β-胡萝卜素

β-胡萝卜素（β-carotene）属于类胡萝卜素，它是自然界中普遍存在的并且是最稳定的天然色素，是一种呈橘黄色的脂溶性化合物，有光泽的斜方六面体或结晶粉末，主要来源于绿色植物和黄色、橘黄色的水果等天然食物。β-胡萝卜素的稀溶液呈橙黄色至黄色，浓度增大时带橙色，并因溶剂极性不同可能会稍带红色。

β-胡萝卜素最丰富的来源是绿叶蔬菜和黄色或橘色的水果，如胡萝卜、菠菜、生菜、马铃薯、番薯、西兰花、哈密瓜等。β-胡萝卜素是脂溶性，其强化剂型通常是胶囊和胶状物形式。

β-胡萝卜素的抗氧化性主要表现在它具有清除自由基的能力。β-胡萝卜素分子中含有多个双键，在光、热、氧气及活泼性较强的自由基离子的存在下，易被氧化，从而保护机体不被破坏。生物体中存在大量的脂质过氧化和自由基反应，从而导致细胞功能的下降，机体的衰老以及疾病的发生，β-胡萝卜素的存在可减少脂质过氧化。因此，类胡萝卜素可以清除自由基以及淬灭单线态氧的活性受到了普遍的关注。

1对视觉系统的保健。

视网膜上的视杆细胞含有视紫质而具有暗视觉的功能。适量的β-胡罗卜能促进视紫质达到正常含量，从而避免了缺少维生素A所致的暗视野适应迟钝，也避免暗视野之后出现强光对眼睛所造成的损害。此外，还可以预防夜盲症、干眼症、角膜溃疡症以及角膜软化症；

2.对皮肤组织的保健。

VA是维持一切上皮组织完整所必需的，而β-胡罗卜能在人体内转化成VA。所以，摄入一定量的β-胡罗卜素，对维持正常的体表、消化道、呼吸道、生殖泌尿道、内分泌道商品有重要意义，可避免皮肤多屑、角质化、表皮细胞硬鳞状、多角质血疹性皮肤干燥症等皮肤疾病。β-胡萝卜素对细胞膜的稳定性也具有良好的作用。还可以用于治疗由于日光暴晒引起的炎症“日光炎”。

3.延缓衰老。

β-胡萝卜素能提高红细胞的活性。过氧化自由基可加速人体衰老，人们形象地称之为身体的“垃圾”。而β-胡萝卜素可以中和体内的过氧化自由基，这样便起到了延缓衰老的作用；

4.抵抗不良环境。

经常在暗室、强光、高温或深水环境工作的，以及放射线作业者，还有经常看电视的人，都应额外再补充β-胡罗卜素，以抵抗不良环境。

β-胡萝卜素是自然界中最普遍存在和最稳定的天然色素，因其大量的农产品来源、独特的生理学和营养学功效，已于1985年被编入“美国药典”，作为食品添加剂和营养补充剂，更以“A类优秀营养色素”的身份被联合国粮农组织（FAO）和世界卫生组织（WHO）食品添加剂联合专家委员会推荐，在世界52个国家和地区获准应用。在我国，β-胡萝卜素目前主要作为天然色素和营养强化剂使用。

超临界CO2萃取技术已广泛用于各种类胡萝卜素的分离提取应用中。Maclas等以微藻(Scenedesmusalmeriensis)为原料，提取了β-胡萝卜素，其工艺条件如下：萃取压力40MPa，萃取温度60℃，CO2：流速 1g／min，萃取 5h，β-胡萝卜素得率为1.5ms／g干基。β-胡萝素在CO2中溶解的量有限，所以要寻找适当的夹带剂，经过了预处理之后便能有效提高收率。

另外还有超声波辅助萃取法、微波辅助萃取法、酶解辅助萃取法这几种新型的萃取方法。

(1)超声波辅助萃取法是利用石油醚一丙酮、甲醇一丙酮或者四氢呋喃等对微藻反复萃取，超声波辅助条件下提取全反式的β-胡萝卜素。

(2)微波辅助萃取则是在微波条件下用适当的溶剂对微藻或者其他原料进行萃取，萃取得率和萃取所需时间都优于索氏提取法，但这种方法有微波加热速度快这个缺点，可能会影响产物的结构与得率。

