β-胡蘿卜素催化異構(gòu)化及9-順式β-胡蘿卜素制備工藝研究

閆紅曉， 孫清瑞，2， 李 東， 張連富*，3

（1.江南大學(xué) 食品學(xué)院，江蘇 無(wú)錫214122；2.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué) 食品學(xué)院，黑龍江 大慶163319；3.江南大學(xué)國(guó)家功能食品工程技術(shù)研究中心，江蘇 無(wú)錫 214122；4.淮陰工學(xué)院 生命科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院，江蘇 淮安223001）

β-胡蘿卜素催化異構(gòu)化及9-順式β-胡蘿卜素制備工藝研究

閆紅曉1， 孫清瑞1，2， 李 東2，4， 張連富*1，3

（1.江南大學(xué) 食品學(xué)院，江蘇 無(wú)錫214122；2.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué) 食品學(xué)院，黑龍江 大慶163319；3.江南大學(xué)國(guó)家功能食品工程技術(shù)研究中心，江蘇 無(wú)錫 214122；4.淮陰工學(xué)院 生命科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院，江蘇 淮安223001）

β-胡蘿卜素異構(gòu)體中，9-順式異構(gòu)體具有更高的生理活性。通過(guò)碘摻雜二氧化鈦納米催化劑在乙酸乙酯中非均相催化全反式β-胡蘿卜素異構(gòu)化，制備高順式構(gòu)型占比的β-胡蘿卜素。經(jīng)液相－離子阱質(zhì)譜聯(lián)用儀分析，證實(shí)催化產(chǎn)物主要為15-順式、13-順式、9，13-雙順式、全反式和9-順式等5種β-胡蘿卜素異構(gòu)體。以9-順式β-胡蘿卜素相對(duì)含量為評(píng)價(jià)指標(biāo)，在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)選出制備高9-順式β-胡蘿卜素異構(gòu)體的最優(yōu)條件為：溫度75℃，時(shí)間90 min，底物質(zhì)量濃度1 mg/mL，催化劑添加量1.2 mg/mg（基于β-胡蘿卜素），此時(shí)，9-順式β-胡蘿卜素異構(gòu)體質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到25.02%，總順式異構(gòu)體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為47.41%。反應(yīng)過(guò)程中β-胡蘿卜素的降解率為12.6%。結(jié)論：碘摻雜二氧化鈦納米催化劑催化全反式β-胡蘿卜素異構(gòu)化適用于高9-順式β-胡蘿卜素的制備，此制備工藝簡(jiǎn)單且成本較低。

β-胡蘿卜素；異構(gòu)體；HPLC-APCI-MS；異構(gòu)化

目前市場(chǎng)上存在的β-胡蘿卜素有天然和合成兩類(lèi)產(chǎn)品，主要以合成的產(chǎn)品為主，合成的β-胡蘿卜素幾乎全部為反式，而天然的β-胡蘿卜素產(chǎn)品因其較高含量的順式異構(gòu)體，在人體內(nèi)的吸收率是合成β-胡蘿卜素的10倍左右［1］。β-胡蘿卜素的抗氧化性及抗癌性能與其順?lè)串悩?gòu)情況有關(guān)［2］。有學(xué)者研究表明，9-順-β-胡蘿卜素的抗氧化性比全反式強(qiáng)［3-4］，而且富含9-順式的天然β-胡蘿卜素能抑制動(dòng)脈粥樣硬化［5-6］，降低癌癥患病率［7-8］，但合成的β-胡蘿卜素沒(méi)有抑制動(dòng)脈粥樣硬化惡化的效果［5］，也不能降低癌癥患病率［7-10］，同時(shí)對(duì)心血管疾病也沒(méi)有抑制效果［10］。再者，天然產(chǎn)物的各個(gè)異構(gòu)體在生物體內(nèi)的協(xié)同作用是其表現(xiàn)出顯著生物學(xué)功能的重要保障［11］。現(xiàn)有研究結(jié)果表明，9-順-β-胡蘿卜素在特殊培養(yǎng)的鹽生杜氏藻中含量最高［6］，達(dá)到40%左右，總順式達(dá)到50%左右，但其順式異構(gòu)體種類(lèi)比較少，除了全反式和9-順式以外，只含有少量13-順式異構(gòu)體［12］。以培養(yǎng)鹽生杜氏藻的方法來(lái)生產(chǎn)9-順含量較高的β-胡蘿卜素，不僅需要提供強(qiáng)輻射，較高的溫度，高鹽度，高溶氧等各種條件，而且分離提純較為繁瑣，成本很高［11］。因此，尋求一種操作簡(jiǎn)單且成本較低的制備異構(gòu)體種類(lèi)豐富且9-順含量較高的β-胡蘿卜素的技術(shù)尤為必要。

