Fremskridt i studiet af astaxanthins funktionelle egenskaber og dets anvendelse i funktionelle fødevarer

Astaxanthin (Astaxanthin), også kendt som astaxanthin, astaxanthin, rejer og krabbeskaller, østers, laks og nogle alger indeholder carotenoid oxygenderivater, kan effektivt slukke reaktive oxygenarter, har en høj ernærings- og sundhedsværdi.

Allerede i trediverne af det tyvende århundrede isolerede forskere astaxanthin fra skallen af rejer og krabber, men dets fysiologiske funktion indtil firserne af det tyvende århundrede har tiltrukket sig stor opmærksomhed fra dyr og kliniske eksperimentelle undersøgelser har vist, at astaxanthin har en stærk antioxidant, anti-cancer og kræfthæmning, forbedring af immuniteten, forebyggelse af hjerte-kar-sygdomme og andre sundhedsfunktioner, med en bred anvendelsesmulighed.

Astaxanthins fysiske og kemiske egenskaber

Krystallinsk astaxanthin er lyserød, smeltepunkt på 215 ℃ ~ 216 ℃, uopløselig i vand, med fedtopløselig, opløselig i chloroform, acetone, benzen og andre organiske opløsningsmidler. Astaxanthin molekylær struktur af den konjugerede dobbeltbindingskæde og dens ende af den umættede ketongruppe og hydroxyl, har en mere aktiv elektronisk effekt, kan tiltrække frie radikaler uparrede elektroner eller give elektroner til de frie radikaler, for at fjerne de frie radikaler, har en stærk antioxidant effekt.

Strukturen gør det også nemt at interagere med lys, varme, oxider, strukturelle ændringer i nedbrydningen af astaxanthin. Det blev konstateret, at synligt lys på astaxanthin har en lille indvirkning, og ultraviolet lys på astaxanthin har en stor destruktiv effekt; 70 ℃ under, temperaturen på astaxanthin har en lille indvirkning, 70 ℃ eller mere, astaxanthin begyndte at blive ødelagt af varmen; i området pH4 ~ 11 har pH på astaxanthin en meget lille indvirkning, pH 13 astaxanthin begyndte at blive nedbrudt; Ca2 ＋, Mg2 ＋, K ＋, Na ＋, Zn2 + og andre metalioner på astaxanthin har dybest set ingen effekt, Fe2 +, Fe3 +, Cu2 + på astaxanthin har en betydelig destruktiv effekt, hvoraf Fe3 + har den største indvirkning.

Astaxanthin findes hovedsageligt i fri tilstand og i esterificeret form. Frit astaxanthin er ekstremt ustabilt, let at blive oxideret, normalt kemisk syntetiseret astaxanthin til den frie form. Esterificeret astaxanthin skyldes, at astaxanthin terminal ringstruktur hver har en hydroxylgruppe er let at danne estere med fedtsyrer og stabil, akvatisk dyrehud og shell astaxanthin, røde alger, rød gær astaxanthin er hovedsageligt i esterificeret tilstand er hovedsageligt esterificeret tilstand i henhold til dens kombination af fedtsyrer er opdelt i astaxanthin monoester og astaxanthin diester. Når astaxanthin esterificeres, forbedres dets hydrofobicitet, og diesteren er mere lipofil end monoesteren; samtidig vil astaxanthin i esterificeret tilstand danne komplekser med proteiner for at producere forskellige farver.

Billede
Astaxanthins funktionelle egenskaber

I de senere år, hvor astaxanthins vigtige fysiologiske funktioner og store økonomiske værdi gradvist er blevet kendt, er den indenlandske og udenlandske forskning i astaxanthins funktionelle egenskaber steget, især inden for antioxidant, anticancer og cancerhæmning, forbedring af immuniteten, antihypertension, forebyggelse af hjerte-kar-sygdomme, anti-ultraviolet stråling og så videre.

