β-酸-番茄紅素/HP-β-CD復(fù)合包合物的制備及穩(wěn)定性

李萬茸，田秉仁，許 丹，王 杰，程建華，劉玉梅,*

（1.新疆大學(xué)化學(xué)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830046；2.新疆大學(xué)化工學(xué)院，煤炭清潔轉(zhuǎn)化與化工過程自治區(qū)重點實驗室，新疆 烏魯木齊 830046）

作為啤酒花軟樹脂成分之一，β-酸具有協(xié)調(diào)啤酒風(fēng)味、彌補(bǔ)苦味不足及抑菌、抗氧化和抗腫瘤等藥理作用[1-3]，研究表明β-酸對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、牛鏈球菌等菌群表現(xiàn)出良好的抑制性能[4-6]。番茄紅素為一種天然的功能性、脂溶性紅色素，廣泛存在于番茄、西瓜、粉紅葡萄柚等紅色果蔬中，為具有11 個共軛雙鍵的非環(huán)狀類胡蘿卜素[7-8]，具有較強(qiáng)的抗氧化活性和多種功效[9]，如抗凋亡、抗衰老[10]，預(yù)防心血管疾病[11]和前列腺癌[12]等作用。將番茄紅素作為天然的紅色素應(yīng)用于食品中，其呈色效果顯著且食用安全[13-14]。但作為天然的活性物質(zhì)，β-酸和番茄紅素的化學(xué)性質(zhì)均較為活潑，不穩(wěn)定且不溶于水，這極大地限制了它們在更多領(lǐng)域的應(yīng)用。

圖1 β-酸（A）、番茄紅素（B）及羥丙基-β-環(huán)糊精（C）結(jié)構(gòu)式Fig. 1 Structural formulae of β-acids (A), lycopene (B) and hydroxypropyl-β-cyclodextrin (C)

在保持β-酸和番茄紅素生物活性的基礎(chǔ)上，增加其穩(wěn)定性和溶解性，這對于提高其生物利用率、發(fā)揮功效和擴(kuò)大應(yīng)用范圍非常重要。目前常見的解決方法是構(gòu)建穩(wěn)定的運載體系，如將番茄紅素制備成膠囊[15-16]、乳液[17-18]、脂質(zhì)體[19]、滴丸[20]、環(huán)糊精包合[21]等。環(huán)糊精包合是一種常用的制劑手段，“外親水、內(nèi)疏水”的特性使環(huán)糊精可以和多種客體分子進(jìn)行包合，改善客體分子的特定性質(zhì)，如增加水溶性[22]、降低毒性、緩釋[23]等，其中，β-環(huán)糊精的衍生物——羥丙基-β-環(huán)糊精（hydroxypropyl-β-cyclodextrin，HP-β-CD）因具有較高溶解度和相對較高包合能力而應(yīng)用最為廣泛，課題組前期工作分別制備了番茄紅素[24]、β-酸[25]的HP-β-CD包合物，發(fā)現(xiàn)包合物顯著提高各自穩(wěn)定性和水溶性（圖1）。本實驗采用HP-β-CD將β-酸和番茄紅素進(jìn)行包合，制備β-酸-番茄紅素/HP-β-CD復(fù)合包合物，該復(fù)合包合物不僅改善β-酸和番茄紅素不穩(wěn)定性和水溶性差的問題，同時還兼具有防腐、抑菌、天然色素功能。本實驗在對復(fù)合包合物進(jìn)行表征及溶解度測定的基礎(chǔ)上，考察光照、溫度、酸堿條件的差異對復(fù)合包合物溶液穩(wěn)定性的影響，旨在為開發(fā)天然來源的復(fù)合食品添加劑及探索其在水基食品加工中的應(yīng)用前景提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

β-酸（質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥95%），由啤酒花浸膏經(jīng)堿溶-酸沉-重結(jié)晶法分離而得[26]；番茄紅素（質(zhì)量分?jǐn)?shù)＞90%），由番茄紅素油樹脂皂化-重結(jié)晶分離而得[24]。

