黑色素的研究现状【文献综述】.doc

1、 1 毕业论文文献综述 食品科学与工程 黑色素的研究现状 摘要： 黑色素是广泛存在于植物、动物和微生物机体中的天然黑色素，在化妆品、食品添加剂、医用领域的价值巨大，本文作者通过查阅文献等方法，初略了解了黑色素的种类、结构、功能，并对其巨大的发展潜力做了展望。 关键词： 黑色素；种类；结构；功能 “民以食为天”，食品工业是永不衰落的朝阳产业，随着食品工业的迅速发展，国内外对使用色素的需要量大大增加，天然色素作为食品添加剂和食品功能性成分，其安全性足可保证，其代替合成色素是必然趋势。黑色素是一种天然使用色素，安全、无毒、资源丰富，而且有一定的营养和药理作用 1，在食品、化妆、医药等方面有着巨大的应

2、用潜力 2。本文主要对黑色素的种类、结构、功能做了一些简单的综述。 1 黑色素的种类 按照意大利化学家 Nicolaus3的观点，可以将黑色素分为真黑色素、棕黑色素和异黑色素三大类： （ 1）真黑色素 ：常呈黑色或棕色，含有氮原子，不含硫原子，由酪氨酸、多巴胺、二羟苯丙氨酸（多巴）、酪胺等氧化聚合而成； （ 2）棕黑色素：颜色比真黑色素淡，呈棕色、红色甚至黄色，含有氮和硫原子，结构与真黑色素的相似，但其中还有半胱氨酸或谷胱甘肽的参 与； （ 3）异黑色素：颜色与真黑色素一样，呈黑色或棕色，主要存在于植物和微生物中，是在多酚氧化酶的存在下通过多酚氧化聚合而成。 2 黑色素的结构 黑色素基础结构是

3、一些共价交联的吲哚环（图 1） 4。国内外的研究结果已将黑色素的所有结构明朗化，大多数黑色素都是吲哚的对聚物，还包括一些其它途径合成的不定量的吲哚的前体产物。吲哚区在范得华力的作用下彼此重叠，经 X-射线衍射分析 ，重叠的层与层间的距离为 3.4A，但是其它一些成分的不规则插入会使得一些多聚物区域的形态不定 5。 2 图 1 黑色素的基本结构图 目前关于 真、棕、异黑色素的结构还不完全清楚。 Nicolaus 和 Swan 研究出的真、棕黑色素结构模式已被物理、化学、及生物学家广泛的采纳，两者的结构如图 2 所示。Francesco De Angelis 等 6人研究认为异黑色素可能是多酚氧化

4、物。但该实验是在 25的碱性还原条件下进行的，在较 高温度下黑色素极易发生化学反应，因此该实验结果对于异黑色素的结构只具有参考价值。 Nicolaus3等人对鱿鱼黑色素进行了研究，认为其结构可能为吲哚环。 图 2 真黑色素和棕黑色素的结构图 3 黑色素的功能 黑色素具有很多重 要的生物学功能，可为生物体提供结构性强度，保护生物免受紫外线、重金属污染、电离辐射、低温核高温等环境的危害。黑色素还是很好的光保护剂、鳌合剂、抗辐射剂、生物抗氧化剂、免疫促进剂、生物半导体材料。近年来的研究还表明，黑色素还具有抗癌、抗蛇毒、抗肿瘤、抑制爱滋病毒复制、治疗帕金森症、降血脂等作用。 3.1 为生物体提供结构性

5、强度 黑色素通过与蛋白质交联加固结构，为生物提供结构性强度并保护蛋白质不被降解7。一些植物种子荚果、昆虫表皮、受伤的水果皮等，当它们黑化后就会变坚硬 8。孢3 子囊、子囊壳和菌核等许多真菌 结构通过黑化作用后也可提高它们的抗张强度。黑色素还可以抑制多种酶对真菌细胞壁的溶解，从而增强真菌的强度。 3.2 抗辐射 黑色素是目前所知的唯一能保护生物免受辐射伤害的天然内源生物聚合体 9。黑色素的抗辐射作用包括物理和化学二个方面。物理保护是指黑色素通过吸收和射散等方式直接阻挡辐射，如毛发或皮肤中的黑色素可以射散辐射，眼睛中的黑色素则可以吸收有害辐射；化学保护是指黑色素能光诱导产生的自由基，从而达到免受自

6、由基伤害的目的。据报道，黑色素已被用于保护苏云金芽孢杆菌生物杀虫剂，使其免受阳光紫外线的损害，以延 长其杀虫时效 10。 3.3 化学保护 黑色素是一种良好的化学保护色素，能保护生物免受抗生素或其他药物以及重金属等有毒物质的伤害。黑色素可以与某些抗生素结合，降低抗生素运输到靶细胞的剂量 9。真菌和细菌中黑色素还可保护它们免受寄主植物中酚类物质的毒害。由于黑色素中存在较多的羟基基团，可与重金属阳离子结合，并会对其功能和颜色产生影响。 3.4 吸收、保持、储存和转换能量 黑色素能储存电能，并能将其缓慢转化为热能。黑色素是一种良好的无定形半导体，能将吸收的电能（活化能）量子化，其导电性随着温度的升高

