천연 베타카로틴의 근원은 무엇인가?

1 도입

베 타 카로 틴is widely found 에서green vegetables, fruits, algae 그리고bacteria, 그리고is formed 에 의해cyclizati에의이branched linear 경로에서octahydro-lycopene to lycopene [1]. Beta-carotene is a good source 의vitam에서한그리고plays an important role 에서antioxidant, anti-inflammatory, 면역enhancement, anti-tumor 그리고other aspects. It has been recognized by 이Joint FAO/WHO Expert Committee 에Food Additives (JECFA) as a non-toxic, safe 그리고nutritious food additive. With the deepening 의research, the marketdem그리고for beta-carotene is increasing. This paper reviews the sources, structural characteristics, toxicological studies 그리고biological functions 의beta-carotene. JECFA) has been recognized as a non-toxic, safe, 그리고nutritious food additive. With the deepening 의research, the marketdem그리고for β-caroteneis increasing day by day. This paper reviews the sources, structural characteristics, toxicological studies, 그리고biological functions 의 β-caroteneto provide a reference for the development and utilizati에의β-carotene.

2의 구조와 출처 β-carotene

베타카로틴은 인체에서 합성할 수 없으며 식품을 통해서만 얻을 수 있다.베 타 카로 틴의 분자 공식은 C40H56, 그리고 그것은 reverse-symmetrical 화학적 구조 8주 체인에 isoprene 구조와 두 β-ionone 반지 구조 분자 (그림 1) 끝 난다.에서 몸무게는 536.88, 녹는 점 184 ° C.자연에서,  all-trans와 4개의 이성질체:9-cis, 13-cis, 15-cis [3]의 형태로 존재한다.β-Carotene은 보라색 어둠 속을 붉게 빛나는 결정 파우더 붉다.그것의 희석 용액은 주황색에서 노란색이며, 농도가 증가할수록 주황색이 된다.용액의 극성은 약간 불그스름할 수 있다.β-Carotene은과 퇴화 쉽게 산화 된 산소의 존재에서, 빛, 열, 그리고 강 한 산, 하지만이 안정 적이에 약하 alkalis;물, 프로필렌 글리콜, 글리세린에 녹지 않으며 메탄올과 에탄올에도 거의 녹지 않으며 테트라하이드로퓨란, 디니트로설폭사이드, 이황화탄소, 벤젠, 클로로포름, 에탄, 식물성 오일 [4] 등의 유기용매에도 녹는다.

원본에 따라, β-carotene으로 나뉘는natural β-carotene and chemically 합성 β-carotene. Natural β-carotene can be obtained by extracting from plants, algae and microbial fermentation. Beta-carotene is extracted from vegetables, fruits, palm oil, flowers and other plants using organic solvent extraction, supercritical fluid extracti에or in-situ extraction. Algae, especially Dunaliella salina, can produce large amounts 의beta-carotene during cultivation and breeding, and are highly adaptable [5]. However, the preparation process is affected by 요인such as location and climate, resulting 에서high extraction costs and making it difficult to achieve large-scale production of β-carotene [6]. Microbial fermentation is a popular technology 에서recent years. The bacteria and fungi used includeOwenella, Blastomyces triposporus, Cladosporium cladosporioides, and Rhodotorula glutinis[7]. The use of these wild strains to produce β-carotene has a short cycle, relatively safe, and more efficient than plants and algae. However, the wild strains have poor living performance, low final yield, and are difficult to industrialize [4].

구조 간의 차이의 자연 β-carotene과 화학적으로 합성 되어 β-carotene은 all-trans의 비율과 cis 탄소에 반영 되어 있습니다.의 구성을 화학적으로 합성 되어 β-carotene은 거의 all-trans, 자연 β는 동안-carotene에는 일정 한 비율의 cis 탄소, 외에 all-trans 탄소, [8].