HP-β-CD 山東濱州智源生物科技有限公司；氫氧化鉀（分析純） 天津市致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司；乙酸乙酯、甲苯（均為分析純） 天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所；甲醇、95%乙醇（均為分析純） 天津永晟精細(xì)化工有限公司；實驗用水為二次蒸餾水。

1.2 儀器與設(shè)備

BS210S型電子天平 德國賽多利斯公司；HH-S4數(shù)顯恒溫水浴鍋 金壇市醫(yī)療儀器廠；KQ5200B型超聲波清洗器 昆山市超聲儀器有限公司；79-1磁力加熱攪拌器 江蘇省金壇市醫(yī)療儀器廠；TGL-16G臺式離心機(jī)上海安亭科學(xué)儀器廠；DHG-9075A電熱鼓風(fēng)干燥箱上海一恒科學(xué)儀器有限公司；UV-5300PC型紫外-可見分光光度計 上海元析儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 復(fù)合包合物的制備及含量分析

采用研磨法[24-25]分別制備β-酸/HP-β-CD包合物和番茄紅素/HP-β-CD包合物。

β-酸-番茄紅素/HP-β-CD復(fù)合包合物的制備：準(zhǔn)確稱取β-酸、番茄紅素各10 mg，HP-β-CD 800 mg于研缽中，加入約2 mL蒸餾水，30 ℃水浴條件下充分研磨90 min后，加入一定量的蒸餾水，8 000 r/min離心10 min，去除未包合的物質(zhì)，上清液放入40 ℃烘箱烘干至恒質(zhì)量，即制得紅色粉末狀β-酸-番茄紅素/HP-β-CD復(fù)合包合物。

1.3.2 復(fù)合包合物中β-酸、番茄紅素含量的測定及包合率的計算

復(fù)合包合物中β-酸、番茄紅素含量的測定：稱取一定質(zhì)量的β-酸-番茄紅素/HP-β-CD復(fù)合包合物2 份，記為m0，一份用甲醇溶解、定容，另一份用甲苯溶解、定容，記為V0，根據(jù)實際濃度稀釋一定倍數(shù)，記為n。分別在各自最大吸收波長356 nm和484 nm處測定吸光度。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線（A=0.042C＋0.104 6，R=0.999 1，線性范圍為2.0～14.0 μg/mL）計算樣品溶液中β-酸的含量C；標(biāo)準(zhǔn)曲線（A=0.290 5C＋0.060 1，R2=0.999 6，線性范圍為1.0～5.0 μg/mL）計算樣品溶液中番茄紅素的含量C；按式（1）計算：

復(fù)合包合物包合率的計算方法：根據(jù)式（1）分別計算復(fù)合包合物中β-酸、番茄紅素的含量，按式（2）計算其各自的包合率：

式中：m為制得包合物的質(zhì)量/g；m初為制備包合物時加入的β-酸、番茄紅素的初始質(zhì)量/mg。

1.3.3 不同溫度下復(fù)合包合物溶解度的測定

根據(jù)Tang Peixiao等[27]的方法測定。將過量的復(fù)合包合物置于5 mL蒸餾水中配制成懸濁液，并在不同溫度下（20、30、40、50 ℃）不斷攪拌，形成飽和溶液，離心過濾后，取1 mL稀釋一定倍數(shù)，在356 nm波長下測定β-酸的吸光度；另取1 mL用甲苯萃取后，在484 nm波長處測定番茄紅素的吸光度；根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計算包合物中β-酸、番茄紅素在水中的溶解度。

1.3.4 復(fù)合包合物的表征

1.3.4.1 紫外分光光度法表征

分別取β-酸、β-酸/HP-β-CD包合物、番茄紅素、番茄紅素/HP-β-CD包合物、HP-β-CD、β-酸-番茄紅素/HP-β-CD復(fù)合包合物；β-酸、番茄紅素和HP-β-CD三者物理混合物（即分別按比例稱取樣品后混合，無制備過程）；β-酸/HP-β-CD包合物和番茄紅素/HP-β-CD包合物的兩者物理混合物（即先分別制備2 個包合物后按比列稱取后混合），采用相應(yīng)溶劑溶解，在200～700 nm波長測定各樣品的吸收圖譜，初步判定復(fù)合包合物的形成。

