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• 本文标题：叶黄素、玉米黄素生物活性及其在食品中应用研究进展.docx
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• 内容摘要：叶黄素、玉米黄素生物活性及其在食品中应用研究进展摘要叶黄素与玉米黄素都属于类胡萝卜素中的一种，在自然界中广泛存在，两者属于同分异构体。叶黄素与玉米黄素都大量存在于蔬菜、水果、花等植物组织中，在人体内不能被合成，需要通过日常饮食来获取。叶黄素与玉米黄素两者的功效独特，具有多种生物活性，应用广泛，是现在国内外研究的热门之一。本文通过文献查阅法等方法对叶黄素与玉米黄素进行研究，充分了解叶黄素与玉米黄素的来源、生物活性及其在食品中的应用价值，如：叶黄素对视力具有保护作用可以预防和治疗白内障、老年性黄斑病变等眼睛疾病，还可以延缓早期动脉粥样硬化等心血管疾病，对癌症也有一定的预防和治疗作用；玉米黄素也具有抗氧化作用，其可以预防和治疗眼睛白内障、老年性黄斑病变、心脑血管疾病等。两者可以作为着色剂、营养膳食补充剂等食品添加剂加入到食品的生产加工过程中。随着深入的开发与研究，叶黄素与玉米黄素一定能成为我国一种前途广阔的重要的食品添加剂，在我国和世界食品行业中起到重要的作用。关键词:叶黄素；玉米黄素；生物活性；应用AdvancesitudiesontheBiologicalActivitiesofLuteinandZeaxanthinandTheirApplicatioinfoodAbstractBothluteinandzeaxanthinbelongtooneofthecarotenoids。Theyarewidelyfoundinnature。Bothluteinandzeaxanthinareabundantinvegetablefruitfloweraswellasinotherplanttissues。Theseelementscannotbecotitutedinthehumanbodywhichrequeststobegainedthroughdailyabsorption。Luteinandzeaxanthinhaveuniqueefficacydiveebiologicalactivitiesandwideapplicationwhichisoneofthehotresearchtopicsathomeandabroad。Inthispaperresearchmethodsofluteinandzeaxanthinareinvestigatedthroughinvestigationtheoreticalresearchliteraturereviewetc。inothertofullyundetandthesourcesbiologicalactivitiesandtheiruseinfoodofluteinandzeaxanthin。Applicationofscientificresearchvalue。Mostofscientificstudiesathomeandabroadhaveillustratedthatluteinhasaprotectiveeffectonvision。Itcanpreventandtreateyediseasessuchascataractsagerelatedmaculardegenerationandcanalsopostponecardiovasculardiseasessuchasearlyatherosclerosisandhascertainpreventiveandtherapeuticeffectsoncancer。