β-胡蘿卜素在高原功能食品中的應用

劉冬松，邵劍鋼，韓培濤，李曉莉，*

（1.66325部隊保障部，北京102205；2.軍事經(jīng)濟學院，湖北武漢430035）

β-胡蘿卜素在高原功能食品中的應用

劉冬松1，邵劍鋼2，韓培濤2，李曉莉2，*

（1.66325部隊保障部，北京102205；2.軍事經(jīng)濟學院，湖北武漢430035）

β-胡蘿卜素是一種重要的天然色素，具有增色和營養(yǎng)補充雙重功能，在食品工業(yè)、動物飼料行業(yè)、醫(yī)藥、保健品和化妝品等行業(yè)被廣泛應用。對β-胡蘿卜素的生物功能做了簡要概述，在此基礎上，對其在高原功能食品中的應用展開了論述，并展望了其應用前景和發(fā)展趨勢。

β-胡蘿卜素；高原功能食品；耐缺氧；光保護

高原地區(qū)在我軍防御作戰(zhàn)中有著重要的戰(zhàn)略地位，海拔高、氣候寒冷以及氧分壓低等特殊的自然環(huán)境條件對初到高原人群造成的高原反應嚴重影響部隊的戰(zhàn)斗力，為適應“能打仗，打勝仗”的要求，功能食品的開發(fā)成為軍用食品科研領域研究的焦點，在研究的過程中，發(fā)現(xiàn)β-胡蘿卜素可作為功能因子添加到高原功能食品中。本文以β-胡蘿卜素的生理功能為基礎，主要闡述了β-胡蘿卜素在高原功能食品中的應用，為高原功能食品的進一步研究提供參考。

1　β-胡蘿卜素概述

β-胡蘿卜素（β-carotene）是自然界中普遍存在的并且是最穩(wěn)定的天然色素，呈橘黃色，有光澤的斜方六面體或結晶粉末，熔點176℃～184℃，輕微異臭或異味，遇光、氧氣和熱不穩(wěn)定，在弱堿條件下較穩(wěn)定，主要來源是綠葉植物和黃色、橘黃色的水果等天然的食物。

隨著對β-胡蘿卜素的研究逐漸增多，人們對其生物功能的認識日漸明朗。β-胡蘿卜素是類胡蘿卜素的一種，而類胡蘿卜素由于其特殊的共軛結構使之具有良好的抗氧化能力［1-3］，是一種良好的自由基猝滅劑，具有解毒作用。β-胡蘿卜素是轉化成維生素A的前體物質［4］，在一定的條件下β-胡蘿卜素在人體內(nèi)可以轉化為維生素A，是維護人體健康不可缺少的營養(yǎng)素，同時可以調(diào)節(jié)機體的免疫系統(tǒng)，具有一定的抗輻射損傷作用［1，3］。此外，β-胡蘿卜素還具有光保護［2］、預防眼疾、心血管疾病、白內(nèi)障，防止老化和衰老引起的多種退化性疾病，以及促進兒童生長發(fā)育，美容等一系列重要作用［4］。目前β-胡蘿卜素主要以膠囊和膠狀物的形式作為營養(yǎng)增補劑和著色劑廣泛應用于食品、保健品和藥品等領域，是良好的著色劑和營養(yǎng)增補物質［5］。

2　β-胡蘿卜素在高原功能食品中的應用

β-胡蘿卜素是一種較為安全穩(wěn)定的天然食用色素，是A類優(yōu)秀和有營養(yǎng)的食品添加劑，被聯(lián)合國糧農(nóng)組織和世界衛(wèi)生組織食品添加劑聯(lián)合專家委員會推薦。然而由于僅適合油性產(chǎn)品及蛋白質性產(chǎn)品的開發(fā)，β-胡蘿卜素的應用范圍收到了限制。近年來隨著科技的迅速發(fā)展，利用現(xiàn)代高新技術處理，例如微膠囊技術等，可將β-胡蘿卜素轉化為水溶性色素，使其應用范圍得到了擴展，在食品工業(yè)已被廣泛應用于食品添加劑和食品的營養(yǎng)強化。

我國地域遼闊，3000米以上的高原地區(qū)約占全國面積的六分之一，是我國主要的防御要點，然而高原高寒、缺氧、紫外線照射強烈等特殊的地理環(huán)境給部隊執(zhí)行任務帶來了很大的障礙，如何從飲食方面保障部隊官兵的健康一直是軍需裝備研究領域的重點。根據(jù)β-胡蘿卜素的生理功能，目前主要作為食品添加劑和營養(yǎng)增補劑應用于食品工業(yè)上，但在軍用食品應用上仍是空白，建議將其應用于高原功能食品中，用來豐富軍用食品品種系列，滿足高原部隊平時和戰(zhàn)時特殊的營養(yǎng)需要。

