法夫酵母JMU-MVP14虾青素提取物的主要类胡萝卜素构成及抗氧化特性研究

Antioxidants are important healthy factors in food. Astaxanthin, one of the carotenoids, has been regarded as a more powerful antioxidant, and Phaffia rhodozyma is the important source of natural astaxanthin. The astaxanthin extract from Phaffia rhodozyma is often a mixture of astaxanthin with other carotenoids. However, the carotenoid constituent and antioxidant characteristics of the astaxanthin extract are not clarified yet. In this project, we intend to purify the major carotenoids from the astaxanthin over-producing Phaffia rhodozyma JMU-MVP14 which has industrialized fermenting astaxanthin and identify the chemical structures of the major carotenoids. Furthermore, we aim to analyze the antioxidant characteristics of the astaxanthin extract, the obtained carotenoid monomer and the mixture of carotenoids by using chemical reaction methods and antioxidant cell models. The achievements of our project, the major carotenoid constituent and antioxidant characteristics of the astaxanthin extract will be clarified, and the relationship between the antioxidant characteristics of the astaxanthin extract and the major carotenoid constituent will be elucidated. The research results are expected to provide theoretical basis for the production of natural antioxidants with Phaffia rhodozyma and reference for the development of other natural antioxidants.

抗氧化剂是重要的食品保健因子。虾青素是一种具有超强抗氧化活性的类胡萝卜素。法夫酵母是天然虾青素的重要来源。从法夫酵母中获得的虾青素提取物通常是虾青素和其他类胡萝卜素的混合物，但其成分及抗氧化特性尚不明确。本项目拟以产业化发酵虾青素的法夫酵母高产菌株JMU-MVP14为对象，从其虾青素提取物中纯化制备主要类胡萝卜素，鉴定它们的结构，利用化学抗氧化及细胞抗氧化活性分析技术测定虾青素提取物、纯化的类胡萝卜素单体及混合物的抗氧化特性。通过本研究，将明确法夫酵母虾青素提取物中的主要类胡萝卜素成分，阐明其抗氧化特性，从而解明法夫酵母虾青素提取物的抗氧化特性及其与主要类胡萝卜素成分构成的关系，为利用法夫酵母生产天然抗氧化剂提供理论依据，也为其他天然抗氧化剂的开发提供参考。

生物体是抗氧化剂的重要来源，研究天然抗氧化剂中共存成分对抗氧化作用的影响关系是开发高效抗氧化剂产品的关键科学问题之一，是研发高效的抗氧化剂的重要理论基础。本项目以法夫酵母菌株JMU-MVP14为研究对象，对虾青素提取物中的主要类胡萝卜素进行分离纯化和结构鉴定，确定类胡萝卜素单体为β-胡萝卜素、海胆酮和虾青素。进一步研究法夫酵母主要类胡萝卜素的抗氧化活性，发现虾青素对DPPH、ABTS+、•OH自由基的清除能力均随浓度的增加而增强。而海胆酮对DPPH自由基的清除能力最强，其EC50值为19.90 ± 2.72 μg/mL。海胆酮、β-胡萝卜素和虾青素均对油脂过氧化具有一定的抑制作用。在DPPH自由基清除能力中，高浓度的虾青素不利于与β-胡萝卜素之间的协同；而低浓度的虾青素促进与海胆酮之间的协同；高浓度的β-胡萝卜素与高浓度的海胆酮的组合有利于协同抗氧化。在ABTS+自由基清除能力中，高浓度的虾青素与低浓度的β-胡萝卜素组合不利于二者的协同；浓度适中的虾青素与浓度适中的海胆酮组合有助于二者产生抗氧化协同；而低浓度的海胆酮与高浓度的β-胡萝卜素的组合有助于产生协同作用。在•OH自由基清除能力中，高浓度的虾青素与高浓度的β-胡萝卜素组合不利于二者产生抗氧化协同作用；而高浓度的虾青素与低浓度的海胆酮组合有助于二者产生协同作用；高浓度的海胆酮与低浓度的β-胡萝卜素组合有利于二者产生抗氧化协同作用。虾青素、β-胡萝卜素、海胆酮及三者混合组分、法夫酵母粗提物均能提高GSH活性和T-AOC含量，降低LDH活性和MDA含量；混合组分GSH活性、T-AOC含量大于绝大多数单组分，LDH活性、MDA含量小于绝大多数单组分；法夫酵母粗提物的GSH活性和T-AOC含量上调幅度最小，效果较差，LDH活性和MDA含量下降幅度较小，效果较差。研究结果不仅明确了法夫酵母JMU-MVP14菌株虾青素提取物中的主要类胡萝卜素成分，阐明了其抗氧化特性及成分构成的关系；同时为利用法夫酵母生产天然抗氧化剂提供了理论依据，也为其他天然抗氧化剂的开发提供了参考。