β-胡蘿卜素課件

β-胡蘿卜素的生理功能、制備

以及在食品工業(yè)中的應(yīng)用β-胡蘿卜素的生理功能、制備

以及在食品工業(yè)中的應(yīng)用主要內(nèi)容1、β-胡蘿卜素的結(jié)構(gòu)與理化性質(zhì)2、β-胡蘿卜素的生理功能3、β-胡蘿卜素的制備方法4、β-胡蘿卜素劑型的研究現(xiàn)狀5、β-胡蘿卜素的應(yīng)用6、β-胡蘿卜素的市場前景主要內(nèi)容1、β-胡蘿卜素的結(jié)構(gòu)與理化性質(zhì)

一、β-胡蘿卜素的結(jié)構(gòu)與理化性質(zhì)分子式：C40H56分子量：536.88一、β-胡蘿卜素的結(jié)構(gòu)與理化性質(zhì)分子式：C40H56β-胡蘿卜素的物理性質(zhì)對光、熱及氧不穩(wěn)定在弱堿情況下較穩(wěn)定不溶于水、甘油溶于氯仿、已烷及植物油熔點176～182℃β-胡蘿卜素的物理性質(zhì)對光、熱及氧不穩(wěn)定在弱堿情況下較穩(wěn)定不β-胡蘿卜素晶體β-胡蘿卜素晶體二、β-胡蘿卜素的生理功能（一）β-胡蘿卜素是維生素A的前體，是人體維生素A的主要來源。1β-胡蘿卜素2維生素A酶1、維生素A與正常視覺有密切關(guān)系2、維生素A還與上皮細(xì)胞的正常形成有關(guān)3、維生素A還有促進(jìn)組織蛋白質(zhì)的合成，加速生長發(fā)育，增強(qiáng)機(jī)體抵抗力的作用二、β-胡蘿卜素的生理功能（一）β-胡蘿卜素是維生素A的前體人體對食品中的β-c的吸收率只有33％可利用的β-c轉(zhuǎn)化成VitA的轉(zhuǎn)化率為1/2人體對β-c的利用率只有1／61mgβ-c≈0.167mg（即1/6）VitAβ-胡蘿卜素在人體內(nèi)的吸收利用率各種不同胡蘿卜素的轉(zhuǎn)化效率不一樣，其中以β-c的維生素A的生物效價最高，對機(jī)體營養(yǎng)最重要，若以β-c為100，則α-c為53，γ-c為27。人體對食品中的β-c的吸收率只有33％可利用的β-c轉(zhuǎn)化成V（二）β-胡蘿卜素具有抗氧化作用。β-胡蘿卜素的抗氧化性主要表現(xiàn)在它具有清除自由基的能力

自由基是“任何含有不成對電子而能單獨存在的物質(zhì)”。自由基由于含有不成對的電子，所以性質(zhì)異?；钴S，它可損傷核酸、蛋白質(zhì)、細(xì)胞膜、細(xì)胞，導(dǎo)致細(xì)胞突變或死亡，從而導(dǎo)致細(xì)胞功能的下降，機(jī)體的衰老以及疾病的發(fā)生。目前較為確定與自由基有關(guān)的疾病包括腎臟病、動脈硬化、缺血性心臟病、糖尿病、癌癥、高血壓等等。

（二）β-胡蘿卜素具有抗氧化作用。β-胡蘿卜素的抗氧化性主要β-胡蘿卜素分子中含有多個雙鍵，在光、熱、氧氣及活潑性較強(qiáng)的自由基離子的存在下，易被氧化，從而使活性氧變成穩(wěn)定的氧分子，保護(hù)機(jī)體不被破壞。類胡蘿卜素可以清除自由基以及淬滅單線態(tài)氧的活性受到了普遍的關(guān)注?，F(xiàn)己知1分子β-胡蘿卜素可抑制1000個分子的活性氧，同時還可作為一種弱氧化劑直接與自由基反應(yīng)，阻止自由基的連鎖反應(yīng)，從而減少它對細(xì)胞的損傷。