의 all-trans 구조 β-carotene은 cis isomer보다 더 쉽게 흡수이다.때 all-trans β-carotene은 gavage 관할, β의 축적-carotene에 르 빌 루스 쥐의 혈청과 간 조직은 9-cis과 13-cis의 그것보다 더 높았다.올트랜스는 명백한 우선적 섭취, 수송, 조직축적, 생체이용성 [9]을 가지고 있다.구강 관리 한 후 all-trans와 80%의 혼합물을 9-cis β-carotene 건강 한 성인 남성들을, 그 all-trans isomer 증가보다 더 혈청에서 9-cis isomer [10].비타민 a의 전구체로서 베타카로틴의 올 트랜스 이성질체는 시스 이성질체보다 생물학적으로 더 활발하다.게르빌스를 141, 275, 418 nmol/d의 용량을 gavage에 의해 투여하였을 때, 게르빌스를 섭취한 9-cis 및 13-cis 이성질체는 상대비타민 A 값이 all-trans 값의 38%와 62% [11];쥐 실험에서, 9-cis와 13-cis 그룹의 쥐들의 간 비타민 a 저장량은 all-trans 그룹의 61%와 74%였다 [12].

Although the source activity of the cis isomers is lower than that of all-trans, studies have found other biological 효과of the cis isomers. 에서vitro and 에서생체 실험experiments have shown that 9-cis is more prominent than all-trans isomers 에서terms of 항 산화capacity [13,14]. In the study by Harari et알다.[15], mice fed a high-fat dietcontaining 50% and 25% 9-cis isomers of duscroside had a 40% to 63% reduction 에서plasma cholesterol concentrations and a 60% to 83% reduction 에서the cholesterol concentration of atherosclerotic lesions 에서the 50% 9-cis group. Using an 에서vitro digestion method combined with a Caco-2 셀model, the differences 에서the digestion stability, micelle formation and absorption of β-carotene isomers were compared, and it was found that the micelle formation efficiency of the cis isomer was higher than that of the all-trans isomer [16]. Currently, the main β-carotene structure on the marketis all-trans. If the proportion of cis-isomers is increased, their synergistic 효과can be brought 로play, enhancing the health effects of β-carotene. The preparation of high cis-isomer β-carotene mainly uses isomerization techniques, such as thermo-induced isomerization, photo-induced isomerization [17], and nano-catalytic technology [18].

할 수 있도록만든 재조 합 DNA 기술은 biosynthesize β-carotene다.노 외인 유전자들은 쌀을 형태로 도입 되 드 변환 효소 시스템에 쌀, 배, 축적 된 β-carotene다.2000년 예 등 [19]은 수선화 유래 옥타하이드로 토마토 적색색소 합성효소 유전자를 벼종자에 옮겨'황금벼'1세대를 배양했다.그러나, 그 β-carotene 콘 텐 츠의 첫 세대"황금 쌀"은 1. 6 μ g/g 뿐이었다.이 근거로, Al-Babili교체 et알다.[20]원래 daffodil-derived octahydro-tomato 붉은 색소로 synthase maize-derived octahydro-tomato 붉은 색소 synthase,고 성공적으로"황금 쌀"의 2 세대을 개발, β는 증가 했-carotene 23배에 의해 콘 텐 츠다.2012년, 중국 연구진은 2012년 3세대'황금쌀'을 개발했다.노에 관련 된 유전자에 드 biosynthesis 포도,에서 유래 되었고 β의 축적에-carotene 라이스 국무장관은 37μ g/g [21]이다.

카로티노이드의 독성학적 연구 3

천연 카로티노이드의 독성학적 연구 3.1

자연의 안전 β-carotene은 많은 연구에서 확인 되었다.Mutagenicity 평가에 임을 포함 한 테스트와 골수 세포 micronucleus 마우스를 테스트 한 다는 것을 보여주 β-carotene은 mutagenic 하지 않고 증거 가 없의 embryotoxicity이 발견 되었다.multigeneration 한 연구에 쥐에 의하면 1000 mg/kg/d의 구강 관리의 β-carotene 쥐 방해 하지 않았다 [22]생식 기능이다.나배외 [23]의 연구에서, 쥐들은 frb 가들어 있는 다이어트 5.0% β-carotene Trichophora에서 방사능 사료에서 brasiliensis, 건강 부작 용의 없고 관찰 되었(3127 mg/kg/d 수컷 쥐 및 3362 mg/kg/d를 암컷 쥐)다.

