HPLC法測定番茄紅素膠束中番茄紅素Z/E異構(gòu)體含量

馬雪紅，劉婷，李傳天，朱金芳

（新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與藥學(xué)學(xué)院，烏魯木齊 830052）

0 引言

【研究意義】番茄紅素（Lycopene）廣泛存在于自然界的各種植物中，成熟的紅色植物（番茄、西瓜等）果實中含量較高，屬于異戊二烯類化合物[1]。新疆溫差大、日照長、降雨量少，生產(chǎn)的番茄含番茄紅素量高[2]。近年來，番茄紅素因具有降低多種慢性非傳染性疾病的發(fā)病風(fēng)險而引起廣泛關(guān)注[3-10]?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】番茄紅素分子中含有11個共軛以及兩個非共軛碳碳雙鍵。由于其分子結(jié)果高度的不飽和性，使其存在多種幾何異構(gòu)體，理論上存在211即2 048種立體異構(gòu)體，但由于分子鏈上的甲基位阻效應(yīng)，很大程度上限制了重排的數(shù)目，實際的異構(gòu)體數(shù)量要小得多，番茄紅素只存在72種異構(gòu)體，而現(xiàn)實中能檢測到的主要異構(gòu)體有：全反式（all-E）和單-順異構(gòu)體即（5Z）、（9Z）、（13Z）及（15Z）番茄紅素等幾種[11，12]?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】番茄紅素存在不溶于水、易發(fā)生順反異構(gòu)轉(zhuǎn)化和穩(wěn)定性差等問題[13-15]，且人體攝入的天然番茄紅素的生物利用度低（約為10%～30%）[16]。需采用HPLC法測定番茄紅素膠束中番茄紅素Z/E異構(gòu)體含量。【擬解決的關(guān)鍵問題】將脂溶性的番茄紅素包載于牛血清白蛋白載體中，形成水溶性的納米膠束，以提高番茄紅素的穩(wěn)定性，增加其水溶性；采用手性柱簡化異構(gòu)體洗脫方法，使番茄紅素各異構(gòu)體得到良好分離。采用HPLC法測定番茄紅素膠束中Z/E異構(gòu)體含量，為番茄紅素膠束的質(zhì)量控制及穩(wěn)定性評價提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

全反式番茄紅素對照品（039M4100V，Sigma，純度99.5%）。

番茄紅素膠束、空白膠束（實驗室自制）；乙腈，甲醇，甲基叔丁基醚，為色譜純，其他試劑均為分析純。

TG16-W微量高速離心機(jī)（長沙湘儀離心儀器有限公司）；LC-16高效液相色譜儀（日本島津，PDA檢測器）；RE-52A型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器（上海亞榮）；KQ5200DE型數(shù)控超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司）；BSA-124S電子天平（賽多利斯科學(xué)儀器北京有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 色譜條件

色譜柱：YMC Carotenoid S-5（4.6×250 mm）；流動相A：乙腈B：甲基叔丁基醚；線性梯度洗脫B在15 min內(nèi)由0%增加至50%，15～25 min內(nèi)B由50%增加至60%，25～35 min內(nèi)B由60%增加至65%，35～40 min內(nèi)B由65%減少至0%；流速：1 mL/min；檢測波長：472 nm；PDA檢測器光譜收集范圍：200～800 nm；進(jìn)樣量：20μL；柱溫：30℃。

1.2.2 全反式番茄紅素對照品溶液的配制

制備109.45μg/mL的番茄紅素對照品儲備液，精密量取對照品儲備液1 mL，置于10 mL棕色容量瓶中加丙酮定容，即得濃度為10.945μg/mL的全反式番茄紅素對照品溶液。

1.2.3 供試品溶液的配制

將番茄紅素膠束溶液經(jīng)0.22μm微孔濾膜過濾，精密吸取過濾后的番茄紅素膠束溶液100μL，置于10 mL棕色容量瓶中，加入1 mL三氯甲烷充分振搖溶解番茄紅素和膠束材料，再加入丙酮破乳定容，13 000 r/min離心15 min，取上清液即得。

空白膠束溶液配制方法同供試品溶液。

1.2.4 系統(tǒng)適用性試驗

取上述對照品溶液、供試品溶液適量，按1.2.1項下色譜條件進(jìn)樣測定。圖1

1.2.5 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

精密吸取全反式番茄紅素對照品儲備液20、60、150、200、350、600μL，置于10 mL棕色容量瓶中，用丙酮為稀釋劑配制成濃度分別為0.22、0.66、1.64、2.19、3.83和6.57μg/mL的全反式番茄紅素對照品標(biāo)準(zhǔn)液，按1.2.1項下色譜條件依次進(jìn)樣，以對照品濃度（x）為橫坐標(biāo)，全反式番茄紅素峰面積（y）為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到回歸方程。

