岩藻黄质色素免于降解。例如，在岩藻黄质提取物中添加1.0 g/100 mL的抗坏血酸，见光和避光条件下都能呈显现最大的色素保留能力。另外，岩藻黄质色素在碱性pH条件下比中性和酸性更稳定，pH为9时有最大的稳定性，酸性条件下最不稳定[13]。

此外，研究人员发现，商业干燥的海带中岩藻黄质含量与原材料中几乎相同，这表明海藻中的岩藻黄质在干燥加工和室温贮存过程中是稳定的[14]。

2.4 岩藻黄质的生理活性

对于岩藻黄质具有减肥、抗癌、抗肿瘤、抗炎症、抗氧化一系列重要的生理功能，国内外已有大量研究，也发表了一些相关的综述性报道[2，15-17]。随着国内外研究的深入，出现一些新的研究进展，值得研究人员关注。

国内比较关注岩藻黄质在医疗方面的研究。徐戎等[18]研究认为，从昆布（海带、裙带菜）中提取的岩藻黄质能通过诱导细胞凋亡对人体7种肿瘤细胞生长起到抑制作用。同时，徐戎的博士论文[19]中充分证明，昆布有效成分岩藻黄质能明显抑制人非小细胞肺癌的生长并研究了其抑制机制。同时，于瑞雪[20]等发现，褐藻提取物岩藻黄质能明显抑制小鼠S180移植性实体瘤的生长，且呈现剂量相关性，提示其具有有效的体内抗实体瘤生长的作用。

大量动物实验研究，已证明岩藻黄质具有减肥功能[21]，其机制涉及下调各种脂肪生成酶mRNA表达，上调β-氧化mRNA表达和解偶联蛋白基因表达，以及改变血浆中肥胖因子水平。除了动物实验外，国外也进行了岩藻黄质减肥功能的人体实验。对151名肥胖非糖尿病的绝经期前妇女，进行了16周双盲-随机的安慰剂-对照研究时发现，每天摄入2.4 mg的岩藻黄质能显著增加肥胖妇女的能量消耗，降低受试者的体重、体脂肪、血浆甘油三酯和肝脏中脂肪含量[22]。此外，世界知名的稻米深加工企业——日本著名的欧利嘉生化有限责任公司（Oryza Oil&Fat Chemical Co.，Ltd.）对肥胖受试者进行了为期4周的双盲、安慰剂-对照临床口服岩藻黄质研究，实验将27名受试者分成际情况组（5男和4女），第1组为服用安慰剂，第2组口服剂量为1 mg/d，第2组口服剂量为3 mg/d，餐后服用。结果认为，口服4周的岩藻黄质能起到抗肥胖的作用，并且没有出现任何的临床副作用[23]。

研究认为[24]，岩藻黄质能降低肥胖受试鼠血浆甘油三酯和肝脂肪含量，一定程度是由于增加脂肪排泄、改变肝过氧化物酶体增殖剂活化受体（Peroxisome proliferators activated receptors，PPARs） 基因表达和肝脂肪调节酶活性达到的，同时，其也能降低受试鼠血糖。

另外，岩藻黄质具有抗血管新生活性，可以用于抑制血管新生相关疾病。同时，因为抗血管新生剂一般具有减肥作用，因此，认为岩藻黄质的减肥功能可能与其抗血管新生活性有关。总之，研究者认为膳食中的岩藻黄质可以作为食品中的功能成分[25]。

再者，研究表明，从马尾藻海草中分离出的岩藻黄质能有效抑制H2O2引起的细胞内活性氧形成、DNA损伤和细胞凋亡，而且能增加细胞存活率。这些结果表明，岩藻黄质可作为天然抗氧化剂的良好来源，用于抑制和控制氧化应激的功能性食品和化妆品中[26]。

对于视黄醇缺陷引起的氧化应激，岩藻黄质比β-胡萝卜素有更好的体内保护能力[27]。同时，岩藻黄质具有良好的抗炎症作用，其机制与抑制NO产生及诱导型一氧化氮合酶表达有关，研究者也进一步揭示了其抗炎症的分子机理[28-29]。

3 岩藻黄质在国外食品工业中的应用

岩藻黄质最初仅作为着色剂加入到食品中，但后来的研究发现，岩藻黄质作为类胡萝卜素具有良好的抗氧化作用，效果甚至优于VE和VC，于是，将其作为营养保健品在市场销售，还被添加到非处方药中[30]。

国外推出的含岩藻黄质的保健品，其主要定位在于具有减肥作用。位于美国乔治亚州的AHD国际公司已向市场高调推出具有减肥功效的褐藻提取物，主要成分为岩藻黄质。该公司从2006年开始销售褐藻提取物，以原料供应商的身份向下游客户提供来源于褐藻的岩藻黄质。

