雨生红球藻虾青素分析【文献综述】

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1、毕业论文文献综述生物工程雨生红球藻虾青素分析【摘要】虾青素是一种酮式类胡萝卜素，具有很强的抗氧化能力。在特定条件下，雨生红球藻可以积累占其干重1%以上的虾青素，且所含虾青素的结构与养殖对象所需一致，被公认为天然虾青素的最好生物来源。本文将从虾青素的结构与功能、在雨生红球藻体内的积累机制，提取方法几方面做简要介绍。【关键词】虾青素；雨生红球藻；结构及功能；积累；提取虾青素是发现于某些水生动物体内的一种酮式类胡萝卜素，又名虾黄素，是一种具有极强抗氧化活性的类胡萝卜素，超强的抗氧化活性赋予了虾青素突出的生理功能，如提高动物免疫力、抑制肿瘤、清除

2、自由基和活性氧等。虾青素具有广泛的应用价值，不仅可以用作水产养殖的饵料添加剂、人的食品添加剂，在药品、化妆品和高级营养保健品等领域也有非常大的应用潜力。雨生红球藻(Haematococcuspluvialis)是一种单细胞淡水绿藻，其在多种不适宜生长的外界环境条件下都会在细胞核周围的细胞质基质中加速积累次生类胡萝卜素[1]，其中80%以上为虾青素及其酯类[2]。雨生红球藻中虾青素的积累量可高达细胞干质量的4%，是其他生物虾青素合成积累量的一到几个数量级，是目前首选的天然虾青素合成生物。1.虾青素的结构及功能虾青素是一种酮式类胡萝卜素，又名

3、虾黄素，化学名称为3，3′-二羟基-4，4′-二酮基-β，β′-胡萝卜素，分子式为C40H52O4，相对分子质量为596。1.1虾青素的化学结构1.1.1立体异构体虾青素有两个手性(或不对称)中心，他们是分子中两端环结构的C-3和C-3。一个手性中心可以有两种构象，虾青素的两个手性碳原子C-3、C-3′都能以R或S存在，这样就有3种立体异构体：3S、3′S，、3S、3′R和3R、3′R（见下图1）。1.1.2几何异构体与C-C双键结合的原子的排列方式是可以完全不同的，因为原子不能绕双键扭曲或旋转，除非双键断裂重排。如果两个基团位于双键的同

4、一侧称为Z结构，过去称为顺式(Cis)结构；如果两个基团位于双键的对应面称为E结构，过去称为反式(tran)结构。虾青素在其分子的线型部分有多个双键，每个双键都可以是Z式或E式，全E结构是最稳定的结构。现已发现，天然虾青素中9、13和15位有Z式结构，因此虾青素可能的几何异构体有全E、(9Z)、(13Z)、(15Z)、(9Z、13Z)、(9Z、15Z)、(13Z、15Z)和(9Z、13Z、15Z)等。61.2虾青素的功能1.2.1抗氧化作用虾青素是一类断链抗氧化剂，具有强的抗氧化性能、清除体内自由基、延缓衰老的作用。虾青素可清除NO2、硫

5、化物、二硫化物，也可通过AMVN降低脂质过氧化作用，保护蛋黄中磷脂酰胆碱脂质免受过氧化基团氧化，整合进膜系统的虾青素也表现出对脂质体的保护作用。虾青素比β-胡萝卜素抑制光敏氧化作用的能力强。1.2.2抗癌作用天然类胡萝卜素具有抗癌作用，虾青素具有很强的抗癌作用。虾青素可保护皮肤免受紫外线的损害，作为潜在的光保护剂，用于阻止皮肤的光老化和防止诱发皮肤癌。1.2.3预防动脉硬化和相关疾病临床医学研究表明，低密度脂蛋白的氧化是导致动脉硬化的重要原因。虾青素在体内具有显著升高高密度脂蛋白和降低低密度脂蛋白的功效，而β-胡萝卜素和角黄素则无此作用，

6、因此推测虾青素能减轻载脂蛋白的氧化，可用做预防动脉硬化、冠心病和缺血性脑损伤的制剂。1.2.4维护眼睛和中枢神经系统的健康最近的研究表明，虾青素能通过血脑屏障，有效防止视网膜的氧化和感光器细胞的损伤，说明虾青素在预防和治疗“年龄相关性黄斑变性”、改善视网膜功能方面具有良好效果。虾青素具有保护中枢神经系统的能力，尤其是大脑和脊柱，能有效治疗缺血性的重复灌注损伤、脊髓损伤、Parkinson氏综合症、Alzheimer氏综合症等中枢神经系统损伤。1.2.5其他应用虾青素具有最佳诱导细胞分裂的活性和重要的免疫调节作用，可以作为免疫增强剂，提高免

7、疫力。使用虾青素作为水生动物必需的维生素，对其正常生长和健康养殖，提高存活率和繁殖率，具有极为重要的作用。虾青素作为蛋禽和家畜工业的饲料添加剂，可使禽及家畜的成活率提高，6染病率下降，他还可提高禽类卵子的受精率、产蛋率。1.虾青素在雨生红球藻内的积累机制近年来，国内外从与虾青素合成有关的诱导条件、红球藻细胞的光合变化、以及合成酶表达的分子调控等方面进行了分析研究，目前已经有大量相关的实验报道。下面分别从几个方面对目前所取得的进展做一综述。2.1.1光照光照是红球藻诱导虾青素大量积累最重要的因子，高强度光照下虾青素的合成会得到促进。许多研究

8、者认为，红球藻中虾青素大量合成的诱发因子可能是光合反应引起的氧胁迫，而不是光本身[3，4]。尽管高光照强度是虾青素合成的重要因子，但光照并不是虾青素合成的必要条件，在异养条件下没有光照条件它也