1.2.6 精密度試驗

精密吸取取番茄紅素對照品溶液6份，按1.2.1項色譜條件連續(xù)測定并記錄全反式番茄紅素的峰面積，計算RSD值。

1.2.7 穩(wěn)定性試驗

取番茄紅素膠束溶液100μL，置于10 mL棕色容量瓶中，加入1 mL三氯甲烷充分振搖，再加入丙酮定容，于0、1、2、4、6、8、12、24 h按1.2.1項色譜條件測定，計算RSD值。

1.2.8 重復(fù)性試驗

取相同濃度的番茄紅素膠束溶液6份，每份100μL，按1.2.3項制備供試品溶液，按1.2.1項色譜條件測定，計算RSD值。

1.2.9 加樣回收率試驗

取相同濃度的番茄紅素膠束溶液9份，每份100μL，分別加入適量番茄紅素對照品溶液，按1.2.3項制備供試品溶液，按1.2.1項色譜條件測定，計算加樣回收率。

1.2.10 樣品含量測定

取三批番茄紅素膠束按1.2.3項配制供試品溶液，按1.2.1項色譜條件測定，每批樣品測定3次，按公式（1）計算番茄紅素膠束中全反式番茄紅素的含量。

式中，C為全反式番茄紅素濃度（μg/mL），由峰面積代入標(biāo)曲計算得出；D為稀釋倍數(shù)，此處番茄紅素膠束的稀釋倍數(shù)為100倍。

1.2.11 番茄紅素異構(gòu)體的鑒別及含量計算

參考文獻(xiàn)方法[17，18]，利用PDA檢測器從以上供試品HPLC色譜圖中提取各組分峰最高點(diǎn)處的全波長光譜圖，鑒別番茄紅素異構(gòu)體并截取300～600 nm的特征區(qū)域。根據(jù)其光譜信息計算Q值，即在361～362 nm處出現(xiàn)的順式特征吸收峰與最大吸收波長的主吸收峰472 nm吸光度的比值，再結(jié)合特征吸收峰位置及單峰保留時間鑒別番茄紅素異構(gòu)體。以保留時間定性，待測溶液峰面積與標(biāo)準(zhǔn)溶液峰面積比較定量。采用峰面積歸一化法計算番茄紅素異構(gòu)體的含量。

順式結(jié)構(gòu)的番茄紅素與全反式番茄紅素相比，其紫外-可見光譜圖會向短波長方向紫移，且摩爾吸收系數(shù)減小[19]。

2 結(jié)果與分析

2.1 系統(tǒng)適用性實驗

研究表明，溶劑空白和空白膠束對照溶液對番茄紅素的測定無干擾，且番茄紅素膠束供試品中全反式番茄紅素的保留時間與對照品溶液色譜圖一致，且與相鄰峰完全分離（R=1.647），理論塔板數(shù)＞5 000，符合要求。圖1

圖1 系統(tǒng)適用性試驗HPLC圖譜Fig.1 System suitability test HPLC pattern

2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立

研究表明，回歸方程為y=14 629x+1 221.1，r=0.999 6。全反式番茄紅素在0.22～6.57μg/mL與峰面積呈良好的線性關(guān)系。圖2

圖2 全反式番茄紅素對照品標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.2 Standard curve of all-trans lycopene reference substance

2.3 精密度、穩(wěn)定性、重復(fù)性、加樣回收率

研究表明，進(jìn)樣6次，平均峰面積33 652，全反式番茄紅素峰面積的RSD為0.73%（n=6），儀器精密度良好。

番茄紅素膠束含量的RSD為0.69%（n=8），供試品中番茄紅素在常溫放置24 h基本穩(wěn)定。表1

表1 穩(wěn)定性試驗（n=8）Table 1 Stabilitytest results（n=8）

進(jìn)樣6次，平均含量370μg/mL，番茄紅素膠束含量的RSD為0.73%（n=6），所用測定方法重復(fù)性好。

番茄紅素膠束平均加樣回收率為100.06%，RSD為1.99%（n=9），回收率良好，方法準(zhǔn)確度較高。表2

表2 加樣回收率試驗結(jié)果（n=9）Table 2 Sample recovery test（n=9）

2.4 三批樣品含量測定

研究表明，3批樣品重復(fù)測定3次批內(nèi)RSD值均小于1%，該方法重復(fù)性較好；不同批次樣品批間RSD值為0.54%，樣品制備工藝穩(wěn)定，批間含量差異較小。表3