1.3.4.2 紅外分光光度法表征

將β-酸、番茄紅素、HP-β-CD、β-酸-番茄紅素/HP-β-CD復(fù)合包合物及β-酸、番茄紅素和HP-β-CD三者物理混合物樣品用溴化鉀壓片后在400～4 000 cm－1范圍內(nèi)進(jìn)行測試，通過比較β-酸、番茄紅素、復(fù)合包合物及物理混合物的紅外光譜圖之間的差異判斷復(fù)合包合物是否形成。

1.3.4.3 X射線衍射測試

對少量β-酸、番茄紅素、HP-β-CD、β-酸-番茄紅素/HP-β-CD復(fù)合包合物以及β-酸、番茄紅素和HP-β-CD三者的物理混合物，進(jìn)行X射線衍射測試。測定條件如下：Cu Kα射線、管電壓40 kV，管電流200 mA，掃描范圍10～80 °，掃描速率8 °/min，步長0.02 °。通過比較β-酸、番茄紅素、HP-β-CD、復(fù)合包合物及物理混合物的X射線衍射圖之間的差異判斷復(fù)合包合物是否形成。

1.3.4.4 掃描電鏡表征

分別取少量β-酸、番茄紅素、HP-β-CD、β-酸-番茄紅素/HP-β-CD復(fù)合包合物及β-酸、番茄紅素和HP-β-CD三者的物理混合物、β-酸/HP-β-CD包合物和番茄紅素/HP-β-CD包合物的混合物樣品置于導(dǎo)電膠上，噴金后放入掃描電鏡樣品腔內(nèi)觀察樣品的微觀形態(tài)。通過比較β-酸、番茄紅素、HP-β-CD、復(fù)合包合物及物理混合物的微觀形貌之間的差異判斷復(fù)合包合物是否形成。

1.3.4.5 核磁共振表征

分別取少量β-酸、番茄紅素、β-酸-番茄紅素/HP-β-CD復(fù)合包合物、β-酸/HP-β-CD包合物與番茄紅素/HP-β-CD包合物的混合物樣品置于核磁管中，用二甲基亞砜溶解，進(jìn)行測試。通過比較β-酸、番茄紅素、復(fù)合包合物、單獨包合物的混合物核磁共振氫譜圖之間的差異以及氫質(zhì)子化學(xué)位移的變化判斷復(fù)合包合物是否形成。

1.3.5 穩(wěn)定性的測定

1.3.5.1 光照對復(fù)合包合物溶液穩(wěn)定性的影響

稱取一定質(zhì)量的β-酸-番茄紅素/HP-β-CD復(fù)合包合物，配制成質(zhì)量濃度為14 μg/mL（以β-酸計）的溶液，此為樣品中β-酸的初始質(zhì)量濃度。將此初始樣品溶液置于不同光照（紫外光/自然光/暗處）條件下，放置一定的時間，在356 nm波長處測定溶液的吸光度，按式（1）計算溶液中剩余β-酸的含量，按式（3）計算β-酸保存率。同時，測定溶液在可見光區(qū)（484 nm）的吸光度，以此吸光度的變化率反映溶液中番茄紅素含量的變化，以此評價溶液的光穩(wěn)定性。

1.3.5.2 溫度對復(fù)合包合物溶液穩(wěn)定性的影響

同1.3.5.1節(jié)配制復(fù)合包合物溶液，將初始樣品溶液置于不同溫度（10～90 ℃）條件下，放置一定的時間，其余分析和計算步驟同1.3.5.1節(jié)，評價溶液的熱穩(wěn)定性。

1.3.5.3 pH值對復(fù)合包合物溶液穩(wěn)定性的影響

同1.3.5.1節(jié)配制復(fù)合包合物溶液，將初始樣品溶液分成5 等份，分別調(diào)節(jié)溶液pH值為3、5、7、9、11，放置一定的時間，其余分析和計算步驟同1.3.5.1節(jié)，評價溶液的酸堿穩(wěn)定性。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

