胡萝卜素

胡萝卜素，英文：carotene；分子式：C40H56。广泛分布于生物的类胡萝卜素烃中。胡萝卜素在动物体内可转变成视黄醇（维生素A）和视黄醛（维生素A醛），在保护视力方面具有重要功效，但其在人类肠道中的吸收利用率很低。此外对光合成和光破坏，光失活等具有保护作用。

1929年，Moore通过实验发现，缺乏维生素A 的大鼠补饲β-胡萝卜素后能显著提高体内维生素A 水平，从而证实了胡萝卜素能在体内转化为维生素A，发挥维生素A的作用，所以又称其为维生素A 原。

胡萝卜素的化学结构上中央有相同的多烯链，根据存在于其两端的芷香酮环或基团的种类有α，β，γ，δ，ε，西红柿红素等许多异构体。β-胡萝卜素在胡萝卜素中分布最广，含量最多。在众多异构体中最具有维生素A生物活性。在绿叶中与叶绿素共同存在，胡萝卜的根里也有很多，在氯仿中的最大吸收量为497-466毫微米。β-胡萝卜素不溶于水和醇，溶于苯，氯仿，二硫化碳等。α-胡萝卜素在绿叶和胡萝卜的根里与β-胡萝卜素共同存在，含量一般较少。其苯溶液的旋光度[α]18cd=+385°。在氯仿中的最大吸收量为485-454毫微米。γ-胡萝卜素在生物体内的分布则有限。在氯仿中的最大吸收量为508.5,475,446毫微米。

维生素A与胡萝卜素的吸收过程是不同的。维生素A的吸收为主动吸收，需要能量，吸收速率比胡萝卜素快7-30倍。胡萝卜素的吸收为物理扩散性，吸收量与摄入量多少相关。胡萝卜素的吸收部位在小肠，小肠细胞内含有胡萝卜素双氧化酶，在其作用下进入小肠细胞的胡萝卜素被分解为视黄醛或视黄醇。

日粮中的胡萝卜素进入并贮存于机体，主要通过以下几个步骤：

1、日粮中胡萝卜素在动物胃肠道中消化酶的作用下，从其蛋白质复合物中分离出来，在十二指肠与其它酯类物质一起经胆汁乳化后形成乳糜微粒；

2、乳糜微粒向肠道吸收细胞刷状缘靠近以便被摄取，由小肠黏膜上皮细胞吸收；

3、被吸收的胡萝卜素在小肠上皮细胞内立即被转移到细胞的一侧，一部分经双氧酶在中央或一侧裂解后转化为维生素A满足机体的需要；

4、肝外组织利用酯蛋白脂酶的作用先于肝脏摄取胡萝卜素；剩下的部分和乳糜微粒一起释放进入淋巴和血液，以低密度脂蛋白为载体转运到肝脏；

5、被肝脏摄入的胡萝卜素贮存于肝脏或者分泌入极低密度脂蛋白，低密度脂蛋白和高密度脂蛋白中的胡萝卜素被肝外组织摄取，并贮存于肝外组织。

影响胡萝卜素吸收的因素：

1、脂肪和脂肪酸：胡萝卜素是脂溶性的，脂肪对胡萝卜素起运输作用。日粮中脂肪的含量会影响胡萝卜素的吸收，日粮中的脂肪经胰酶和胆盐作用形成胶粒，胡萝卜素溶于其中而一同被吸收。脂肪可刺激胆汁分泌乳化脂肪，从而促进类胡萝卜素的吸收。

研究发现，牛体脂肪中油酸含量与胡萝卜素的含量间存在正相关。在灌注液中添加游离脂肪酸极显著促进了胡萝卜素的吸收，而且油酸的促吸收作用最大，添加脂肪酸后血清中维生素A 的浓度极显著提高。游离脂肪酸促进了胡萝卜素的吸收。日粮脂肪促进了细胞对胡萝卜素的吸收，提高了细胞内胡萝卜素断裂酶的活性，使胡萝卜素转化为维生素A。虽然许多不饱和脂肪酸对胡萝卜素的吸收也有促进作用，但比油酸弱，因为在肠黏膜细胞内存在一种脂肪酸结合蛋白，不饱和脂肪酸比胡萝卜素更易与脂肪酸结合蛋白结合，这种竞争性降低了胡萝卜素的吸收。人食用富含多不饱和脂肪酸的向日葵油时，胡萝卜素在小肠的吸收高食用富含饱和脂肪酸的牛脂。

