番茄紅素提取及其穩(wěn)定性的研究

高 麗

(湖北工程學(xué)院 生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖北 孝感 432000)

番茄紅素(1ycopene)是類胡蘿卜素的一種，是成熟番茄以及番茄制品紅色的來源，是一種脂溶性不飽和碳?xì)浠衔?，被稱為番茄里的“黃金”[1]，主要存在于植物、藻類和真菌中[2]。分子結(jié)構(gòu)中含有 11個(gè)共軛雙鍵及2個(gè)非共軛雙鍵，理論上存在2048種異構(gòu)體，實(shí)際上有72種[3]，無β-胡蘿卜素的成環(huán)結(jié)構(gòu)，不具備維生素A原活性[4]。人體不能自行合成番茄紅素，必須從膳食中攝取。番茄紅素是自然界中最強(qiáng)的抗氧化劑，其抗氧化能力是β-蘿卜素的2.0～3.2倍，是維生素E的100倍[5]。番茄紅素具有淬滅活性氧、消除人體自由基、減緩動(dòng)脈粥樣硬化、預(yù)防和抑制多種癌癥、保護(hù)心血管、延緩人體衰老、提高肌體免疫力等多種功能[6]，主要應(yīng)用于化妝品、醫(yī)藥行業(yè)、保健食品。由于高度不飽和的結(jié)構(gòu)，使得番茄紅素在加工和儲(chǔ)存過程中易發(fā)生氧化分解或異構(gòu)化，導(dǎo)致其生理活性降低[7]。本課題探討光照、溫度、pH值、金屬離子、添加劑等因素對(duì)番茄紅素穩(wěn)定性的影響，以期為番茄紅素的儲(chǔ)存和加工等應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

1 材料

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

番茄(新鮮，成熟)：購于湖北工程學(xué)院孝武超市。

1.2 主要儀器

PHS-3C型實(shí)驗(yàn)室pH計(jì) 上海今邁儀表有限公司；UV-240分光光度計(jì) 日本島津公司。

1.3 主要試劑

氫氧化鈉、苯甲酸鈉、檸檬酸、維生素C、三氯化鐵：均為分析純。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 番茄紅素溶液的提取

取一定量洗凈的番茄，去皮，用榨汁機(jī)制成糊狀，稱取一定量的番茄糊，用濃度為 0.6 mol/L的NaCO3溶液皂化，再用10%稀硫酸調(diào)整pH值至 6～7，最后用95%酒精處理，濾餅用丙酮提取，從而得到番茄紅素提取液。

2.2 吸收光譜的測定

取5 mL上述提取液，用丙酮作空白參比，測定其在不同波長下(400～550 nm)的吸光度值，測定結(jié)果見圖1。

3 結(jié)果與分析

3.1 最大吸收波長的確定

圖1 番茄紅素的最大吸收峰Fig.1 Top absorption peak of lycopene

由圖1可知，番茄紅素在443，474，502 nm處分別有吸收峰，考慮在474 nm處有β-胡蘿卜素的干擾，因此選取502 nm為番茄紅素的最大吸收波長。

3.2 光對(duì)番茄紅素穩(wěn)定性的影響

色素溶液各取50 mL，分別置于室內(nèi)暗處、室外日光下，分別間隔一段時(shí)間取樣，于502 nm處測定溶液的吸光值。

圖2 光對(duì)番茄紅素穩(wěn)定性的影響Fig.2 Effect of light on the stability of lycopene

3.3 溫度對(duì)番茄紅素穩(wěn)定性的影響

取番茄紅素溶液50 mL，在10，20，30，40，50，60 ℃下恒溫水浴1 h，用721可見分光光度計(jì)于502 nm處測定各溶液的吸光度值，結(jié)果見圖3。

圖3 溫度對(duì)番茄紅素穩(wěn)定性的影響Fig.3 Effect of temperature on the stability of lycopene

由圖3可知，番茄紅素在低于40 ℃以下時(shí)，顏色與吸光度無明顯變化，但在40 ℃以上時(shí)，番茄紅素提取液的吸光度明顯降低，同時(shí)顏色變淡；說明高溫將番茄紅素的天然反式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)轫樖浇Y(jié)構(gòu)，由此導(dǎo)致番茄紅素顏色變淺，引起吸光度值降低。表明番茄紅素在40 ℃以下時(shí)，其熱穩(wěn)定性能良好。

3.4 pH對(duì)番茄紅素穩(wěn)定性的影響

取9組番茄紅素溶液，每組50 mL，分別用檸檬酸、磷酸氫二鈉及氫氧化鈉配制成pH值為2，3，4，5，6，7，9，10，11的緩沖液，再取緩沖液9份，每份10 mL，分別放入番茄紅素溶液中，室溫暗處放置，于502 nm處測定各溶液的吸光度值。

表1 pH對(duì)番茄紅素穩(wěn)定性的影響Table 1 Effect of pH values on the stability of lycopene

由表1可知，在酸性條件下，番茄紅素吸光值變化不大，在堿性條件下，吸光值有明顯變化；說明番茄紅素在酸性條件下穩(wěn)定，在堿性條件下不穩(wěn)定，因此番茄紅素宜在酸性條件下貯藏。