所有實驗均平行完成3 次以上，數(shù)據(jù)采用Excel 2010、Origin 8.6軟件處理，結(jié)果均以表示（n＞3）。

2 結(jié)果與分析

2.1 復(fù)合包合物中β-酸、番茄紅素含量及包合率

表1 復(fù)合包合物中β-酸、番茄紅素的含量及包合率Table 1 Contents and inclusion rates of β-acids and lycopene in the inclusion complex

用HP-β-CD將具有抑菌作用的β-酸與具有天然色素功能的番茄紅素進(jìn)行包合，制備復(fù)合包合物，改善β-酸、番茄紅素的水溶性和穩(wěn)定性。由表1可知，β-酸-番茄紅素/HP-β-CD復(fù)合包合物中β-酸含量及包合率均較番茄紅素的高，原因可能與β-酸的結(jié)構(gòu)有關(guān)，β-酸中的OH更易于與HP-β-CD形成分子內(nèi)OH…O氫鍵[28]，在包合物制備的過程中其分子間的作用力使主客體分子形成了穩(wěn)定的包合構(gòu)象，從而使β-酸更穩(wěn)定，包合率更高；也可能是番茄紅素極不穩(wěn)定，在制備過程中其含量會隨時間、溫度以及環(huán)境中氧氣氧化導(dǎo)致其損失[29]，從而使番茄紅素的包合率低。

2.2 復(fù)合包合物中β-酸、番茄紅素溶解度的測定

圖2 β-酸-番茄紅素/HP-β-CD復(fù)合包合物中β-酸、番茄紅素溶解度Fig. 2 Solubility of β-acids and lycopene in the inclusion complex

β-酸在水中幾乎不溶，在pH值小于7的條件下，溶解度約為2 mg/L[25]；番茄紅素在水中的溶解度僅為0.002 μg/mL[30]。如圖2所示，在經(jīng)過HP-β-CD分子包合后β-酸和番茄紅素的水溶性有了明顯的提升，且隨著溫度的升高溶解度呈現(xiàn)上升趨勢。β-酸-番茄紅素/HP-β-CD復(fù)合包合物中β-酸的溶解度最大可達(dá)到3.47 mg/mL，提高了1 735 倍；番茄紅素可達(dá)0.53 mg/mL，提高了近26萬倍。與β-酸/HP-β-CD包合物中β-酸的溶解度（1.73 mg/mL）[25]相比，此復(fù)合包合物中β-酸的溶解度提高了近1 倍，與番茄紅素/HP-β-CD包合物中番茄紅素的溶解度（0.49 mg/mL）[24]相比，也提高了0.04 mg/mL，該結(jié)果可充分說明β-酸-番茄紅素/HP-β-CD復(fù)合包合物的形成，可顯著提高β-酸和番茄紅素的水溶性。

2.3 復(fù)合包合物的表征

2.3.1 紫外-可見光譜測定

作為一種最基本且簡單快捷、經(jīng)濟(jì)實用的檢測方法，紫外分光光度法可用來判斷包合物是否形成。由圖3a可知，β-酸的甲醇溶液在紫外區(qū)有明顯的吸收，其中在波長224 nm和356 nm下的吸收峰最強(qiáng)；波長224 nm的吸收峰對應(yīng)于苯環(huán)中共軛二烯的特征吸收峰，而波長356 nm為共軛烯烴和環(huán)外羥基作用的吸收峰，這2 個條帶的強(qiáng)度和位置取決于分子中羥基的數(shù)量和位置[31-32]。β-酸/HP-β-CD包合物溶液的紫外圖譜與β-酸在甲醇溶液中吸收峰的位置類似，波峰沒有出現(xiàn)明顯的位移，符合誘導(dǎo)光譜變化理論[33]，說明β-酸/HP-β-CD包合物成功形成。如圖3b所示，番茄紅素在可見區(qū)有明顯吸收，且484 nm波長處為其特征吸收峰；在番茄紅素/HP-β-CD包合物形成后，其甲苯溶液的吸收峰與番茄紅素單體吸收峰類似，說明番茄紅素確實存在于包合物中。為了驗證番茄紅素/HP-β-CD包合物溶液的紫外吸收，從圖3c可以看到，該包合物溶液盡管在可見區(qū)有吸收，但是其特征吸收峰消失[34]，而在波長278 nm處有特征吸收峰出現(xiàn)，分析這種現(xiàn)象出現(xiàn)的原因可能是與番茄紅素在甲苯溶劑中的特征吸收峰相比，特征峰發(fā)生了較大藍(lán)移[24]，番茄紅素與HP-β-CD發(fā)生的相互作用使番茄紅素的親水性改善，證明番茄紅素與HP-β-CD形成了一種水溶性的包合物。