2.1耐缺氧

課題組在密閉缺氧實驗中用40只健康雄性昆明小鼠（18 g～22 g）為研究對象，將小鼠隨機分為四組（蒸餾水組，低劑量組，中劑量組，高劑量組），對實驗小鼠灌胃一周后，進行密閉缺氧實驗［6］。結果發(fā)現(xiàn)，β-胡蘿卜素可明顯提高小鼠在密閉缺氧狀態(tài)下的存活時間，證明了β-胡蘿卜素具有耐缺氧作用，對于耐缺氧作用的具體機理還有待進一步研究。此外還有其他相關研究證實，β-胡蘿卜素有改善和強化呼吸道系統(tǒng)功能。

高原地區(qū)海拔高，氣候寒冷，氧分壓低，長期生活在高原環(huán)境中的官兵對耐缺氧食品有著特殊的需求。以β-胡蘿卜素的生物功能為基礎，將β-胡蘿卜素直接添加或通過微膠囊技術等現(xiàn)代高新技術處理后形成水溶性的物質后，以功能因子的形式添加到功能食品中，使官兵補充到充足的β-胡蘿卜素，對提高官兵的高原適應能力，維持良好的健康水平和保障戰(zhàn)斗力的發(fā)揮有著重要作用。具體來說，主要有兩種實現(xiàn)方式：一是作為營養(yǎng)成分在加工過程中加入到飲料、壓縮干糧、自加熱食品等中，豐富現(xiàn)有功能食品的營養(yǎng)。二是開發(fā)研制新型的滿足部隊實際需要的高原功能食品（如高原功能性餅干）。

2.2光保護

高原空氣稀薄，空氣中塵埃和水蒸氣的含量少，大氣透明度高，隨著海拔的升高太陽光透過率逐漸增加，強紫外線和太陽輻射主要影響暴露的皮膚，曬斑、水腫、色素沉著、皮膚增厚及皺紋增多等皮膚疾病在高原環(huán)境極為多見；眼睛也容易發(fā)生急性損傷，主要引起急性角膜炎、白內(nèi)障、視力障礙及雪盲癥，對人體造成了嚴重損傷。

有研究表明［4］服用高劑量的β-胡蘿卜素會減少人們對太陽的敏感度，對長期生活在高原被太陽光直射而引起皮膚疾病的人員，有針對性地補充β-胡蘿卜素對其癥狀有明顯的改善效果。中國人民解放軍長期駐守在高原地區(qū)的官兵面臨太陽輻射的威脅，皮膚均有不同程度的受損，因此可考慮將β-胡蘿卜素加入到高原功能食品中，使官兵通過飲食在獲得營養(yǎng)成分的同時也能得到治療。另外，天然β-胡蘿卜素還可以添加在日用化妝品（唇膏，胭脂）中，配合提取物中的殘留成分（氨基酸、維生素、微量元素和其他生物活性物質），能保持皮膚色澤圓潤自然，發(fā)揮一定的保護作用。應該注意的是，β-胡蘿卜素有助于保護皮膚敏感人士免受日光的傷害，但是它沒有防曬的效果。

2.3增強免疫力

高原缺氧環(huán)境對人體免疫細胞有較大影響，導致駐高原地區(qū)官兵免疫機能大大降低，眾所周知，免疫功能對疾病的發(fā)生發(fā)展有著重要的影響，免疫功能下降損害人員健康，影響部隊戰(zhàn)斗力。大量文獻報道［7-10］，β-胡蘿卜素作為類胡蘿卜素的一種，能增加免疫系統(tǒng)中B細胞的活力、嗜中性白血球的數(shù)目和自然殺傷細胞的數(shù)目，使機體的免疫功能大大增強。此外，β-胡蘿卜素在人體內(nèi)還能轉化為維生素A，具有維生素A的生理活性，而維生素A能促進免疫球蛋白的合成，對機體免疫功能有著重要的影響，缺乏時，細胞免疫呈現(xiàn)下降趨勢。將β-胡蘿卜素應用在高原食品中供高原官兵長期食用，可有效提高高原官兵的免疫力，對維持體質有重要作用。

2.4抗輻射

輻射對生物機體的損傷包括造血功能損傷、細胞DNA損傷及生物膜損傷等方面，電離輻射產(chǎn)生的大量自由基會破壞機體的抗氧化體系的平衡，引起細胞代謝障礙，對機體造成損傷。文獻顯示［4，11］，β-胡蘿卜素是強有力的抗氧化劑，具有清除自由基的能力，對防治癌癥有明顯療效，能改善輻照動物DNA的損傷［12］，降低輻照動物慢性期的死亡率，增加輻照動物全血中超氧化物歧化酶的活力，對胸腺、睪丸等組織結構的損傷具有一定的保護作用［13］。