(3)酶解辅助萃取法是利用果胶酶纤维素酶来破坏细胞壁和细胞膜，可以起到减少有机溶剂的用量，节约生产时间，提高萃取效率的效果，但是要考虑到有关酶在有机溶剂中活性的限制问题。

精确称取试样0．08g，按OT-15中方法-(分光光度法中方法二)测定其吸光度，(α)一2500，最大吸收波长约为477nm。或按GB 12389—90，胡萝卜素纸层析法测定。ADI尚未规定(FAO/WHO，2001)。
ADI 0～5mg/kg(FAO/WHO，2001)。
LD₅₀＞8000mg/kg(油溶液，狗，经口)。
LD50 21.5g/kg(小鼠，经口)。
GRAS(FDA，§182.5245，2000)。
Ames试验、微核试验、小鼠精子畸形试验、原噬菌体诱导试验，均阴性(得自盐藻)。GB 2760-1996(g/kg；作为着色剂)：风味酸奶0.50g/kg；固体饮料3～5mg/kg；强化β-胡萝卜素饮料20～40mg/kg；奶油、膨化食品，0.2；人造奶油0.1；起酥油、饼干，0.05；宝宝乐10.0；植脂性粉末0.05；面包、冰激凌、蛋糕、饮料、果冻、糖果、雪糕、冰棍，均GMP。
FAO/WHO，1984：各种食用油脂、人造奶油、加工干酪等，GMP；青豆罐头、冷饮，100mg/kg；酸黄瓜，300mg/kg；特殊干酪600mg/kg。
EEC，1990：限作维生素A源，不得用于婴幼儿食品作为色素。
GB 14880-94(μg/kg；作为营养强化剂限量；以视黄醇当量为准，1μg/β-胡萝卜素=0.167视黄醇当量)：同“01040，维生素A油”。芝麻油、色拉油、人造奶油，4000～8000；乳制品、婴幼儿食品，3000 9000；乳及乳饮料600 1000；液体奶780。
按日本(1998)规定，不得用于海带类、食肉，鲜鱼贝、鲸肉，茶及紫菜类、豆类、蔬菜及嫩芽类。
FDA，§73．95，2000：以GMP为限。红紫色至暗红色结晶性粉末，略有特异臭味。可溶于丙酮、氯仿、石油醚、苯和植物油，不溶于水、丙二醇和甘油，难溶于甲醇和乙醇。在橄榄油和苯中的溶解度均为0.1g/mL，在氯仿中的溶解度为4.3g/100mL，高浓度时呈橙红色，低浓度时呈橙色至黄色。在pH值2～7的范围内较稳定，且不受还原性物质的影响，但对光和氧均不稳定，铁离子会促使其褪色。狗经口LD^ {50}^8g/kg，ADI 0~5mg/kg(合成品，FAO/WHO，1994)。β-胡萝卜素用作营养强化剂、食用橙色色素和食品着色剂。我国规定可用于各类食品，按生产需要适量使用。主要用于人造奶油、面条、糕点、饮料和保健食品等。营养增补剂和色素。按我国卫生部颁布的“食品营养强化剂使用卫生标准（1993）”规定，可用于奶油及膨化食品，最大使用量0.2g/kg。该品0.6μg的生理作用相当于1国际单位（I·U·）的维生素A。现广泛用作黄色色素代替油溶性焦油系色素，如用于原为就含有胡萝卜素的奶油、干酪、蛋黄酱等，并广泛应用于其他食用油脂、人造奶油、起酥油、糕点、面包等。用于油性食品时，常溶解于棉籽油之类的食用油或悬浊制剂（含量30%）。经稀释后即便于使用，也可防止β-胡萝卜素氧化。一般添加α-生育酚、硬脂酰抗坏血酸酯、BHA等的抗氧化剂。用作色素添加量较少，如用于人造奶油为1.37mg/kg。在果汁中与维生素C合用，可提高稳定性。一种抗氧化剂，由于其抑制自由基引发的体外过氧化作用，可以作为一种促氧化剂或抗氧化剂。小鼠的膳食补充剂，减少听力损失和毛细胞损伤。1.从天然物萃取 天然β-胡萝卜素通常有植物萃取、盐藻萃取和发酵法三种方法生产。中国主要采用盐藻萃取方法和发酵法，植物提取方法国内已经淘汰。2.合成法 合成法的中间体3,8-二甲基-3,5,7-十三烯-1,9-二炔苯基锂及4-（2,6,6-三甲基-1-环己烯-1-基）-2-甲基-2-丁烯-1-醛的制备方法载于美国专利2917539。工业品一般制成β-胡萝卜素的食用油脂溶液或悬浮液、乳化液以及可分散于水的粉末。为提高其稳定性，可添加抗氧剂、乳化剂、分散剂，并可含有不同的比例的反式/顺式异构体。1 从植物中提取