表3 番茄紅素膠束含量測定（n=9）Table 3 Determination of lycopene micelles（n=9）

2.5 番茄紅素異構(gòu)體的鑒別

研究表明，4個峰的紫外-可見光譜在波長為400～600 nm區(qū)段的峰形與全反式番茄紅素相似，峰位稍有移動，都在470 nm左右有最強(qiáng)吸收峰，而順式番茄紅素分子不僅在472 nm左右處出現(xiàn)“山字”峰形的主吸收峰，且在360～362 nm處還會有一個明顯的特征吸收峰，番茄紅素膠束的異構(gòu)體為：1號峰13Z，2號峰9Z，3號峰All-E，4號峰5Z。表4，圖3～5

圖3 番茄紅素膠束的HPLC圖譜Fig.3 HPLC chromatogramsof lycopene micelles

圖4 全反式番茄紅素對照品的UV-Vis圖譜Fig.4 UV-Vis image of all-trans lycopene standard

表4 番茄紅素順反異構(gòu)體的鑒定Table 4 Identification of cis-trans isomers of lycopene

圖5 峰1-4的UV-Vis圖譜Fig.5 UV-Vis spectrum of Peak 1-4

2.6 番茄紅素膠束中異構(gòu)體含量計算

研究表明，制備所得的番茄紅素膠束中包含全反式番茄紅素和三種順式異構(gòu)體，順式異構(gòu)體中含量最多的為13Z，其次為5Z，含量最少的為9Z。表5

表5 番茄紅素順反異構(gòu)體的鑒定Table 5 The proportion of isomers in lycopene micelles

3 討論

3.1 異構(gòu)體鑒別

研究番茄紅素異構(gòu)體的鑒別結(jié)果與文獻(xiàn)報道基本一致[20，21]。采用吸收峰的UV-Vis光譜圖“山字峰”的特征及Q值對其異構(gòu)體進(jìn)行鑒別[17-18，22]。實驗的Q值（360～362 nm范圍的最大吸收值與459～476 nm范圍的最大吸收值的比值）通過與已發(fā)表的文獻(xiàn)比較[21，23]。3種單順式異構(gòu)體也是人體血清和組織中番茄紅素的主要存在形式[24，25]。順式結(jié)構(gòu)的番茄紅素與全反式番茄紅素相比，其紫外-可見光譜圖會向短波長方向紫移，且摩爾吸收系數(shù)減小[21]。順式番茄紅素分子不僅在472 nm左右處出現(xiàn)“山字”峰形的主吸收峰，且在360～362 nm處還會有一個明顯的特征吸收峰，與文獻(xiàn)報道基本一致[21，22]。采用吸收峰的UV-Vis光譜圖“山字峰”的特征及Q值對其異構(gòu)體鑒別[17-18，23]。試驗的Q值（360～362 nm最大吸收值與459～476 nm最大吸收值的比值）通過與文獻(xiàn)比較[19，20]，由于樣品處理方法的不同及HPLC檢測中流動相的差異，UV-Vis光譜圖中各異構(gòu)體的吸收峰及Q值與文獻(xiàn)報道略有差異，但不影響判斷。13Z，5Z，9Z這三種單順式異構(gòu)體也是人體血清和組織中番茄紅素的主要存在形式[24，25]。

3.2 流動相體系的選擇

參考前人研究中番茄紅素異構(gòu)體的HPLC測定方法[29，30]，比較了乙腈∶甲基叔丁基醚=45∶55和乙腈∶甲醇∶甲基叔丁基醚=37.5∶12.5∶50兩種不同的流動相體系。以乙腈∶甲基叔丁基醚=45∶55為流動相時，分離出4個異構(gòu)體，且峰面積和分離度較好；而以乙腈∶甲醇∶甲基叔丁基醚=37.5∶12.5∶50為流動相時，只分離出3個異構(gòu)體，峰面積較小，洗脫效果較差。實驗采用乙腈和甲基叔丁基醚為流動相。

3.3 溫度的選擇

分別比較了柱溫為30、35、40和45℃條件下各異構(gòu)體的分離度，發(fā)現(xiàn)隨著柱溫的升高，保留時間逐漸提前，全反式番茄紅素的峰面積逐漸減小，且分離度變差，溫度的升高會加速番茄紅素的降解[31，32]，選擇30℃作為分析柱溫。

4 結(jié)論

建立了番茄紅素膠束中異構(gòu)體的含量測定方法，采用YMC Carotenoid S-5（4.6×250 mm）色譜柱；流動相A：乙腈B：甲基叔丁基醚；線性梯度洗脫；流速：1 mL/min；檢測波長：472 nm；柱溫：30℃，在45 min內(nèi)完成異構(gòu)體的分離檢測。該方法快速、準(zhǔn)確、簡便、專屬性強(qiáng)；分離出了包括全反式番茄紅素在內(nèi)的4個異構(gòu)體，鑒定出了3個順式異構(gòu)體分別為13Z，9Z和5Z，測定了3批番茄紅素膠束中各異構(gòu)體的含量。