(南京农业大学动物科技学院,南京210095)
摘要:类胡萝卜素具有抗氧化、提高动物繁殖机能、提高免疫应答、防癌、抗肿瘤、沉积于畜禽体内改善畜产品品质等作用。影响类胡萝卜素在体内转化的因素有很多,它们或者影响类胡萝卜素的吸收,进而影响类胡萝卜素的转化,或者直接影响和胡萝卜素-15,15’-加双氧酶(β-Carotene
dioxygenase,βCDIOX)的活性。关于对类胡萝卜素吸收的影响,前人已做过很多研究,而对影响类胡萝卜素转化的研究较少,所以作者主要对影响β-胡萝卜素的转化的因素进行综述。
关键词:β-胡萝卜素;吸收;β-胡萝卜素-15,15’-加双氧酶
中图分类号:Q493.6文献标识码:A文章编号:16717236(2003)03-0017-03
随着经济的发展,人们对动物产品的要求越来越高,不仅要提高产品数量,而且要提高产品质量,要求无污染、安全、保健等,这就需要把治疗性的药品改为保健性,减少药品在动物产品内的残留,从而提高产品质量。研究结果表明,β-胡萝卜素就是这样一种微营养素(Micronutrient)。
1 β-胡萝卜素-15,15’-加双氧酶
自然界中的类胡萝卜素主要以其蛋白复合物即胡萝卜素蛋白的形式存在。日粮中类胡萝卜素在动物胃肠道中消化酶的作用下,从其蛋白复合物中分离出来,在十二指肠与其它脂类物质一起经胆汁乳化后形成乳糜微粒,由小肠粘膜上皮细胞吸收。被吸收的β-胡萝卜素在小肠内一部分经加双氧酶转化为VA,满足机体的需要,剩下的部分和乳糜微粒一起转运到肝脏,然后再到各个组织。
1.1 β-CDIOX的存在部位 Christelle
(1996)首次报道,β-胡萝卜素-15,15’-加双氧酶的活性主要存在于大鼠小肠成熟的功能上皮细胞。酶活性在本分化的肠绒毛细胞中不存在,中段肠绒毛细胞中含量很低,在分化的肠绒毛细胞中含量达最高水平(陈波,1999)。在小肠深层粘膜没有发现β-胡萝卜素活性,说明β-胡萝卜素到
VA的转化活性只局限于上皮细胞。
βCDIOX是一种脂溶性的粘膜酶,广泛分布于肠粘膜、肝脏、肾脏、黄体等,已在脊椎动物,如鸡、兔、猪、犬鼠等的小肠粘膜中发现,鱼、龟的肠道中也含有此酶,但肉食性的猪和貂缺乏。该酶已从大鼠、猪和兔的小肠粘膜得到部分的提纯,由于它在纯化过程中不稳定,所以尚未得到纯品。各种动物产CDIOX的催化活性不同,这可能与底物β-胡萝卜素βC的β紫罗酮环及多烯链所处的肠道内环境不同有关。
1.2 βCDIOX的性质 βCDIOX的最适pH是7.5~8.5,Km值为 2~10μm。 Goodman(1996)
报道,来自大鼠肠粘膜和肝脏的溶解性酶制品,可使井胡萝卜素分解断裂为VA。肝内这种酶活性较低,以器官计,肠为肝的2倍,以重量计则为4~7倍。许多研究结果表明,分裂反应经由双加氧酶作用机及产生,分子氧与βC中央双键的2个碳作用,发生断裂而生成两分子视黄醛。βCDIOX的活性除需要底物βC和氧外,还需要适宜的Mg2+、Fe2+、含有巯基物质如谷脱甘肽、硫酸(DTT)等,、非特异性的表面活性剂,如胆盐和卵磷脂,以及VE、烟酸胶、NAD等,都能促进该酶的活性。加双氧酶可被巯基结合的试剂和亚铁离子阻断。小肠酶的最大活性是能产生足够的VA满足动物对VA的营养需要,但不会产生VA过多症。
在体外添加合适的去污剂能有效地促进β-胡萝卜素到视黄醛的转化。如果缺少胆酸盐或合成的去污剂,则该酶无活性,添加合适的去污剂化合物和脂类如磷脂或非磷脂能获得最大活性,促进作用与添加化合物的电核无关。
1. 3
βCDIOX的作用方式β-胡萝卜素的断裂方式有2种:中央断裂和非中央断裂。中央断裂是一分子β胡萝卜素和一分子的氧在β胡萝卜素-15,15’-加双氧酶的作用下,从-15,15’-双键处断裂,形成两分子的视黄醛,视黄醛再被还原成视黄醇活氧化成视黄酸。动物肝和肾中也有少量的加双氧酶。非中央断裂生成一分子长链和一分子短链的β-阿朴胡萝卜素醛。
非中央断裂发生在植物、微小的有机体中,也可能发生在哺乳动物体内。其实非中央断裂产生的卜阿扑胡萝卜素醛最终会很少,因为其被中心断裂酶转化为VA。而且已有报道说,非中央断裂产生的β-阿朴胡萝卜素其实也是βC转化为VA的另一个途径。
2 影响βCDIOX的因素
2.1脂肪和脂肪酸日粮中脂肪的含量会影响β胡萝卜素的吸收,主要是因为β胡萝卜素是脂溶性的,脂肪对β胡萝卜素起运输作用。食物中的脂肪经胰酶和胆盐作用形成胶粒,β胡萝卜素溶于其中而被一同吸收。
脂肪可刺激胆汁分泌乳化脂肪促进类胡萝卜素的吸收。肠道内脂肪酸促进β胡萝卜素吸收,其中单不饱和长链脂肪酸的作用最大,典型的代表是油酸。周光宏(1994)报道,牛体脂肪中油酸与β-胡萝卜素的含量间存在正相关。虽然多不饱和脂肪酸对β-胡萝卜素的吸收也有促进作用,但比油酸弱,因为在肠粘膜细胞内存在一种脂肪酸结合蛋白(FABP),是脂肪酸和β-胡萝卜素由细胞膜通过细胞内水环境转运到细胞器的工具,而不饱和脂肪酸比β-胡萝卜素更易与脂肪酸结合蛋白结合,这种竞争性降低β-胡萝卜素的吸收。
2.2胆酸盐胆汁乳化脂肪,使脂肪变成小的胶粒,易于在小肠的液态环境中吸收,从而促进溶解在脂肪中的类胡萝卜素的吸收。Olson(1964)报道,当β-胡萝卜素溶于胶体溶液,在无胆汁存在时,β-胡萝卜素既不能吸收也不能发生断裂生成酯,说明胆汁不仅起