長期面臨太陽強紫外線輻射的高原官兵、雷達部隊人員及核研究工作人員，由于職業(yè)崗位原因，受輻射損害幾率較大，長期食用含β-胡蘿卜素的功能食品能減少人體受輻射和超量紫外線照射的損害，對保證特殊崗位職業(yè)官兵健康和維持戰(zhàn)斗力的發(fā)揮有著重要意義。

3　β-胡蘿卜素在高原功能食品中的應用展望

近年來β-胡蘿卜素在食品工業(yè)、動物飼料行業(yè)、醫(yī)藥、保健品和化妝品等行業(yè)已被廣泛應用。隨著生活水平的提高，人們健康意識逐漸提升，對像β-胡蘿卜素這樣安全無毒又具有營養(yǎng)功能的天然色素越來越受人們重視，由于其取材和生物功能的優(yōu)越性，使其具有巨大的應用發(fā)展?jié)摿?。?胡蘿卜素來源廣，易獲得，具有著色和營養(yǎng)補充雙重能，在食品中的應用量增加；在醫(yī)藥方面，β-胡蘿卜素具有預防癌癥，提高免疫力，預防心血管疾病等功能，促進了β-胡蘿卜素的快速發(fā)展。這些也給部隊功能食品研究領域提供了新思路。

在原料獲取上，目前市場上主要存在兩種形式的β-胡蘿卜素：合成β-胡蘿卜素和天然β-胡蘿卜素。β-胡蘿卜素的生產(chǎn)方法有植物提取法、生物發(fā)酵法和化學合成法三種［2，14-15］。提取方法主要有有機溶劑提取法、超聲波輔助提取法、微波輔助提取法、超臨界流體萃取法和酶反應法等［16］。植物提取和生物發(fā)酵法生產(chǎn)的β-胡蘿卜素為天然產(chǎn)品，含有各類胡蘿卜素和增效因子，人體吸收好，營養(yǎng)成分高，無毒副作用?；瘜W合成法生產(chǎn)的β-胡蘿卜素為合成產(chǎn)品，可能含有純化過程的殘留物，人體過多攝入會造成中毒［17］。因此，應用于高原功能食品的β-胡蘿卜素主要應以天然產(chǎn)品為主，但成本較高，可以通過擴大生產(chǎn)規(guī)模的方式來彌補這一缺點。

將來，欲促進β-胡蘿卜素的應用發(fā)展，尤其在推進高原功能食品中的應用中，研究人員需在機理研究、原料獲取、生產(chǎn)方法和提取方法及基因工程改造和檢測方法等諸多方面開展研究，在生產(chǎn)、加工、制作、儲存和處理過程中探究和引入先進技術和先進工藝，提高天然β-胡蘿卜素的產(chǎn)率、保存率和純度，促進其在社會食品工業(yè)和軍隊高原功能食品中的應用。應注意的是，在開發(fā)新市場拓展新領域的過程中，要注重β-胡蘿卜素的應用安全性評價，因為β-胡蘿卜素也有一定的局限，過量食用會使皮膚色素變成橙黃色；忌與酒精同食，否則易在肝臟中程產(chǎn)生毒素，所以在添加到食品中時應嚴格依照推薦劑量，不得隨意超量使用。

對β-胡蘿卜素的應用研究，部隊需借鑒地方經(jīng)驗，充分利用地方資源，走軍民融合式發(fā)展路子，使我軍功能性軍用食品又好又快發(fā)展。

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Application of β-carotene in Plateau Military Functional Food

LIU Dong-song1，SHAO Jian-gang2，HAN Pei-tao2，LI Xiao-li2，*
（1.Army 66325 Support Department，Beijing 102205，China；2.Military Economy Academy，Wuhan 430035，Hubei，China）

β-carotene is a kind of important natural pigment，it has a double function of color adding and nutrition supplements，and it also has been widely used in the area of food industry，animal forage industry，medicine，Health-Care products，cosmetic industry and so on.This paper summarizes the biological function of β-carotene briefly.On this basis，the paper discusses the application of β-carotene in the plateau functional foods，and then provides an outlook of its application prospect and development trend.

β-carotene；plateau military functional food；anti-anoxia；photoprotection

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.13.039

2014-06-17

劉冬松（1989—），男（漢），助理員，本科，軍需勤務指揮專業(yè)。

李曉莉，教授，博士生導師。