蛹蟲草所產(chǎn)類胡蘿卜素的穩(wěn)定性研究

高燕燕，黃 磊

(1.貴州大學(xué)，貴州貴陽550025;2.貴州師范大學(xué)，貴州貴陽550001)

類胡蘿卜素是全球生態(tài)系統(tǒng)中的一大類色素，是自然界中分布非常廣泛且十分重要的色素之一。類胡蘿卜素作為重要的營養(yǎng)素來源，不僅能增加機體免疫功能、防病保?。?］，而且在醫(yī)藥工業(yè)、食品、飼料和養(yǎng)殖業(yè)方面用途廣泛。許多研究表明，類胡蘿卜素能抑制腫瘤的發(fā)生和生長，預(yù)防眼病和心血管病，增加人體的抗氧化能力［2－3］。但類胡蘿卜素在自然存放條件下，很不穩(wěn)定，容易發(fā)生順反異構(gòu)化及氧化降解，降解后產(chǎn)物多為醛、酮類化合物，可能會對人體有害。類胡蘿卜素的穩(wěn)定性已經(jīng)成為其在食品工業(yè)推廣和使用時急需解決的主要問題［4］。蛹蟲草作為重要的絲狀真菌，豐富的活性物質(zhì)一直以來都是研究的熱點，從中提取活性物質(zhì)具有很好的市場價值，類胡蘿卜素作為其眾多活性之一，對其理化性質(zhì)進行研究具有很好的意義。本文主要對蛹蟲草菌絲體提取的類胡蘿卜素進行了初步研究，以及溫度、金屬離子、雙氧水、鹽酸、氫氧化鈉及光照等諸多因素對所產(chǎn)類胡蘿卜素穩(wěn)定性的影響，以期為提高類胡蘿卜素的應(yīng)用開發(fā)提供一定的參考。目前，有關(guān)于高蛹蟲草類胡蘿卜素產(chǎn)量研究得比較多，關(guān)于其穩(wěn)定性未見相關(guān)報道，因此本研究具有較大的創(chuàng)新性。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

蛹蟲草菌株Cordyceps militaris 貴州大學(xué)微生物實驗室保藏;其它試劑 均為分析純。

SHA－8A數(shù)顯氣浴恒溫振蕩器 常州普天儀器制造有限公司;DH－360A培養(yǎng)箱 北京科偉永興儀器有限公司;FA1004N電子天平 上海菁海儀器有限公司;GZX－GF－101電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上海躍進醫(yī)療器械廠;TW8恒溫水浴鍋 儀萊博技術(shù)有限公司;UV－5100紫外可見分光光度計 北京美泰科儀檢測儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 培養(yǎng)方法 菌株斜面活化后，洗下孢子，接入種子培養(yǎng)基中，28℃ 180r/min搖床培養(yǎng)72h;按10%接種量接入發(fā)酵培養(yǎng)基，28℃ 180r/min搖床培養(yǎng)72h后，靜置培養(yǎng)7d，結(jié)束培養(yǎng)。

1.2.2 色素提?。?］稱取干燥菌絲體0.1g加3mol/L鹽酸溶液1mL，室溫下浸泡2.5h，沸水浴4min，迅速冷卻，4000r/min離心5min棄上清液，沉淀用蒸餾水洗滌2次后加入5mL丙酮震蕩30min提取類胡蘿卜素，離心得上清液為類胡蘿卜素提取液［5］。

1.2.3 類胡蘿卜素定性分析 光譜測定［6］:類胡蘿卜素丙酮浸提液，于紫外可見分光光度計在300～600nm波長范圍內(nèi)測定。

1.2.4 類胡蘿卜素穩(wěn)定性測定方法 在類胡蘿卜素溶液中加入不同的添加物，每組試驗根據(jù)試驗?zāi)康谋４嬖诓煌臈l件下，定時于440nm處測定色素溶液的吸光值，以吸光值的變化差異反映類胡蘿卜素對各種物質(zhì)的穩(wěn)定性，以不添加任何物質(zhì)的色素提取液作為對照，分別考察溫度、金屬離子、雙氧水、鹽酸、氫氧化鈉及光照對蛹蟲草類胡蘿卜素穩(wěn)定性的影響。

2 結(jié)果與分析

2.1 蛹蟲草類胡蘿卜素特征吸收光譜檢測

紫外－可見光吸收波譜可作為類胡蘿卜素的特征依據(jù)［7］。研究中獲得的蛹蟲草類胡蘿卜素丙酮溶液在360～600nm波長范圍內(nèi)進行吸收光譜分析，結(jié)果如圖1所示。出現(xiàn)三指特征吸收峰，分別在416、440、468nm有吸收峰，440nm處有最大吸收峰，這符合類胡蘿卜素為萜類物質(zhì)的一般反應(yīng)［8］。

圖1 產(chǎn)類胡蘿卜素波譜掃描圖譜Fig.1 Absorption spectra of carotenoid of Cordyceps militaris

2.2 類胡蘿卜素的穩(wěn)定性研究

2.2.1 溫度對類胡蘿卜素穩(wěn)定性的影響 由圖2可知從蛹蟲草菌絲體中提取的類胡蘿卜素在溫度低于60℃時，同一溫度處理不同時間，其吸光值未出現(xiàn)明顯差異;且不同溫度處理相同時間，其值也未出現(xiàn)顯著性差異。由此可得，該類類胡蘿卜素在60℃以下比較穩(wěn)定，可長時間保存。