以類(lèi)胡蘿卜素為原料，通過(guò)異構(gòu)化處理來(lái)制備高順式構(gòu)型占比類(lèi)胡蘿卜素的常見(jiàn)方法有熱致異構(gòu)化技術(shù)和光致異構(gòu)化技術(shù)［13-17］。但這些技術(shù)普遍存在操作復(fù)雜、周期長(zhǎng)、9-順式β-胡蘿卜素含量低等缺點(diǎn)。例如，光致異構(gòu)化技術(shù)技術(shù)中，需要特殊的反應(yīng)裝置；反應(yīng)規(guī)模難以擴(kuò)大；如果以單質(zhì)碘為催化劑，一則單質(zhì)碘易升華損失，二則反應(yīng)后去除較難，產(chǎn)品的安全性沒(méi)有保障，同時(shí)不可避免增加了生產(chǎn)成本。

江南大學(xué)食品學(xué)院發(fā)明了碘摻雜二氧化鈦納米催化劑在有機(jī)相中無(wú)需光作用即可非均相催化反式類(lèi)胡蘿卜素構(gòu)型轉(zhuǎn)化的技術(shù)，解決了均相催化反應(yīng)中的含碘化合物催化劑分離困難、不能重復(fù)利用、產(chǎn)品中碘殘留量超標(biāo)等問(wèn)題。作者著重探討了該技術(shù)在催化β-胡蘿卜素異構(gòu)化領(lǐng)域的應(yīng)用，通過(guò)碘摻雜二氧化鈦納米催化劑制備異構(gòu)體種類(lèi)豐富且9-順式含量較高的β-胡蘿卜素，以期提高其抗氧化活性和生理活性，并在前人研究的基礎(chǔ)上［18-24］，對(duì)β-胡蘿卜素的順?lè)串悩?gòu)體進(jìn)行分離鑒定，這對(duì)提高合成的β-胡蘿卜素產(chǎn)品的應(yīng)用價(jià)值和拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域具有十分重要的意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與試劑

β-胡蘿卜素晶體（≥96%）：嘉興天和誠(chéng)生物科技有限公司產(chǎn)品；β-胡蘿卜素標(biāo)品（≥98%）：美國(guó)Sigma公司產(chǎn)品；碘摻雜納米催化劑（各元素組成I：Ti：O：C=1.1：30.8：66.6：1.5）：實(shí)驗(yàn)室自制；乙酸乙酯：分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司產(chǎn)品；甲醇，乙腈，甲基叔丁基醚：色譜純，美國(guó)天地試劑有限公司產(chǎn)品。

1.2 儀器與設(shè)備

DF-101S集熱式磁力加熱攪拌器：常州邁科諾儀器有限公司產(chǎn)品；TG18G離心機(jī)：鹽城凱特實(shí)驗(yàn)儀器有限公司產(chǎn)品；LC3000高效液相色譜儀，北京創(chuàng)新通恒科技有限公司產(chǎn)品；液相色譜－離子阱質(zhì)譜聯(lián)用分析儀：Waters 2695泵和Waters 2996二極管陣列檢測(cè)器（PAD）：Waters公司產(chǎn)品；質(zhì)譜儀（包括APCI源）：Bruker Esquire 6000，Bruker公司產(chǎn)品。

1.3 色譜和質(zhì)譜條件

色譜條件：采用C30柱結(jié)合高效液相分析，液相條件：色譜柱：Waters YMC C30柱 （5 um，250 mm×4.6mm）；流動(dòng)相：A相：V（甲醇）∶V（乙腈）=25∶75，B相：甲基叔丁基醚100%；梯度條件：0～20 min，A相由100%減少到50%，20～30 min，A相保持50%；樣品處理溶劑：乙酸乙酯；流量：1 mL/min；柱溫：25℃；進(jìn)樣量：20 μL；DAD光譜掃描范圍：250～600 nm。

質(zhì)譜條件：離子源為 APCI（+）；掃描范圍為 m/ z：310～650；離子源蒸發(fā)溫度：400℃；霧化氣壓力：45 psi；干燥氣流量：5.0 L/min；干燥氣溫度：300℃；霧化電流為3.8 μA。