圖3 紫外-可見光譜圖Fig. 3 UV-Visible spectra

圖3d對比圖3a、c可以發(fā)現(xiàn)：β-酸、番茄紅素、HP-β-CD三者物理混合物在200～700 nm波長無吸收，而β-酸-番茄紅素/HP-β-CD復(fù)合包合物溶液圖譜、β-酸/HP-β-CD包合物與番茄紅素/HP-β-CD包合物的物理混合物溶液圖譜與β-酸在甲醇溶液中類似，且最大吸收也均出現(xiàn)在波長224 nm和356 nm附近，此外，復(fù)合包合物的溶液在可見光區(qū)（400～700 nm）有吸收，可能由于β-酸在紫外區(qū)的吸收強(qiáng)度較大，掩蓋了番茄紅素的吸收峰，致使番茄紅素吸收峰未呈現(xiàn)出來，紫外圖譜可說明復(fù)合包合物的形成。

2.3.2 紅外光譜測定

紅外光譜可通過分子的振動和旋轉(zhuǎn)躍遷識別和分析化合物，主、客體分子紅外吸收峰的變化可為包合物的形成提供重要信息[35]。如圖4a所示，3 500～3 200 cm－1是－OH的伸縮振動吸收帶，2 967～2 914 cm－1為C－H鍵的伸縮振動，1 662 cm－1和1 440～1 372 cm－1處分別為C=O和C=C的骨架振動峰，1 197 cm－1處的吸收峰對應(yīng)于C－O－C糖苷橋的不對稱伸縮振動。如圖4b所示，958 cm－1處峰是由共扼烯烴鏈中C－H的面外彎曲振動產(chǎn)生，1 628 cm－1和1 551 cm－1處峰是由C=C的伸縮振動產(chǎn)生，這說明C=C雙鍵的存在；1 374 cm－1處峰是由甲基和異丙基的彎曲振動疊加產(chǎn)生，2 963、2 913cm－1和2 852 cm－1處峰為甲基和亞甲基的伸縮振動峰，這些說明有甲基、亞甲基和異丙基的存在；3 034 cm－1處的吸收峰是由不飽和=C－H鍵的伸縮振動產(chǎn)生，808、746 cm－1說明番茄紅素為全反式，與文獻(xiàn)[36]中番茄紅素的紅外光譜圖基本一致。

圖4 紅外光譜圖Fig. 4 Infrared spectra

如圖4c所示，3 500～3 200 cm－1是—OH的伸縮振動吸收帶，2 980～2 920 cm－1為C—H鍵的伸縮振動，1 650、1 450～1 380 cm－1處分別為C=O和C=C的骨架振動峰；而1 020、1 070 cm－1處的吸收峰，對應(yīng)CD分子中耦合C—C和C—O的伸縮振動，1 150 cm－1處的吸收峰對應(yīng)于C—O—C糖苷橋的不對稱伸縮振動。在3 250 cm－1波數(shù)附近，β-酸在包合物中的—OH伸縮振動吸收帶變寬，在2 970 cm－1附近，β-酸、番茄紅素的C—H鍵伸縮振動吸收峰強(qiáng)度明顯變?nèi)?，同樣? 660 cm－1處也出現(xiàn)了類似的變化；此外，β-酸-番茄紅素/HP-β-CD復(fù)合包合物的紅外光譜圖與單純的HP-β-CD高度相似，且復(fù)合包合物中β-酸、番茄紅素的特征吸收峰（2 731、1 372 cm－1和1 024、958 cm－1）消失，結(jié)果可證實β-酸、番茄紅素進(jìn)入到HP-β-CD分子的空腔內(nèi)，并且復(fù)合包合物光譜中沒有新吸收帶產(chǎn)生，形成過程僅發(fā)生了物理作用，沒有產(chǎn)生化學(xué)結(jié)構(gòu)的改變[37]。觀察到β-酸、番茄紅素和HP-β-CD三者物理混合物的譜圖，明顯是三者譜圖的簡單疊加，在波數(shù)3 034、2 967～2 731 cm－1和1 662～1 099 cm－1處很容易看到一些β-酸、番茄紅素的特征吸收峰（圖中虛線內(nèi)所示），表明β-酸、番茄紅素是單純的存在于混合物中，與HP-β-CD沒有發(fā)生作用，該實驗結(jié)果與文獻(xiàn)[25]得出結(jié)論一致。