Zeaxanthinalsohasantioxidanteffectswhichcanpreventandtreateyecataractsenilemaculardegenerationcardiovascularandcerebrovasculardiseasesetc。Bothcanbeusedascolorantsnutritionaldietarysupplementsandotherfoodadditivesinthefoodproductionandprocessingprocess。WithindepthdevelopmentandresearchluteinandzeaxanthinwilldefinitelybecomeanimportantfoodadditivewithbroadprospectsinChina。Theywillplayasignificantroleinthefoodindustryathomeandabroad。Keywords:LuteinZeaxanthinBioactivityApplication目录摘要IAbstractII1绪论11。1选题背景与意义11。2国内外叶黄素、玉米黄素的概述11。2。1国外叶黄素、玉米黄素的研究现状11。2。2国内叶黄素、玉米黄素的研究现状22叶黄素与玉米黄素概述22。1叶黄素22。1。1叶黄素的来源32。1。2叶黄素的性质结构32。2玉米黄素42。2。1玉米黄素的来源42。2。2玉米黄素的性质结构43叶黄素、玉米黄素的生物活性43。1叶黄素的生物活性53。1。1抗癌作用53。1。2抗氧化作用53。1。3延缓早期动脉硬化63。2玉米黄素的生物活性63。2。1对视觉的保护63。2。2预防癌症63。2。3预防心血管疾病74叶黄素、玉米黄素的提取及其在食品中的应用74。1叶黄素、玉米黄素的提取方法74。2叶黄素在食品中的应用74。2。1色素添加剂74。2。2膳食营养补充剂84。3玉米黄素在食品中的应用84。3。1着色剂84。3。2保鲜剂85结论9参考文献10致谢111绪论1。1选题背景与意义类胡萝卜素是一类天然色素的总称，根据其化学结构可以分为两大类，一类是只由碳原子和氢原子构成的胡萝卜素，而另一类是由碳、氢、氧三种原子构成的类胡萝卜素。类胡萝卜素在自然界中分布广泛，在含有黄、橙红或红这几种色素的动植物、真菌等生物中均能发现有类胡萝卜素这一物质。人类可以把外界摄入的类胡萝卜素转化为人体所需的维生素A，这也是人体内维生素A的主要来源途径。目前被发现的天然类胡萝卜素已达700多种，而且绝大部分的类胡萝卜素具有预防疾病和治疗疾病的生理活性。大多数的类胡萝卜素被研究证明其具有抗氧化的能力，人体内常见的叶黄素与玉米黄素也是类胡萝卜素的一种。西方医学人员在20世纪80年代中期研究发现，叶黄素拥有较强的抗氧化能力，可以作为一种性能优秀的抗氧化剂使用。玉米黄素是一种分子结构中含有氧元素的天然类胡萝卜素，它与叶黄素属于同分异构体。玉米黄素在30多年前被科研人员发现其也有抗氧化的作用。国内外有大量的研究表明，叶黄素与玉米黄素两者具有独特的功效，它们具有多种生物活性，应用广泛，是现在国内外研究的热门之一。叶黄素是一种优异的抗氧化剂，其具有独特的生物功效。叶黄素具有抗癌症、抗氧化、延缓动脉粥样硬化等健康功效。玉米黄素也具有抗氧化作用和抗癌作用，其也可以治疗白内障、老年性黄斑病变、心脑血管疾病等。