然而，當(dāng)溫度大于80℃時，隨著處理時間的延長，其吸光值降低。此時溫度越高，對類胡蘿卜素的破壞力越大，說明該菌所產(chǎn)的類胡蘿卜素穩(wěn)定性不夠，容易受到外界環(huán)境溫度的升高而受到損失。

2.2.2 金屬離子對類胡蘿卜素穩(wěn)定性的影響 將類胡蘿卜素溶液分別在不同金屬離子經(jīng)過不同時間處理，測定440nm處吸光值的變化。從圖3中可以看出不同的金屬離子對該類胡蘿卜素的影響具有較大差異。Mg2+、Na+、K+、Al3+、Ca2+對該類胡蘿卜素的穩(wěn)定性影響不大，且長時間處理后，吸光值差異不顯著。而Fe3+、Cu2+對其影響較大，在處理12h后其吸光值變化明顯，降到0.2以下。因此，類胡蘿卜素在生產(chǎn)、運輸、保存等各個環(huán)節(jié)都應(yīng)盡量避免使用鐵制或銅制器皿。

圖3 金屬離子對類胡蘿卜素的影響Fig.3 The effects of ions of mental on the carotenoid of Cordyceps militaris

2.2.3 雙氧水對類胡蘿卜素穩(wěn)定性的影響 從圖4可以看出，雙氧水對類胡蘿卜素沒有太大的破壞作用，但隨著雙氧水濃度的增加，吸光度會出現(xiàn)略微下降，并隨著時間的延長，吸光度逐漸降低，說明雙氧水具有破壞該類胡蘿卜素分子的能力，但是破壞能力不明顯，這與該菌所產(chǎn)類胡蘿卜素的獨特結(jié)構(gòu)有關(guān)，說明該菌具有較強的耐氧化性［9－10］。

圖4 雙氧水對類胡蘿卜素的影響Fig.4 The effects of H2O2 on the carotenoid of Cordyceps militaris

2.2.4 鹽酸、氫氧化鈉對類胡蘿卜素穩(wěn)定性的影響 各取5mL類胡蘿卜素于試管中，分別加入0.1%、0.5%、1%、2%、4%的HCl和NaOH 溶液5mL，置于暗處，每一樣品平行重復(fù)三次，定時測量吸光值變化。結(jié)果如表1所示。可以看出，鹽酸對類胡蘿卜素破壞作用較強，濃度越高，對類胡蘿卜的破壞力越強;且同一濃度作用時間越長，對其破壞力也越強。氫氧化鈉對其影響不大，且隨時間延長吸光度還會略微提高。部分研究者認(rèn)為可能是類胡蘿卜素的立體結(jié)構(gòu)發(fā)生改變的結(jié)果，但這一結(jié)果有待進一步證實。

2.2.5 光照對類胡蘿卜素穩(wěn)定性的影響 將提取的類胡蘿卜素用丙酮稀釋一定倍數(shù)后，各取20mL平行三次，置于陰暗處、室內(nèi)自然光和625Lx光照下，定時測定吸光度。結(jié)果如表2所示:可以看出類胡蘿素耐光性較差，625Lx光照10d，損失超過40%。而在暗處及自然光長時間處理后，其損失率不顯著。因此在儲藏過程中盡可能避光，避免造成損失。

表1 鹽酸、氫氧化鈉對類胡蘿卜素的影響Table 1 The effects of HCl and NaOH the carotenoid of Cordyceps militaris

表2 光照對類胡蘿卜素的影響Table 2 The effects of light on the carotenoid of Cordyceps militaris

3 結(jié)論與討論

本試驗結(jié)果顯示，從蛹蟲草菌絲體中提取類胡蘿卜素對溫度較敏感，當(dāng)溫度大于80℃時，類胡蘿卜素不穩(wěn)定，其破壞作用隨著時間的延長而增強，且溫度越高，破壞作用越大，這一結(jié)果與劉金霞等［11］的研究結(jié)果相一致。其原因可能是類胡蘿卜素分子在受熱過程中結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，進而導(dǎo)致其穩(wěn)定性降低。

同時，該類胡蘿卜素對Fe3+和Cu2+較其他金屬離子敏感，能夠引起類胡蘿卜素?fù)p失，造成其穩(wěn)定性下降，可能是通過氧化作用來改變類胡蘿卜素的結(jié)構(gòu)［9－10］。類胡蘿卜素有較強的耐氧化性［12－13］。其抗氧化機理在于其可作為脂類鏈?zhǔn)窖趸磻?yīng)的阻斷劑，保護細(xì)胞膜中脂質(zhì)不被氧化，起到預(yù)防人體有關(guān)疾病的作用［14－15］。類胡蘿卜素對自然光及單一光源的光較敏感，其原因可能是光對類胡蘿卜素的兩種作用效應(yīng)，一種是形成順反雙鍵，使電磁波譜向藍(lán)端漂移2nm至10nm之間，另一種是加速類胡蘿卜素鏈的氧化，呈色基團降解斷裂所致，光譜向紫外區(qū)轉(zhuǎn)移，并且失去本來顏色［16］。綜上可見，在以類胡蘿卜素作為食品添加劑的實際應(yīng)用中應(yīng)避光、避免使用銅制、鐵制器皿保存，且在各個環(huán)節(jié)中應(yīng)注意pH，在堿性環(huán)境中，應(yīng)保持在60℃以下。

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