2.3.3 X射線衍射

通過X射線衍射測試比較客體分子包合前后衍射峰的變化判斷包合物是否形成，被廣泛應(yīng)用于CD包合物的表征[38]。如圖5所示，曲線b顯示β-酸在2θ范圍內(nèi)（12～25 °）出現(xiàn)了比較尖銳的衍射峰，曲線c中番茄紅素在16.4 °、24.7 °也出現(xiàn)了強(qiáng)度不一的峰，表明β-酸、番茄紅素是以一種結(jié)晶態(tài)形式存在。相反，曲線a中HP-β-CD是非晶態(tài)物質(zhì)，有2 個較明顯的寬峰；β-酸、番茄紅素、HP-β-CD三者物理混合物的衍射曲線d是這3 種化合物的簡單疊加。然而，由曲線e可以看到β-酸、番茄紅素的衍射峰消失，只在15～22.5 °處出現(xiàn)了一個寬的衍射峰，表明形成了1 種新的物相[25]，即β-酸-番茄紅素/HP-β-CD包合物成功形成，且呈無定型粉末狀。Zheng等[39]在對α-硫辛酸與HP-β-CD形成的包合物研究中，得出了相似的結(jié)論。

圖5 X射線衍射圖Fig. 5 XRD patterns

2.3.4 掃描電鏡圖

圖6 掃描電鏡圖Fig. 6 Scanning electron microscopic images

掃描電鏡可以直觀地觀察到樣品的形貌，由圖6可以看出，β-酸是長條狀固體形態(tài)，番茄紅素為片狀固體形態(tài)，HP-β-CD為中空球狀結(jié)構(gòu)，β-酸、番茄紅素和HP-β-CD三者的物理混合物則為三者的混合或黏附在一起，將這三者經(jīng)過充分的研磨后，可以觀察到HP-β-CD本身的球狀結(jié)構(gòu)已經(jīng)完全消失，呈現(xiàn)出的許多細(xì)小、不規(guī)則的塊狀結(jié)構(gòu)，已觀察不到β-酸、番茄紅素分子的存在，另外，β-酸/HP-β-CD包合物與番茄紅素/HP-β-CD包合物的物理混合物也呈現(xiàn)不規(guī)則塊狀，這是各自包合物所表現(xiàn)出來的形貌[24-25]，掃描結(jié)果進(jìn)一步證實β-酸-番茄紅素/HP-β-CD復(fù)合包合物成功形成。

2.3.5 核磁共振圖

圖7 核磁共振氫譜圖Fig. 7 1H NMR spectra

核磁共振氫譜可以提供關(guān)于客體分子在CD腔內(nèi)空間位置的有價值的信息[35]。如圖7所示，β-酸中的質(zhì)子出現(xiàn)在δ0.88～4.95之間、番茄紅素的質(zhì)子出現(xiàn)在δ0.67～5.55之間，形成復(fù)合包合物后，β-酸、番茄紅素中H的化學(xué)位移均有不同程度的變化，這是β-酸、番茄紅素成功進(jìn)入HP-β-CD分子的表現(xiàn)，此外，β-酸/HP-β-CD包合物與番茄紅素/HP-β-CD包合物的物理混合物表現(xiàn)出與β-酸-番茄紅素/HP-β-CD復(fù)合包合物極度相似，此結(jié)果也進(jìn)一步表明復(fù)合包合物成功形成。與本實驗結(jié)果類似，Lu Na等[40]通過核磁共振氫譜測得六氫β-酸形成包合物后化學(xué)位移也發(fā)生了改變。

