转基因酿酒酵母产番茄红素的研究 - 图文(2)

第一章文献综述损伤，阻止光氧化和脂质氧化。类胡萝卜素类物质对自由基的淬灭和捕获能力随类胡萝卜素类物质分子共轭双键数量的增加而增强。它通过与自由基反应生成无毒产物或者中断自由基的连锁反应来清除体内自由基。由于这种特性，过氧化自由基很容易与类胡萝ｂ素类物质结合，形成类胡萝卜素自由基。这种作用受氧分压的影响，氧分压越小，作用越强。由于哺乳动物体内氧分压较低，因而类胡萝ｂ素类物质是生物体中一种有效的抗氧化剂。最近的研究还表明，天然胡萝ｂ素与Ⅱ～生育酚联用可协同产生抗氧化作用。１．１．２．３类胡萝Ｉ、素类物质与机体免疫类胡萝卜素类物质能增加免疫系统中Ｂ细胞、辅助性Ｔ细胞和其他免疫组分的活力，协助Ｂ细胞产生抗体；同ＶＡ类相似，类胡萝卜素类物质也能调控大鼠、小鼠以及体外培养的淋巴细胞的免疫应答№１。虾青素、角黄质、黄体素和Ｂ胡萝ｂ素可刺激动物体内的免疫应答反应。Ｃｈｅｗ发现类胡萝卜素类物质与牛淋巴细胞的生理功能有关，类胡萝卜素类物质提高了机体的免疫功能忉。补充１３一胡萝ｂ素能促进大鼠淋巴细胞的有丝分裂。Ｒｏｔｈ发现某些无ＶＡ活性的类胡萝卜素能防止裸鼠发生因紫外线照射引起的皮肤肿瘤∞３。１．１．２．４类胡萝Ｉ、素类物质对繁殖机能的影响类胡萝ｂ素类物质影响繁殖的机理尚不十分清楚，大致认为：一方面，１３一胡萝卜素可作为一种生理性抗氧化剂，阻碍类脂的过氧化作用和刺激孕酮的产生，从而保护了卵泡和卵巢细胞免受氧化反应的破坏；另一方面，１３一胡萝ｂ素可能调节靶细胞中细胞核的活动。在１９７６年就有报道，口服Ｂ一胡萝ｂ素可以防止未补饲Ｂ一胡萝卜素的奶牛出现繁殖障碍。但是，随后韵．研究并不能证实添加１：：’１３一胡萝卜素能改善繁殖性能。相反，高水平补饲Ｂ一胡萝卜素（５００ｍｇ／ｄ）降低了受精率。ＯｐＦａｌｌｏｎ等证明牛黄体中Ｂ一胡萝卜素能与微粒体片段共价结合，且Ｂ一’胡萝卜素的水平保持恒定不变时，ＶＡ浓度水平与卵泡液中卵泡大小及质量有关。胡萝ｂ素还影响公牛的精液品质，血液Ｂ一胡萝卜素水平与牛的繁殖性能密切相关，９一胡萝ｂ素对糖子的形成和附睾内精子的成熟有不依赖于ＶＡ的独特作用，ｐ胡萝卜素的缺乏会导致胚胎早期死亡、不发情和受胎率下。在配种后期，给后备２天津大学硕士学位论文转基因酿酒酵母产番茄红素的研究母猪口服１３一胡萝卜素（２２８ｒａｇ／周），胚胎死亡率下降，窝产仔数增加，窝重提高，肌肉注射等量的ＶＡ却没有达到相同的效果渤。１．１．２．５类胡萝Ｊ、素类物质的着色功能类胡萝卜素类物质是一种天然的着色剂ｎ刚。在牛体内类胡萝卜素类物质沉积于脂肪组织中，使胴体呈黄色，影响牛肉的品质。而在家禽体内，类胡萝卜素类物质沉积于爪、喙及皮下脂肪中使其着色，提高家禽胴体品质ｎ¨。１．２番茄红素概况番茄红素（Ｌｙｃｏｐｅｎｅ）是一种呈黄色到红色的类胡萝卜素，广泛存在于动、植物体中。１８７５年Ｍｌｌａｒｄｅｔ从番茄中最早获得番茄红素的粗提物，称之为Ｓｏｌａｎｏｒｂｉｎ。１９０３年Ｓｃｈｕｎｃｋ发现从番茄中提取的这种色素与从胡萝卜中提取的胡萝卜素具有不同的吸收光谱，并将其命名为Ｌｙｃｏｐｅｎｅ。随后，人们开始对番茄红素的基本化学结构进行研究。１９１０年Ｗｉｌｌｓｔａｔｔｅｒ和Ｅｓｃｈｅｒ首先提出番茄红素是胡萝卜素的异构体，并确定其分子式为Ｃ∞Ｈ弱。１９３０．