[科普中国]-胡萝卜素

胡萝卜素为主要的维生素A源物质，主要有a、β、γ三种形式，其中最为重要的为β-胡萝卜素。食物来源主要是深色蔬菜和水果。1它是一种最常见的维生素A补充剂。维生素A对于人体视觉发育至关重要。如果身体缺少维生素A，视力就会出现问题，甚至有夜盲症。2

种类根据双键的数目可以将胡萝卜素划分为α、β、γ三类。β胡萝卜素是其中最主要的组成成分。3

特性橘黄色结晶，化学性质比较稳定，不溶于水，微溶于乙醇，易溶于石油醚等有机溶剂。3

类胡萝卜素结构和种类类胡萝卜素是一类040四萜结构的化合物及其衍生物的总称，已作为抗氧化剂被广泛研究。它是由8个类异戊二烯单位组成，呈黄色、橙红色或红色的色素。类胡萝卜素可分成4个亚族：胡萝卜素，如α-、β-、γ-胡萝卜素和番茄红素；胡萝卜醇，如叶黄素、玉质、虾青素；胡萝卜醇的酯类，如β-阿朴-胡萝卜酸酯；胡萝卜酸，如藏红素、胭脂树。所有的类胡萝卜素都可由番茄红素通过氧化、氢化脱氢、环化以及碳架重排降解衍生而来。当鸟类摄食含有此类化合物的食物时，往往会在其蛋黄中富集此类化合物，因此蛋黄色素主要是类胡萝卜素化合物。4

类胡萝卜素也可以分为胡萝卜素(Carotene)和叶黄素(Xanthophy)两大类，其中叶黄素是氧化了的胡萝卜素，分子含有一个或多个氧原子，形成羟基、羰基、甲氧基或环氧化物，几种常见的类胡萝卜素分子结构式，包括番茄红素(Lycopene)、玉米黄素(Zeaxanthin)全反式β类胡萝卜素(AllTrans-Carotene)、花药黄素(Antheraxanthin)、α类胡萝卜素(α-Carotene)、堇菜黄质(Violaxanthin)、角黄素(Canthaxanthin)。人们的膳食当中含有50~60种类胡萝卜素化合物。现在，在人类血浆中也发现了22种以上的类胡萝卜素以及8种以上的代谢产物。其中，主要类胡萝卜素化合物包括β-胡萝卜素、α-胡萝卜素、番茄红素、叶黄素、玉米黄素以及隐黄质等6种。不同类胡萝卜素化合物之间存在一定的相互协同效果。利用类胡萝卜素之间的相乘效果开发一些新型类胡萝卜素健康或功能性食品，将是类胡萝卜素的一个重要发展方向。4

性质类胡萝卜素是大分子量的有机化合物，能溶于大部分有机试剂中，一般不溶于水。叶黄素类化合物由于含有羟基、羰基、甲氧基或环氧化结构而极性较强，故在极性较强的有机溶剂中溶解度较大，如丙酮、乙醚、三氯甲烷等。由于类胡萝卜素的分子结构中存在类异戊二烯共轭双键，故吸光性能强，在400~500nm内有强的吸收，能呈现出红、橙、黄色。类胡萝卜素遇氧、遇酸、强光照及高温下不稳定，易降解变化或异构化，在碱性条件下一般较稳定，碱性皂化处理是类胡萝卜素提取工艺中常用步骤。4

生理功能类胡萝卜素是人类膳食中分布很广的一类成分，除了具有维生素A活性以外，还具有多种生物活性，有的活性是它们共有的，有的活性是个别类胡萝卜素特有的。长期以来β-胡萝卜素和番茄红素两种类胡萝卜素一直是研究的核心，近年来叶黄素、玉米黄素、隐黄质等叶黄素因特殊的生物活性也引起了关注。4

生理应用维生素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。5

人体吸收步骤日常饮食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、日常饮食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；5

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；5

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；5

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

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。5

影响吸收的因素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。5

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于食用富含饱和脂肪酸的牛脂。5

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。5

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。5

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Fe，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。5

作用与功能1、维持皮肤粘膜层的完整性，防止皮肤干燥，粗糙；5

2、构成视觉细胞内的感光物质；5

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；5

4、维护生殖功能；5

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。5

胡萝卜素是一种具有生理活性的物质，在动物体内可转化成维生素A，可治疗夜盲症，干眼病及上皮组织角化症；具有抑制免疫活性细胞过度反应，淬灭引起免疫抑制的过氧化物，维持膜的流态流动性，有助于维持免疫功能必需的膜受体状态，对免疫调节分子的释放起作用。通过上述机制，增强了淋巴细胞、巨嗤细胞或NK细胞等的抗肿瘤功能，尤其对肺癌、食道癌、鳞癌等有显著的预防和改善的效果，故具有防癌、抗癌、抗衰老作用，在医药工业上可做抗癌药；由于具有抵抗自由基的作用，对心血管病及其他慢性病有治疗作用。5

