类胡萝卜素家族中的典型色素是-胡萝卜素,它在许多植物组织和一些微生物的细胞中存在,其结构中含有两分子的维生素A,是一类维生素A源,活性很强。它是一种不饱和的碳氢化合物(C40H56),是由异戊二烯组成的多烯类化合物。Blumberg[8]1994年在柏林总结召开的第二届抗氧化剂维生素中的作用(在预防疾病)的国际会议时指出,-胡萝卜素的功能可以有以下几个方面:1.由于-胡萝卜素是维生素A的前体,且维生素A是人体必需的微量营养成分,因此在临床上通常用于治疗维生素A缺乏症;2.由于-胡萝卜素具有免疫功能,因此其可以使巨噬细胞免受自身氧化的损失,并能提高人体免疫系统抵抗病原物的能力;3.由于-胡萝卜素具有抗氧化剂的功能,因此能淬灭单线态氧和清除体内自由基的不良影响, 世界卫生组织早在1989年就确认最有希望的抗氧化剂为-胡萝卜素[9];4.能预防癌症,控制癌症的发展;5.促进细胞间联接交流,从而抑制或降低癌症的发生。因此,作为一种食品添加剂、营养补充剂,-胡萝卜素已经被欧共体、日本、FDA和WTO等国际组织以及专家所认可,并且如今已被广泛地应用于保健品、食品、药品及饲料中[10]。
市场上目前存在化学合成-胡萝卜素和天然-胡萝卜素2种。从化学结构上来说,天然类胡萝卜素除了-异构体外,还有和γ-异构体;而化学合成品全都是-异构体;天然-胡萝卜素具有顺反2种结构;而化学合成的-胡萝卜素只有反式结构。从抗氧化和人体内的吸收率方面来说,天然型均高于合成型[11]。从功能上来说,化学合成法是最方便廉价的方法,但是随着毒理学和分析技术的飞速发展,人们越来越关注合成法生产食用色素的毒性问题,许多国家也相继制定了一系列限制合成色素使用的法律法规[12],并且合成-胡萝卜素有可能会致染色体畸变,但是天然-胡萝卜素则有很好的抗染色体畸变作用,特别是最近发现了天然-胡萝卜素在防癌抗癌、防老抗衰[13],防辐射以及防治心血管疾病等方面的新功效,市场需求也在不断的增长,其应用也从着色剂渐渐转向保健品、药品、营养食品及添加剂等许多领域扩展到饲用微生物制剂[14]。因此天然-胡萝卜素要优于化学合成-胡萝卜素。源'自:751`!论~文'网www.751com.cn
国内外天然-胡萝卜素的生产方式主要有3种: (1) 从养殖大面积盐藻获得; (2) 提取天然植物(如胡萝卜、番茄等)获得; (3)用微生物发酵生产获得[15]。从天然植物中提取获得-胡萝卜素的不足有:价格贵、成本高、提取工艺复杂和着色力差等;养殖盐藻不仅需要高温、强烈光照,还需要10%以上的高盐浓度,这些条件都较难实现[10];但是通过微生物发酵法生产类胡萝卜素安全无毒,简单方便,并且权威机构还认为此方法获得的类胡萝卜素是天然食品添加剂[16-17]。微生物发酵法是获得天然类胡萝卜素的一种,主要有红酵母(Rhodotorula)[18]和三孢布拉霉菌( Blakeslea trispora ) [19]被应用到微生物发酵法中。在这两种微生物中,虽然三孢布拉霉菌的发酵产率较红酵母高,但是它也有缺点:例如发酵周期长、成本高、营养要求多、工艺复杂等。红酵母RY010属于红酵母属(Rhodotorula),它是一类腐生菌,广泛的在自然界中存在,从营养方面来说,红酵母含有丰富的维生素、氨基酸和蛋白质, 除了能够用来提取天然-胡萝卜素,同时它的全细胞还能够作为单细胞蛋白( single cell protein, SCP) ,应用于饲料添加剂或水产养殖用料等优点[20];从发酵过程来说,它的优点更多,例如营养要求简单,发酵能力强,生长快,周期短,发酵工艺易于调控,发酵过程易于产业化等,具有极高的开发价值和应用前景[21],并且它还被我国饲料行业已经确认为12种的饲用微生物。因此利用红酵母生产-胡萝卜素是有很大的实用价值的。