年Ｋａｒｒｅｒ等提出，番茄红素的化学结构式为１１个共轭及２个非共轭的碳一碳双键组成的非环状平面共轭多不饱和脂肪烃，并在１９３２年ｌ枣ｌＫｕｈｎ和Ｇｒｕｎｄｍａｎｎｉｌｑ：实Ｈ２１。ｊ———ｋ——ｋ——＾—～—’——、——１——、一々√—ｂＡ—吖—乙ｐ吖Ｉ一图ｉ－ｉ番茄红素一些主要的立体异构体Ｆｉｇｌ一１Ｓｏｍｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｓｔｅｒｅｏｉｓｏｍｅｒｉｄｅｏｆｌｙｃｏｐｅｎｅ第一章文献综述过去由于番茄红素不象胡萝卜素那样具有维生素Ａ原的活性，而未被重视。近２０年来，国内外越来越多的研究和调查表明。番茄红素具有淬灭活性氧、消除人体自由基、预防心脏病、减缓动脉粥样硬化、预防多种癌症、保护心血管、抗老化、保护皮肤等优越的生理功能。番茄红素是类胡萝卜素中最有效的单线态氧淬灭剂，它的淬灭能力是Ｂ一胡萝卜素（Ｂ－ｃａｒｏｔｅｎｅ）的２倍，是维生素Ｅ的１００倍，因此其抗氧化性是类胡萝卜素中最强的。另外，番茄红素的防癌抗癌的效果也明显优于ａ一胡萝卜素和Ｂ一胡萝卜素ｎ引。据北卡州立大学研究，番茄红素是所有类胡萝卜素中最强的心脏保护剂ｎ钉。目前，番茄红素的研究已成为国际上功能性食品成分分析和抗癌防癌研究中的一个热点。１．２．１番茄红素的理化性质１．２．１．１物理性质番茄红素是一种非环状平面直线型碳氢化合物，相对分子质量为５３６．８５，深红色针状晶体（从二氧化碳和乙醇混合液中的析出物），熔点为１７４℃（全反式＞，在４７２ｎｍ处有一强吸收峰。不溶于水，难溶于甲醇、乙醇。可溶于脂肪、油脂、乙醚、石油醚、正己烷和丙酮，易溶于苯、氯仿、二硫化碳等有机溶剂。自然界中的番茄红素主要以全反式存在，只有小部分是顺式构型，并以５一顺、９一顺和１３－顺型为主。但在加工过程中，植物中的反式构型会向顺式构型转化。动物体内则以顺式构型为主，人血清中的番茄红素含量为０，６～１．９ｐｍｏｌ／ｍＬ，其中顺式构型的占５８％～７３％。番茄红素链上有１１个碳一碳共轭双键，每个双键都可能存在２种构型。理论上应有２１１（最９２０４８）种异构体，但由于甲基化引起的位阻作用，大大限制了重排的数目，目前发现的异构体约有７２种。顺式异构体与反式异构体在化学和物理性质上有很大差别。顺式构型的颜色弱，熔点低（小于１７４℃），消光系数小，极性强，更易溶解，并在紫外一可见光区的短波长处（３５０～３６５ｎｍ）会出现较强的吸收，而全反式的番茄红素无此吸收，通常可用此吸收峰来检验番茄红素中顺式异构体的存在与否ｎ趵。４天津大学硕士学位论文转基因酿酒酵母产番茄红素的研究１．２．１．２化学性质多双键结构使番茄红素的化学性质非常活泼，极不稳定。凡对其他类胡萝卜素可造成降解的物理或化学因素包括光照、温度的升高、ｐＨ降低、与氧接触以及表面活性剂等均可使它降解。番茄红素纯品在日光下１２ｈ基本损失殆尽，紫外光下３ｄ损失４０％，且温度越高降解越快。因此在提取番茄红素时要避免阳光，可在红光或黄光下进行。番茄红素对碱和氧化剂较稳定，酸对番茄红素有破坏作用，且随酸浓度的增加，其稳定性下降。还原剂如ｖＥ、ｖＣ及ＢＨＴ（二丁基羟基甲苯）可延缓其氧化。番茄红素的所有共轭和非共轭双键都在同一平面上，这使它在消除自由基和淬灭单线态氧的反应中为速率最大的一种类胡萝卜素，其淬灭有物理和化学两种方式，并以物理淬灭为主。