β-胡蘿卜素分子中含有多個雙鍵，在光、熱、氧氣及活潑性較強(qiáng)的（三）具有增強(qiáng)人體免疫力的作用流行病學(xué)研究發(fā)現(xiàn)：吃富含β-胡蘿卜素的食物可降低肺癌發(fā)病率，增強(qiáng)生物機(jī)體的特異性及非特異性免疫功能。1990年在日本召開的第九次國際胡蘿卜素會議上，與會科學(xué)家在開發(fā)天然胡蘿卜素抗癌取得了驚人的一致。在11項流行病學(xué)研究報告中，有10項說明經(jīng)常食用富含胡蘿卜素的蔬菜、水果，可有效阻止肺癌發(fā)病率。（三）具有增強(qiáng)人體免疫力的作用流行病學(xué)研究發(fā)現(xiàn)：吃富含β-胡（四）對孕幼健康和視力的保護(hù)作用孕婦補(bǔ)充β-胡蘿卜素對嬰幼兒的視力和發(fā)育提供保障，加強(qiáng)新生兒的辨色能力；促進(jìn)幼兒的生長發(fā)育、骨細(xì)胞的分化發(fā)育；經(jīng)由對蛋白質(zhì)合成影響促進(jìn)軟組織的發(fā)育；可維持及促進(jìn)上皮組織的健康防止感染；維護(hù)免疫力的正常發(fā)揮；維持牙齒及牙床的健康。補(bǔ)充β-胡蘿卜素比維生素A安全。（四）對孕幼健康和視力的保護(hù)作用孕婦補(bǔ)充β-胡蘿卜素對嬰幼兒（五）用于人體對視力和健康的保護(hù)作用對兒童、青少年視力的保護(hù)和發(fā)育提供保障；用于老年性白內(nèi)障、黃褐斑病變的預(yù)防和治療；（有效率83％）預(yù)防和抵抗心血管疾?。惶岣呙庖吡?，預(yù)防呼吸道疾病；預(yù)防輻射病，幫助癌癥病人的治療。（五）用于人體對視力和健康的保護(hù)作用對兒童、青少年視力的保護(hù)作為營養(yǎng)補(bǔ)充劑適宜人群：孕婦、乳母、18歲以下人群；按營養(yǎng)素推薦量（RNI）的1/3~2/3水平：最低：1.5mg/日.人；最高：7.5mg/日.人作為營養(yǎng)補(bǔ)充劑適宜人群：孕婦、乳母、18歲以下人群；以維生素A的RNI為標(biāo)準(zhǔn)年齡范圍推薦使用量（單位：μgRE）1歲以下4001～10歲500～70010～18歲800孕婦早期800中期900晚期900乳母1200以維生素A的RNI為標(biāo)準(zhǔn)年齡范圍推薦使用量（單位：μgRE（六）作為飼料添加劑有一定的特異功能

在用不含胡蘿卜素飼料喂養(yǎng)的母牛時，經(jīng)常觀察到“無癥狀”的發(fā)熱，以及延期排卵，卵泡囊腫，拖延和減少黃體的形成，嚴(yán)重時，可導(dǎo)致繁殖障礙，胎盤停滯。所有的這些癥狀均可以通過在飼料中添加β-胡蘿卜素而加以糾正；吃了富含β-胡蘿卜素飼料的產(chǎn)蛋雞可提高產(chǎn)蛋率，且蛋黃顏色加深，這是因為雞能把未水解為維生素A的過量胡蘿卜素儲備起來。（六）作為飼料添加劑有一定的特異功能在用不含胡蘿三、β-胡蘿卜素的制備方法

化學(xué)合成

微生物發(fā)酵法天然制取鹽藻養(yǎng)殖提取天然植物物萃取法

三、β-胡蘿卜素的制備方法化學(xué)合成（一）化學(xué)合成法1、以β-紫羅蘭酮為原料（Roche法）2、以維生素A醋酸酯為原料（BASF法）

根據(jù)近年來的研究報道，合成品中的β-胡蘿卜素為全反式構(gòu)型，而天然β-胡蘿卜素除有全反式構(gòu)型外，還含有程度不同的9-順式和15-順式構(gòu)型。

