[发明专利]一种从胡萝卜中提取天然β-胡萝卜素的方法

说明书

发明名称

一种从胡萝卜中提取天然β-胡萝卜素的方法

1技术领域

天然产物化学

2背景技术

一、β-胡萝卜素的结构性质

β-胡萝卜素是一种重要的天然食用色素，广泛地存在于植物、藻类和真菌中，是所有类胡萝卜素中含量最大、生物活性最大和研究最多的一种。β-胡萝卜素常被作为重要的食品添加剂和食品强化剂，主要用作色素和营养强化剂。被联合国粮农组织(FAO)和世界卫生组织(WHO)联合专家委员会认定的A类优秀的营养性食品添加剂。目前世界上已有52个国家和地区批准使用^[1]，我国也批准使用，并被我国国家药品监督管理局公布为第一批非处方药物。由于β-胡萝卜素呈现的红、橙、黄等鲜艳色彩而被广泛用于油脂、人造奶油、糕点、饮料、冰淇淋中。另外β-胡萝卜素产生菌大都无害，含有丰富的蛋白质、氨基酸和维生素，用于饲料添加剂，提高蛋肉乳制品的质量和家禽的产蛋率。

(一)β-胡萝卜素的结构

β-胡萝卜素的分子式为C₄₀H₅₆，分子量为536.88。其化学结构为两边反向对称，分子结构中包含有两个β-紫罗兰酮和四个异戊二烯[CH₂＝C(CH₃)CH＝CH₂]。当β-胡萝卜素于15、15′双键处断裂后可分解为两分子的维生素A，因而在人体摄入后可作为维生素A源补充人体的维生素A。

(二)β-胡萝卜素的理化性质

β-胡萝卜素是一种棕红色有光泽的斜方六面结晶，不溶于水，丙二醇、甘油、酸和碱，易溶于二硫化碳、苯、氯仿、己烷、植物油等有机溶剂。遇热、氧、光不稳定，熔点176～182℃，在弱碱下较为稳定。

(三)β-胡萝卜素的功能特性

3.1β-胡萝卜素是维生素A的重要来源

1919年Steenkbock发现β-胡萝卜素可能具有维生素A活性^[2]。1928年发现一分子的β-胡萝卜素在体内酶的作用下可转变为二分子的维生素A，且在食物中含量最丰富，因而被认为是人体维生素A的主要来源。具有维生素A的生理活性，可以治疗由于缺乏维生素A引起的上体细胞角质化，干眼病、夜盲症等。

3.2β-胡萝卜素具有抗氧化作用

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^[3]。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，可以保护机体组织免受氧自由基的毒害，即具有抗癌，抗心血管疾病和抗白内障等保健功能。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。

3.3β-胡萝卜素可促进细胞缝隙间连接交流

细胞间形成的间隙连接使细胞质相互沟通，通过交换小分子来调节代谢反应。Bertram等^[4]发现β-胡萝卜素和其它类胡萝卜素可加强细胞间隙连接的交流能力，从而抑制或降低癌症的发生和发展；Yamasaki也指出构成细胞连接通道的连接蛋白，在转化阶段的癌细胞会由于通道的受阻而干扰细胞交换，这种交换是控制生长的因素之一，从而抑制癌症诱导细胞升级到恶化阶段。

3.4增强免疫力，提高人体免疫系统抵抗癌物的能力

免疫系统的两个主要功能是抵御细菌或病毒的侵染和防止癌症的发生。β-胡萝卜素在增强人体的免疫能力等方面具有明显的作用^[5]。目前，已经有很多关于服用类胡萝卜素对免疫活性变化的影响的报道^[5]。在80年代初Seifter和他的研究小组就已发表了增补类胡萝卜素可以增强免疫活性的报道^[6]。流行病学研究发现：吃富含β-胡萝卜素的食物可降低肺癌发病率，增强生物机体的特异性及非特异性免疫功能。1981年流行病学专家Richard SheRell提供了令人注目的科研成果：自1957年以来，研究人员跟踪2000人研究在吃195种特定的食物与肺癌发生率的关系，结论是：食用含β-胡萝卜素高的食物可减少患肺癌的危险，对那些有多年吸烟史的人也有一样的效果；相反，食用低含量β-胡萝卜素食物的人群，患肺癌可能性比食用高含量β-胡萝卜素食物的人群高七倍。