物理方式是通过把激发态氧的能量传递给番茄红素，产生基态的氧和激发态的三线态番茄红素，再通过三线态番茄红素和周围介质之间相互的分子振动和转动作用，使能量散发，同时产生基态番茄红素。在这种物理淬灭的循环过程中，番茄红素本身没有发生变化，类似于催化剂的作用。化学灭氧量占总灭氧量的百分率不Ｎｏ．０５％，’它主要是通过番茄红素分子与氧作用发生分解的方式来完成。有关番茄红素与氧作用的研究发现，在亚甲基蓝光敏剂的存在下，番茄红素与氧作用裂解为小分子量化合物的短链结构ｎ６】。１．２．１．３番茄红素的稳定性对光照的稳定性ｎ７１：番茄红素对光十分敏感，尤其是日光和紫外光。目光照射经过１２小时，番茄红素基本上损失殆尽。对紫外光也较敏感，在暗处保存效果较好。Ｌｅｅ等在实验中发现番茄红素在光照的过程中，全顺式构型浓度减少。番茄红素在光照１４４ｈ后，全顺式番茄红素减少１３．１％，然而５一反式番茄红素、９一反式番茄红素、１３－反式番茄红素和１５－反式番茄红素各增加了１．４７％、０．９２％ｉ。５．２８％和０．４４％。双反式番茄红素也增加了３．０４％。全顺式番茄红素在光照下转化为反式番茄红素因而使得反式番茄红素的比例增加。第一章文献综述对热的稳定性Ｄ砌：番茄红素对热具有较好的稳定性。番茄红素在热条件下除分解外，也会发生异构化。番茄红素在５０℃加热３ｈ后也会形成新的双反式番茄红素。全顺式番茄红素在开始的１２ｈ内浓度并没有明显的变化，但在１２ｈ后，浓度开始减少，单反式番茄红素的形成速度小于降解的速度。１００℃下加热１２０ｍｉｎ后，全反式番茄红素浓度减少了７８％，所有的单反式番茄红素浓度也降低，双反式番茄红素在开始６０ｍｉｎ增加，然后开始减少。１００℃时全顺式番茄红素的浓度减少较快。１５０℃下加热ｌＯｍｉｎ后全顺式番茄红素和单反式番茄红素几乎全部降解，双反式番茄红素在前４ｍｉｎ增加，然后也开始减少。说明番茄红素在温度越高时降解速度越快，工业生产，以不超过８０℃为宜。１．２．２番茄红素在自然界中的分布番茄红素在自然界中分布很广泛ｎ们。在植物中，主要是那些成熟的红色水果和蔬菜，如番茄、西瓜、番石榴、番微果、木瓜、葡萄、‘草莓、苦瓜籽、萝卜、胡萝卜、红肉脐橙、红色葡萄柚等，且成熟度越高，番茄红素的含量也越高。含量最高的是番茄，约为３～１４ｍｇ／ｌＯＯｇ。不同番茄品种番茄红素含量也不同，在普通的番茄（Ｌｙｃｏｐｅｒｓｉｃｏｎｅｓｃｕｌｅｎｔｕｍ）中，含量为３．３～７．７ｍｇ／ｌＯＯｇ，在一些特殊番茄品种（Ｌｙｃｏｐｅｒｓｉｃｏｎｐｉｍｐｉｎｅｌｌｉｆｏｌｉ）中，含量高达４０ｍｇ／ｌＯＯｇ。值得一提的是美国农业部的科学家最近发现，在秋橄榄这种浆果中番茄红素的含量相当于普通番茄的１８倍，发现番茄红素含量如此高的食用浆果迄今还是首次乜们。番茄红素也广泛存在于人体各种器官和组织中，主要分布在人的血液、肾上腺、肝脏、睾丸、前列腺、乳腺、卵巢、子宫、消化道等器官中，其中血液、肾上腺、睾丸、肝脏等器一官中含量较高。。Ｓｔａｈｌ和Ｋａｐｌａｎ对人体各种器官和组织中，如肝、肾、肾上腺、睾：‘ｌ‘丸、卵巢、皮肤、肺、脂组织等的番茄红素含量作了研究，都发现肾上腺和睾丸中含量较高，分别为１．９０ｎｍｏｌ／ｇ、４．３４ｎｍｏｌ／ｇ（Ｓｔａｈｌ的研究结果），２１．６０ｎｍｏｌ／ｇ、２１．３６ｎｍｏｌ／ｇ（Ｋａｐｌａｎ的研究结果），研究对象不同，结果差别也很大，这可能与被研究对象的年龄、血浆胆固醇、饮食摄入等因素有关陋¨。６