研究表明：不含9-順式β-胡蘿卜素的合成β-胡蘿卜素，與天然β-胡蘿卜素相比有較弱的抗遺傳毒性，高劑量時自身還有明顯的毒性。而含9-順式β-胡蘿卜素的天然β-胡蘿卜素，即使在高劑量區(qū)也無明顯遺傳毒性。（一）化學(xué)合成法1、以β-紫羅蘭酮為原料（Roche法）化學(xué)合成法生產(chǎn)β-胡蘿卜素的主要生產(chǎn)企業(yè)瑞士Roche350噸/年德國BASF150噸/年化學(xué)合成法生產(chǎn)β-胡蘿卜素的主要生產(chǎn)企業(yè)瑞士Roche350以杜氏藻養(yǎng)殖、提取生產(chǎn)β-胡蘿卜素等需要高光照、高濃度鹽分的海水環(huán)境等條件。美國、以色列、澳大利亞、日本等國家都有通過大面積培養(yǎng)杜氏鹽藻來獲得天然β-胡蘿卜素的工廠。全球適合的地理環(huán)境資源極為有限。

（一）天然制取-從杜氏鹽藻中提取以杜氏藻養(yǎng)殖、提取生產(chǎn)β-胡蘿卜素等需要高光照、高濃度鹽分的一是從天然植物中提取：胡蘿卜、枸杞、馬鈴薯、玉米等。二是棕櫚油中提?。鹤貦坝椭泻屑s600mg/kg的β-胡蘿卜素。日本獅子公司已建立起工業(yè)化生產(chǎn)裝置，通過萃取、膜濃縮等分離程序獲得β-胡蘿卜素產(chǎn)品植物中含量低，目前工業(yè)化生產(chǎn)成本高。（二）天然制取-天然植物物萃取法一是從天然植物中提?。汉}卜、枸杞、馬鈴薯、玉米等。植物中（三）微生物發(fā)酵法微生物發(fā)酵法（又稱生物合成法）是指利用微生物培養(yǎng)技術(shù)，通過微生物的培養(yǎng)，在其體內(nèi)合成β-胡蘿卜素，然后自微生物體內(nèi)分離得到。發(fā)酵法生產(chǎn)β-胡蘿卜素主要用菌株:

三孢布拉霉菌(Blakesleatrispora)

克拉克須霉菌(Phycomyocesblakeskeanus)

紅酵母(Rhodotorula)（三）微生物發(fā)酵法微生物發(fā)酵法（又稱生物合成法）是指利用微生培養(yǎng)基滅菌一級種子培養(yǎng)斜面培養(yǎng)包裝物料儲存脫溶包裝物料接收結(jié)晶烘干發(fā)酵離心烘干抽提皂化水化水洗油劑包裝結(jié)晶入庫純凈水發(fā)酵、提取生產(chǎn)工藝流程

培養(yǎng)基滅菌一級種子培養(yǎng)斜面培養(yǎng)包裝物料儲存脫溶包裝物料接收結(jié)微生物發(fā)酵法特點

1、采用微生物方法進(jìn)行生產(chǎn)，節(jié)省勞力，不受季節(jié)和氣候變化的限制，生產(chǎn)成本低，能連續(xù)大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)，節(jié)約環(huán)境資源。

2、微生物生長所需的原料豐富、價格便宜，如淀粉、糖類，特別是農(nóng)副產(chǎn)品、食品工業(yè)原料、造紙工業(yè)的廢棄物都可以加以利用，從而有利于農(nóng)業(yè)發(fā)展和保護(hù)環(huán)境。微生物發(fā)酵法特點1、采用微生物方法進(jìn)行生產(chǎn)，節(jié)省勞力，不武漢星辰現(xiàn)代生物工程有限公司是國內(nèi)唯一實現(xiàn)了β-胡蘿卜素的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的企業(yè)武漢星辰現(xiàn)代生物工程有限公司四、β-胡蘿卜素劑型的研究現(xiàn)狀β胡蘿卜素劑型β-胡蘿卜素油懸液β-胡蘿卜素微膠囊粉劑β-胡蘿卜素乳劑β-胡蘿卜素微丸β-胡蘿卜素晶體四、β-胡蘿卜素劑型的研究現(xiàn)狀β胡蘿卜素劑型β-胡蘿卜素油懸1、β-胡蘿卜素油懸液

