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1、-胡萝卜素的生理功能、制备以及在食品工业中的应用,主要内容,1、-胡萝卜素的结构与理化性质2、-胡萝卜素的生理功能3、-胡萝卜素的制备方法4、-胡萝卜素剂型的研究现状5、-胡萝卜素的应用6、-胡萝卜素的市场前景,一、-胡萝卜素的结构与理化性质,分子式：C40H56分子量：536.88,-胡萝卜素的物理性质,对光、热及氧不稳定,在弱碱情况下较稳定,不溶于水、甘油,溶于氯仿、已烷及植物油,熔点176182,-胡萝卜素晶体,二、-胡萝卜素的生理功能,（一）-胡萝卜素是维生素A的前体，是人体维生素A的主要来源。,1-胡萝卜素 2维生素A,酶,1、维生素A与正常视觉有密切关系 2、维生素A还与上皮细胞的
2、正常形成有关3、维生素A还有促进组织蛋白质的合成，加速生长发育，增强机体抵抗力的作用,人体对食品中的-c的吸收率只有33,可利用的-c转化成VitA的转化率为1/2,人体对-c的利用率只有16,1mg -c0.167mg（即1/6） VitA,-胡萝卜素在人体内的吸收利用率,各种不同胡萝卜素的转化效率不一样，其中以-c的维生素A的生物效价最高，对机体营养最重要，若以-c为100，则-c为53，-c为27。,（二）-胡萝卜素具有抗氧化作用。,-胡萝卜素的抗氧化性主要表现在它具有清除自由基的能力,自由基是“任何含有不成对电子而能单独存在的物质”。自由基由于含有不成对的电子，所以性质异常活跃，它可损
3、伤核酸、蛋白质、细胞膜、细胞，导致细胞突变或死亡，从而导致细胞功能的下降，机体的衰老以及疾病的发生。目前较为确定与自由基有关的疾病包括肾脏病、动脉硬化、缺血性心脏病、糖尿病、癌症、高血压等等。,-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，从而使活性氧变成稳定的氧分子，保护机体不被破坏。类胡萝卜素可以清除自由基以及淬灭单线态氧的活性受到了普遍的关注。现己知1分子-胡萝卜素可抑制1000个分子的活性氧，同时还可作为一种弱氧化剂直接与自由基反应，阻止自由基的连锁反应，从而减少它对细胞的损伤。,（三）具有增强人体免疫力的作用,流行病学研究发现：吃富含-胡萝卜
4、素的食物可降低肺癌发病率，增强生物机体的特异性及非特异性免疫功能。 1990年在日本召开的第九次国际胡萝卜素会议上，与会科学家在开发天然胡萝卜素抗癌取得了惊人的一致。在11项流行病学研究报告中，有10项说明经常食用富含胡萝卜素的蔬菜、水果，可有效阻止肺癌发病率。,（四）对孕幼健康和视力的保护作用,孕妇补充-胡萝卜素对婴幼儿的视力和发育提供保障，加强新生儿的辨色能力；促进幼儿的生长发育、骨细胞的分化发育；经由对蛋白质合成影响促进软组织的发育；可维持及促进上皮组织的健康防止感染；维护免疫力的正常发挥；维持牙齿及牙床的健康。补充-胡萝卜素比维生素A安全。,（五）用于人体对视力和健康的保护作用,对儿童
5、、青少年视力的保护和发育提供保障；用于老年性白内障、黄褐斑病变的预防和治疗；（有效率83）预防和抵抗心血管疾病；提高免疫力，预防呼吸道疾病；预防辐射病，帮助癌症病人的治疗。,作为营养补充剂,适宜人群：孕妇、乳母、18岁以下人群；按营养素推荐量（RNI）的1/32/3水平： 最低：1.5mg/日.人；最高：7.5mg/日.人,以维生素A的RNI为标准,（六）作为饲料添加剂有一定的特异功能,在用不含胡萝卜素饲料喂养的母牛时，经常观察到“无症状”的发热，以及延期排卵，卵泡囊肿，拖延和减少黄体的形成，严重时，可导致繁殖障碍，胎盘停滞。所有的这些症状均可以通过在饲料中添加-胡萝卜素而加以纠正；吃了富含-