2.1 Antioxidant
Astaxanthin er en kædebrydende antioxidant med ekstremt stærke antioxidanteffekter. Organismen kan producere en lille mængde frie iltradikaler under normale livsaktiviteter som elektronoverførsel i åndedrætskæden og oxidation af andre stoffer i kroppen, og et stort antal frie iltradikaler vil blive produceret, når de stimuleres af kemiske reagenser og ultraviolet stråling.

Disse frie radikaler kan forårsage lipidperoxidation, aminosyreoxidation, proteinnedbrydning og DNA-skader på biologiske membraner, men også gøre de umættede fedtsyrer på cellemembranens kædereaktion og dermed påvirke cellernes sammensætning. Astaxanthin kan ikke kun slukke enkelt-lineær ilt, direkte rensning af iltradikaler, men også blokere fedtsyrernes kædereaktion.

Det blev konstateret, at flere carotenoiders evne til at slukke molekylær ilt er i følgende rækkefølge: astaxanthin > α-caroten > β-caroten > rhododendron > zeaxanthin > lutein > bilirubin > bilirubin, Lee et al. fandt, at fem carotenoider og deres derivater, nemlig lutein, zeaxanthin, lycopen, isozeaxanthin og astaxanthin, som har forskellige antal konjugerede bindinger, spiller en rolle i fotooxidationen af sojabønneolie ved slukning af reaktive oxygenarter, og fandt, at slukning af reaktive oxygenarter er en meget vigtig faktor for udviklingen af sojabønneolien. Det blev konstateret, at evnen til at slukke reaktive iltarter steg med stigningen i konjugerede dobbeltbindinger, og astaxanthin havde den stærkeste slukningsevne.

Nogle forskere har også anvendt thiobarbitursyremetoden til at teste ED50 (se tabel 1) for den halve effektdosis af frie radikaler for carotenoider og deres derivater og α-tocopherol (VE) for hver forsøgsperson ved at bruge hæmproteiner, der indeholder jernholdige ioner, som generatorer af frie radikaler og linolsyre som acceptor, og de fandt ligeledes, at astaxanthin har den stærkeste evne til at fjerne radikaler.

I de senere år er der også løbende blevet forsket i at bevise, at astaxanthins antioxidanteffekt er mere end 100 gange stærkere end α-tocopherols, og det er kendt som "super VE". Samtidig kan astaxanthin effektivt forhindre peroxidation af fosfolipider og andre lipider. Derudover kan astaxanthin også øge aktiviteten af antioxidantenzymer og proteinudtryk, forskellige doser af astaxanthin i dyreceller peroxiredoxin og superoxid dismutase proteinudtryk er steget betydeligt, og dets biologiske aktivitet er også blevet væsentligt forbedret.

Billede

2.2 Bekæmpelse af kræft
Forholdet mellem carotenoidindtag i kosten og kræftforekomst eller -dødelighed viste sig at være signifikant negativt korreleret med carotenoidindtag [14]. Nishino [15] sammenlignede den kræftfremkaldende aktivitet af forskellige carotenoider og konkluderede, at astaxanthin havde den stærkeste kræftfremkaldende effekt.

Savoure et al. påviste, at astaxanthins tumorfremmende effekt ligger i hæmningen af tumorproliferation. I øjeblikket har undersøgelser vist, at Cell Gap Junction Communication spiller en vigtig rolle i reguleringen af den normale proliferation og differentiering af celler og vævets stabilitet, og at hæmning eller ødelæggelse af dens funktion er en vigtig mekanisme i stadiet af pro-kræftudvikling.

Astaxanthin's kræfthæmmende effekt er tæt forbundet med dets evne til at inducere Cell Gap Junction Communication, som kan isolere kræftceller og reducere forbindelsen mellem kræftceller ved at styrke forbindelsen mellem normale celler for at kontrollere deres vækst og forhindre tumortransformation.