β-胡蘿卜素油懸液為磚紅色的粘稠液體，一般含β-胡蘿卜素30%。

β-胡蘿卜素油懸液是油溶性產(chǎn)品，主要應(yīng)用于油基食品，包括奶油、人造奶油、食用油等，也可用于蛋糕、夾心、調(diào)味醬、沙拉醬等。1、β-胡蘿卜素油懸液β-胡蘿卜素油懸液為磚紅色的粘稠液2、β-胡蘿卜素乳劑β-胡蘿卜素乳劑是以β-胡蘿卜素油懸液為原料，加入抗氧化劑、乳化淀粉、膠體、去離子水等，經(jīng)乳化均質(zhì)后制成的粒徑細(xì)小而均勻的O/W型乳狀液。由于β-胡蘿卜素乳液使用時可直接加入食品液體成分中，不需要制作儲備液步驟，使用更加方便，因此更加受到關(guān)注。2、β-胡蘿卜素乳劑β-胡蘿卜素乳劑是以β-胡蘿卜素油懸液為乳濁液的制備+++乳化設(shè)備混合混合OilOilWaterWaterEmulsion乳濁液的制備+++乳化混合混合OilOilWate關(guān)于乳狀液乳狀液O/W型W/O型關(guān)于乳狀液乳狀液O/W型W/O型乳狀液的穩(wěn)定性乳狀液的穩(wěn)定性對貯存、運(yùn)輸和使用有重要的意義。乳狀液的不穩(wěn)定的主要表現(xiàn)形式：

分層絮凝聚結(jié)乳狀液的穩(wěn)定性乳狀液的穩(wěn)定性對貯存、運(yùn)輸和使用有重要的意義。β-胡蘿卜素乳劑工藝流程

原輔料儲存原輔料接收包裝物料儲存內(nèi)包包裝物料接收油相配制融解剪切混合降溫冷卻均質(zhì)過濾外包入庫純凈水水相配制β-胡蘿卜素乳劑工藝流程原輔料儲存原輔料接收包裝物料儲存內(nèi)β-胡蘿卜素乳劑顯微鏡觀察粒徑細(xì)小分布均勻粒徑分布不均勻β-胡蘿卜素乳劑顯微鏡觀察粒徑細(xì)小粒徑分布不均勻與國際知名公司的乳劑產(chǎn)品高速離心對比國際知名公司樣品（每圖左1、2）；星辰現(xiàn)代生物樣品（每圖右3、4）與國際知名公司的乳劑產(chǎn)品高速離心對比國際知名公司樣品（每圖左亞微米β-胡蘿卜素乳狀液粒徑大小與分布Fig.1theparticlesizeanddistributionofsubmicronβ-caroteneemulsion亞微米β-胡蘿卜素乳狀液粒徑大小與分布

普通β-胡蘿卜素乳狀液粒徑大小與分布Fig.2theparticlesizeanddistributionofgeneralβ-caroteneemulsion普通β-胡蘿卜素乳狀液粒徑大小與分布3、β-胡蘿卜素微膠囊粉劑β-胡蘿卜素微膠囊粉劑是采用微膠囊技術(shù)制成的水溶性的細(xì)微顆粒粉末，外觀呈黃色至紅色，具有良好的流動性，可在冷水中擴(kuò)散，并產(chǎn)生黃色至橙色的色澤。β-胡蘿卜素制成微膠囊粉劑后，使β-胡蘿卜素隔絕了空氣、光等，大大提高了產(chǎn)品的穩(wěn)定性。β-胡蘿卜素微膠囊粉劑由于可在水中均勻擴(kuò)散，因此可用于飲料、固體飲料、液體食品中。