화학적으로 합성된 베타카로틴에 대한 독성학적 연구 3.2

화학적으로 합성된 베타카로틴에 대한 돌연변이성, 기형성 및 발암성 독성학적 연구에서 부작용이 관찰되지 않았다.다세대 및 기형학 연구에서 각각 생식 또는 발달 독성 영향은 관찰되지 않았다.쥐와 생쥐의 아급성 및 아만성 섭식 연구에서 1000 mg/kg/일 (식이 수준의 2%에 해당)의 용량에서는 치료 관련 부작용이 관찰되지 않았다.쥐, 쥐, 개 [24]를 대상으로 한 만성 급식 실험에서 장기 독성은 발견되지 않았다.

3. 3이 해로 연구의 유전자 변형 β-carotene

생명공학의 발달로, 유전 공학의 응용 프로그램을 β-carotene은 증가하는 관심을 받았다.Grenfell-Lee et알다.[25]의 유전적 독성을 공부 했고 subchronic 독성의 β-carotene 결정체 유전자 이식리 파 아제 효모의 발효에 의해 생성 된다.Ames 검사, 염색체이상검사, 미핵검사 결과는 모두 음성이었다. 0, 125, 250 및 500 mg/kg 용량을 쥐에 13주간 지속적으로 가하여 투여한 결과, 임상증상, 안과, 혈액내과, 부검, 이학적 소견에서 독성의 이상이 발견되지 않았다. β의 no-observed-adverse-effect 수준에서-carotene Rhodotorula 효모는 500 mg/kg이다.우et알다.[21]의 안전을 연구 했 β-carotene-rich 유전자 이식 쌀과 다는 것을 발견 β-carotene-rich 유전자 이식 쌀이 비슷 한 영양 가치를 non-transgenic 쌀과 Zhonghua 11 유전자 이식 쌀에 의해 야기 되는 해로 운 영향을 찾을 수 없습니다.

4. 생물학적 효과의 β-carotene

4.1 항산화 효과

11의 특별 한 구조로 인해 근육조직은 이중 채권과 2 violaxanthone 반지, β-carotene 쓰레기 더미를 뒤지기 위해 수 있는 능력을 갖 [26]활성 산소, 해소 singlet산소, 항 산화 효소들의 표현을 홍보 한다.이 구조는 지질 과산화 반응을 종결시켜 신체를 보호할 수도 있다 [27].In 태양Xiejun' s 실험 [28], 수산기 줄이 전원, 급진적인 청소의 용량과 지질 peroxidation 저항 한 β-carotene 표준 솔루션과 추출 saltweed 둘다 증가의 농도 β-carotene다.β-Carotene Trichophora 염좌 경작과 발효에 의해 추출 되었다.같은 온도에서 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) 활성산소를 제거하는 능력이 점차 증가하고, 일정 범위 내에서 용량 반응 관계가 있다는 것이 밝혀졌다 [29]. 제 브라과 생체 실험 항 산화 실험로, 3 실험적 단체들은 25 설정 되어 있, 50, 100 μ g/mL, 및 그에 상응하는 항 산화 용량은 30.43%, 53.6%, 그리고 73.91%, 각각 [29].

때 0. 6, 1. 2, 1. 8 그램의 β-carotene 젖소 가 다이어트에 추가 되었, 총 항 산화 용량 (T-AOC), 항 산화 효소 시스템, 그리고 글 루타 티 온 (GSH)의 혈액에서 콘 텐 츠는 젖소 1. 2 또는 1. 8 g 그룹이 증가하에서, 그리고 malondialdehyde (MDA) 농도는 [30] 감소 했다.류 유 [31] 셀 레 늄을 다는 것을 발견, β-carotene과 실험 쥐의 그룹 간의 결합 조직 총 superoxide dismutase (총 superoxide dismutase, T-SOD), 글 루타 티 온 peroxidase (글 루타 티 온 peroxidase, GSH-Px) 활동의 물은 통제 그룹보다 더 높았을, 쥐의 예방 및 치료 정부 가 제안하는 적당 한 양의 셀 레 늄과 β-carotene body&을 개선 할 수 있#39;의 항산화 능력.