Et stort antal undersøgelser i ind- og udland har yderligere vist, at astaxanthin har en betydelig hæmmende eller forebyggende virkning på en række kræftformer, såsom Tanaka et al. observerede gennem dyreforsøg, at astaxanthin har en forebyggende virkning på mundhulekræft og blærekræft; Gradelet et al. viste, at astaxanthin har en betydelig effekt på hæmning af hepatocellulært karcinom; det er også blevet vist, at astaxanthin forhindrer vækst og transformation af humane fibroblaster (1BR-3), melanocytter (HEMAc) og tarmtumorer. (HEMAc) og intestinale CaCo-2-celler mod DNA-skader forårsaget af ultraviolet stråling og reducerer dermed forekomsten af hudkræft.

2.3 Forbedring af immuniteten
I en undersøgelse af Jyonouchi et al. om de immunmodulerende virkninger af astaxanthin og carotenoider på muselymfocytter i et in vitro-vævskultursystem viste det sig, at astaxanthin havde en stærk immunmodulerende virkning. Det blev vist, at astaxanthin markant fremmer produktionen af antistoffer i musesplenocytter som reaktion på thymusafhængigt antigen (TD-Ag) og forbedrer konklusionen af humorale immunresponser, der er afhængige af T-specifikke antigener.

Det viste sig også, at både astaxanthin og carotenoider i høj grad fremmer antistofproduktionen som reaktion på TD-Ag-stimulering og øger antallet af celler, der udskiller IgG og IgM, i en in vitro-undersøgelse af humane blodceller, mens tilskud med astaxanthin delvist genoprettede antistofproduktionen som reaktion på TD-Ag hos ældre mus, hvilket bidrager til genoprettelsen af den humorale immunitet hos ældre dyr.

Resultaterne af Chew et al.s undersøgelse af virkningerne af indtagelse af β-caroten, astaxanthin og gul zebramusling på splenocytfunktionen hos mus viste, at β-caroten og astaxanthin havde den effekt, at de markant forbedrede funktionen af miltlymfocytter hos mus for at styrke kroppens immunitet.

Derudover øger astaxanthin også produktionen af humant immunglobulin samt evnen til at frigive interleukin-1 og tumornekrosefaktor hos mus, hvilket er stærkere end β-caroten og keratin. Astaxanthin har således en stærk aktivitet, der inducerer celledeling, og har en vigtig immunmodulerende effekt.

2.4 Antihypertensiv medicin
Hussein et al [27] undersøgte den antihypertensive effekt af astaxanthin hos spontant hypertensive rotter (SHR), og resultaterne viste, at kontinuerlig fodring med astaxanthin i 14 dage resulterede i en betydelig reduktion af arterielt blodtryk hos SHR; kontinuerlig fodring med astaxanthin (50 mg-kg-1) i 5 uger hos slagtilfælde udsatte SHR resulterede i en betydelig reduktion af blodtrykket og forsinkede også udbruddet af slagtilfælde hos SHR.

Med hensyn til virkningsmekanismen for den antihypertensive effekt af astaxanthin har nogle undersøgelser vist, at astaxanthin kan regulere blodets reologi, herunder den sympathoadrenerge receptorvej, sikre normalisering af α-adrenerg receptorfølsomhed samt dæmpe vasokonstriktion induceret af Ang II og reaktive oxygenarter som et middel til at reparere den vaskulære spændingstilstand og opnå den antihypertensive effekt.

Harry et al. udførte eksperimenter med Juk-fedtsyrerotter (ZFR) som model og beviste, at astaxanthin har evnen til at modstå forhøjet blodtryk og reducere aktiviteten i renin-angiotensinsystemet (RAS).

2.5 Forebyggelse af hjerte-kar-sygdomme
Kliniske undersøgelser har vist, at oxidation af lavdensitetslipoprotein (LDL) er en vigtig årsag til åreforkalkning, og jo højere koncentrationen af LDL er i menneskekroppen, kombineret med aflejring af blodplader, der gør blodkarrene tyndere og hæmmer blodgennemstrømningen, jo højere er risikoen for åreforkalkning i organismen [30].