2、胆酸盐：胆汁乳化脂肪，使脂肪变成小的胶粒，易在小肠的液态环境中吸收，从而促进溶解在脂肪中的类胡萝卜素的吸收。当胡萝卜素溶于胶体溶液，在无胆汁存在时胡萝卜素既不能被吸收也不能发生断裂生成酯，说明胆汁不仅起肠腔助溶作用，而且参与了胡萝卜素的吸收、断裂和酯化的全过程，并且胆汁促进类胡萝卜素的吸收无种间特异性。胆汁中起作用的物质是结合性的胆酸和胆盐，促吸收的最佳浓度为0.04~0.008 mol/L，浓度过高反而起抑制作用。

3、维生素A ：日粮中维生素A 的含量也影响类胡萝卜素的吸收。已有研究表明，缺乏维生素A 会增加胡萝卜素的断裂。缺乏维生素A 时，小肠上皮细胞吸收胡萝卜素下降。但尽管小肠黏膜细胞吸收胡萝卜素的能力下降，但总的胡萝卜素吸收量却上升，这可能与淋巴吸收有关，这表明维生素A 缺乏可导致胡萝卜素的净吸收增加。

4、其它因素：许多研究表明，碳氢类胡萝卜素与含氧类胡萝卜素如斑蝥黄，黄体素，西红柿红素之间存在着拮抗或协同作用。黄体素阻碍胡萝卜素的吸收，但并不影响胡萝卜素的断裂，当黄体素占优势时，这种阻碍作用非常显著,各种日粮纤维包括果胶，在日粮中高水平（5%-20%）会影响人体对胡萝卜素的利用率，而且果胶的影响作用大于纤维素，琼脂及谷物糠麸；日粮中蛋白质水平也影响胡萝卜素的吸收，蛋白质水平的提高有利于胡萝卜素断裂为视黄醛，从而有利于维持胡萝卜素梯度扩散；日粮中粗蛋白质含量充足可提高胡萝卜素加双氧酶的活性，此外，日粮中类胡萝卜素及适宜的Fe2+，维生素E 和含- SH 基的物质如谷胱甘肽，硫醇等，均有利于该酶活性的正常发挥。

1、维持皮肤粘膜层的完整性，防止皮肤干燥，粗糙；
2、构成视觉细胞内的感光物质；
3、促进生长发育，有效促进健康及细胞发育，预防先天不足。促进骨骼及牙齿健康成长；
4、维护生殖功能；
5、维持和促进免疫功能。数据介绍，胡萝卜具有预防和抑制肺癌的作用。胡萝卜所含的胡萝卜素进入人体后，会转化成维生素A。每一个胡萝卜分子可以转化成2 个维生素A 分子。

胡萝卜素的正常需要量：

1、就一般成年男性而言，1000国际单位即可防止不足。
2、10-15岁少女建议每日摄入量为4600国际单位。
3、16岁以上的女性建议每日摄入量为4200国际单位。
4、成年人每日只需食用约85个柠檬或1/2根胡萝卜或1片芒果或1根芦笋即可满足需要；
5、孕妇需特别注意其安全用量，以免产生畸形儿。怀孕期间，最初摄取量不建议增加。
6、哺乳期女性，在前6个月中可额外增加2500国际单位；后6个月额外增加2000国际单位。

摄取的注意事项：

1、如每天摄取400 国际单位以上的维生素E时，最少也要摄取1000 IU的胡萝卜素；
2、正在服用口服避孕药时，必须要减少胡萝卜素的用量。
3、一星期之中，三餐里含有大量的动物肝脏、胡萝卜、菠菜、番薯、香瓜时，没有必要再补充胡萝卜素；
4、胡萝卜素与矿物质油切勿一起服用；
5、胡萝卜素与维生素B，维生素D、E、钙、磷和锌配合食用时，能充分发挥其功效（必须有锌才能把贮藏在肝脏里的维生素A释放出）；
6、胡萝卜素也能防止维生素C受到氧化；
7、水果和蔬菜的颜色深浅并非是显示含维生素A多寡的绝对指标。

缺乏症

1、暗适应能力下降，夜盲及干眼病；
2、粘膜、上皮改变；
3、生长发育受阻；
4、味觉、嗅觉减弱，食欲下降；
5、头发枯干、皮肤粗糙、记忆力减退、心情烦躁及失眠。

过量表现

1、急性维生素A中毒：成人一次剂量超过90-~300mg（30-100万IU），儿童一次剂量超过90mg（30万IU）即可发生急性中毒，主要表现为嗜睡或过度兴奋、头痛、呕吐等高颅压症状，12~20小时后出现皮肤红肿，继而脱皮，以手掌、脚底等厚处最为明显，数周后方恢复正常。婴幼儿以高颅压为主要特征，囟门未闭者可出现前囟隆起。脑脊液检查压力增高，细胞数正常，蛋白质量偏低，糖正常。血浆维生素A水平剧增，可达500μg/L以上（正常成人>=200μg/L）。