叶黄素与玉米黄素两者的功效独特，具有多种生物活性，它们在功能性食品中的应用一直是国际上的热点之一。1。2国内外叶黄素、玉米黄素的概述1。2。1国外叶黄素、玉米黄素的研究现状最早的叶黄素生产工艺是由美国的一家食品公司发明的，他们把叶黄素作为了一种食品添加剂，添加到保健食品中。1995年，美国食品药品监督管理局就通过一项法案，允许企业在生产加工食品时，把叶黄素作为一种安全的食品添加剂添加到食品中。玉米黄素作为一种天然的色素，其具有无毒、天然、营养高等优异的特点，在欧美许多国家和地区作为天然的着色剂被批准为食用色素添加到食品中。叶黄素与玉米黄素的多种生物活性及其具有的独特功效，使它们功能的开发和利用在国际上越来越得到重视。例如：Olmedillab等[1]研究表明，长期使用抗氧化剂可以降低人们在老年时期患白内障的机率，保护我们的视力。叶黄素作为一种天然、安全的抗氧化剂，人们可以通过膳食大量的摄入叶黄素，以此来提高自身体内叶黄素的含量，保护视力，降低老年患白内障的机率；美国的Kemin食品公司用猕猴桃作为材料，生产出一种叶黄素含量为5%的水溶性制品功能性食品，用来预防和治疗老年性黄斑病变等眼部疾病[2]；德国的魁士药业与美国的普丽普莱公司把叶黄素作为原料生产出护眼胶囊保健品，这款护眼胶囊可以缓解眼睛的疲劳和保护视力，并且可以预防因年龄的增长而造成的眼部疾病[3]；Gao等[4]研究发现，在鸡的饲料中添加了一定量的叶黄素与玉米黄素，可以很好的促进鸡的抗炎因子的表达，提高鸡自身的免疫力，还能改善鸡肉的品质。1。2。2国内叶黄素、玉米黄素的研究现状随着科技经济的快速发展，人们的物质生活水平比以前越来越高，对食品的要求也越来越高了，如食品的安全、食品的营养等方面。叶黄素与玉米黄素最开始是作为天然色素被运用到食品加工中。大量的研究发现，叶黄素与玉米黄素有多种生物活性，并且具有独特的功效，可以运用在着色、营养剂、食品添加剂等方面。由于叶黄素与玉米黄素两者在自然界中分布广泛，应用前景广阔，拥有较大的市场发展潜力，国内多所大学及研究机构近几年来对叶黄素与玉米黄素纷纷开展了一系列的研究，并且取得了一定的成效。例如：田河山等[5]研究表明，在鸡的饲料中添加一定含量的叶黄素，可以有效的提高鸡肝脏中一些酶的活性和降低体内丙二醛的含量；孙丽丽等[6]研究发现，在玉米蛋白粉中提取玉米黄素时使用不同的方法和有机提取剂，可以测出其玉米黄素含量，并且发现通过玉米蛋白粉来提取玉米黄素比从其它的物质中提取要高效，可以提高玉米黄素的产量；中国农业大学等国内的一流学院纷纷开展了有关高度纯化叶黄素的研究，经过不断的实验研究，最终可以提炼出纯度超过了百分之九十五的叶黄素纯物质；包括浙江大学等在内的科研机构开展过培育高含量叶黄素水稻品种及相应农产品的研究，并且已经取得了一定的成效[7]；贾宏信等[8]研究发现，母乳中含有丰富的叶黄素与玉米黄素，可以促进婴幼儿的生长发育，还可以预防早产儿视网膜病变和认知功能的衰退。但是与国外相比，国内的研究进展还有一定的差距，需要进一步发展。2叶黄素与玉米黄素概述叶黄素与玉米黄素两者都属于类胡萝卜素，它们属于同分异构体。在自然界中叶黄素与玉米黄素的分布非常广泛，它们大量存在于蔬菜、水果、花卉等植物中人的身体内不能通过自身的物质来合成叶黄素与玉米黄素，只能通过日常饮食从外界摄取，每日的推荐摄入量在10毫克左右。叶黄素与玉米黄素具有无毒安全、天然、营养价值高、分布广泛、加工成本低等优异的特点，因为两者独特的功效和多样的生物活性，应用广泛，可以应用于食品加工生产、畜牧行业等，在国际上是研究的热门之一。