角黄素是一种具有广泛应用价值的类胡萝卜素。它具有着色和许多生理功能, 可用于饲料、食品、化工、医药等行业, 具有很高的经济价值。因此, 研究角黄素的生物来源、生产方法, 对角黄素的生产与开发有重要的意义。
1 角黄素的性质与功能
角黄素(canthaxanthin), 亦称斑蝥黄、斑蝥黄质,分子式为C40H52O2 ,化学名称为β,β′-胡萝卜素-4, 4′-二酮,是一种非维生素A源类胡萝卜素。天然的角黄素存在于某种蘑菇、甲壳类、鱼类、藻类、蛋、血液和肝脏中,含量极微。角黄素第1次是从可食的蘑菇(Cantharellus cinnabarinus)中分离出来的。它作为一个二酮类类胡萝卜素在红色波长范围内是一种有用的食品着色剂, 它可用于养殖鲑鱼和沼虾的着色。研究表明, 含酮基的类胡萝卜素角黄素抑制癌变的能力比β-胡萝卜素强。又有实验证明,角黄素能显著的增加火鸡血液中的胆固醇、总蛋白、脲酸、甘油三羧酸的含量, 而上述这些方面都被黄曲霉毒素显著的降低,-胡萝卜素则不影响所测的血液中的任何一种,故关于肌氨酸激酶活性方面角黄素和黄曲霉毒素之间有一个明显的相互作用, 即在黄曲霉毒素存在时,当食用的角黄素含量增加时, 肌氨酸激酶活性下降。从大量的临床试验表明,角黄素和β-胡萝卜素的结合对治疗生血性原卟啉症(EPP)和复合光疾病(PMLE)病人比单独用β-胡萝卜素好得多。另外,角黄素具有光防护作用,它是带电的活化分子的优秀淬灭剂, 同时也能与基态分子反应正因为如此,它可作为人体里的亲油性抗氧化剂,可以保护细胞和细胞结构被存在于细胞脂肪部分的氧化剂氧化。而且角黄素具有免疫调节活性,可作为人体中的免疫调节化合物。细菌学和细胞学的研究表明,角黄素具有抗诱变复合物和防止恶性胞转移的功能。角黄素能使血液中的T 和B 淋巴细胞增殖,可增加瘤块中的胞毒巨噬细胞和T细胞的活性, 维持抗原中的巨噬细胞受体。
2 角黄素的应用
角黄素是一种具有很高应用价值和经济价值的添加剂,在食品、医药、保健品、饲料和日用化妆品等行业有着广阔的应用前景。1984年FDA/WHO批准角黄素列入食品添加剂并制订了质量标准。在饲料方面,角黄素可作为鱼类和禽类饲料的着色剂,以增强鱼类肉体的颜色和禽类皮肤的颜色以及蛋黄的颜色。博礼敦利用448 只泰国杂交鸭做实验,来比较角黄素、虾青素和柠檬黄素3种类胡萝卜素在蛋黄着色和蛋黄实际沉积中的相对效率, 结果表明角黄素在蛋黄中的沉积效率是18%,而虾青素和柠檬黄素分别为4%和5%。饲喂12mg/kg 的柠檬黄素的鸭, 其蛋黄着色的平均罗氏蛋黄比色扇(RYCF)值为13.4,与饲喂4 mg/kg的角黄素试验组相当(RYCF 值13.5)。由此说明,与虾青素和柠檬黄素相比,角黄素对鸭蛋黄的着色效率最高。
3 角黄素的生物来源
极端嗜盐细菌突变体TM是1996年4月从埃及的一个海水蒸发池里的土壤样本中分离得到的。在含有1%的酵母
膏、0.75%的酪蛋白氨基酸、25%的氯化钠、4%的硫酸镁、0.2%的氯化钾、pH值为7.2的培养基中,37℃下摇瓶培养6d,突变株TM能产生2.06mg的总类胡萝卜素/g干细胞,包括0.06mg的-胡萝卜素和0.7mg的角黄素。突变株TM所具有的独特的特征如下:①培养基中的氯化钠浓度特别高,有利于防止其他微生物的污染,正因为如此,故不需要杀菌程序;②低于10%的氯化钠浓度可诱导细胞自溶。因此,在淡水中细胞溶解自动发生,不需要细胞分解装置;③而且,从突变株TM中提取和纯化类胡萝卜素的程序比从其他的来源中要简单,就象细菌类胡萝卜素比其他来源的类胡萝卜素要容易分离。正由于以上特征,突变株TM对鱼类、禽类和食品工业来说是一个最有前景的角黄素来源,通过获得高产突变株或从菌体中分离出一个与类胡萝卜素生物合成有关的克隆基因来提高产量。
4 结束语
角黄素是一个具有很高的应用价值和经济价值的色素,在饲料、食品、医药、化妆品等方面具有很大的应用潜力。因此,天然角黄素生产更具有发展潜力,开发角黄素的生物来源成为角黄素研究的一项重要课题。目前国外报道的微生物中角黄素的含量均不很高,离大规模生产还有一定距离,国内尚未有这方面的报道。开展利用现代生物技术筛选角黄素的高产菌株,优化培养条件,提高提取率等方面的研究不仅有理论价值,而且有广阔的应用开发前景。