7、而升高 11。同时，黑色素常作为一个电介质而被极化，并缓慢的释放电荷。它还可以吸收许多种形式的能量，并将其转化为可再利用的能量（声音、光和热）。 3.5 抗肿瘤 黑色素的抗肿瘤作用与其能消除自由基有关，还与其能抑制强烈致癌物质亚硝胺的形成有关 12。而且黑色素中的花色苷类物质可以促进胶原的合成，增加胶原的抵抗性，抑制胶原酶的活性，从而增强抗肿瘤的功能 13。日本学者研究表明，当黑色素与亚硝酸盐的比例为 1 3 时，能抑制 99%的亚硝胺的形成。聂凌鸿 14研究发现，紫甘薯黑色素中含有一种脱氢表雄酮的化学物质，它 可以防止结肠癌和乳腺癌。 3.6 降血脂 黑色素对心血管的保护作用是最先被发现的，

8、主要是其富含的花色苷在起作用。通过在饲养高胆固醇大鼠的膳食中添加黑色素的实验，发现添加组大鼠的肝和血液中的胆固醇含量均较对照组低，证明黑色素能降低体内胆固醇，有利心脑血管疾病的防治 15。秦玉等 16也研究了黑米花色苷提取物胶囊对治疗高脂血症的临床疗效，结果表明黑米花色苷提取物胶囊具有明显的辅助降血脂作用。 4 4 黑色素的开发前景 黑色素是由苯酚或者吲哚氧化聚合而成的大分子 2，广泛存在于动植物和微生物中，具有抗氧化、抗辐 射、抗癌、延缓衰老、降血脂等功效。目前，黑色素在我国有着广泛的开发前景，如食品业、医药业、化工业、农业方面都有着广泛的应用。在食品方面，主要作为使用色素和抗氧化剂，既可以

9、调色，又可起保健作用。在药品开发方面，由于黑色素对过氧化氢、超羟基自由基、超氧阴离子自由基都有清除作用，因此开发利用黑色素对医药和化妆品行业有重要意思 17。在保健功能食品上，可利用黑色素的功效成分生产口服液、营养保健片、多维胶囊等。 随着科学技术的进步，人民生活水平的提高，人们越来越关注对人类健康有益的天然动植物功能产品，因此，天然色素 -黑色素具有深远的现实意义和广泛的应用前景。 参考文献 1 陈雪峰 ,苏桂峰 ,周厌礼 .我们黑色素微生物资源的研究现状 J.食品工业科技 ,2008,(6):316-319. 2 人雁 ,张唯飞 .花色苷的研究进展 J.中国食品添加剂 ,2006,(4):

10、71-76. 3 Nicolaus R A.Melanins M. Paris:Hermann press,1968:1-310. 4 李荣 .花椒籽黑色素提取纯化及性质研究 D.西北农林科技大学硕士学位论文 ,2009:12-14. 5 许 友姣 ,刘洋 ,陆丽霞 ,等 .新天然色素的研究进展 J.食品研究与开发 ,2009,30(1):165-168. 6 Francesco DA, Antonio A, Fabio M. Partial Structures of Truffle Melanins J. Phytochemistry,199 6,43(5):1130-1106. 7 霍弗

11、里特 M,斯泰因比希尔 A.生物高分子 :第一卷 木质素、腐残质和煤 M.郭圣荣 ,译 .北京 :化学工业出版社 ,2004:251-273. 8 王玉洁 ,符坚 ,刘楠 ,等 .重要的生物资源黑色素及其功能的机能 J.氨基酸和生物资源 ,2003,25(1 ):12-14. 9 姚增玉 .山杏种皮黑色素提取及其性质研究 D.西北农林科技大学硕士学位论文 .2007:6-8. 10 应超 .黑色食品中黑色素的研究现状 J.科学教育 ,2010,16(1):95-96. 11 Vitkin I A, Woolsey J, Wilaon BC, et al. Optical and thermal

12、 characterization of natural (sepia officinalis) melanin J. Photochemistry and Photobiology.1994,59(4):455-462. 12 李红 ,刘树兴 ,张东升 .黑色食品保健功能的探讨 J.农产品加工 ,2007,(9):72-73. 13 岳静 ,方宏筠 ,黄红光 .紫甘薯红色素的研究进展 J.辽宁农业科学 ,2003,(5):22-25. 14 聂凌鸿 .甘薯资源的开发利用 J.现代商贸工业 ,2003,(5):45-47. 15 王鹏 ,韩伟 ,王文亮 .我国黑色食品的营养保健 功能及开发前景 J.现代农业科学 ,2010,(17): 359-362. 16 秦玉 ,凌文华 .黑米花色苷提取物胶囊对高血脂症病人的降血脂作用 J.食品科学 ,2008,29(4): 540-542. 17 苏玉春 ,陈光 ,汪树生 .黑豆色素的稳定性研究 J.吉林农业科学 ,2008,33(6):94-96. 5