2。1叶黄素叶黄素别名为“植物黄体素”，是一种在自然界中分布广泛的天然色素，其主要存在于果蔬、花卉等植物体内。由于叶黄素在人体中不能通过自身合成，所以只能通过外界的摄入来获取，其主要存在于人体内的眼视网膜黄斑区和晶状体中。叶黄素不能溶于水和丙二醇，易溶于丙酮、乙酸乙酯、氯仿等有机溶剂。叶黄素的稳定性差，影响的因素有氧气、温度、光照、PH值、金属离子等，例如长时间的光照会使叶黄素更容易降解；温度越高，叶黄素降解的速率越快；铁离子、亚铁离子、铜离子都会破坏叶黄素。叶黄素的安全性很高，对人体无毒无害，色泽鲜艳，抗氧化性强，对人体基本上没有副作用，因为其特殊的生理功效和天然的成份近年来有关叶黄素的研究也越来越得到重视。2。1。1叶黄素的来源叶黄素是在自然界中分布非常广泛，其主要存在于玉米、万寿菊、枸杞等一些橙色或黄色的果蔬花卉植物中，但是在自然界中叶黄素含量最多的食物却是菠菜、韭菜、香菜等这些绿叶蔬菜中。Heinrich[9]在1831年首次从胡萝卜的根部中提取出叶黄素，后来其他人又发现在秋天枯萎的黄色叶子、海藻、蛋黄等动植物中也可以提取出叶黄素，所以叶黄素的分布范围非常广。2。1。2叶黄素的性质结构叶黄素的化学式为C40H56O2，其相对分子质量为568。85，不溶于水，外观为菱格状鲜艳的黄色晶体。叶黄素的化学名称为3’3二羟基α胡萝卜素，主要以酯类形式存在于植物的叶绿体中。叶黄素具有三个手性中心，有八种立体异构体，但在自然界中实际存在的只有一种立体异构体，那就是玉米黄素。正因为叶黄素的化学式长，立体异构体多，所以人工叶黄素的制备实现困难，其工艺繁琐复杂。单一异构体的叶黄素至今尚未被成功合成过，目前人们能获得的叶黄素都是从大量天然植物中提取出来的。一分子叶黄素中含有十二个共轭双键，其末端的基团上带有羟基，如图21所示。图21叶黄素分子结构由于叶黄素中有这些共轭双键的存在，所以叶黄素拥有较强的抗氧化能力。叶黄素可以把细胞膜上的疏水性长碳链埋藏在磷脂分子层中，再把亲水性强的羟基在细胞膜的内外两侧展开，叶黄素这种特殊的结构可以使其能最大程度的与细胞膜上的脂质相结合，以此来降低细胞自身的过氧化，提高细胞膜的强度，加强了细胞自身的抗氧化性。正是因为叶黄素的独特功效，使得其在保护视力、预防心血管疾病、抗癌、抗氧化等方面有重要的功效和作用。2。2玉米黄素玉米黄素，别名“玉米黄质”和“玉米黄质素”，在自然界中分布广泛，其存在于玉米、枸杞、浆果等植物中。在一些非光合作用细菌中也有玉米黄素，如：鞘氨醇单胞菌、分枝杆菌、欧文氏菌、黄杆菌等。玉米黄素是一种天然脂溶性色素，是β胡萝卜素的二羟基衍生物。玉米黄素存在于人体内的视网膜黄斑中央，与叶黄素一起保护视力。2。2。1玉米黄素的来源在自然界中玉米黄素的分布非常广泛，在水果、蔬菜甚至是草药中都可以发现。玉米黄素主要存在于一些颜色较为红、黄或橙红的植物中如金盏菊、黄玉米、枸杞等。在人体内玉米黄素是不能合成的，需要通过日常饮食获得，主要来源于黄玉米和蛋黄等。据国外研究得知，瑞士生物化学家Karrer等[10]研究人员在1930年从玉米中首次分离提取出玉米黄素。在玉米的胚乳中含有大量的玉米黄素，是黄色玉米的主要色素。2。2。2玉米黄素的性质结构玉米黄素的化学式为C40H56O2，相对分子质量为568。87，化学名称为3，3二羟基β胡萝卜素，是β胡萝卜素的衍生物。玉米黄素不溶于水，易溶于乙醚、丙酮等有机溶剂，是一种脂溶性的粉末或呈油状的液体。玉米黄素在人体内不能通过自身合成，也不能在人体内转化为维生素A，但是可以被人体所利用。光照、温度、铁离子、铝离子等可以影响玉米黄素的稳定性，光照对其的影响最为明显。