引言

    β-胡萝卜素(β-carotene)是维生素A的前体，俗称维生素A原，是类胡萝卜素的一种，广泛存在于植物中，是国家允许使用的食品添加剂，主要用做食品的着色剂和营养强化剂。近年来，有关胡萝卜素对人体作用的研究非常活跃，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，其生理活性已被越来越多地证实并应用于疾病的预防和治疗。

    按GB2760规定，β-胡萝卜素可用于奶油及膨化食品，最大使用量0.2g/kg。此外，还可用于VA缺乏和光敏患者的治疗，以及皮肤病、抗光敏症、抗衰等多种疾病，而且具有抗辐射和抗某些化学物质致癌的作用，增强放疗、化疗对肿瘤的疗效，并减低它们对机体的毒副作用。所以研究开发β-胡萝卜素，特别是天然β-胡萝卜素，促进其应用发展对人类健康保健具有十分重要的意义。

    1结构与性质    

    β-胡萝卜素的分子式为C40H56，分子量为536.88，呈深红紫至暗红色的有光泽的斜方六面体、板状微结晶或结晶性粉末，有轻微异臭或异味。稀溶液呈橙黄色至黄色，浓度增大时带橙色，溶液的极性可稍带红色。β-胡萝卜素熔点184℃，约有20余种异构体，β-胡萝卜素化学性质不稳定，遇氧、热和光时呈不稳定，而在弱碱下较稳定，不溶于水、丙二醇、甘油、酸和碱，溶于二硫化碳、苯、氯仿、己烷及植物油等有机溶剂，几乎不溶于甲醇和乙醇。

    2生理功能

    2.1维生素A的重要来源

    1919年Steenkbock发现β-胡萝卜素可能具有维生素A活性。1928年发现一分子的β-胡萝卜素在体内酶的作用下可转变为两分子的维生素A，且在食物中含量最丰富，因而被认为是人体维生素A的主要来源。研究表明VA和作为其重要来源的β-胡萝卜素对保证正常的生长发育及抗感染具有重要作用。

    2.2抗氧化作用

    β-胡萝卜素是有效的抗氧化剂，能淬灭单线态氧（活泼形式的氧）和捕捉并清除过氧化自由基。β-胡萝卜素分子中含有多个双键，在光、热、氧气及活泼性较强的自由基离子的存在下，易被氧化，从而保护机体不被破坏。生物体中存在大量的脂质过氧化和自由基反应，从而导致细胞功能的下降，机体的衰老以及疾病的发生，β-胡萝卜素的存在可减少脂质过氧化。

    2.3增强人体免疫力

    研究发现天然β-胡萝卜素在防癌、抗癌和预防心血管疾病方面有明显作用。美国、西欧、日本的学者均有这方面的研究报道。国内，北京市胸部肿瘤研究所临床研究了β-胡萝卜素对肺癌的作用及其机理探讨。欧共体一卫生科研单位临床研究表明，β-胡萝卜素对人体腹部以上的癌均有抑制作用。关于β-胡萝卜素能增加免疫功能的报道已有很多。研究表明β-胡萝卜素与肺癌、胃癌的危险性降低的关系比较明确；与食管癌，结肠癌等危险性降低有一定的关系，但相关性较弱；而与乳腺癌和前列腺癌等的关系却不太明确。

    2.4其它功能

由于β-胡萝卜素的抗氧化作用能有效地防止DNA和脂蛋白的氧化损伤，因而能减缓动脉粥样硬化，预防冠心病等心脑血管疾病的发生。

    类胡萝卜素的抗氧化作用还可预防老年白内障的发生和发展。有研究表明β-胡萝卜素对于髓系白血病细胞株HL-60细胞的增殖具有显著性抑制作用；对HIV感染者有辅助治疗作用，β-胡萝卜素诱导白血病细胞凋亡也是其抑制白血病的重要途径之一。还有实验证明，β-胡萝卜素可抑制老年性痴呆病患者红血球中过氧化脂质的蓄积。有学者做了相关调查发现β-胡萝卜素、VC与胃癌的发生有直接关系。另外还有研究表明β-胡萝卜素对紫外线照射后的皮肤损伤有较好的保护作用。BlackHS等实验研究证明，β-胡萝卜素是活性氧自由基的熄灭剂，阻断紫外线在皮肤内引起的脂质过氧化连锁反应，防止有害自由基形成，抑制UV-B诱导的皮肤癌发生。此外，β-胡萝卜素可作为营养和着色添加剂。β-胡萝卜素是联合国粮农组织和世界卫生组织食品添加剂联合委员认可的无毒、安全、有营养的食品添加剂，目前世界上已有了52个国家和地区批准使用。