常见商品名及用法海王β-胡萝卜素软胶囊

每粒500mg，每瓶150粒。口服，1日1次，1次1~2粒，随餐或者餐后服用。2

适用情况本品主要用来治疗干眼病、角膜软化症、皮肤干燥及夜盲症等，以及日常生活中被证实需要补充维生素A的人群。2

常见错误用法本品适合皮肤干燥、粗糙、有斑点的人群以及视力下降、长期操作电脑和呼吸系统感染的人群服用。2

我们本身可以从食物获取一定量的β-胡萝卜素，所以需要补充的量并不多，普通人只需按照推荐的量(1日1次，1次1~2粒)服用即可，多服无益，多服的也会被排出体外有的父母担心儿童视力下降，所以给孩子服用本品，甚至是超量服用本品，这样是相当危险的，儿童过度补充本品，容易导致高胡萝卜素血症，而爱美的成年女性过度服用本品，则容易使皮肤发黄。有的朋友在早餐之前随温水一起伴服本品，可能影响到本品的吸收。β-胡萝卜素是脂溶性的，应该与至少含3g脂肪的食物在进餐时食用，才能保证其吸收。2

药品使用注意1、服用本品期间不宜再服维生素A。2

2、如果在服用本品的同时也在服用其他药物，请征询医生或者药剂师的意见。2

特殊人群用药指南1、过敏体质者慎用本类制品，对本类制品过敏者禁用。2

2、有严重肝病、肾病的患者慎服本品。2

3、β-胡萝卜素转化为维生素A后，进入胎盘和乳汁，因此孕妇及哺乳期妇女应在医生指导下使用。2

4、用于治疗与维生素A缺乏相关的病症，具体剂量必须咨询医生。2

药物安全性一般来说，β-胡萝卜素会按人体需要转化为维生素A，多余的就会排出体外。但即便这样，也不能过量服用β-胡萝卜素。服药期间可能出现不同程度的皮肤黄染、稀便，个别患者有瘀斑和关节痛，停药后可自行消失。特殊患者如果需要长期大量服用β-胡萝卜素和维生素A时，应该随时监测血细胞计数、血沉、凝血酶原时间、眼震颤电动图、血浆胡萝卜素、维生素A含量测定及暗适应试验等。6

胡萝卜素血症病因由饮食、药物或疾病因素导致血中胡萝卜素含量过高引起。7

诊断要点1、皮损表现为皮肤颜色变黄，重者伴有恶心、呕吐、食欲减退、倦怠乏力等症巩膜不黄染。7

2、皮损先从手掌和足掌开始，其次是鼻唇沟、额、颏、耳后、指关节处，严重者及全身皮肤。7

3、多有较长时间大量服用胡萝卜素食物史(如橘子、胡萝卜)。7

鉴别诊断注意和肝胆系统疾病所致黄疸相鉴别。7

治疗纠正病因，避免过量进食含胡萝卜素量多的食物。伴有相关疾病者应对症治疗。7

预后可消退。7

胡萝卜素提取萃取法1、原理：胡萝卜素易溶于有机溶剂。3

2、萃取剂的选择：萃取胡萝卜素的有机溶剂应该具有很高的沸点，能够充分溶解胡萝卜素，并且不与水混溶。最佳萃取剂为石油醚。3

3、影响萃取的因素

主要因素：萃取剂的性质和使用量。3

次要因素：原材料颗粒的大小、紧密程度、含水量、萃取时的温度、萃取时间等。3

实验流程1、原料加工：取500g新鲜胡萝卜，清水清洗，沥干、粉碎、烘干。3

2、原料装填：将胡萝卜粉与200mL石油醚装入蒸馏瓶。3

3、加热萃取：安装萃取回流装置，沸水浴加热萃取30min。3

4、过滤：将萃取物过滤，除去固体物，得到萃取液。3

5、浓缩：安装水蒸气蒸馏装置，加热萃取液，萃取剂挥发，得到胡萝卜素3

鉴定1、制备滤纸条：取18cm×30cm滤纸条，于距底端2cm处划基线，取ABCD四个点。3

2、点样：用最细注射器针头分别吸取标准样品和提取样品在A、D和B、C点样，吹干。3

3、层析：将滤纸卷成筒状并固定，放到盛有1cm深石油醚的密封容器中层析。3

4、观察：取出滤纸条，使石油醚充分挥发后观察层析带。3

注意事项1、萃取前，要将胡萝卜进行粉碎和干燥。8

2、一般来说，原料颗粒小，萃取的温度很高时间长，需要提取的物质就能够充分溶解，萃取效果就好。8

3、萃取的最佳温度和时间可以通过设置对照实验来摸索。8

4、新鲜的胡萝卜含有大量的水分，在干燥时要注意控制温度，可以用烘箱烘干，也可以用热风吹干。8

胡萝卜素食品胡萝卜素主要存在于深绿色或红黄色的蔬菜和水果中，如：胡萝卜、西兰花、菠菜、空心菜、甘薯、芒果、哈密瓜、杏及甜瓜等，大体上，越是颜色强烈的水果或蔬菜，含β-胡萝卜素越丰富。9

深色蔬菜可以焯着吃，也可以炖着吃。深色蔬菜因含热量、蛋白质极少，所以在做菜或食用时，最好能和肉、鱼、蛋搭配，并和米饭、面包等谷物食品一起吃。9

本词条内容贡献者为:

江松敏 - 副教授 - 复旦大学