Normalt findes LDL i ikke-oxideret tilstand, men oxideret lavdensitetslipoprotein (ox-LDL) omdanner cellerne til skumceller og lipidstriber, og tilstedeværelsen af skumceller i den betændte karvæg fører til øget oxidativ kapacitet, spredning af perifere glatte muskelceller og arterieforsnævring.

Epidemiologiske og kliniske data tyder på, at antioxidanter i kosten forebygger hjerte-kar-sygdomme. Det er en vigtig grund til, at astaxanthin er effektivt til at forebygge åreforkalkning. Desuden reducerer astaxanthin makrofaginfiltrationen i arterielle plaques, hvilket forhindrer dannelsen af aterosklerotisk materiale og har en stabiliserende effekt på plaques.

Murillo et al. fandt gennem undersøgelsen, at astaxanthin i kroppen har en betydelig stigning i HDL, hvilket reducerer effektiviteten af LDL. Derfor spiller astaxanthin en rolle i forebyggelsen af hjerte-kar-sygdomme som aterosklerose, koronar hjertesygdom og iskæmisk hjerneskade.

2.6 Anti-ultraviolet stråling
Undersøgelser har vist, at huden og andre væv, der udsættes for stærkt lys, især ultraviolet lys, kan få cellemembraner og væv til at producere monoatomisk ilt og frie radikaler, så kroppen udsættes for oxidative skader.

Disse skader kan reduceres effektivt, når kroppen indtager tilstrækkeligt med antioxidanter som f.eks. carotenoider repræsenteret ved β-caroten fra maden. Carotenoider i naturen spiller en vigtig rolle i beskyttelsen af væv mod UV-oxidation.

Astaxanthin har på den anden side den egenskab, at det forebygger UV-strålingsskader mere effektivt end betacaroten og lutein osv. På den anden side har astaxanthin en særlig effekt på enzymet glutamintransglutaminase (Transglutaminase), som er i stand til at forbruge putrescin, når huden udsættes for lys, for at forhindre ophobning af putrescin.

I Japan blev astaxanthin testet for hudbeskyttelse, og resultaterne viste, at astaxanthin havde en betydelig forbedring af hudens spænding, fugtindhold, tone, elasticitet og glathed. Derfor kan astaxanthin bruges som et potentielt middel til beskyttelse mod UV-stråling, til beskyttelse af cellemembraner og mitokondriemembraner mod oxidativ skade, til at forhindre hudens fotoældning og opretholde hudens sundhed spiller en vigtig rolle.

Billede
Anvendelse i funktionelle fødevarer

Et stort antal undersøgelser i ind- og udland har vist, at astaxanthin effektivt kan fjerne frie radikaler genereret af træning i muskelceller, styrke den iltkrævende metabolisme med betydelig anti-træthed og langsom aldringseffekt; kan forbedre menneskets immunitet betydeligt; er den eneste carotenoid, der kan passere blod-hjerne-barrieren, med fordelen ved antioxidantbeskyttelse af øjnene, med en række vigtige og unikke sundhedsplejefunktionsegenskaber. Det kan også bruges som nye funktionelle fødevaretilsætningsstoffer som fødevarefarvestoffer, antioxidanter osv. for at forbedre fødevarekvaliteten og opfattelsen af fødevarer.

3.1 Anvendelse i anti-aging funktionelle fødevarer
Organismens aldring er hovedsageligt forårsaget af et stort antal frie radikaler, der genereres i kædeoxidationsreaktionen i mitokondrierne, og hvis de ikke fjernes i tide, vil det føre til mitokondriel oxidativ skade og fremskynde aldringen af organismens celler. Astaxanthin har en stærk antioxidantaktivitet og kan effektivt fjerne frie iltradikaler, og dets effektivitet er mere end 100 gange større end VE's.

