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虾青素在重庆水产养殖上的性质及存在形式

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虾青素在重庆水产养殖上的性质及存在形式

发布日期:2017-07-19 作者: 点击:

虾青素是类胡萝卜素的一种,不仅具有较好的着色效果,而且对重庆水产养殖动物可以起到保鲜、防止变色、变质的作用。近年的研究证明,虾青素具有良好的抗氧化和增强机体免疫力的作用,由此受到研究者的广泛关注。虾青素(astaxanthin)是一种动物自身所不能合成的,且在动物体中广泛存在的一种非维生素A源的类胡萝卜素,自然界主要由植物和微藻产生。大多甲壳类动物如虾、龙虾、螃蟹等呈现的红色,一些鱼的肉色都是虾青素积累的结果。R Kuhn等从虾、蟹中提取到紫红色的结晶,将其命名为卵酯,后来,1938年研究发现它不是酯,而是一种与虾红素有密切关系的类胡萝卜素,将其命名为虾青素,并确定了化学结构。虾青素是一种酮式类胡萝卜素,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,相对分子量是59686,又名虾黄质,虾黄素。

由于虾青素的化学结构中含有一个长的共轭不饱和双键系统,因此,很容易受光、热、氧化物等的作用而破坏其结构。虾青素分子结构中所具有的发色团使其在紫外可见光区有独特的吸收区,因而其结晶或溶液在可见光下呈现紫红色。纯虾青素颜色为粉红色,具脂溶性,不溶于水,易溶于氯仿、丙酮、苯等多种有机溶剂。

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目前发现的虾青素主要以两种形式存在,一种是游离形式,游离的虾青素极不稳定,很容易被氧化;另一种是酯化形式,由于虾青素在其末端环状结构中各有一个羟基,因此易于与脂肪酸形成酯而稳定存在。对野生的水生动物的研究结果表明,在重庆水产养殖动物的皮肤和外壳上的虾青素以脂化形式存在为主,肉及内脏上以游离形式存在为主。如红酵母、南极鳞虾和血球藻中虾青素主要以酯化形式存在;鲑鱼肉中的虾青素为游离性的。以往的研究发现化学合成的虾青素均为游离虾青素,天然虾青素往往与脂肪酸成酯,或与蛋白质形成复合物,产生不同的颜色(如龙虾中的蓝色、绿色和黄色)。比较合成虾青素和天然虾青素饲养虹鳟鱼的效果表明:以含相同量合成虾青素或天然虾青素的饲料分别喂养虹鳟鱼,结果却大不一样,用天然虾青素饲料喂养的虹鳟鱼积累更多的虾青素。

市场上的虾青素主要有两种,一种是天然虾青素,一种是人工合成的虾青素。目前比较有前景的天然虾青素的来源主要是通过甲壳类动物的壳、酵母菌和藻类提取。甲壳类动物提取虾青素存在很多问题,首先,色素含量低且变化大,这就要求通过大量的甲壳类废弃物进行提取,从而增加提取成本和运输成本。其次,废弃物本身易迅速腐败变质,由于甲壳类动物的壳多数为废弃物,所以含有很多不卫生的物质,再加上储存环境比较差,所以易变质,给虾青素的提取带来很多麻烦,增加生产成本。第三,几丁质、灰分、湿度含量高,这些都限制虾青素的提取,但是由于目前还没有找到更好的方法,且国内外的虾蟹加工业每年有1000万t的甲壳类废弃物,资源丰富,因此国外从虾壳中提取虾青素的方式仍然存在。另一种提取天然虾青素的方法是由藻类中提取,很多种类的藻类如雨生红球藻(Haenilttococcus Pluvialis)和微藻类的小球藻含有较多的虾青素。用红球藻生产的色素质量较好,其虾青素主要以酯的形式存在占总类胡萝卜素的60%~80%,少量为游离的虾青素;但这种方法也存在很多缺点,比如藻类生长条件苛刻,需要低温,需光照,需充足的氮源,且生长缓慢,给大量生产虾青素带来很大的困难。

目前,用的最多的提取天然虾青素的方法是法夫酵母(Phaffiarhodozyma)法。这种方法与甲壳类、藻类相比,具有在发酵罐中快速代谢和高细胞密度生产等优点,但野生菌株虾青素含量较低,培养温度较低(21℃)等限制其工业生产的可能性。另外,虾青素提取自微生物的培养和表达,提取加工过程中可能存在污染物的残留、浓缩等问题,因此存在一定的风险。


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