천연 베타카로틴의 근원은 무엇인가?

1 도입

베타카로틴은 녹색 채소, 과일, 해조류, 박테리아 등에서 널리 발견되며 옥타하이드로-리코펜에서 갈라진 선형 경로가 순환하면서 형성된다리코 펜[1]다.베타카로틴은 비타민 a의 좋은 공급원이며 항산화, 항염증, 면역 증진, 항종양 및 기타 측면에서 중요한 역할을합니다.FAO/WHO 합동 식품첨가물 전문가위원회 (JECFA) 로부터 독성이 없고 안전하며 영양이 풍부한 식품첨가물로 인정받았다.연구가 심화되면서, 시장베타카로틴 수요이 증가하고 있다.본 논문은 베타카로틴의 원천, 구조적 특성, 독성학적 연구 및 생물학적 기능에 대해 고찰한다.JECFA)는 독성이 없고 안전하며 영양이 풍부한 식품첨가물로 인정받았다.연구의 심화와 함께, 시장에 대한 수요는 β-carotene는 나날이 증가하고 있다.소식통이 종이를 검토,, 구조적 특성이 해로 연구 및의 생물학적 기능 β-carotene를 제공하는 기준의 개발 및 사용 률에 대한 β-carotene다.

2의 구조와 출처 β-carotene

베타카로틴은 인체에서 합성할 수 없으며 식품을 통해서만 얻을 수 있다.이베타카로틴의 분자식은 C40H56이다고, 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-Carotene 붉은 보라색 어두 운 빨간색으로 빛나는 결정 가루다.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 나뉘는자연 β-carotene그리고 화학적으로 합성 되어 β-carotene다.자연 β-carotene식물에서 추출 하여 얻을 수 있고, 조류와 미생물 발효 한다.베타카로틴은 야채, 과일, 팜유, 꽃 및 기타 식물에서 유기 용매 추출, 초임계 유체 추출 또는 현장 추출을 사용하여 추출됩니다.특히 두날리엘라 살리나 (Dunaliella salina) 등 해조류는 재배와 번식 과정에서 다량의 베타카로틴을 생산할 수 있으며 [5]적응력도 뛰어나다.그러나, 준비 과정은 위치 및 기후 같은 요인들에 의해 영향을 받, 결과에 높은 추출의 대규모 생산 비용과를 달성 하기 어렵게 β-carotene [6].미생물 발효는 최근 각광받고 있는 기술이다.세균과 곰팡이는 includeOwenella, Blastomyces triposporus, Cladosporium cladosporioides, Rhodotorula glutinis[7]를 사용하였다.β을 생산하는이 러한 야생 계통의 사용-carotene는 짧은 주기, 상대적으로 안전, 그리고 식물과 조류는 것보다 더 효율적 입니다.그러나 야생균주는 생육능력이 떨어지고 최종수확량이 낮으며 [4] 산업화가 어렵다.

의 구조와의 차이자연 β-carotene과 화학적으로 합성 되어 β-caroteneall-trans 및 cis 이성질체의 비율에 반영된다.의 구성을 화학적으로 합성 되어 β-carotene은 거의 all-trans, 자연 β는 동안-carotene에는 일정 한 비율의 cis 탄소, 외에 all-trans 탄소, [8].

이all-trans 구조의 β-carotene시스 이성질체보다 더 쉽게 흡수된다.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.all-trans 및의 혼합물을 경구 투여한 후건강 한 성인 남자들에게 80% 9-cis β-carotene, all-trans 이성질체는 9-cis 이성질체보다 혈청에서 더 많이 증가하였다 [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 한값이 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].

시스 이성질체의 원천 활성은 올-트랜스보다 낮지만, 연구에 따르면 시스 이성질체의 다른 생물학적 효과가 발견되었다.에서vitro 및 In 생체 실험실험 결과, 9-cis 가 all-trans 이성질체보다 항산화능 측면에서 두드러지는 것으로 나타났다 [13,14].Harari 등 [15]의 연구에서, duscroside의 9-cis 이성질체 50%와 25% 가 포함된 고지방 식이를 섭취한 쥐는 50% 9-cis 군에서 혈장 콜레스테롤 농도가 40%에서 63%, 죽상경화증 병변의 콜레스테롤 농도가 60%에서 83% 감소했다.함께 체외 소화에 방법을을 사용 하여 Caco-2 셀 모형을, 소화의 차이 안정성, micelle의 흡수를 형성과 β-carotene 탄소, 비교 했고 그것은 micelle 형성이 발견 되었cis isomer의 효율성을보다 더 높은 것으로나 타 났 all-trans isomer [16].현재, 주요 β-carotene 구조에 시장은 all-trans이다.cis-isomers의 비율이 증가하는 경우, 그들의 시너지 효과 가 방출 될 수 있다, 건강에 미치는 영향을 향상 시키는 β-carotene다.높은 cis-isomer의 준비 β-carotene 주로 isomerizati에기법을 사용하는 같은 thermo-induced isomerization, photo-induced isomerizati에[17], 그리고 nano-catalytic 기술 [18]이다.