可用石油醚等有机溶剂从胡萝卜、辣椒或蚕砂中提取。提取叶红素时的汽油层不皂物，用等量的1%氯化钠溶液简板洗涤一次，以除去可溶行类脂化合物，静置分层去下层水相。汽油层经减压蒸馏回收汽油得黄色蜡状残渣，用石油醚溶解，迅速过滤。滤液通过活性氧化铝层析柱，用石油醚：丙酮=8：2（体积比）的混合液洗脱，减压蒸馏回收溶剂后得油状β-胡萝卜素粗品。再用蒽-乙醇进行重新结晶得成品结晶。
此法受资源的限制，不可能大规模生产。
2 化学合成法
化学合成法是瑞典Roche公司的Grignard反应法和德国Base公司的Witting反应合成法。Grignard反应合成法是以β-紫罗兰酮为原料，先后得β-C14、β-C16、β-C19醛，再由Grignard使两分子β-C19醛缩合成β-C40二酚，再经脱水、加氢而得。以β-紫罗兰酮计，总收率为21%。Wittig 反应合成法也以β-紫罗兰酮为原料，经乙烯基-β-紫罗兰，C15+C10+C15方式合成β-胡萝卜素，以C15烯醇计，收率达25%。有关反应式详见文献。
合成法虽然路线较长，但比较经济，营养价值及色调的稳定性等均好。
3 从盐藻中提取
盐藻是生长于盐田的海洋浮游生物，系单细胞藻，在人工控制的条件下可大量繁殖。我国有漫长的海岸线，潜在资源丰富，有较好的开发前景，在国家“七五”公关项目中提出了以下两条工艺路线。
（1）石油醚提取工艺。用6号溶剂油于50℃下搅拌萃取湿盐藻粉约20min，过滤后滤渣再萃取两次。滤液经薄膜蒸发浓缩、结晶、过滤、真空干燥得成品，提取率80%左右。
（2）植物油提取工艺。用2倍于干盐藻粉的植物油于75℃下搅拌萃取30-60min。经三足式离心机离心分离，再经碟片离心机离心沉降得β-胡萝卜素的油溶液。
4 发酵法制备
用发酵法培养含有β-胡萝卜素的红酵母细胞。以相对密度为1.06-1.07的麦芽汁为培养基，经高温灭菌有接种2%-3%的红酵母，于26℃和PH5-6的条件下通风培养48h，发酵液经高速离心分离15min，蒸馏水洗涤，并于50℃下干燥得干酵母细胞。先用2-3mol/L的盐酸处理干细胞，然后于沸水中煮2-3min。经高速离心分离，水洗两次得细胞碎片。用丙酮浸泡干细胞碎片，高速离心分离去细胞碎片得β-胡萝卜素提取液。经旋转薄膜蒸发器减压浓缩，并用氯仿萃取得β-胡萝卜素浓缩液。最后减压浓缩、喷雾干燥得成品。包括以下各种。
由胡萝卜(Daucus carota)的肉质直根干燥品，用热的油脂或微温的已烷、丙酮或二氧化碳提取而得的胡萝卜类胡萝卜素(Carrot eatrtenes)。
由藻类(盐藻，Dunaliella salina和Dunaliella naliella bardawil)用二氧化碳、油脂或有机溶剂提取而得的藻类胡萝卜素(Algel carotenes)或称盐藻类胡萝卜素。
由油椰(Elaeis guineensis)的棕榈油经硅胶吸附后用己烷分离所得不皂化物，再用热的含水乙醇提取而得的棕榈油胡萝卜素(Palm oil carotenes)。
一般食用级植物油制成油脂的乳化制品或悬浮液，其中可含有乳化剂、乳化稳定剂甚至抗氧化剂(生育酚)。加于油脂中时，宜加热以提高其溶解性；固体则为可分散于水中的粉状赋型剂。