Astaxanthin opretholder ikke kun en stærk antioxidantkapacitet, men bremser også aldersrelateret funktionel tilbagegang og hjælper med at modstå aldring. Derfor vil tilsætning af astaxanthin til funktionelle fødevarer være med til at forebygge en række sygdomme forårsaget af organernes aldring og forbedre folks sundhed.

På nuværende tidspunkt har fremmede lande udført forskning og udvikling af astaxanthin anti-aging funktionelle fødevarer, såsom det amerikanske Cyanotech-selskab, der lancerede Derma Astin (Derma) naturlige astaxanthin-kapsler.

Derudover forbedrer kombinationen af astaxanthin og skønhedsfaktor med produktionen af anti-aging skønhedsfødevarer og kosmetik med brugen dens anti-aging effekt. Ifølge undersøgelsen har 90% af de internationale førsteklasses kosmetikmærker lanceret en skønhedspleje, der indeholder astaxanthin, såsom Shiseidos "living face G + C".

3.2 Anvendelse i fødevarer til at forbedre immunforsvaret
Astaxanthin kan i høj grad fremme splenocytters evne til at producere antistoffer i nærvær af antigener og øge produktionen af immunglobuliner i blodceller, der stimuleres af T-celler i menneskekroppen.

Astaxanthin forbedrer også det specifikke humorale immunrespons i den indledende fase af antigeninvasionen. Astaxanthin har en optimal cytokinese-inducerende aktivitet, der øger produktionen af immunglobuliner i kroppen, hvilket har en vigtig immunmodulerende rolle. Goswami et al. fandt ud af, at astaxanthin kan være til stor nytte som immunmodulator.

Derfor er anvendelsen af astaxanthin til at forbedre kroppens immunforsvar en vigtig retning for udviklingen af astaxanthin. Japan har lanceret en række astaxanthin-produkter, såsom Fancl-mærket "astaxanthin 30 dage" og andre immunforstærkende ernæringsprodukter.

Japan Suntory Company anvender astaxanthin og andre funktionelle ekstrakter med metoden, produktion af en række funktionelle roller af højere nye produkter. Såsom astaxanthin og andre carotenoider gruppe med, for at styrke sin immunitet.

3.3 I øjenbeskyttelsesfunktionen i fødevareapplikationer
De vigtigste sygdomme, der forårsager synsskader og endda blindhed, er aldersrelateret makuladegeneration (AMD) og senil grå stær, som begge er relateret til fotooxidationsprocessen inde i øjet. Den menneskelige nethinde indeholder flere flerumættede fedtsyrer og en høj koncentration af ilt end noget andet væv, og når nethinden udsættes for blåt lys med høj energi, vil den monolinære ilt, der produceres ved fotooxidation, og iltradikaler forårsage peroxidativ skade på nethinden. Peroxidativ skade.

Hos mennesker og andre dyr slukker carotenoider i kosten, som er vigtige for øjets sundhed, disse skadelige reaktive iltarter og hjælper nethinden med at modstå oxidativ skade. Undersøgelser har vist, at astaxanthin kan krydse blod-hjerne-barrieren og effektivt forhindre oxidation af nethinden og skader på fotoreceptorceller, hvilket tyder på, at astaxanthin er effektivt til at forebygge og behandle "aldersrelateret makuladegeneration" og forbedre nethindens funktion.

Derfor er astaxanthin anvendt til beskyttelse af synet, vedligeholdelse af øjensundhedsfunktionelle fødevarer de nuværende indenlandske og udenlandske forskningsemner. Japan vil f.eks. kombinere astaxanthin og blåbærekstrakt for at styrke effekten af synsbeskyttelse; USA har udviklet naturlige astaxanthin-kapsler og andre produkter, der er dedikeret til beskyttelse af synet, for at forbedre den aldrende retinale makuladegeneration.

