Прогресс в изучении функциональных свойств астаксантина и его применение в функциональных продуктах питания

Астаксантин (Astaxanthin), также известный как астаксантин, астаксантин, панцирь креветок и крабов, устрицы, лосось и некоторые водоросли содержат каротиноидные производные кислорода, может эффективно гасить реактивные виды кислорода, имеет высокую пищевую и медицинскую ценность.

Еще в тридцатых годах двадцатого века исследователи из панциря креветок и крабов выделили астаксантин, но его физиологические функции до восьмидесятых годов двадцатого века привлекали широкое внимание, а экспериментальные исследования на животных и клинические исследования показали, что астаксантин обладает сильными антиоксидантными, противораковыми и противораковыми свойствами, ингибированием рака, повышением иммунитета, профилактикой сердечно-сосудистых заболеваний и другими оздоровительными функциями, имеющими широкие перспективы применения.

Физические и химические свойства астаксантина

Кристаллический астаксантин имеет розовый цвет, температура плавления 215 ℃ ~ 216 ℃, нерастворим в воде, с жирорастворимыми, растворим в хлороформе, ацетоне, бензоле и других органических растворителях. Астаксантин молекулярной структуры сопряженной цепи двойной связи и его конце ненасыщенных кетоновых групп и гидроксила, имеет более активный электронный эффект, может привлечь свободные радикалы неспаренных электронов или предоставить электроны свободных радикалов, так как для сжигания свободных радикалов, имеет сильный антиоксидантный эффект.

Структура также делает его легко взаимодействовать со светом, теплом, оксидами, структурные изменения в деградации астаксантина. Было установлено, что видимый свет на астаксантин имеет небольшое влияние, а ультрафиолетовый свет на астаксантин имеет большой разрушительный эффект; 70 ℃ ниже, температура астаксантина имеет небольшое влияние, 70 ℃ или более, астаксантин начал разрушаться под действием тепла; в диапазоне pH4 ~ 11, pH на астаксантин имеет очень небольшое влияние, pH 13 астаксантин начал деградировать; Ca2 ＋, Mg2 ＋, K ＋, Na ＋, Zn2 + и другие ионы металлов на астаксантин в основном не влияет, Fe2 +, Fe3 +, Cu2 + на астаксантин имеет значительный разрушительный эффект, из которых Fe3 + имеет наибольшее влияние.

Астаксантин в основном находится в свободном состоянии и в этерифицированной форме. Свободный астаксантин крайне нестабилен, легко окисляется, обычно для получения свободной формы астаксантина используется химический синтез. Эстерифицированный астаксантин благодаря структуре терминального кольца астаксантина каждый имеет гидроксильную группу легко образует эфиры с жирными кислотами и стабилен, кожа водных животных и оболочка астаксантина, красные водоросли, красные дрожжи астаксантин в основном в этерифицированном состоянии в основном этерифицированном состоянии в соответствии с его комбинацией жирных кислот делятся на моноэстер астаксантина и диэстер астаксантина. Когда астаксантин этерифицирован, его гидрофобность повышается, а диэфир более липофилен, чем моноэфир; в то же время астаксантин в этерифицированном состоянии образует комплексы с белками, что позволяет получить различные цвета.

Изображение
Функциональные свойства астаксантина

В последние годы, когда о важных физиологических функциях и большой экономической ценности астаксантина постепенно становится известно, отечественные и зарубежные исследования функциональных свойств астаксантина расширяются, особенно в области антиоксидантных, противораковых и противораковых свойств, повышения иммунитета, борьбы с гипертонией, профилактики сердечно-сосудистых заболеваний, борьбы с ультрафиолетовым излучением и так далее.

2.1 Антиоксидант
Астаксантин - это антиоксидант с разрывом цепи, обладающий чрезвычайно сильным антиоксидантным действием. Организм может производить небольшое количество свободных радикалов кислорода во время нормальной жизнедеятельности, такой как перенос электронов в дыхательной цепи и окисление других веществ в организме, и большое количество свободных радикалов кислорода будет производиться при стимуляции химическими реагентами и ультрафиолетовым излучением.

Эти свободные радикалы могут вызывать перекисное окисление липидов, окисление аминокислот, деградацию белков и повреждение ДНК на биологических мембранах, а также заставлять ненасыщенные жирные кислоты вступать в цепную реакцию на клеточной мембране, тем самым влияя на состав клеток. Астаксантин может не только гасить однолинейный кислород, напрямую сжигая кислородные радикалы, но и блокировать цепную реакцию жирных кислот.