1.4 試驗(yàn)方法

1.4.1 β-胡蘿卜素順?lè)串悩?gòu)體的分離鑒定 樣品制備方法：稱(chēng)取20 mg β-胡蘿卜素晶體溶于20 mL乙酸乙酯溶液中，并加入一定量的催化劑，避光，加熱回流反應(yīng)一定時(shí)間后冷卻，離心（8 000 r/min）除去催化劑，樣品在零下18℃中存放備用。

β-胡蘿卜素的全反式結(jié)構(gòu)在HPLC上與標(biāo)準(zhǔn)品對(duì)照進(jìn)行鑒定，其他順式異構(gòu)體由液質(zhì)聯(lián)用的檢測(cè)結(jié)果和其光譜結(jié)果來(lái)判斷。

1.4.2 高含量9-順β-胡蘿卜素制備工藝的優(yōu)化

稱(chēng)取一定量β-胡蘿卜素晶體溶于20 mL乙酸乙酯溶液中，并加入一定量的催化劑，避光，加熱回流反應(yīng)一定時(shí)間，反應(yīng)結(jié)束后取樣，利用HPLC在1.3的條件下，以面積歸一化法，在波長(zhǎng)450 nm處檢測(cè)樣品中β-胡蘿卜素各異構(gòu)體的相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

溫度對(duì)異構(gòu)化的影響：反應(yīng)溫度分別選定為：50、55、60、65、70、75、78℃，時(shí)間為120 min，底物質(zhì)量濃度為1 mg/mL，催化劑添加量為1 mg/mg，測(cè)定產(chǎn)物中各異構(gòu)體的含量。

時(shí)間對(duì)異構(gòu)化的影響：反應(yīng)溫度75℃，反應(yīng)時(shí)間分別選定為30、60、90、120、150、180 min，底物質(zhì)量濃度為1 mg/mL，催化劑添加量為1 mg/mg，測(cè)定產(chǎn)物中各異構(gòu)體的含量。

底物濃度對(duì)異構(gòu)化的影響：反應(yīng)溫度75℃，反應(yīng)時(shí)間120 min，底物質(zhì)量濃度分別選定為0.25、0.50、0.75、1、1.25 mg/mL，催化劑添加量為1 mg/mg，測(cè)定產(chǎn)物中各異構(gòu)體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

催化劑添加量對(duì)異構(gòu)化的影響：反應(yīng)溫度75℃，反應(yīng)時(shí)間120 min，底物濃度為1 mg/mL，催化劑添加量分別選定為0.2、0.4、0.6、0.8、1、1.2 mg/mg，測(cè)定產(chǎn)物中各異構(gòu)體的含量。

根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選擇影響異構(gòu)體含量的各主要因素做正交實(shí)驗(yàn)，采用L9（34）設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)，確定最佳制備工藝條件。

1.4.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)的制作 準(zhǔn)確稱(chēng)取10 mg β-胡蘿卜素標(biāo)品溶于乙酸乙酯中，并定容到100 mL作為儲(chǔ)備液，分別吸取儲(chǔ)備液1，2，3，4，5，6，7，8 mL于不同的容量瓶中，定容到10 mL，得到質(zhì)量濃度為10，20，30，40，50，60，70，80 μg/mL的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，以標(biāo)準(zhǔn)溶液的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，以液相譜圖中全反式β-胡蘿卜素峰面積為縱坐標(biāo)作圖，繪制的β-胡蘿卜素標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)如下圖所示。

圖1 β-胡蘿卜素標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)Fig.1 Standard curve of β-carotene

由圖1可知，得到的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)在10～80 μg/mL濃度范圍內(nèi)線(xiàn)性良好。

1.4.4 降解率的計(jì)算 降解率用A表示。

其中，C0為反應(yīng)前反應(yīng)液中β-胡蘿卜素的質(zhì)量濃度，C為反應(yīng)后反應(yīng)液中β-胡蘿卜素的質(zhì)量濃度。

2 結(jié)果與討論

2.1 β-胡蘿卜素順?lè)串悩?gòu)體的分離鑒定

全反式β-胡蘿卜素（樣品1）和經(jīng)異構(gòu)化處理后的β-胡蘿卜素（樣品2）的分離效果如圖2所示。

由圖2可知，對(duì)兩個(gè)樣品的色譜圖進(jìn)行對(duì)照，可以判定，4號(hào)峰應(yīng)是全反式β-胡蘿卜素，樣品2的色譜圖說(shuō)明，至少分離得到了5個(gè)峰。