成立于1982年的英国Healtharena公司，该公司研发的FucoXanThinTM减肥产品，其主要成分为岩藻黄质，该产品倡导通过燃烧体内多余脂肪，控制食欲的来达到减肥效果，这种纯天然物质减肥方法，正掀起减肥领域的新运动。同时，岩藻黄质还作为营养均衡补充剂进行推广，既能补充体内所需营养，又能排毒抗炎防衰老。

美国史密斯索伦森博士研制的燃烧脂肪配方—The Advanced FUCOXANTHIN Patch-CR正是岩藻黄质、石榴和仙人掌提取物的完美结合，该产品以膏药剂型，贴于上臂、肩膀或背部，利用岩藻黄质的强大热效应，有效地燃烧体内多余脂肪并增加新陈代谢，这种方法有助于消除腹部脂肪而不刺激中枢神经系统。

NSI—NUTRACEUTICAL SCIENCE INSTITUTE公司推出的名为FucoThin的岩藻黄质营养补充品，能在均衡和补充营养的基础上，帮助人体控制食欲，增加新陈代谢，而达到减肥效果。该产品一经问世，便备受好评，是美国注册医师认证（Doctor Endorsed Neutraceutical Systems）推荐的少数产品之一。

岩藻黄质除作为减肥保健品开发外，日本株式会社小倉屋山本公司（Ogurayayamamoto Corporation）还将岩藻黄质应用到各类食品中，如黄油，馅饼、绿茶酥等焙烤食品，起到增加产品色泽和功能性作用。

国外研究人员，将岩藻黄质添加到粉碎鸡胸肉中，研究其对脂质过氧化和肉颜色的影响。结果发现，岩藻黄质能有效抑制烹调后冷却贮藏（4℃）中脂质过氧化反应，同时增加粉碎鸡胸肉的红色和黄色。因此，该研究者认为岩藻黄质可作为一种有效成分能提高鸡肉及其产品的外观和货架期[31]。

另外，岩藻黄质可以用于蛋黄着色剂。在家禽饲养过程中，将其补充到饲料中，能增加母鸡下蛋中的蛋黄颜色，并且研究者也确定了其在母鸡中的代谢情况[32]。

[1]Maoka T.Carotenoids in marine animals[J].Marine drugs,2011,9(2):278-293

[2]Miyashita K,Nishikawa S,Beppu F.The allenic carotenoid fucoxanthin,a novel marine nutraceutical from brown seaweeds[J].Journal of the science of food and agriculture,2011,91(7):1166-1174

[3]Kanazawa K,Ozaki Y,Hashimoto T,et al.Commercial-scale preparation of biofunctional fucoxanthin from waste parts of brown sea algae La minalia japonica[J].Food science and technology research,2008,14(6):573

[4]Terasaki M,Baba Y,Yasui H.Evaluation of recoverable functional lipid components of several brown seaweeds(phaeophyta)from Japan with special reference to fucoxanthin and fucosterol contents[J].Journal of phycology,2009,45(4):974-980

[5]Heo S J,Yoon W J,Kim K N,et al.Evaluation of anti-inflammatory effect of fucoxanthin isolated from brown algae in lipopolysaccharide-stimulated RAW 264.7 macrophages[J].Food and chemical toxicology,2010,48(8/9):2045-2051

[6]Sangeetha R K,Bhaskar N,Divakar S,et al.Bioavailability and metabolism of fucoxanthin in rats:structural characterization of metabolites by LC-MS(APCI)[J].Molecular and cellular biochemistry,2010,333(1):299-310

[7]Hashimoto T,Ozaki Y,Ta minato M,et al.The distribution and accumulation of fucoxanthin and its metabolites after oral ad ministration in mice[J].British Journal of Nutrition,2009,102(2):242-248

[8]Airanthi MKWA,Sasaki N,Iwasaki S,et al.Effect of brown seaweed lipids on fatty acid composition and lipid hydroperoxide levels of mouse liver[J].Journal of agricultural and food chemistry,2011,59(8):4156-4163

[9]Kadekaru T,Toyama H,Yasumoto T.Safety Evaluation of Fucoxanthin purified from Undaria pinnatifida[J].Japanese society of food science and technology,2008,55(6):304-308

[10]Beppu F,Niwano Y,Tsukui T,et al.Single and repeated oral dose toxicity study of fucoxanthin (FX),a marine carotenoid,in mice[J].The journal of toxicological sciences,2009,34(5):501-510

[11]Beppu F,Niwano Y,Sato E,et al.In vitro and in vivo evaluation of mutagenicity of fucoxanthin (FX)and its metabolite fucoxanthinol(FXOH)[J].The journal of toxicological sciences,2009,34(6):693-698