3、β-胡蘿卜素微膠囊粉劑β-胡蘿卜素微膠囊粉劑是采用微膠囊關(guān)于微膠囊微膠囊技術(shù)是一種用成膜材料把固體、液體或氣體包覆使形成微小粒子的技術(shù)。近幾十年來微膠囊技術(shù)在西方食品中十分活躍。在美國，日本和西歐，微膠囊型香精、香料應(yīng)用己十分廣泛，各種微膠囊油脂、礦物質(zhì)、維生素、酶、色素、抗氧化劑、防腐劑、發(fā)酵劑、酸味劑、甜味劑等在解決食品加工中存在的問題都發(fā)揮了重要作用。我國在此方面還剛剛起步，僅在粉末油脂、幾種添加劑等少數(shù)產(chǎn)品有成熟的技術(shù)，在許多微膠囊香精香料、維生素、酶等產(chǎn)品的微膠囊化包埋方面都還處于探索生產(chǎn)或?qū)嶒炿A段。關(guān)于微膠囊微膠囊技術(shù)是一種用成膜材料把固體、液體或氣體包覆使不同結(jié)構(gòu)的微膠囊示意圖不同結(jié)構(gòu)的微膠囊示意圖電子現(xiàn)微照片（SEMMICROGRAPHS）電子現(xiàn)微照片（SEMMICROGRAPHS）微膠囊壁材芯材天然高分子材料：如明膠、變性淀粉、阿拉伯膠、海藻酸鹽、殼聚糖等半合成高分子材料：如羧甲基纖維素、甲基纖維素、乙基纖維素、醋酸纖維素等合成高分子材料：如丙烯酸樹脂、聚乙烯基毗咯烷酮、聚乙二醇等被包封物，又稱為囊心微膠囊壁材芯材天然高分子材料：如明膠、變性淀粉、阿拉伯膠、海微膠囊技術(shù)在食品工業(yè)中應(yīng)用的特點（1）改變重量或體積（2）控制釋放（3）隔離活性成分（4）降低或掩蓋食品中不良?xì)馕痘蚩辔兜任⒛z囊技術(shù)在食品工業(yè)中應(yīng)用的特點（1）改變重量或體積食品工業(yè)中應(yīng)用較多的微膠囊制備方法物理機(jī)械法

噴霧干燥法空氣懸浮包埋法旋轉(zhuǎn)懸浮分離法噴霧冷卻和冷凍法擠壓法化學(xué)法物理化學(xué)法包接絡(luò)合法（分子包理法)凝聚法食品工業(yè)中應(yīng)用較多的微膠囊制備方法物理機(jī)械法噴霧干燥法化學(xué)微膠囊噴霧干燥設(shè)備微膠囊噴霧干燥設(shè)備4、β-胡蘿卜素微丸

微丸是指直徑小于2.5mm的各類丸劑，可根據(jù)不同需要將其制成速釋或緩釋微丸。

微丸可壓制成片，還可將速釋微丸與緩釋微丸裝于膠囊殼中制成控釋膠囊劑。

4、β-胡蘿卜素微丸微丸是指直徑小于2.5mm微丸的特點1、可通過控釋微丸包衣制成緩控釋制劑；2、在胃腸道分布面積大，生物利用度高，刺激性小3、由于粒徑小，受消化道輸送食物節(jié)律影響??；4、控釋微丸可使血藥濃度迅速達(dá)到療效濃度，并維持平穩(wěn)、長時間的有效濃度，血藥波動??；5、微丸的流動性好，大小均勻，易于處理（如包衣、分劑量）；6、改善藥物穩(wěn)定性，掩蓋不良味道；7、適合復(fù)方制劑的配伍。微丸的特點1、可通過控釋微丸包衣制成緩控釋制劑；五、β-胡蘿卜素的應(yīng)用●食品工業(yè)●醫(yī)藥和保健品●化妝品●飼料添加劑五、β-胡蘿卜素的應(yīng)用●食品工業(yè)（一）食品工業(yè)

β-胡蘿卜素因其色澤鮮亮，色價極高，具有很強(qiáng)的著色力，極少劑量的β-胡蘿卜素（2～10mg/kg）便可使食品具有誘人的顏色。在與其它色素混合后呈現(xiàn)出各種顏色，可以調(diào)成鮮艷的黃到橘紅顏色，色澤十分奪目。

（一）食品工業(yè)β-胡蘿卜素因其色澤鮮亮，色價極高聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)、世界衛(wèi)生組織(WHO)、食品添加劑聯(lián)合專家委員會（JECFA）一致推薦認(rèn)為β-胡蘿卜素為無毒有營養(yǎng)的食品添加劑；美國食品及藥物管理局（FDA）確認(rèn)其為營養(yǎng)保健品；全國食品添加劑標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會在1990年已把β-胡蘿卜素列為食品添加劑。GB2760-1996《食品添加劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中批準(zhǔn)β-胡蘿卜素作為天然色素可用于各類食品中，作為營養(yǎng)強(qiáng)化劑用于固體飲料和強(qiáng)化β-胡蘿卜素的飲料中。聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)、世界衛(wèi)生組織(WHO)、食品添加劑