4.2 항염증 효과

산화 스트레스는 염증 신호전달 경로를 활성화시킨다.베타카로틴은 염증 신호 전달과 조직 손상을 억제해 염증 질환 위험을 줄일 수 있다.베타카로틴은 미토겐 활성화 단백질 인산화효소와 redox-sensitive transcription factors를 포함한 반응성 산소 species-mediated 염증 성signaling을 억제하고 interleukin-8 (IL-8)과 같은 염증 매개체의 발현을 감소시키며, 감염된 조직에서 inducible nitric oxide synthase와 cyclooxygenase-2.식단에 베타카로틴 같은 항산화제를 첨가하면 헬리코박터파일로인한 위염 [32]을 예방하는데 도움이 된다.

베타카로틴은 활성산소를 제거하고 [33]손상을 초래하는 반응의 순서를 방해함으로써 동맥경화증과 류마티스 관절염 같은 염증성 질환을 예방할 수 있다.장 Xiaoyin et 알다.[34] 염증 모델 유도에 의해 설립 RAW264.7 대식 세포를 풀어 많은 양의 lipopolysaccharide (lp), 그리고 그 결과 β-carotene 셀을 홍보하는 효과 가 있 LPS-stimulated 대식 세포의 활동, 및 선동의 분비를 억제 할 수 있 요인 interleukin-1 β (IL-1 β)와 혔 (IL-6)와 종양 괴 요인 α의 표현을 억제 하여 (TNF-α) NF-κ B p65 단백질 NF-κ B 경로에 있다.얀 Changmeng et 알다.[35]의 효과를 공부 했 β-carotene NF-KB의 표현, 변환 성장 인자 β l (성장 인자-β 1 변환, TGF-β l)와 쥐에 IL-6 급성 췌장염이다.병적인 점수, 혈청아 밀라 아제 및 IL-6 수준과 NF-KB 메신저 rna의 표현에 쥐 β-carotene 치료 그룹 들보다 낮았급성 췌장염 모형의 그룹, 더 높았TGF-β 1 식의 초기 단계에 있 다는 급성 췌장염, β-carotene 염증과 수리 및 재생에 중요 한 역할을 할 수 있다.

4.3 면역체계에 대한 변조효과

베타카로틴은 보디 &를 강화시킬 수 있다#39;s humoral immunity, cellular immunity and non-specific immune response, and improve the body&#면역 력 39; s다.베타카로틴 첨가제0 g/d/두수, 0.6 g/d/두수, 1.2 g/d/두수, 1.8 g/d/두수의 젖소를 급여하였을 때 혈청 면역글로부린 IgA, IgG 및 IgM의 함량에 유의한 영향을 미치지 못하였다. 그러나 1.2 g 군은 면역 T 세포 subset인 CD4 (cluster of differentiation 4)/CD8 (cluster of differentiation 8)의 비율을 높이고 면역 사이토카인 interferon Y (Interferon-Y,IFN-Y), TNF-a, il-1β, IL-2, IL-4의 함량을 줄일 수 있었다 [36].

Adding β-carotene to the 다이어트of Hy-Line 브라운chicks increased their daily weight gain and the organ coefficient of the bursa of Fabricius [37]. Ma Shihui et al.[38] established a cyclophosphamide mouse immunosuppression model and found that β-carotene can increase the serum levels of the cytokines IL-2 and IL-4, as well as the levels of IgA, IgG and IgM in mice. 장Xiaoyin et 알다.[39] showed that adding β-carotene to the basal feed of pregnant sows in the first half and one month before the expected date of birth increased the serum and 우유IgAconcentrations compared to the control group. Yoshitaka et 알다.[40]showed that after β-carotene 보충during pregnancy and lactation,  쥐의 유선과 회장에서의 IgA 항체 분비세포의 수가 증가하였고;β에 의해 태어 난 새끼 쥐-carotene-supplemented 위장 내용물에서 상당히 높은 수준의 IgA을 보여주 7일에서 14일에 태어 난 후, 음을 나타내는 섭취의 β-carotene 임신과 수유 중에서 IgA 전송을 홍보 할 수 있 모유에서 어머니를 새끼들다.