Было установлено, что способность нескольких каротиноидов гасить молекулярный кислород располагается в следующем порядке: астаксантин > α-каротин > β-каротин > рододендрон > зеаксантин > лютеин > билирубин > билирубин, Lee et al. установили, что роль пяти каротиноидов и их производных, а именно лютеина, зеаксантина, ликопина, изозеаксантина и астаксантина, которые имеют разное количество сопряженных связей, в фотоокислении масла соевых бобов, в тушении реактивных видов кислорода, и обнаружили, что тушение реактивных видов кислорода является очень важным фактором для развития масла соевых бобов. Было обнаружено, что способность гасить реактивные виды кислорода увеличивается с увеличением количества сопряженных двойных связей, а астаксантин обладает наиболее сильными показателями гашения.

Некоторые исследователи также применяли метод тиобарбитуровой кислоты для определения ED50 (см. табл. 1) для полуэффективной дозы поглощения свободных радикалов каротиноидами и их производными и α-токоферолом (VE) для каждого испытуемого, используя гемовые белки, содержащие ионы железа, в качестве генераторов свободных радикалов и линолевую кислоту в качестве акцептора, и аналогичным образом обнаружили, что астаксантин обладает самой сильной способностью поглощения радикалов.

В последние годы ведутся исследования, доказывающие, что антиоксидантный эффект астаксантина более чем в 100 раз сильнее, чем у α-токоферола, и его называют "супер ВЭ". В то же время астаксантин может эффективно предотвращать перекисное окисление фосфолипидов и других липидов. Кроме того, астаксантин может также повышать активность антиоксидантных ферментов и экспрессию белков, при различных дозах астаксантина в клетках животных значительно повышается экспрессия белков пероксиредоксина и супероксиддисмутазы, а также значительно улучшается его биологическая активность.

Изображение

2.2 Противораковые
Связь между потреблением каротиноидов с пищей и заболеваемостью или смертностью от рака оказалась значительно отрицательной в зависимости от потребления каротиноидов [14]. Нишино [15] сравнил антиканцерогенную активность различных каротиноидов и пришел к выводу, что астаксантин обладает самым сильным антиканцерогенным действием.

Savoure et al. показали, что противоопухолевый эффект астаксантина заключается в ингибировании пролиферации опухолей. В настоящее время исследования показали, что клеточная коммуникация Gap Junction играет важную роль в регуляции нормальной пролиферации и дифференцировки клеток и стабильности тканей, и что ингибирование или разрушение ее функции является важным механизмом на этапе про-канцерогенеза.

Противораковый эффект астаксантина тесно связан с его способностью индуцировать связь между клетками (Gap Junction Communication), которая может изолировать раковые клетки и уменьшать связь между ними, усиливая связь между нормальными клетками, чтобы контролировать их рост и предотвращать трансформацию опухоли.

Большое количество исследований в стране и за рубежом показали, что астаксантин оказывает значительное ингибирующее или профилактическое действие на различные виды рака, например, Танака и др. наблюдали в экспериментах на животных, что астаксантин оказывает профилактическое действие на рак полости рта и рак мочевого пузыря; Грейдлет и др. показали, что астаксантин оказывает значительное влияние на ингибирование гепатоцеллюлярной карциномы; также было показано, что астаксантин предотвращает рост и трансформацию человеческих фибробластов (1BR-3), меланоцитов (HEMAc) и кишечных опухолей. (HEMAc) и клеток кишечника CaCo-2 от повреждения ДНК, вызванного ультрафиолетовым излучением, тем самым уменьшая возникновение рака кожи.

2.3 Повышение иммунитета
В исследовании Jyonouchi et al. по изучению иммуномодулирующего действия астаксантина и каротиноидов на лимфоциты мыши в системе культуры тканей in vitro было обнаружено, что астаксантин обладает сильным иммуномодулирующим эффектом. Было показано, что астаксантин значительно способствует выработке антител в спленоцитах мыши в ответ на тимусзависимый антиген (TD-Ag) и улучшает заключение гуморальных иммунных ответов, зависящих от Т-специфических антигенов.