2、慢性维生素A中毒：成人每天摄入24-30mg，持续半年；或每天9-12mg，超过8年可引起慢性中毒。婴幼儿每天摄入15~30mg，超过6个月即可引起慢性中毒。主要表现为胃纳减退，体重下降，继而有皮肤干燥，脱屑，皲裂，毛发干枯，脱发，齿龈红肿，唇干裂和鼻出血等皮肤粘膜损伤现象，以及长骨肌肉连接处疼痛伴肿胀，体检可见贫血，脾脏肿大。

富含胡萝卜素食品有：胡萝卜，黄绿蔬菜，蛋类，黄色水果，菠菜，豌豆苗，红心甜薯，青椒，鱼肝油，动物肝脏，牛奶，乳制品，奶油。

含胡萝卜素原料前十位（每100克）的食品分别是：螺旋藻（干）（38810 微克）；辣椒粉（18740 微克）；鸡眼草（12600 微克） ；枸杞子（9750 微克）；柑杞（9750 微克）；豆瓣菜（9550 微克）；野苋菜（7510 微克） ；蒲公英（7350 微克）；西兰花（7210 微克）；冬寒菜（6950 微克）

1、长期对脂肪的吸收不良，如患有消化系统疾病，胃肠部分切除者，往往导致缺乏维生素A。这种情况常常发生在5岁以下的小孩身上，主要是因为维生素A的摄取量不足导致。

2、维生素A对于长期佩带隐形眼镜或者长时间注视计算机屏幕的人来说，更是重要的营养素。

3、孕妇及哺乳妇女也很需要维生素A。

β-胡萝卜素是一种广泛存在于绿色和黄色蔬菜，水果中的天然类胡萝卜素。β-胡萝卜素由4个异戊二烯双键首尾相连而成，属四萜类化合物，在分子的两端各有1 个β-紫萝酮环，中心断裂可产生2 个维生素A 分子，有多个双键且双键之间共轭。分子具有长的共轭双键生色团，因而具有光吸收的性质，使其显黄色。β-胡萝卜素主要有全反式，9-顺式，13-顺式及15-顺式4 种形式。β-胡萝卜素有20 余种异构体，不溶于水，微溶于植物油，在脂肪族和芳香族的烃中有中等溶解性，易溶于氯仿，化学性质不稳定，易在光照和加热时发生氧化反应。

β-胡萝卜素可通过化学合成、植物提取和微生物发酵3 种方法生产，根据生产方式不同分为化学合成β-胡萝卜素和天然β-胡萝卜素两大类，目前大多数是化学品，由于天然β-胡萝卜素具有很好的抗染色体畸变，防癌作用以及较强的生理活性，天然β-胡萝卜素的价格是化学品的2 倍。

β- 胡萝卜素有维生素A源之称，是一种重要的人体生理功能活性物质。近年来，有关β- 胡萝卜素对人体作用的研究异常活跃。大量研究证实，β- 胡萝卜素的许多生物功能与人类健康有密切关系，其在抗氧化、解毒、抗癌、预防心血管疾病，防治白内障和保护肝脏方面的生理作用已被越来越多地证实并应用于疾病的预防和治疗。从前人工合成的β- 胡萝卜素多应用在食品，化妆品和保健品等领域中。随着毒理学和分析技术的不断发展，研究表明：尽管化学法合成的β- 胡萝卜素纯度相对较高，生产成本低，但产品容易掺入少量有毒化学物质，有导致染色体突变和致癌作用，而且与天然β- 胡萝卜素相比吸收效果太差；而天然β- 胡萝卜素具有抗癌防癌效果，不存在致癌物质，所以随着认识的不断提高，天然提取β- 胡萝卜素将在市场中占据主动地位。但由于β- 胡萝卜素的脂溶性质，使其应用范围受到了很大限制。有些研究通过皂化和乳化的方法增强β- 胡萝卜素的水溶性，但这一方式时间长，对β- 胡萝卜的稳定性有较大影响，成本也较高。天然β-胡萝卜素的提取，目前多采用的方法中存在的有机溶剂，有毒溶剂的残留问题一直限制着提取产物的使用，带来较多的食品安全和环境污染问题。而关于水溶性的β-胡萝卜素的提取也有相关的研究报导，但β- 胡萝卜素水溶性较差，通常在提取时还要借助酶的作用，所以成本高，应用性差。与常规提取方式比较，超声提取方法具有简便，提取率高，操作时间短等特点。因此，把超声提取法作为醇溶性β- 胡萝卜素提取的一种新途径，在这个领域中具有良好的应用前景。