虾青素的生物学功能及其在家禽生产中的应用

付兴周，路志芳，李东（.安阳工学院生物与食品工程学院，河南安阳 455000；.滑县畜牧局，河南滑县456400）

虾青素的生物学功能及其在家禽生产中的应用

付兴周1，路志芳1，李东2
（1.安阳工学院生物与食品工程学院，河南安阳 455000；2.滑县畜牧局，河南滑县456400）

虾青素（Astaxanthin）具有抗氧化、着色、增强免疫力、抗应激等重要生理功能，禽类对虾青素具有较强的吸收和沉积能力，其独特的着色功能，可以增加家禽皮肤、脚、喙的颜色，改善蛋黄色泽，提高禽肉和禽蛋的商品价值，在家禽饲料领域有着广阔的发展前景。本文概述了虾青素的基本性质、生理作用、探讨了家禽饲料中虾青素的来源及其安全性、分析了虾青素对禽蛋、禽肉等生产和生长性能的影响，最后展望了虾青素在家禽饲料中应用的发展前景，以期为其进一步研究开发提供参考。

虾青素（Astaxanthin）即3，3′-二羟基-4，4′-二酮基-β，β′-胡萝卜素，具有着色、抗氧化、抗肿瘤、抗应激、预防癌症、增强免疫力、维持正常视觉和预防心血管系统疾病等重要生物学功能。虾青素呈鲜艳的红色，具有极强的色素沉积能力，作为一种功能性色素，主要用于饲料、食品、化妆品和医药等的生产。目前，虾青素作为饲料添加剂主要用于鱼类和虾蟹等甲壳类动物，在家禽饲料中应用相对较少，但禽类对虾青素具有较强的吸收和积累能力，如饲喂蛋鸡富含虾青素的饲料，由于虾青素在蛋黄中的沉积，可改善蛋黄色泽，提高其营养和保健功能。本文对虾青素的基本性质、生理功能、家禽饲料中虾青素的来源及安全性、虾青素对禽蛋、禽肉等生产和生长性能的影响以及家禽饲料中添加虾青素的发展前景等进行简要综述，以期为其进一步研究开发提供参考。

1　虾青素的基本性质

虾青素又名虾黄素，属酮式非维生素A原的氧化型类胡萝卜素，是一种萜烯类不饱和化合物，化学名称为3，3′-二羟基-4，4′-二酮基-β，β′-胡萝卜素，分子式为C40H52O4，相对分子量为596.86。虾青素有3S-3'S、3R-3'S、3R-3'R（也称为左旋、内消旋、右旋）3种异构体，其中 3S-3 'S构型生物活性最强。晶体状虾青素为粉红色，熔点215℃～216℃，具有脂溶性，易溶于丙酮、氯仿、苯等有机溶剂，不溶于水。虾青素分子结构中的共轭双键链及共轭双键链末端的羟基和不饱和酮基能吸引自由基未配对电子或向自由基提供电子，从而清除自由基起抗氧化作用，该结构也使其具有较高的不稳定性，易受氧、光、热的影响，发生结构变化后变为虾红色。虾青素有游离态和酯化态两种存在形式，游离态主要为化学合成，动物体内含量较少，酯化态大量存在于水生动物皮肤和外壳、雨生红球藻等中 。游离态虾青素极不稳定，易被氧化，酯化态虾青素由于其末端环状结构中各有一个羟基易于与脂肪酸形成酯而稳定存在。

2　虾青素的生物学功能

2.1抗氧化性

天然虾青素是世界上最强的天然抗氧化剂之一，可有效清除细胞内的氧自由基，增强细胞再生能力，维持机体平衡和减少衰老细胞的堆积，由内而外保护细胞和DNA健康，从而保护皮肤健康，促进毛发生长，抗衰老、缓解运动疲劳、增强活力和降低应激。实验表明，虾青素的抗氧化能力是维生素E的550倍，茶多酚的200倍，葡萄籽的 60倍、β-胡萝卜素、玉米黄素、叶黄素和角黄素等类胡萝卜素的10倍，番茄红素的7倍，被称为“超级抗氧化剂”。天然虾青素还有一个明确的特点，它是唯一能通过血脑屏障的一种类胡萝卜素。