2.4 β-酸-番茄紅素/HP-β-CD復(fù)合包合物的穩(wěn)定性

2.4.1 紫外光對復(fù)合包合物溶液穩(wěn)定性的影響

由圖8a可知，隨著時間的延長，包合物中β-酸的保存率均逐漸下降；其中，β-酸-番茄紅素/HP-β-CD復(fù)合包合物中β-酸的保存率較β-酸/HP-β-CD包合物中β-酸的保存率高。β-酸對紫外線非常敏感，紫外光照射30 h后，β-酸-番茄紅素/HP-β-CD復(fù)合包合物體系中β-酸的仍保留了初始值的41%，這應(yīng)與番茄紅素一定程度起到減緩β-酸的損失有關(guān)。由圖8b可知，隨著時間的延長，包合物溶液中對應(yīng)番茄紅素的吸光度變化率均呈下降趨勢，β-酸-番茄紅素/HP-β-CD復(fù)合包合物與番茄紅素/HP-β-CD包合物變化較一致，也說明與β-酸相比，番茄紅素的活性更強(qiáng)，然而包合物的形成也增強(qiáng)了番茄紅素對紫外線的耐受性，30 h后番茄紅素的含量仍能保留在60%以上。由此可見，紫外光對復(fù)合包合物中β-酸的穩(wěn)定性影響較大，因此，復(fù)合包合物在保存時應(yīng)避免紫外光的長時間照射。

圖8 紫外光對復(fù)合包合物溶液穩(wěn)定性的影響Fig. 8 Effect of UV light on the stability of aqueous solution of the inclusion complex

2.4.2 自然光對復(fù)合包合物溶液穩(wěn)定性的影響

圖9 自然光對復(fù)合包合物溶液穩(wěn)定性的影響Fig. 9 Effect of natural light on the stability of aqueous solution of the inclusion complex

由圖9a可以看出，隨著時間的延長，β-酸的保存率與紫外光照射下相似，均呈下降趨勢，但下降的速度明顯減緩，24 h后β-酸的保存率可達(dá)97.6%，48 h后僅僅減少了6.1%，說明復(fù)合包合物中β-酸在自然光條件下保持了很好的穩(wěn)定性，放置16 d后，復(fù)合包合物溶液中β-酸的保存率仍能達(dá)到50%以上。由圖9b可知，與紫外光照射相似，隨著時間的延長，2 種包合物體系中對應(yīng)的番茄紅素吸光度也均呈下降趨勢，但復(fù)合包合物的變化緩慢，24 h后變化率為93.7%，16 d后仍為初始量的52.3%，而番茄紅素/HP-β-CD包合物僅為39.4%，說明復(fù)合包合物中的番茄紅素在自然光條件下?lián)p失較慢，這可能一定程度上與β-酸在該條件下較為穩(wěn)定有關(guān)。

2.4.3 暗處對復(fù)合包合物溶液穩(wěn)定性的影響

相比較于紫外光、自然光照射條件，避光條件下（圖10a）復(fù)合包合物中β-酸的保存率均較高，避光放置24 h后β-酸的保存率為99.2%，48 h后保存率為97.9%，16 d后仍可保持在80%以上；如圖10b所示，復(fù)合包合物溶液中對應(yīng)番茄紅素吸光度的變化率呈下降趨勢，24 h后變化率為98.2%，16 d后也維持在60%以上，說明在長時間避光保存條件下，β-酸-番茄紅素/HP-β-CD復(fù)合包合物顯示出更好的穩(wěn)定性。

圖10 暗處對復(fù)合包合物溶液穩(wěn)定性的影響Fig. 10 Effect of darkness on the stability of aqueous solution of the inclusion complex