[12]Mise T,Ueda M,Yasumoto T.Production of fucoxanthin-rich powder from cladosiphon okamuranus[J].Advance journal of food science and technology,2011,3(1):73-76

[13]Hii S L,Choong P Y,Woo K K,et al.Stability studies of fucoxanthin from Sargassum Binderi[J].Australian journal of basic and applied sciences,2010,4(10):4580–4584

[14]Mori K,Ooi T,Hiraoka M.Fucoxanthin and its metabolites in edible brown algae cultivated in deep seawater[J].Marine drugs,2004,2(2):63-72

[15]汪曙晖,薛长湖.岩藻黄素的结构、性质和功能[J].食品工业科技,2010,31(6):407-410

[16]陈国栋,燕燕,宋晶.岩藻黄素的生物活性及应用研究进展[J].河北渔业,2009(8):50-52

[17]张文竹,刘红兵,管华诗.裙带菜的化学成分及其生物活性研究进展[J].海洋科学,2009(4):72-75

[18]徐戎,张悦,王倩,等.昆布有效成分岩藻黄质对人体7种肿瘤细胞增殖与凋亡的影响[J].中药药理与临床,2009(4):21-24

[19]徐戎.昆布有效成分岩藻黄质对人非小细胞肺癌的生长抑制作用及其机制研究[D].武汉:华中科技大学博士论文,2010

[20]于瑞雪,胡霞敏,王君,等.褐藻提取物fucoxanthin抑制小鼠S_(180)移植性实体瘤生长及对小鼠免疫功能的影响[J].中成药,2011(3):511-513

[21]Woo M N,Jeon S M,Shin Y C.Anti-obese property of fucoxanthin is partly mediated by altering lipid-regulating enzymes and uncoupling proteins of visceral adipose tissue in mice[J].Molecular nutrition&food research,2009,53(12）:1603-1611

[22]Abidov M,Ramazanov Z,Seifulla R,et al.The effects of Xanthigen in the weight management of obese premenopausal women with non-alcoholic fatty liver disease and normal liver fat[J].Diabetes,obesity and metabolism,2010,12(1):72-81

[23]Oryza Oil&Fat Chemical Co.,Ltd.The effect of fucoxanthin on tendency of obesity among Japanese people:a 4-Week double-blind,placebo-controlled clinical study[EB/OL].[2010–06–24].http://www.oryza.co.jp/html/english/pdf/Fucoxanthin%20clinical%20test_e.pdf.

[24]Woo M N,Jeon S M,Kim H J.Fucoxanthin supplementation improves plasma and hepatic lipid metabolism and blood glucose concentration in high-fat fed C57BL/6N mice[J].Chemico-biological interactions,2010,186(3):316-322

[25]Sugawara T,Matsubara K,Reiko A,et al.Antiangiogenic activity of brown algae fucoxanthin and its deacetylated product,fucoxanthinol[J].Journal of agricultural and food chemistry,2006,54(26):9805-9810

[26]Heo S J,Ko S C,Kang S M,et al.Cytoprotective effect of fucoxanthin isolated from brown algae Sargassum siliquastrum against H2O2-induced cell damage[J].European food research and technology,2008,228(1):145-151

[27]Sangeetha R K,Bhaskar N,Baskaran V.Comparative effects of βcarotene and fucoxanthin on retinol de?ciency induced oxidative stress in rats[J].Molecular and Cellular Biochemistry,2009,331(1/2):59-67

[28]Kim K N,Heo S J,Yoon W J,et al.Fucoxanthin inhibits the inflammatory response by suppressing the activation of NF-κB and MAPKs in lipopolysaccharide-induced RAW 264.7 macrophages[J].European journal of pharmacology,2010,649(1/3):369-375

[29]Heo S J,Yoon W J,Kim K N,et al.Evaluation of anti-inflammatory effect of fucoxanthin isolated from brown algae in lipopolysaccharide-stimulated RAW 264.7 macrophages[J].Food and chemical toxicology,2010,48(8/9):2045-2051

[30]肖策.海带中岩藻黄质、岩藻甾醇、甘露醇和褐藻糖胶的综合提取纯化工艺研究[D].西安:西北大学硕士学位论文,2008

[31]Sasaki K,Ishihara K,Oyamada C,et al.Effects of fucoxanthin addition to ground chicken breast meat on lipid and colour stability during chilled storage,before and after cooking[J].Asian-australasian journal of animal sciences,2008,21(7):1067-1072

[32]Strand A,Herstad O,Liaaen-Jensen S.Fucoxanthin metabolites in egg yolks of laying hens[J].Comparative biochemistry and physiology-part A,1998,119(4):963-974