6、胡萝卜素饲料的产蛋鸡可提高产蛋率，且蛋黄颜色加深，这是因为鸡能把未水解为维生素A的过量胡萝卜素储备起来。,化学合成法生产-胡萝卜素的主要生产企业,瑞士Roche,350吨/年,德国BASF,150吨/年,一是从天然植物中提取：胡萝卜、枸杞、马铃薯、玉米等。 二是棕榈油中提取：棕榈油中含有约600mg/kg的-胡萝卜素。日本狮子公司已建立起工业化生产装置，通过萃取、膜浓缩等分离程序获得-胡萝卜素产品,植物中含量低，目前工业化生产成本高。,（二）天然制取-天然植物物萃取法,（三）微生物发酵法,微生物发酵法（又称生物合成法）是指利用微生物培养技术，通过微生物的培养，在其体内合成-胡萝卜素，然后自微生
7、物体内分离得到。 发酵法生产-胡萝卜素主要用菌株: 三孢布拉霉菌(Blakeslea trispora) 克拉克须霉菌(Phycomyoces blakeskeanus) 红酵母(Rhodotorula),武汉星辰现代生物工程有限公司是国内唯一实现了-胡萝卜素的产业化生产的企业,四、-胡萝卜素剂型的研究现状,胡萝卜素剂型,-胡萝卜素油悬液,-胡萝卜素微胶囊粉剂,-胡萝卜素乳剂,-胡萝卜素微丸,-胡萝卜素晶体,1、-胡萝卜素油悬液,-胡萝卜素油悬液为砖红色的粘稠液体，一般含-胡萝卜素30%。,-胡萝卜素油悬液是油溶性产品，主要应用于油基食品，包括奶油、人造奶油、食用油等，也可用于蛋糕、夹心、调味
8、酱、沙拉酱等。,2、-胡萝卜素乳剂,-胡萝卜素乳剂是以-胡萝卜素油悬液为原料，加入抗氧化剂、乳化淀粉、胶体、去离子水等，经乳化均质后制成的粒径细小而均匀的O/W型乳状液。由于-胡萝卜素乳液使用时可直接加入食品液体成分中，不需要制作储备液步骤，使用更加方便，因此更加受到关注。,乳 浊 液 的 制 备,+,+,+,乳化设备,混合,混合,Oil,Oil,Water,Water,Emulsion,关于乳状液,乳状液,O/W型,W/O 型,-胡萝卜素乳剂显微镜观察,粒径细小分布均匀,粒径分布不均匀,与国际知名公司的乳剂产品高速离心对比,国际知名公司样品（每图左1、2）；星辰现代生物样品（每图右3、4）,
9、亚微米-胡萝卜素乳状液粒径大小与分布Fig. 1 the particle size and distribution of submicron -carotene emulsion,普通-胡萝卜素乳状液粒径大小与分布Fig. 2 the particle size and distribution of general -carotene emulsion,3、-胡萝卜素微胶囊粉剂,-胡萝卜素微胶囊粉剂是采用微胶囊技术制成的水溶性的细微颗粒粉末，外观呈黄色至红色，具有良好的流动性，可在冷水中扩散，并产生黄色至橙色的色泽。-胡萝卜素制成微胶囊粉剂后，使-胡萝卜素隔绝了空气、光等，大大提高了产品
10、的稳定性。 -胡萝卜素微胶囊粉剂由于可在水中均匀扩散，因此可用于饮料、固体饮料、液体食品中。,关于微胶囊,微胶囊技术是一种用成膜材料把固体、液体或气体包覆使形成微小粒子的技术。近几十年来微胶囊技术在西方食品中十分活跃。在美国，日本和西欧，微胶囊型香精、香料应用己十分广泛，各种微胶囊油脂、矿物质、维生素、酶、色素、抗氧化剂、防腐剂、发酵剂、酸味剂、甜味剂等在解决食品加工中存在的问题都发挥了重要作用。我国在此方面还刚刚起步，仅在粉末油脂、几种添加剂等少数产品有成熟的技术，在许多微胶囊香精香料、维生素、酶等产品的微胶囊化包埋方面都还处于探索生产或实验阶段。,不同结构的微胶囊示意图,电子现微照片（SE