樣品2分離得到的5個(gè)峰代表的是5種極性相近的物質(zhì)，為了鑒定它們，對(duì)樣品2進(jìn)行了正離子模式的HPLC-APCI-MS分析，檢測(cè)結(jié)果如圖3所示，其中包括總離子流量圖和β-胡蘿卜素母離子［M+H+］（m/z=537）的提取圖。由圖3可知，樣品2的1 到5號(hào)峰都能提取到β-胡蘿卜素的母離子，表明這幾種物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量與β-胡蘿卜素相同，為進(jìn)一步確定這些峰的歸屬，研究同時(shí)對(duì)響應(yīng)較強(qiáng)的2號(hào)峰，4號(hào)峰，5號(hào)峰進(jìn)行質(zhì)譜分析，結(jié)果如圖4所示。由前文知，4號(hào)峰為全反式β-胡蘿卜素，同時(shí)，圖4表明這幾種物質(zhì)與全反式基本相似，所以分離得到的5個(gè)峰可能是β-胡蘿卜素的順?lè)串悩?gòu)體。

圖2 β-胡蘿卜素樣品1和樣品2的HPLC色譜圖Fig.2 HPLC chromatograms of 1 and 2 β-carotene samples

圖3 樣品2的APCI-MS檢測(cè)圖Fig.3 APCI-MS coupling for identification of sample 2

已有學(xué)者利用Q值判定順式異構(gòu)體種類(lèi)［17-20］。順式異構(gòu)體的吸收光譜不僅含有主要吸收峰外，還會(huì)在330～340 nm間出現(xiàn)一個(gè)吸收峰，這被稱(chēng)為“順式峰”。此順式峰的吸光度與主峰的吸光度的比值，即被定義為Q值［25-26］。1～5號(hào)峰的光譜特征圖如圖5所示。

圖4 樣品2中主要峰（2號(hào)，4號(hào)和5號(hào)）的質(zhì)譜圖Fig.4 Positive ion APCI mass spectra of peaks 2，4 and 5 of sample 2

圖5 樣品5個(gè)峰的光譜特征圖Fig.5 Spectral overlays of peaks 1-5 of sample 2

由圖5可知，5種物質(zhì)的光譜特征相似，說(shuō)明它們結(jié)構(gòu)類(lèi)似。結(jié)合質(zhì)譜檢測(cè)結(jié)果，判定它們?yōu)棣?胡蘿卜素異構(gòu)體。1～5號(hào)峰的Q值計(jì)算結(jié)果如表1所示，與前人報(bào)道的Q值進(jìn)行比較，結(jié)果表明，1～5號(hào)峰經(jīng)鑒定依次為15-順式、13-順式、9，13-雙順式、全反式和9-順式β-胡蘿卜素異構(gòu)體。

2.2 高含量9-順-β-胡蘿卜素制備工藝優(yōu)化

2.2.1 催化劑種類(lèi)的篩選 在光照條件下，β-胡蘿卜素全反式異構(gòu)體被碘催化誘導(dǎo)可形成順式異構(gòu)體［23］。作者嘗試采用單質(zhì)碘、碘化鉀、碘摻雜二氧化鈦納米催化劑，在避光條件下催化全反式β-胡蘿卜素形成順式異構(gòu)體，反應(yīng)中保持這3種催化劑中單質(zhì)碘的質(zhì)量相同。

表1 β-胡蘿卜素順?lè)串悩?gòu)體的鑒定Table1 Identification of β-carotene isomers

由圖6可知，與β-胡蘿卜素晶體相比，樣品（B，C，D，E）中9-順式異構(gòu)體含量和總順式異構(gòu)體含量都有所提高，單質(zhì)碘及碘摻雜二氧化鈦納米催化劑催化的樣品（D，E）的9-順式異構(gòu)體含量和總順式異構(gòu)體含量明顯高于僅加熱處理及碘化鉀催化的樣品（B，C）。雖然碘單質(zhì)和碘摻雜二氧化鈦納米催化劑的催化效果基本相同，但一方面單質(zhì)碘易升華，另一方面碘單質(zhì)不能回收重復(fù)使用以及反應(yīng)后需要使用還原劑來(lái)除去碘［27］。而碘摻雜二氧化鈦納米催化劑具有易于與反應(yīng)液分離且可重復(fù)利用的優(yōu)點(diǎn)，這為順式β-胡蘿卜素異構(gòu)體工業(yè)生產(chǎn)提供了可能。