Также было обнаружено, что астаксантин и каротиноиды значительно повышают выработку антител в ответ на стимуляцию TD-Ag и увеличивают количество клеток, секретирующих IgG и IgM, в исследовании in vitro на клетках крови человека, а добавление астаксантина частично восстанавливает выработку антител в ответ на TD-Ag у пожилых мышей, способствуя восстановлению гуморального иммунитета у пожилых животных.

Результаты исследования Chew et al. о влиянии приема β-каротина, астаксантина и желтой зебровой мидии на функцию спленоцитов у мышей показали, что β-каротин и астаксантин значительно повышают функцию селезеночных лимфоцитов у мышей для укрепления иммунитета организма.

Кроме того, астаксантин усиливает выработку человеческого иммуноглобулина, а также способность выделять интерлейкин-1 и фактор некроза опухоли у мышей, что сильнее, чем β-каротин и кератин. Таким образом, астаксантин обладает сильной активностью по индуцированию деления клеток и оказывает важное иммуномодулирующее действие.

2.4 Антигипертензивные средства
Hussein et al [27] исследовали антигипертензивный эффект астаксантина у спонтанно гипертензивных крыс (SHR), и результаты показали, что непрерывное кормление астаксантином в течение 14 дней привело к значительному снижению артериального давления у SHR; непрерывное кормление астаксантином (50 мг-кг-1) в течение 5 недель у SHR, склонных к инсульту, привело к значительному снижению артериального давления, а также отсрочило наступление инсульта у SHR.

Что касается механизма действия антигипертензивного эффекта астаксантина, некоторые исследования показали, что астаксантин может регулировать реологию крови, включая симпатоадренергический рецепторный путь, обеспечивать нормализацию чувствительности α-адренергических рецепторов, а также ослаблять вазоконстрикцию, индуцированную Ang II и реактивными видами кислорода, как средство восстановления состояния сосудистого напряжения и достижения антигипертензивного эффекта.

Гарри и др. провели эксперименты, используя в качестве модели крыс с жирной кислотой Джука (ZFR), и доказали, что астаксантин способен противостоять гипертонии и снижать активность ренин-ангиотензиновой системы (RAS).

2.5 Профилактика сердечно-сосудистых заболеваний
Клинические исследования показали, что окисление липопротеинов низкой плотности (ЛПНП) является важной причиной развития атеросклероза, и чем выше концентрация ЛПНП в организме человека, в сочетании с отложением тромбоцитов, которые делают сосуды тоньше и затрудняют скорость кровотока, тем выше риск развития атеросклероза в организме [30].

В норме ЛПНП существует в неокисленном состоянии, окисленный липопротеин низкой плотности (окс-ЛПНП) превращает клетки в пенистые клетки и липидные полосы, а наличие пенистых клеток в воспаленной стенке сосуда приводит к повышению окислительной способности, пролиферации периферических гладкомышечных клеток и сужению артерий.

Эпидемиологические и клинические данные свидетельствуют о том, что диетические антиоксиданты предотвращают сердечно-сосудистые заболевания. Это важная причина, по которой астаксантин эффективен в профилактике атеросклероза. Кроме того, астаксантин уменьшает инфильтрацию макрофагов в артериальных бляшках, предотвращая образование атеросклеротического материала и оказывая стабилизирующее действие на бляшки.

Мурильо и др. в ходе исследования установили, что астаксантин в организме значительно повышает уровень ЛПВП, снижает эффективность ЛПНП. Поэтому астаксантин играет роль профилактики сердечно-сосудистых заболеваний, таких как атеросклероз, ишемическая болезнь сердца и ишемическое повреждение мозга.

2.6 Антиультрафиолетовое излучение
Исследования показали, что кожа и другие ткани, подвергающиеся воздействию яркого света, особенно ультрафиолетового, могут привести к тому, что клеточные мембраны и ткани начнут вырабатывать одноатомный кислород и свободные радикалы, в результате чего организм подвергается окислительному повреждению.

Эти повреждения могут быть эффективно снижены, если организм потребляет достаточное количество антиоксидантов, таких как каротиноиды, представленные β-каротином, из пищи. Каротиноиды в природе играют важную роль в защите тканей от ультрафиолетового окисления.