其强大的抗氧化活性是因为其能稳定膜的结构，降低膜通透性、限制过氧化物启动子进入细胞内，保护细胞内重要分子免受氧化损伤。虾青素分子中的共轭双键、羟基和在共轭双键链末端的不饱和酮基以及羟基和酮基构成的α-羟基酮，这些结构都具有比较活泼的电子效应，能向自由基提供电子或吸引自由基的未配对电子，有效地猝灭氧化性极强的单线态活性氧以及环境中其他自由基。研究表明，虾青素具有较强的猝灭活性氧能力，其强抗氧化作用主要由于虾青素分子结构中的共轭双键链及其不饱和酮基和羟基具有比较活泼的电子效应，能吸引自由基未配对电子或向自由基提供电子，从而达到清除自由基的目的。

2.2着色功能

虾青素因其诱人的感官呈色性及优良的生理功能一直备受人们的关注。天然虾青素能有效增加家禽蛋黄色泽。研究发现，对于蛋黄的着色，二酮基和二羟基类胡萝卜素比单羟基、单酮基或环氧类胡萝卜素的蛋黄着色功能强。虾青素属非维生素A源的二羟基二酮基类胡萝卜素，所以其在家禽蛋黄着色方面具有很大优势。实验表明，只要在饲料中添加5ppm（百万分之一）的虾青素就能使蛋黄显深红色，蛋黄颜色的深浅和虾青素的含量成正相关，同时家禽的皮肤、脚和喙等处颜色也相应加深，而且家禽生长速度加快。这些都大大提高了禽蛋、禽肉的营养及商品价值。因此，虾青素独特的着色功能，可沉积在禽蛋及家禽皮肤和肌肉等组织中，改善色泽并增加其营养价值和保健功能。

2.3增强免疫力和抗应激能力

虾青素具有很强的免疫调节活性，能刺激免疫系统、免疫器官和免疫细胞充分发挥其免疫作用，增强机体局部和全身的免疫调节功能，这种免疫调节特性与抗氧化性相结合，在防止疾病的发生与传播中发挥重要作用。虾青素能促进机体免疫球蛋白的产生，如增加IgG、IgA和IgM的生成量；增强体内T细胞和B细胞的功能，增加自然杀伤细胞、嗜中性白细胞的数目，提高机体细胞免疫和增强体液免疫反应能力。由于免疫力的提高可以防止家禽疾病的发生和增强在高温等应激环境条件下的适应能力，对于促进家禽生长和生产具有现实意义。

此外，虾青素还具抗肿瘤、预防癌症、保护皮肤健康、抗衰老、缓解疲劳、维持正常视觉和预防心血管系统疾病等重要生理功能。

3　虾青素的来源

目前虾青素的来源主要有人工合成与天然生物提取2种方式。人工合成虾青素难度高、价格昂贵，并且化学合成虾青素同天然虾青素在结构、性质、应用及安全性等方面均有一定的差异，其稳定性、抗氧化性、着色性等重要性质明显低于天然虾青素，化学合成虾青素由于其安全性问题，在应用方面受到很大限制。很多国家对人工合成的虾青素管理严格，美国食品与药物管理局（FDA）已经禁止其进入保健食品市场，我国已于2005年禁止。目前，天然虾青素的生物来源一般有3种：即水产品加工工业的废弃物、红法夫酵母（Phaffiarhodozym）和雨生红球藻（Haemittococcuspluvialis）。其中，废弃物中虾青素含量较低，且提取费用较高，不适于进行大规模生产。天然的红法夫酵母中虾青素平均含量仅有0.40%，且结构为结构3R-3′R型，抗氧化活性较低。相比之下，雨生红球藻中虾青素含量为1.5%～3.0%，被看作是天然虾青素的“浓缩品”。大量研究表明：雨生红球藻对虾青素的积累速率和生产总量较其他绿藻高。此外，雨生红球藻中虾青素的结构以左旋（3S-3'S）结构为主，具有最强的生物学活性。目前，雨生红球藻被公认为自然界中生产天然虾青素的最好生物来源。

4　安全性

人类日常食用的天然虾蟹、鱼类等水