较纯的玉米黄素是一种橘红色的结晶粉末，无特殊气味，具有较好的抗氧化性。玉米黄素有三种立体异构体，在自然界中最常见的立体异构体为内消旋玉米黄素。一分子玉米黄素的结构中有十一个共轭双键，形成一个共轭体系，如图22所示。图22玉米黄素分子结构玉米黄素的这一独特的共轭体系中，其共轭双键与分子结构中的羟基能与自由基发生氧化反应，起到清除自由基的作用，发挥抗氧化功效，使玉米黄素表现出较强的抗氧化能力。3叶黄素、玉米黄素的生物活性科研人员经过大量的实验研究发现，叶黄素可以预防癌症的发生、延缓动脉粥样硬化、抗氧化等功效。玉米黄素也具有抗氧化作用，其可以预防和治疗眼睛白内障、老年性黄斑病变、心脑血管疾病等。3。1叶黄素的生物活性3。1。1抗癌作用叶黄素作为一种优秀的抗氧化剂，具有独特的生物活性和生物学功能，对多种癌症具有抑制作用，其主要的作用包括有抑制癌细胞的生长繁殖、抗氧化等。大量的研究表明，叶黄素对乳腺癌、结肠癌、食管癌等癌症有抑制作用。有研究表明，人体内叶黄素的摄入的多少与乳腺癌的发病率有关，研究人员发现在一定的范围内，叶黄素摄入量高的人的乳腺癌的发病率会比其他人低。Park等[11]研究发现，在植物中提取出的叶黄素对小鼠的乳腺肿瘤细胞有抑制作用，在一定范围内的低浓度叶黄素可以抑制乳腺肿瘤细胞生长繁殖及脂质体的氧化，能有效降低乳腺肿瘤的发病率。纽约大学药物学院在动物实验中最新研究发现，在给实验小鼠注射人乳腺癌细胞后，分别喂养了不同浓度含量的叶黄素食物，经过一段时间的喂养后，喂养了不含有叶黄素食物的小鼠有七成的概率发生乳腺癌肿瘤，而喂养了含量为0。020。4%的叶黄素食物的小鼠只有三成左右的概率发生乳腺癌肿瘤。由该实验我们可以得知叶黄素对乳腺癌具有抑制作用。根据研究报道表明，人每天平均摄入500g富含叶黄素的果蔬可以使自身患癌的机率下降一半。3。1。2抗氧化作用抗氧化剂是指能清除自由基或能阻断自由基参与氧化反应的物质。自由基是指含有未成对电子的原子、分子或基团，自由基中因含有未成对电子，活性较强。自由基向邻近的原子或分子夺取电子而使其未成对电子配成对，但也因此使得被夺走电子的原子或分子成为新的自由基，引发自由基链式反应，这个过程就是“氧化”。自由基是人体正常代谢的产物，正常情况下人体内自由基处于不断产生与清除的动态平衡中，人体内存在少量的氧自由基，可以促进细胞增殖，刺激白细胞和吞噬细胞杀灭细菌，消除炎症，分解毒物。但如果自由基产生过多或清除过慢，其通过攻击机体大分子物质或组织细胞，会损伤机体细胞、组织、器官等，加速机体的衰老，并诱发各种疾病。研究表明，部分自由基可以与蛋白质、脂类等物质发生氧化反应，破坏其结构和生理功能，从而使人们更加容易发生癌症、动脉粥样硬化、糖尿病、白内障、心血管病、老年痴呆、关节炎等疾病。任丹丹等[12]研究发现，叶黄素与玉米黄素以1:2的比例在人体内存在时，两者能够共同发挥出较好的抗氧化作用。叶黄素分子中含有十二个共轭双键，在其末端的基团上又带有羟基，共轭双键与羟基可以与自由基发生氧化反应，起到清除自由基的作用，从而防止正常健康的细胞被破坏。叶黄素还能作为单线态氧淬灭剂，使活性较高的单线态氧转变为基态氧，从而抑制活性氧自由基的活性，阻止活性氧自由基对正常细胞的破坏。所以叶黄素具有较强的抗氧化能力，保护机体免受伤害，增强机体的免疫能力，保护人们的健康生命安全。3。1。3延缓早期动脉硬化有研究发现，叶黄素可以有效延缓早期的动脉粥样硬化，保护机体免受伤害。国外研究者发现，人体颈动脉的血管壁厚度与血液中的叶黄素含量两者之间存在关系，在一段时间的实验下，他们发现血液中有较低含量的叶黄素的实验者的颈动脉血管壁厚度有明显的增加。