11、M MICROGRAPHS）,微胶囊,壁材,芯材,天然高分子材料：如明胶、变性淀粉、阿拉伯胶、海藻酸盐、壳聚糖等,半合成高分子材料：如羧甲基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、醋酸纤维素等,合成高分子材料：如丙烯酸树脂、聚乙烯基毗咯烷酮、聚乙二醇等,被包封物，又称为囊心,微胶囊技术在食品工业中应用的特点,（1）改变重量或体积（2）控制释放（3）隔离活性成分（4）降低或掩盖食品中不良气味或苦味等,食品工业中应用较多的微胶囊制备方法,物理机械法,喷雾干燥法 空气悬浮包埋法 旋转悬浮分离法 喷雾冷却和冷冻法 挤压法,化学法,物理化学法,包接络合法（分子包理法),凝聚法,微胶囊喷雾干燥设备,4、-胡萝卜素
12、微丸,微丸是指直径小于2.5 mm的各类丸剂，可根据不同需要将其制成速释或缓释微丸。 微丸可压制成片，还可将速释微丸与缓释微丸装于胶囊壳中制成控释胶囊剂。,五、-胡萝卜素的应用,食品工业 医药和保健品 化妆品 饲料添加剂,（一）食品工业,-胡萝卜素因其色泽鲜亮，色价极高，具有很强的着色力，极少剂量的-胡萝卜 素（210mg/kg）便可使食品具有诱人的 颜色。在与其它色素混合后呈现出各种颜色，可以调成鲜艳的 黄到橘红颜色，色泽 十分夺目。,联合国粮农组织(FAO)、世界卫生组织(WHO)、食品添加剂联合专家委员会（JECFA）一致推荐认为-胡萝卜素为无毒有营养的食品添加剂；美国食品及药物管理局（
13、FDA）确认其为营养保健品；全国食品添加剂标准化技术委员会在1990年已把-胡萝卜素列为食品添加剂。 GB2760-1996食品添加剂使用卫生标准中批准-胡萝卜素作为天然色素可用于各类食品中，作为营养强化剂用于固体饮料和强化-胡萝卜素的饮料中。,-胡萝卜素最初被广泛应用于脂类或蛋白类食品的着色及抗氧化，如：黄油及人造黄油、食用油、奶油、奶制品、色拉调料、方便面、糕点馅、蛋黄酱、肉汁等。随着乳化工艺和微胶囊的发展，油溶性的-胡萝卜素被制成水溶性的-胡萝卜素乳剂和粉剂，具有水溶性好，着色稳定的特点，几乎所有食品皆可应用，如果汁饮料、果冻布丁、糖果、固体即冲饮料、液态奶及乳制品、速冻食品、面条、通心
14、粉、饼干及休闲点心食品等。,2、在焙烤制品中的应用,补充焙烤食品的色泽 补充焙烤食品的营养 增强焙烤食品的抗氧化效果 有利于产品降低焙烤温度,3、在肉制品中的应用,增强产品的食欲感色彩 增强产品中油脂的抗氧化性能 强化产品中的营养 减少有危害添加剂的加入。,5、在面制品生产中的应用,增强面食的天然食欲感 降低快食面的加工温度 有利于改变面食的工艺方法 强化面食的营养补充,6、在冰淇淋中的应用,调整产品色泽，赋予 产品鲜艳色彩；,强化产品营养。,7、在乳制品中的应用,补充孕妇、母乳营养的不足；强化婴、幼儿奶粉；强化学生奶；强化早餐奶、液态奶(强化消毒乳)；增加花色奶（花式消毒乳）营养，调整其颜色，有益于健康；,（二）医药和保健品,-胡萝卜素保健食品一般有-胡萝卜素硬胶囊、-胡萝卜素软胶囊和含有-胡萝卜素的复合维生素片等多种剂型。,谢谢,The End,