圖6 催化劑種類(lèi)的篩選Fig.6 Screening of catalyst types

2.2.2 溫度 由圖7中A圖可知，隨著反應(yīng)溫度的升高，β-胡蘿卜素中9-順式異構(gòu)體和總順式異構(gòu)體含量隨之升高，但在超過(guò)75℃之后，9-順和總順含量有所下降，這是因?yàn)橐宜嵋阴サ姆悬c(diǎn)在78℃左右，當(dāng)反應(yīng)溫度在溶劑沸點(diǎn)左右時(shí)，反應(yīng)液沸騰，較多的全反式β-胡蘿卜素在反應(yīng)液面的器皿壁上因溶劑快速揮發(fā)而析出，這樣就等同于異構(gòu)化反應(yīng)的反應(yīng)物減少，使平衡朝逆反應(yīng)方向進(jìn)行，所以會(huì)抑制順式異構(gòu)體的生成。故初步選擇75℃為最佳反應(yīng)溫度。

2.2.3 時(shí)間 由圖7（b）可知，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，β-胡蘿卜素中的9-順式異構(gòu)體和總順式異構(gòu)體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨之升高，但在超過(guò)120 min后，9-順式異構(gòu)體和總順式異構(gòu)體含量幾乎沒(méi)有變化，這是因?yàn)椋S著時(shí)間的延長(zhǎng)，到120 min左右時(shí)，異構(gòu)化反應(yīng)趨于平衡，各個(gè)異構(gòu)體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)基本保持不變。故初步選擇120 min為最佳反應(yīng)時(shí)間。

2.2.4 底物濃度 由圖7（c）可知，隨著底物質(zhì)量濃度的增大，β-胡蘿卜素中的9-順式異構(gòu)體和總順式異構(gòu)體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化不大，方差分析表明，各水平間差異不顯著（P＞0.05），但是當(dāng)?shù)孜镔|(zhì)量濃度達(dá)到1.25 mg/mL時(shí)，反應(yīng)結(jié)束冷卻時(shí)會(huì)有部分β-胡蘿卜素晶體析出，因不同異構(gòu)體在溶劑中溶解度不同，故不僅會(huì)影響溶液中各異構(gòu)體質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定，而且也會(huì)給后續(xù)分離催化劑帶來(lái)困難，由于底物質(zhì)量濃度越大，反應(yīng)效率也隨之增大，故初步選擇1 mg/mL為最佳底物質(zhì)量濃度。

2.2.5 催化劑加量 由圖7中D圖可知，隨著催化劑加量的增大，β-胡蘿卜素中的9-順式異構(gòu)體和總順式異構(gòu)體的含量隨之升高，但當(dāng)催化劑加量達(dá)到1.2 mg/mg時(shí)，總順式的質(zhì)量分?jǐn)?shù)有所降低。可能的原因是催化劑的平均孔徑為2.2 nm，部分空間體積小的順式異構(gòu)體被過(guò)量的催化劑較多吸附，導(dǎo)致總順式含量降低。故初步選擇1mg/mg為最佳催化劑加量。

圖7 各條件對(duì)β-胡蘿卜素異構(gòu)化的影響Fig.7 Effects of different factors on the isomerization of β-carotene.Each value represents the mean±SD （n=3）

2.2.6 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì) β-胡蘿卜素異構(gòu)化的正交試驗(yàn)因素水平表見(jiàn)表1，由于反應(yīng)溫度在78℃時(shí)，會(huì)導(dǎo)致β-胡蘿卜素晶體析出，故溫度水平設(shè)計(jì)如表1，正交試驗(yàn)結(jié)果及極差分析見(jiàn)表2，對(duì)正交試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行方差分析，結(jié)果見(jiàn)表3。

表1 因素與水平設(shè)計(jì)Table1 Design of factors and levels

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果Table2 Results of orthogonal experiments