    3β-胡萝卜素的制备

    目前，β-胡萝卜素的制取技术主要有:化学合成法、生物合成法、天然物提取法和酶法。

    3.1化学合成法

    化学合成法是指采用有机化工原料，通过化学合成反应，人工合成β-胡萝卜素的一种方法。采用化学合成法人工合成的β-胡萝卜素几乎完全是反式异构体形式，不具备许多天然β-胡萝卜素的生理功能。另外，采用化学方法合成的β-胡萝卜素由于不能完全被人体吸收，并对人体产生一定程度的毒副作用，长期服用还会对人体产生不可逆转的病变，因而不被大多数食品学家所接受。天然提取的β-胡萝卜素易被人体吸收，并具有较好的抗氧化能力，从而形成较高的需求热潮。文献报道，瑞典的Roche精细化工学品公司以β-紫罗兰酮为原料，合成出β-胡萝卜素，以β-紫罗兰酮计，β-胡萝卜素的总产率为21%；BASF公司也以β-紫罗兰酮为原料用不同的方法合成β-胡萝卜素，以C15烯醇计，β-胡萝卜素的收率达25%。还有文献报道通过芳樟醇和维生素A制取β-胡萝卜素。

    3.2生物合成法

    生物合成法是指利用微生物培养技术，通过微生物的培养，利用微生物在其体内合成β-胡萝卜素，然后自微生物体内分离得到β-胡萝卜素的一种方法。

    生物合成法存在着生产条件苛刻，产量小等缺点，无法大面积推广。不过，仍有不少研究报道用这种方法获得β-胡萝卜素。比如，以淀粉为碳源，以玉米浆与棉籽仁或黄豆饼粉混合物为主要氮源组成培养基，通过发酵培养三孢布拉氏霉以生产天然β-胡萝卜素，发酵液采用离心或压滤方法固液分离后，以有机溶剂浸取菌体内的色素，色素提取率在90%以上。提取得到的色素样品经HPLC分析，在总色素中天然β-胡萝卜素占92～96%，同时，样品经安全性评价和卫生测试，各项指标均符合国家标准。还有研究利用红酵母发酵技术制取天然β-胡萝卜素。

    而有关从杜氏盐藻中提取β-胡萝卜素的报道，β-胡萝卜素含量最高可达干细胞重量的13%，因而是提取天然β-胡萝卜素的理想原料。另有研究从螺旋藻中提取天然β-胡萝卜素，提取率为75%。近年来，有报道利用微生物生产微生物油脂，再从微生物油脂中提取β-胡萝卜素的方法。

    3.3天然物提取法

    天然物提取法是从天然植物原料或者植物原料经加工处理后的下脚料中，采用有机溶剂（如石油醚、氯仿、丙酮、乙醚、乙醇等）萃取β-胡萝卜素的一种方法。

    自然界含有丰富的生物资源，每年能产生总量达百万吨的β-胡萝卜素，但是它们在生物体内的含量并不高，一般仅占干重的0.2%左右。目前，从天然植物中提取β-胡萝卜素的技术主要是有机溶剂提取技术。但大量的有机溶剂的使用会带来不同程度的污染，且不易回收，分离工艺复杂。近年来研究表明超临界流体CO2萃取β-胡萝卜素可以大大提高其产率。具有机萃取效率高，速度快，无毒、无害、无残留、无污染，惰性环境可避免产物氧化，萃取温度低，工艺简单，萃取物色味纯正等优点，适用于食品生物活性物质和热敏性物质的分离提取。

    还有研究从胡萝卜、南瓜、玉米、枸杞、银杏叶、马铃薯、番茄皮渣和龙井茶等植物资源中提取天然β-胡萝卜素，以及利用叶绿素生产产生的废渣分离出天然β-胡萝卜素。

    3.4酶提取法

    目前酶法主要是对提高果汁饮料中β-胡萝卜素的含量的研究。传统的榨汁工艺出汁率低，而用果胶酶和纤维素酶处理胡萝卜泥可以提高出汁率，胡萝卜素提出率可增加2倍多，混浊度增加，稳定性提高，胡萝卜汁的颜色变深。酶法液化工艺生产胡萝卜原汁工艺简单，无须增加设备。但是酶的使用量必须适宜，若量过大就会带来不期望的异味。

    β-胡萝卜素易于氧化，性质不稳定，所以不管采用何种制备方法，都必须防止生产过程中β-胡萝卜素不必要的损失。由于目前对β-胡萝卜素需求很大，所以有必要探索出一种成本低、产率高、无污染、无毒害、适于大规模工业化生产的制备β-胡萝卜素的方法。    

    4结语

    β-胡萝卜素广泛应用于食品工业、化妆品、医药等领域，作为保健品食用，可医治维生素缺乏症、皮肤病、抗光敏症、气管炎、慢性咽炎等疾病，近年来国内外的大量实验证明，胡萝卜素能防治或延缓癌症，是癌症的对抗剂。此外，它还是一种难得的具有广泛免疫功能的药物和不可缺少的饲料添加剂。因而，近年来一直是市场上供不应求的紧俏商品。所以进一步探讨β-胡萝卜素的制备方法，提高其得率将极大的推动食品工业、医药、化妆品等工业的发展。随着对β-胡萝卜素认识的深入，它会有更加广阔的应用市场。