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岩藻黄质的理化性质及生物活性

出处:德宁 作者: 中国水产养殖网 2017-10-10 22:54:00

岩藻黄质的理化性质

岩藻黄质又名岩藻黄素、褐藻黄素,属于类胡萝卜素中的叶黄素类,是一类脂溶性色素,广泛存在于具有光合作用的藻类、海洋浮游植物、水生贝壳类等动植物组织内,而藻类中岩藻黄素广泛地分布于褐藻纲、硅藻纲、金藻纲、定鞭藻纲中,而在红藻纲以及甲藻纲中只有少部分的种类含有。尤其是在褐藻中岩藻黄素的含量比胡萝卜素和叶黄素的总量之和还要高,这也是褐藻的一个鲜明特点。

岩藻黄质的分子式:C42H58O6,结构式如图1,分子量:658.91,密度1.09。不溶于水,溶于某些有机溶剂,如三氯甲烷、正己烷、石油醚等。在偏酸性溶液、弱光和低温下比较稳定;在弱酸、弱碱条件下,发生颜色可逆变化;在强碱、强光或高温条件下则被破坏。
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图1 岩藻黄质结构式

岩藻黄质分子结构式很容易看出,分子中同时存在羧基、羟基,既可以发生分子间的酯化反应,也可能产生分子内部的综合成环,双键使得岩藻黄质分子具有氧化性,高温稳定性较差。

岩藻黄质的生物活性研究状况

最初岩藻黄质主要作为着色剂加入到食品中,但后来的研究发现,岩藻黄质作为类胡萝卜素具有良好的抗氧化作用,甚至优于维生素E和维生素C。岩藻黄质作为营养保健品有效成分正逐步得到广泛的使用。然而,现今最主要的用途,仍是被当作有效减肥成份使用。

1、岩藻黄质的抗肥胖活性

日本北海道大学的化学教授Kazuo所领导的研究组证实,岩藻黄质作为一种褐色海藻的色素物质将成为减肥的极好成分。研究共对两百多只实验鼠进行研究,在其食品中定期添加含有岩藻黄素的食品添加剂,发现大鼠体重下降了5%-10%,白色脂肪组织(WAT)中线粒体解偶联蛋白1(UCP1)表达也在岩藻黄素富集物喂食的大鼠中发现,实验鼠白色脂肪组织(WAT)重量明显减少可能是因为通过线粒体解偶联蛋白1(UCP1)在白色脂肪组织(WAT)中的表达导致产热引起能量消耗。研究认为,岩藻黄质能够激活被称为线粒体解偶联蛋白1(UCP1)的蛋白,线粒体解偶联蛋白1(UCP1)通常仅仅在褐色脂肪组织(BAT)中表达,是新陈代谢中生热作用的关键分子,起到避免脂肪组织过度积聚的作用。这种蛋白不仅可以促进脂肪分解,同时也可以刺激肝脏生成DHA,降低体内胆固醇水平。同时他们还证实了使用岩藻黄质作为浓缩食品添加剂不会引起实验动物的成瘾或其它任何副作用。

2、岩藻黄质的抗肿瘤活性

岩藻黄质在抗肿瘤方面也发挥着特殊作用。裙带菜等海藻中的岩藻黄质具有能使结肠癌细胞诱导DNA断裂,从而诱导细胞调亡,明显减少人类结肠癌细胞株Caco-2、HT-29、DLD-1的增殖。这一成果对癌症的治疗和预防很有帮助。给予22.6µM的岩藻黄质24h后Caco-2的DNA断裂,是对照组的10倍多。岩藻黄素还可以抑制Bc1-2蛋白(一种妨碍癌细胞自然死亡的蛋白质)水平。结合3.8µm的岩藻黄素和10µM曲格列酮[氧化物酶体增殖物激活受体(PPAR)γ的特殊配合基]明显减少了Caco-2细胞的增殖。但是单独用相同浓度的岩藻黄素或是曲格列酮都不能影响细胞增殖。这些发现表明岩藻黄素可能通过联合曲格列酮调节结肠癌细胞的细胞增殖,起到化学抑制或化学治疗的作用。

岩藻黄素和其代谢物Fucoxanthinol也可以通过半胱氨酸蛋白酶-3激活来诱导人PC-3前列腺癌细胞的凋亡。另外,对皮肤癌变、十二指肠癌变、肝脏癌变等,岩藻黄质都被发现有显著的抑制效果。

3、岩藻黄质的抗血管新生活性

岩藻黄素和它的去乙酶反应产物Fucoxanthinol都被发现有抗血管新生作用。大于10mM的岩藻黄素可以明显抑制HUVEC(人脐静脉内皮细胞)的增殖和管道形成,但是对HUVEC的趋化性没有明显作用。文献指出10-20mM的岩藻黄素可以有效抑制内皮祖细胞分化成内皮细胞,从而抑制新的血管组成。这样岩藻黄素可能有益于防治和血管再生相关的疾病。

4、岩藻黄质的调节血糖含量作用

有研究证明食用岩藻黄素可以削弱肥胖/糖尿病KK-Ay小鼠的白色脂肪组织(WAT)重量增加,并且通过调节肿瘤坏死因子RNA,减少了KK-Ay小鼠的血糖和血浆中胰岛素的浓度,有效调节血糖含量。外围组织的胰岛素抗性是II型糖尿病的主要发病特点之一,显示岩藻黄素是一种对于防止和改善II型糖尿病有效果的类胡萝卜素。

5、岩藻黄质的抗氧化和清除自由基活性

岩藻黄素和它的两种代谢产物在体外实验中均证实具有抗氧化性和较高的清除自由基的作用。但是这三种物质在淬灭单重态氧的能力上没有β-胡萝卜素高。这种较高的清除自由基的能力可能是因为岩藻黄素和它的两种代谢产物都具有二烯键。

6、抑制脂多糖诱导炎症

岩藻黄素通过阻断iNOS和COX-2蛋白的表达起到抑制内毒素炎症的作用。相同剂量条件下,岩藻黄素对眼睛葡萄膜炎的抗炎效果与泼尼松龙相当。

7、岩藻黄质的神经细胞保护作用

从裙带菜中分离出岩藻黄质,研究它对缺血性神经细胞死亡的保护作用,发现岩藻黄质可显著降低缺氧/复氧神经细胞损伤。推测裙带菜中的岩藻黄质对自发性高血压脑卒中大鼠(SHR-SP)的缺血性神经细胞死亡有一定的防护作用。

8、其他重要的生理活性

岩藻黄素还被发现在阻断肿瘤细胞有丝分裂抑制哺乳动物的DNA复制酶等方面发挥特殊作用。此外,岩藻黄素还可作为食品添加别被用于水产业和喂养家禽,起到加强动物的疾病抵抗力、为蛋黄增色等作用。有研究通过对海胆生物学防御中岩藻黄素的影响的研究,发现岩藻黄素对噬菌体细胞的活性和排卵也有着重要的影响。

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