另外在动物的实验中，研究人员发现给喂养了含有叶黄素饲料的实验小鼠的动脉中的栓塞比没有喂养叶黄素的实验小鼠的要少。邹志勇等[13]研究人员发现，叶黄素作为一种优异的抗氧化剂，其抗氧化作用可以有效的抑制细胞内低密度脂蛋白的过氧化和血管内上皮细胞上的粘附分子的过度表达，从而延缓早期动脉粥样硬化。3。2玉米黄素的生物活性3。2。1对视觉的保护玉米黄素存在于人体内的视网膜黄斑中央，与叶黄素一起保护视力，具有较好的抗氧化性。老年黄斑变性是西方国家老年人视力下降和致盲的首要病因，这种病变的原因与光的辐射有关。光的辐射可以使视网膜上的神经细胞发生氧化产生自由基，从而对视网膜进行破坏，导致损伤，视力下降。视网膜的黄斑中央是我们视力的重要区域，玉米黄素在视网膜的黄斑中心可以吸收对视力损伤性较强的蓝色光线，以此来减少光线对视网膜的损伤，保护视网膜中央的细胞。玉米黄素较强的抗氧化活性，可以有效的减少因为视网膜上过度氧化所带来的视力损伤，更好的保护视力。有研究表明，日常生活中摄入含有丰富玉米黄素的果蔬，可以使人患有老年黄斑变性的几率降低很多。白内障是老年人中常见的眼部疾病。白内障的形成原因是因为人眼的晶状体上的蛋白质氧化变性导致晶状体的透明度下降，从而使视力下降。白内障的形成原因有很多，而老年人得白内障的主要原因是人眼的晶状体老化所导致。有研究表明，玉米黄素具有抗白内障的作用。玉米黄素的抗氧化性可以防止晶状体中的细胞氧化，减少自由基的产生，从而阻止白内障的形成，保护视力。3。2。2预防癌症有研究表明，细胞的脂质过氧化与肿瘤的生长有关，玉米黄素的抗氧化性可以阻止细胞脂质的氧化及其氧化后产生的自由基对细胞所带来的危害。玉米黄素可以减少癌症发生的机率和增强我们人体自身的免疫力。LiXL等[14]在研究中发现，玉米黄素可以诱导ES2细胞发生凋亡，破坏细胞的周期，抑制了癌细胞的繁殖和迁移。在美国有一个长达十年的研究中，研究者发现日常膳食中摄入玉米黄素含量高的人，他们肺癌的发病率会明显下降[15]。孙玉敬等[16]研究发现，叶黄素与玉米黄素具有保护皮肤的功效，可以有效降低紫外线对皮肤的损伤，预防皮肤癌的发生，它们还能促进人体的骨质钙化，预防骨质疏松症。3。2。3预防心血管疾病在国际上，心血管疾病的死亡率一直很高，在非传染性疾病中死亡率排名第一，是人类主要的死亡原因之一。GAMMONEMA等[17]经过研究推测认为，血管中动脉粥样硬化的原因与低密度脂蛋白氧化密切相关。玉米黄素的抗氧化性，可以提高低密度脂蛋白的抗氧化性，防止与因氧化所产生的自由基发生反应，从而延缓早期动脉硬化，预防心血管疾病。还有研究指出，人体内玉米黄素的含量与冠心病的发病率有关，玉米黄素还可以有效降低心肌梗塞的发病率。4叶黄素、玉米黄素的提取及其在食品中的应用4。1叶黄素、玉米黄素的提取方法叶黄素与玉米黄素在食品应用中的研究越来越被重视，国内外的科研人员都在不断寻找最佳的提取方法，主要的提取方法有：有机溶剂提取法、超声波辅助萃取法、超临界CO2萃取法等。在食品行业中，目前较为理想的提取方法是超声波辅助萃取法和超临界CO2萃取法。超声波辅助萃取法的原理是利用超声波的振动、搅拌等方式，去破坏完整健康的细胞，使细胞里面的内容物质快速释放和溶解，再用有机溶剂提取出叶黄素与玉米黄素。超声波辅助萃取法相对比于传统的有机溶剂提取法，它可以有效的提高效率，降低成本。超临界CO2萃取法是一种较为先进的提取方法，它是以CO2作为萃取。。。
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