3.5 常見金屬離子對(duì)番茄紅素穩(wěn)定性的影響

取6種金屬鹽，F(xiàn)eCl3，A1Cl3，NaCl，CaCl2，CuCl2，ZnCl2，每種配制5個(gè)濃度(0.008，0.016，0.024，0.032，0.04 mol/L)的溶液，各種溶液取10 mL，分別放入50 mL的番茄紅素溶液，室溫暗處放置，在502 nm處測定溶液的吸光值，并與未添加金屬離子的溶液進(jìn)行比較，結(jié)果見表2。

表2 金屬離子對(duì)番茄紅素穩(wěn)定性的影響Table 2 Effect of metal ions on the stability of lycopene mol/L

由表2可知，不同濃度的金屬離子加入番茄紅素溶液中后，引起溶液吸光度值的變化。其中Fe3+和Cu2+對(duì)番茄紅素的穩(wěn)定性影響最大，破壞作用最強(qiáng)， Na+，Ca2+和Zn2+對(duì)番茄紅素的影響不大，Al3+引起的損失最少。金屬離子對(duì)番茄紅素的破壞作用可能是通過催化反應(yīng)和氧化分解來實(shí)現(xiàn)的。所以在實(shí)際的制取和使用過程中，番茄紅素應(yīng)盡量避免與含鐵、銅的材料接觸。

3.6 氧化劑對(duì)番茄紅素穩(wěn)定性的影響

以H2O2作氧化劑，配制濃度為0，0.049，0.098，0.196，0.392，0.784 mol/L的H2O2溶液，各取10 mL分別放入50 mL的番茄紅素溶液中，室溫暗處放置，在502 nm處測定溶液的吸光值。

圖4 氧化劑對(duì)番茄紅素穩(wěn)定性的影響Fig.4 Effect of oxidants on the stability of lycopene

由圖4可知，番茄紅素的吸光值隨著H2O2濃度的增加而減小，說明H2O2對(duì)番茄紅素的氧化作用逐漸增強(qiáng)，導(dǎo)致其快速降解。當(dāng)H2O2的濃度達(dá)到0.8 mol/L時(shí)，番茄紅素的吸光度值達(dá)到0.415，表明高濃度H2O2對(duì)其結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的破壞作用。這是因?yàn)镠2O2分子中存在羥基(-OH)，它本來就是一個(gè)生色基團(tuán)，通過破壞番茄紅素的分子結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致其顏色發(fā)生變化。所以番茄紅素在使用中，最好不要與強(qiáng)氧化劑接觸。

3.7 Vc對(duì)番茄紅素穩(wěn)定性的影響

以Vc作還原劑，配制濃度為0，100，200，500，1000，2000 mg/L的Vc溶液，各取10 mL分別放入50 mL的番茄紅素溶液中，室溫暗處放置，在502 nm處測定溶液的吸光值。

表3 Vc對(duì)番茄紅素穩(wěn)定性的影響Table 3 Effect of Vc on the stability of lycopene

由表3可知，在100～2000 mg/L的濃度范圍內(nèi)，Vc沒有對(duì)番茄紅素的吸光值產(chǎn)生變化，說明還原劑Vc沒有破壞番茄紅素分子的天然反式結(jié)構(gòu)，使其顏色發(fā)生變化，因此，還原劑Vc對(duì)番茄紅素的穩(wěn)定性沒有多大影響。

3.8 酸味劑對(duì)番茄紅素穩(wěn)定性的影響

以檸檬酸作酸味劑，配制濃度為0，100，200，500，1000，2000 mg/L的檸檬酸溶液，各取10 mL分別放入50 mL的番茄紅素溶液中，室溫暗處放置，在502 nm處測定溶液的吸光值。

圖5 檸檬酸對(duì)番茄紅素穩(wěn)定性的影響Fig.5 Effect of citric acid on the stability of lycopene

由圖5可知，不同濃度檸檬酸加入番茄紅素溶液后，各處理之間差異很小，吸光度值都在0.621～0.625之間徘徊，說明檸檬酸對(duì)番茄紅素的影響微乎其微，不破壞其結(jié)構(gòu)而使其顏色發(fā)生變化，因此對(duì)番茄紅素穩(wěn)定性沒有多大影響。

3.9 防腐劑對(duì)番茄紅素穩(wěn)定性的影響

以苯甲酸鈉作防腐劑，配制濃度為0，100，200，500，1000，2000 mg/L的苯甲酸鈉溶液，各取10 mL分別放入50 mL的番茄紅素溶液中，室溫暗處放置，在502 nm處測定溶液的吸光值。

圖6 苯甲酸鈉對(duì)番茄紅素穩(wěn)定性的影響Fig.6 Effect of sodium benzoate on the stability of lycopene

由圖6可知，不同濃度的苯甲酸鈉加入番茄紅素溶液后，對(duì)番茄紅素溶液的吸光值影響不大，大致在0.662～0.664的微小間隔內(nèi)變化。說明苯甲酸鈉對(duì)番茄紅素溶液的物理化學(xué)性質(zhì)基本不產(chǎn)生影響，不影響其穩(wěn)定性。

4 結(jié)論

番茄紅素溶液對(duì)光十分敏感，堿對(duì)番茄紅素有較大的破壞作用，酸對(duì)番茄紅素的影響不大，F(xiàn)e3+和Cu2+對(duì)番茄紅素的穩(wěn)定性有顯著的破壞作用，其他離子則相對(duì)穩(wěn)定，高濃度的氧化劑H2O2能明顯加速番茄紅素的降解，番茄紅素對(duì)熱較穩(wěn)定，防腐劑、還原劑、酸味劑對(duì)其的穩(wěn)定性影響較小。