β-胡蘿卜素最初被廣泛應(yīng)用于脂類或蛋白類食品的著色及抗氧化，如：黃油及人造黃油、食用油、奶油、奶制品、色拉調(diào)料、方便面、糕點餡、蛋黃醬、肉汁等。隨著乳化工藝和微膠囊的發(fā)展，油溶性的β-胡蘿卜素被制成水溶性的β-胡蘿卜素乳劑和粉劑，具有水溶性好，著色穩(wěn)定的特點，幾乎所有食品皆可應(yīng)用，如果汁飲料、果凍布丁、糖果、固體即沖飲料、液態(tài)奶及乳制品、速凍食品、面條、通心粉、餅干及休閑點心食品等。β-胡蘿卜素最初被廣泛應(yīng)用于脂類或蛋白類食品的著1、在飲料中的應(yīng)用β-胡蘿卜素乳劑在水中分散性好，并且耐酸、耐熱、耐光。因此，β-胡蘿卜素乳劑可作為飲料天然著色劑添加到果汁飲料、果味飲料、果味碳酸飲料、運(yùn)動飲料、速溶飲料、果蔬飲料、功能飲料等中。1、在飲料中的應(yīng)用β-胡蘿卜素乳劑在水中分散性好，并且耐2、在焙烤制品中的應(yīng)用

補(bǔ)充焙烤食品的色澤補(bǔ)充焙烤食品的營養(yǎng)增強(qiáng)焙烤食品的抗氧化效果有利于產(chǎn)品降低焙烤溫度2、在焙烤制品中的應(yīng)用3、在肉制品中的應(yīng)用

增強(qiáng)產(chǎn)品的食欲感色彩增強(qiáng)產(chǎn)品中油脂的抗氧化性能強(qiáng)化產(chǎn)品中的營養(yǎng)減少有危害添加劑的加入。3、在肉制品中的應(yīng)用

增強(qiáng)產(chǎn)品的貨價美感、食欲感調(diào)整色澤的亮度

強(qiáng)化產(chǎn)品營養(yǎng)不同的產(chǎn)品要使用性能不同的劑型4、在果凍生產(chǎn)中的應(yīng)用

增強(qiáng)產(chǎn)品的貨價美感、食欲感4、在果凍生產(chǎn)中的應(yīng)用5、在面制品生產(chǎn)中的應(yīng)用

增強(qiáng)面食的天然食欲感降低快食面的加工溫度有利于改變面食的工藝方法強(qiáng)化面食的營養(yǎng)補(bǔ)充5、在面制品生產(chǎn)中的應(yīng)用增強(qiáng)面食的天然食欲感6、在冰淇淋中的應(yīng)用

調(diào)整產(chǎn)品色澤，賦予產(chǎn)品鮮艷色彩；強(qiáng)化產(chǎn)品營養(yǎng)。6、在冰淇淋中的應(yīng)用調(diào)整產(chǎn)品色澤，賦予產(chǎn)品7、在乳制品中的應(yīng)用補(bǔ)充孕婦、母乳營養(yǎng)的不足；強(qiáng)化嬰、幼兒奶粉；強(qiáng)化學(xué)生奶；強(qiáng)化早餐奶、液態(tài)奶(強(qiáng)化消毒乳)；增加花色奶（花式消毒乳）營養(yǎng)，調(diào)整其顏色，有益于健康；7、在乳制品中的應(yīng)用補(bǔ)充孕婦、母乳營養(yǎng)的不足；

（二）醫(yī)藥和保健品

β-胡蘿卜素保健食品一般有β-胡蘿卜素硬膠囊、β-胡蘿卜素軟膠囊和含有β-胡蘿卜素的復(fù)合維生素片等多種劑型。（二）醫(yī)藥和保健品β-胡蘿卜素保健食品一般有β-胡蘿卜素β-胡蘿卜素的臨床應(yīng)用

1、作為維生素A的前體，用于治療維生素A缺乏癥及夜盲、皮膚角化等一系列并發(fā)癥；

2、β-胡蘿卜素的攝取