Астаксантин же обладает свойством предотвращать повреждение кожи ультрафиолетовым излучением более эффективно, чем бета-каротин, лютеин и т. д. С другой стороны, астаксантин оказывает особое влияние на фермент глутамин-трансглутаминазу (трансглутаминазу), которая способна потреблять путресцин, когда кожа подвергается воздействию света, чтобы предотвратить накопление путресцина.

В Японии астаксантин был протестирован на предмет защиты кожи, и результаты показали, что астаксантин значительно улучшил натяжение кожи, содержание влаги, тонус, эластичность и гладкость. Поэтому астаксантин можно использовать как потенциальное средство защиты от УФ-излучения, для защиты клеточных мембран и митохондриальных мембран от окислительного повреждения, для предотвращения фотостарения кожи, а также для поддержания ее здоровья, играющего важную роль.

Изображение
Применение в функциональных продуктах питания

Большое количество исследований в стране и за рубежом показало, что астаксантин может эффективно удалять свободные радикалы, образующиеся в результате физических упражнений в мышечных клетках, усиливать кислородно-зависимый обмен веществ, оказывая значительное противоусталостное и замедляющее старение действие; может значительно повысить иммунитет человека; является единственным каротиноидом, способным преодолевать гематоэнцефалический барьер, обладая преимуществом антиоксидантной защиты глаз, с целым рядом важных и уникальных функций по охране здоровья. Он также может быть использован в качестве новых функциональных пищевых добавок, как пищевые красители, антиоксиданты и т.д., для улучшения качества пищи и ее восприятия.

3.1 Применение в антивозрастных функциональных продуктах питания
Старение организма в основном вызвано большим количеством свободных радикалов, образующихся в ходе цепной реакции окисления в митохондриях, которые, если их вовремя не очистить, приведут к окислительному повреждению митохондрий, ускоряя старение клеток организма. Астаксантин обладает сильной антиоксидантной активностью, может эффективно уничтожать свободные радикалы кислорода, его эффективность более чем в 100 раз превышает эффективность VE.

Астаксантин не только обладает мощным антиоксидантным потенциалом, но и замедляет возрастное снижение функций организма и помогает противостоять старению. Поэтому добавление астаксантина в функциональные продукты питания поможет предотвратить ряд заболеваний, вызванных старением органов, и улучшить здоровье людей.

В настоящее время в зарубежных странах ведутся исследования и разработки функциональных продуктов питания с астаксантином против старения, например, американская компания Cyanotech выпустила капсулы натурального астаксантина Derma Astin (Дерма).

Кроме того, астаксантин и фактор красоты сочетаются с производством антивозрастной косметики, а косметика с использованием, усиливают ее антивозрастной эффект. По данным исследования, 90% международных косметических брендов первой линии выпустили косметические продукты, содержащие астаксантин, например, "Живое лицо G+C" от Shiseido.

3.2 Применение в продуктах питания для повышения иммунной функции
Астаксантин способен значительно повышать способность спленоцитов вырабатывать антитела в присутствии антигенов, а также усиливать выработку иммуноглобулинов в клетках крови, стимулированных Т-клетками в организме человека.

Астаксантин также усиливает специфический гуморальный иммунный ответ на начальной стадии вторжения антигена. Астаксантин обладает оптимальной цитокинез-индуцирующей активностью, которая усиливает выработку иммуноглобулинов в организме, что играет важную иммуномодулирующую роль.Goswami et al. обнаружили, что астаксантин может быть очень полезен в качестве иммуномодулятора.

Поэтому применение астаксантина для повышения иммунитета организма является важным направлением развития астаксантина. Япония выпустила целый ряд продуктов с астаксантином, таких как "Астаксантин 30 дней" от бренда Fancl и другие продукты питания, повышающие иммунитет.

Японская компания Suntory применяет астаксантин и другие функциональные экстракты с помощью метода, позволяющего производить разнообразные функциональные продукты, играющие более высокую роль. Такие как астаксантин и другие каротиноиды группы с, для того чтобы укрепить свой иммунитет.

3.3 В функции защиты глаз при использовании в пищевой промышленности
Основными заболеваниями, вызывающими повреждение зрения и даже слепоту, являются возрастная макулярная дегенерация (ВМД) и старческая катаракта. Оба заболевания связаны с процессом фотоокисления внутри глаза. В сетчатке глаза содержится больше полиненасыщенных жирных кислот и высокая концентрация кислорода, чем в других тканях, и при воздействии на сетчатку высокоэнергетического синего света моно-линейный кислород, образующийся в результате фотоокисления, и кислородные радикалы вызывают перекисное повреждение сетчатки. Перекисное повреждение.