表3 正交試驗(yàn)方差分析結(jié)果Table3 Results of variance analysis

極差分析結(jié)果表明，4種因素對(duì)異構(gòu)化影響大小依次為催化劑加量＞底物質(zhì)量濃度＞溫度＞時(shí)間，方差分析結(jié)果表明，催化劑加量對(duì)9-順式異構(gòu)體質(zhì)量分?jǐn)?shù)的具有顯著影響（P＜0.05）。異構(gòu)化工藝的最優(yōu)試驗(yàn)條件為A2B2C2D3，由于正交表中不存在此組合，故需做驗(yàn)證試驗(yàn)，驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果表明9-順式異構(gòu)體的含量為24.81%，低于正交試驗(yàn)4的結(jié)果，故異構(gòu)化工藝的最優(yōu)條件為A2B1C2D3，即溫度為75℃，時(shí)間為90 min，底物質(zhì)量濃度為1 mg/mL，催化劑加量為1.2 mg/mg。在該條件下，9-順式β-胡蘿卜素異構(gòu)體相對(duì)含量達(dá)到25.02%?？傢樖疆悩?gòu)體的相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為47.41%。與鹽生杜氏藻制備相比，總順質(zhì)量分?jǐn)?shù)基本相同，9-順質(zhì)量分?jǐn)?shù)為其一半以上，但異構(gòu)體種類(lèi)比其多兩倍以上。

2.3 降解率的計(jì)算

依據(jù)1.4.3及1.4.4的方法，在9-順式β-胡蘿卜素異構(gòu)體最佳制備工藝條件下，β-胡蘿卜素降解率經(jīng)計(jì)算為12.6%。

因各β-胡蘿卜素異構(gòu)體的摩爾消光系數(shù)不同，利用全反式β-胡蘿卜素為標(biāo)準(zhǔn)品計(jì)算的β-胡蘿卜素降解率結(jié)果偏高。

3 結(jié)語(yǔ)

碘摻雜二氧化鈦納米催化劑催化全反式β-胡蘿卜素異構(gòu)化，所得產(chǎn)品中至少含有5種β-胡蘿卜素異構(gòu)體，分別為15-順-，13-順-，9，13-雙順-，全反式-，9-順-β-胡蘿卜素。

以碘摻雜二氧化鈦納米催化劑催化制備9-順式β-胡蘿卜素異構(gòu)體的最優(yōu)條件為：溫度75℃，時(shí)間為90 min，底物質(zhì)量濃度為1 mg/mL，催化劑添加量為1.2 mg/mg（基于β-胡蘿卜素質(zhì)量），此時(shí)，9-順式β-胡蘿卜素異構(gòu)體相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到25.02%?？傢樖疆悩?gòu)體的相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為47.41%。

以碘摻雜二氧化鈦納米催化劑催化制備9-順式β-胡蘿卜素異構(gòu)體的方法具有操作簡(jiǎn)單，成本低等特點(diǎn)，這有望實(shí)現(xiàn)順式β-胡蘿卜素異構(gòu)體工業(yè)化生產(chǎn)。

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Catalytic Isomerization of β-Carotene and Preparation of 9-Cis β-Carotene

YAN Hongxiao1， SUN Qingrui1，2， LI Dong2，4， ZHANG Lianfu*1，3
（1.School of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi 214122，China；2.Food College，Heilongiiang Bayi Agricultural University，Daqing 163319，China；3.National Engineering Research Center for Functional Food，Jiangnan University，Wuxi 214122，China；4.School of Life Science and Chemical Engineering，Huaiyin Institute of Technology，Huaian 223001，China）

Among all β-carotene isomers，9-cis-β-carotene may be the most active one.The study first catalyzed the isomerization of β-carotene using the iodine doped Tio2 nano catalyst in an ethyl acetate system.HPLC-APCI-MS analysis showed the products contained 15-cis-，13-cis-，9，13-cis-，all-trans-and 9-cis-β-carotenes.On the basis of single factor and orthogonal experiments，the optimal parameters to produce 9-cis-β-carotene were determined to be reaction temperature 75℃，time 90 min，β-carotene concentration 1 mg/mL and catalyst dosage 1.2 mg/mg β-carotene，whichresulted in a concentration of 25.02%for 9-cis-β-carotene and a concentration of 47.41%for all cis-isomers with a β-carotene degradation rate of 12.6%.Therefore，catalyzing the β-carotene isomerization with the iodine doped Tio2 nano catalyst was a simple and low cost method for the production of a high content of 9-cis-β-carotene.

β-carotene，isomers，HPLC-APCI-MS，isomerization

S 641.2

A

1673—1689（2016）07—0739—08

2014-12-30

國(guó)家“十二五”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2012BAD33B05）。

張連富（1967—），男，河北唐山人，工學(xué)博士，教授，主要從事功能性食品研究。E-mail：lianfu@jiangnan.edu.cn