4.4 항암 효과

β의 anti-tumor 효과-carotene은 억제에서 명백하게 드러나 tumorigenesis, 종양 세포의 억제 확산과 사멸의 승진이다.자 오et 알다.[41]다는 것을 발견 β-carotene rosiglitazone와 결합의 확산을 억제 할 수 있을 통해 인간 백혈병 K562 세포 peroxisome proliferators-activated 수용체-γ (PPAR-γ)-dependent 신호다.시금치에서 분리된 베타카로틴은 유방암 세포 MCF-7의 생존 능력을 감소시키는 것으로 나타났으며, 둘은 용량 의존적 관계를 가지고 있다 [42].

연구에 의하면 간에서 조직의 쥐들에 셀 레 늄과 β-carotene 그룹의 표현 Bcl-2 단백질, 종양 셀 제어하는 중요 한 유전자 세포 사멸, 그것보다 낮은 것은 통제 집단에 있,고 단백질 Bax의 표현, 세포 사멸 종양을 장려하는 유전자는 [31] 더 높다.그러나, 개입에 대한 연구다고 보도 흡연자들은 담배를 피우는 사람에 높은 빈도와 오랫동안이나 누가 석면에 노출 되면, β의 섭취-carotene 폐암의 위험을 증가시 킨과 죽음 [43]다.일부 연구들은 다는 가설과 담배 연기 구성 요소에 발암물질의 상호 작용에 β-carotene은 잠재적인 폐암의 위험이 증가 메커니즘을 말 합니다.그 결과 흡연자들에서 폐암의 위험이 증가을 β-carotene 보충 제 흡연의 수준이 타르에 의존 하지 않았거나 니코틴, 그리고 그것은 권장 되는 모든 흡연자들은 β는 것을 피하기 위해 계속 되어야 한 다는 것이-carotene [44]을 보충 한다.레지나 [45]노인이 신진대사에 변화를 주고 신호 길다고 믿는다, 과의 상호작용 뿐만 아니라 cytochrome P450 (cytochrome P450 단백질, CYP) 및 pro-oxidation/DNA 산화, 흡연은 잠재적인 메커니즘, 그리고 무 거 운 β에 영향을 미 칠 수 있는-carotene 섭취.마틸다 et al. [46]비 흡연자에 대한 다는 것을 보여주, β-carotene 섭취량은 암과 상관 된 부정적인다; 그리고 흡연자들 에게는, β-carotene은 암과 긍정적으로 연관 되어 있다.

기타 질병에 대한 효과 4.5

β-Carotene은 전조의 비타민 a와 비타민 a의 생물학적 활동을, 같은 시력을 보호하는 예방 야맹증, 안구 건조 증, 등, 그리고 섭취의 β-Carotene 과도 한 비타민의 축적으로 이어지지 않는다에 한 몸을 가 졌다.최근 역학 연구에 의하면 α-carotene와 β-carotene 섭취에 우울 증상과 부정적인 상관 관계를 갖고 있 될 수 있는 중년 여성과 노인 [47], 낮과 관련이 있는 전반적인 심혈 관계 질환, 심장 질환, 뇌졸중과 죽음의 다른 원인은 [48]다.그 메커니즘은 더 연구되어야 한다.

5 요약

β의 안전과 생물학적 효과의 측면에서-carotene 항 산화, 항 염증과 immunomodulatory 효과는 많은 연구에서 확인 되었습니다.그러나, 행동의 메커니즘에 어떤 질병은 여전히 완전히 이해,지 않고 미래에 더 심층적인 연구가 필요하 산업 생산에 대한 과학적 근거를 제공하는 것 그리고의 임상 응용 프로그램 β-carotene다.

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