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

이자연의 안전 β-carotene많은 연구에서 확인되었습니다.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.multigenerati에한 연구에 쥐에 의하면 1000 mg/kg/d의 구강 관리의 β-carotene 쥐 방해 하지 않았다 [22]생식 기능이다.나배외 [23]의 연구에서, 쥐는 5.0% 가 함유된 식이를 먹였다에서 β-carotene Trichophora brasiliensis방사선이 조사된 사료에서, 그리고 건강에 나쁜 영향은 관찰되지 않았다 (수컷 쥐 3127 mg/kg/d, 암컷 쥐 3362 mg/kg/d).

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. 의 무관찰-부사효과 수준β-carotene Rhodotorula 효모에서는 500 mg/kg입니다.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 peroxidati에저항 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 Xiaoy에서et알다.[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 et알다.[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;의 체액 면역, 세포 면역 및 비 특이 면역 반응, 및 몸 &를 개선#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 의differentiation 4)/CD8 (cluster 의differentiation 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].

병아리의 식단에 추가 β-carotene Hy-Line 브라운 장기 그들의 일상 체중 증가와이 증가하는 계수의 bursa Fabricius [37].Ma Shihui et알다.[38] cyclophosphamide 마우스 면역 억제 모델를 확립하고 있 다는 것을 발견 β-carotene 혈청의 수준을 증가시 킬 수 있 cytokines IL-2 그리고 IL-4,의 수준을 뿐만 아니라 IgA, IgG 그리고 IgM 쥐에 있다.장 Xiaoy에서etal.[39] 추가 한 다는 것을 보여주 β-carotene 기저에 임신의 상반기에 암 퇘를 먹 여주고 한 달 전에 생년월일 혈청을 늘렸 것으로 예상 된와 우유를 제어 그룹에 비해 IgA농도.후 Yoshitaka et알다.[40]있 다는 것을 보여주 β-carotene 보충 임신과 수유 기간 동안, 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

의 항 종양 효과β-carotene종양발생억제, 종양세포증식억제, 세포사멸촉진으로 나타난다.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 따르면 쥐의 간 조직에서 셀레늄과β-carotene 그룹, 종양 세포 사멸을 조절하는 중요한 유전자인 Bcl-2단백질의 발현이 대조군보다 낮고, 종양 세포 사멸을 촉진하는 유전자인 Bax 단백질의 발현이 높다 [31].그러나 흡연자에 대한 중재연구에서는 높은 빈도와 장시간 흡연하거나 석면에 노출된 사람들에게서,의β의 섭취량-carotene폐암 및 사망 위험을 높인다 [43].일부 연구들은 다는 가설과 담배 연기 구성 요소에 발암물질의 상호 작용에 β-carotene은 잠재적인 폐암의 위험이 증가 메커니즘을 말 합니다.그 결과 흡연자의 폐암 발병률이 높아지는 것으로 나타났다을 β-carotene 보충 제흡연의 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 알다.[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.최근의 역학 연구는 그것을 보여주었다α-carotene와 β-carotene섭취량은 중년 및 노년 여성의 우울 증상과 음의 상관관계가 있을 수 있으며 [47], 전반적인 심혈관 질환, 심장 질환, 뇌졸중 및 기타 사망 원인 [48]을 낮추는 것과 관련이 있다.그 메커니즘은 더 연구되어야 한다.

5 요약

β의 안전과 생물학적 효과의 측면에서-carotene 항 산화, 항 염증과 immunomodulatory 효과는 많은 연구에서 확인 되었습니다.그러나 아직까지 일부 질병에서의 작용기전이 완전히 파악되지 않고 있어 산업적 생산 및 임상에 과학적 근거를 제공하기 위해서는 향후보다 심도 있는 연구가 필요하다응용 프로그램의 β-carotene.

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