3.4 Anvendelse i funktionelle fødevaretilsætningsstoffer
I fødevareindustrien kan astaxanthin ikke kun bruges som immunforstærkere, anti-aging-midler og andre funktionelle ingredienser, der tilsættes til fødevarer, men også være i stand til effektivt at spille en rolle i bevarelsen af friskhed, farve, smag, kvalitet og så videre, som et fødevarefarvemiddel, antioxidant og så videre. Bruges til at bevare fødevarernes oprindelige næringsstoffer uden at skade tabet eller forbedre de sensoriske egenskaber, øge fødevarernes tiltrækningskraft for forbrugerne.

Astaxanthin er et fedtopløseligt pigment med strålende rød farve, naturligt og realistisk, stærk pigmentaflejringsevne, stærk farvekraft, sikkert og ikke-giftigt, lav dosering, ingen mærkelig lugt og god smag. Det kan bruges til farvning af mange sundhedsprodukter samt til farvning af sukkerovertræk på tabletter og kapsler. Det kan også bruges direkte i fødevarer, f.eks. spiselige fedtstoffer og olier, margarine, is, slik, kager, nudler, krydderier osv. Især de fødevarer, der indeholder flere lipider, som både har en god farveeffekt og en bemærkelsesværdig konserveringseffekt. Kan også bruges til farvning af drikkevarer, især til frugtsaft, der indeholder VC, er mest velegnet.

I Japan har brugen af astaxanthin som funktionelt fødevaretilsætningsstof været mere almindelig, og den røde olie, der indeholder astaxanthin, bruges i vid udstrækning i grøntsager, tang og frugtmarinade, i drikkevarer, nudler, krydderifarver og så videre.

Billeder
Konklusion og fremtidsudsigter

Et stort antal undersøgelser i ind- og udland har vist, at astaxanthin har potentielle særlige sundhedseffekter i menneskekroppen, hvilket gør astaxanthin mere og mere populært. På nuværende tidspunkt omfatter de vigtigste kilder til astaxanthin kemisk syntese og naturlig udvinding.

Kemisk syntetiseret astaxanthin og naturlig astaxanthin i struktur, natur, anvendelse og sikkerhed er nogle forskelle, dens stabilitet, antioxidant, farvning og andre vigtige egenskaber er betydeligt lavere end den naturlige astaxanthin, naturlig astaxanthin effektiv udvinding og forberedelse af astaxanthin er fokus for udviklingen af astaxanthin i fremtiden, især brugen af gær, alger og andre mikroorganismer industriel fermenteringsproduktion af astaxanthin, produktionscyklussen er kort, lovende.

Derfor vil screening af højtydende stammer, forbedring af fermenteringsprocessen, indførelse af genforbedringsteknologi på det rigtige tidspunkt, forøgelse af udbyttet og reduktion af omkostningerne i høj grad hjælpe den videre udvikling og anvendelse af astaxanthin.

Astaxanthin inden for funktionelle fødevareapplikationer er fremmede lande hovedsageligt placeret i dets effektivitet til at styrke immunforsvaret, anti-cancer, anti-aging, retinal beskyttelse, antiinflammatorisk, forebyggelse af oxidativ skade på blodets lavdensitetslipoproteinkolesterol (LDL-C), forskning og udvikling af produktionen af en række sundhedspleje ernæringsmæssige fødevarer, der indeholder astaxanthin, kosttilskud og så videre.

Og Kina er stadig i den primære fase. Med den dybdegående undersøgelse af astaxanthins funktionelle egenskaber, produktionsteknologi til at forbedre det perfekte, samtidig med at vi kombinerer vores traditionelle "medicin og mad" -koncept, vil brugen af astaxanthinudvikling af funktionelle ernæringsmæssige fødevarer have fremragende udsigter til anvendelse af vidtrækkende udviklingsbetydning.