В организме человека и других животных каротиноиды, необходимые для здоровья глаз, гасят эти разрушительные реактивные формы кислорода и помогают сетчатке противостоять окислительному повреждению. Исследования показали, что астаксантин способен преодолевать гематоэнцефалический барьер и эффективно предотвращать окисление сетчатки и повреждение фоторецепторных клеток, что позволяет предположить эффективность астаксантина в профилактике и лечении "возрастной макулярной дегенерации" и улучшении функции сетчатки.

Поэтому астаксантин применяется для защиты зрения, поддержания здоровья глаз функциональные продукты питания является текущим отечественных и зарубежных исследований горячие темы. Такие как Япония будет астаксантин и экстракт черники группы с, чтобы усилить эффект защиты зрения; Соединенные Штаты разработали природные капсулы астаксантина и другие продукты вышли, посвященные защите зрения, чтобы улучшить старение сетчатки макулярной дегенерации.

3.4 Применение в функциональных пищевых добавках
В пищевой промышленности астаксантин может использоваться не только как усилитель иммунитета, антивозрастной агент и другие функциональные ингредиенты, добавляемые в пищу, но и эффективно играть роль в сохранении свежести, цвета, вкуса, качества и так далее, как пищевой краситель, антиоксидант и так далее. Используются для сохранения исходных питательных веществ продуктов питания без ущерба для их потери или улучшения сенсорных свойств, повышения привлекательности продуктов питания для потребителей.

Астаксантин - это жирорастворимый пигмент ярко-красного цвета, натуральный и реалистичный, обладает сильной способностью к осаждению пигмента, сильной красящей способностью, безопасен и нетоксичен, имеет низкую дозировку, не имеет специфического запаха и приятный вкус. Его можно использовать для окрашивания многих медицинских продуктов, а также для окрашивания сахарной оболочки таблеток и капсул. Его также можно непосредственно использовать в пищевых продуктах, таких как пищевые жиры и масла, маргарин, мороженое, конфеты, выпечка, лапша, приправы и т.д. Особенно в продуктах, содержащих больше липидов, которые обладают как хорошим красящим эффектом, так и замечательным консервирующим действием. Может также использоваться для окрашивания напитков, особенно для фруктовых соков, содержащих VC.

В Японии использование астаксантина в качестве функциональной пищевой добавки стало более распространенным, красное масло, содержащее астаксантин, широко используется в маринадах для овощей, морских водорослей и фруктов, в напитках, лапше, приправах и так далее.

Фотографии
Заключение и перспективы

Большое количество исследований в стране и за рубежом доказали, что астаксантин обладает потенциальным особым оздоровительным действием на организм человека, что делает астаксантин все более популярным. В настоящее время основными источниками астаксантина являются химический синтез и природная добыча.

Химически синтезированный астаксантин и натуральный астаксантин по структуре, природе, применению и безопасности имеют некоторые различия, его стабильность, антиоксидантные, красящие и другие важные свойства значительно ниже, чем у натурального астаксантина, натуральный астаксантин Эффективное извлечение и приготовление астаксантина является основным направлением развития астаксантина в будущем, в частности, использование дрожжей, водорослей и других микроорганизмов для промышленного ферментационного производства астаксантина, цикл производства короткий, перспективный.

Поэтому отбор высокоурожайных штаммов, совершенствование процесса ферментации, своевременное внедрение технологии улучшения генов, повышение урожайности и снижение себестоимости значительно помогут дальнейшему развитию и применению астаксантина.

Астаксантин в области функционального применения пищевых продуктов, зарубежные страны в основном расположены в его эффективности для укрепления иммунной, противораковой, антивозрастной, защиты сетчатки глаза, противовоспалительной, предотвращения окислительного повреждения холестерина липопротеинов низкой плотности (LDL-C) в крови, исследования и разработки производства ряда медицинских питательных продуктов, содержащих астаксантин, диетических добавок и так далее.

А Китай все еще находится на начальной стадии. При углубленном изучении функциональных свойств астаксантина, совершенствовании технологии производства, совмещении нашей традиционной концепции "медицина и еда", использовании астаксантина для разработки функциональных пищевых продуктов, будут открыты отличные перспективы для применения далеко идущего значения для развития.