綜上所述，不同光照條件對復(fù)合包合物中β-酸的穩(wěn)定性及對應(yīng)番茄紅素的穩(wěn)定性影響程度是不同的，但相比較β-酸/HP-β-CD包合物、番茄紅素/HP-β-CD包合物，β-酸和番茄紅素一起制備的復(fù)合包合物（β-酸-番茄紅素/HP-β-CD復(fù)合包合物）呈現(xiàn)出更好的穩(wěn)定性，這可能由于它們相互的協(xié)同作用[41]，使番茄紅素保護(hù)了β-酸，減少了損失，β-酸也在一定程度也保護(hù)了番茄紅素，總體來說，復(fù)合包合物在避光條件的穩(wěn)定性較好，因此應(yīng)在避光處進(jìn)行保存。Kamimura等[42]在探討自然光和避光條件下，香芹酚/HP-β-CD包合物的抗氧化穩(wěn)定性，得出該包合物抗氧化活性在避光保存比自然光條件下的效果好；劉國榮等[43]制備并研究了梔子藍(lán)色素β-環(huán)糊精包合物在陰暗避光、室內(nèi)散射（230 lx）、燈光直射（3 000 lx）、陽光照射（40 000 lx）及紫外照射（170 lx）5 種條件下放置7 d的穩(wěn)定性，得出日光照射和紫外照射對色素及其包合物的穩(wěn)定性影響都較大，而在陰暗避光、室內(nèi)散射條件下，梔子藍(lán)色素及包合物保存率7 d內(nèi)均高于99.2%，說明包合物在陰暗避光、室內(nèi)散射條件下較為穩(wěn)定，色素變化不顯著。

2.4.4 溫度對復(fù)合包合物溶液穩(wěn)定性的影響

圖11 溫度對復(fù)合包合物溶液穩(wěn)定性的影響Fig. 11 Effect of temperature on the stability of aqueous solution of the inclusion complex

溫度對啤酒花中活性成分的含量[44,25]和番茄紅素的穩(wěn)定性[45]均有一定的影響，因此，考察溫度對β-酸-番茄紅素/HP-β-CD復(fù)合包合物溶液穩(wěn)定性的影響。圖11a顯示，在較低溫度（10～40 ℃）范圍內(nèi)處理12 h，β-酸的保存率可達(dá)90%以上，隨著溫度的升高，β-酸的保存率逐漸降低，在較高溫度（80、90 ℃）保溫12 h后，其保存率仍可達(dá)到70%以上，穩(wěn)定性優(yōu)于相同條件下啤酒花中β-酸[46]以及β-酸/HP-β-CD包合物[25]的穩(wěn)定性。而圖11b觀察到的同樣條件處理后，復(fù)合包合物溶液中對應(yīng)番茄紅素吸光度變化率的趨勢與β-酸（圖11a）基本一致，進(jìn)一步說明復(fù)合包合物溶液在10～90 ℃范圍內(nèi)具有較好的熱穩(wěn)定性。由此可見，β-酸、番茄紅素經(jīng)HP-β-CD包合在低于90 ℃環(huán)境中，其熱穩(wěn)定性顯著提高，尤其是番茄紅素的加入使β-酸的熱穩(wěn)定性相比較于β-酸/HP-β-CD包合物著提高，說明經(jīng)環(huán)糊精包合后的β-酸-番茄紅素復(fù)合包合物在改善水溶性的同時也增強(qiáng)了熱穩(wěn)定性。

2.4.5 pH值對復(fù)合包合物溶液穩(wěn)定性的影響

圖12 pH值對復(fù)合包合物溶液穩(wěn)定性的影響Fig. 12 Effect of pH on the stability of aqueous solution of the inclusion complex

如圖12a所示，在酸性條件下，復(fù)合包合物溶液不穩(wěn)定，這與β-酸自身的化學(xué)性質(zhì)有關(guān)；β-酸在酸性條件下易析出，可溶于水的部分減少，在初始溶液中，β-酸的保存率就發(fā)生了明顯下降，降為70%左右，經(jīng)6 h放置后為40%左右；而在中性、堿性環(huán)境中，復(fù)合包合物的穩(wěn)定性較好，維持在90%以上。由圖12b可以看到，pH值對復(fù)合包合物溶液中對應(yīng)番茄紅素的影響較小，經(jīng)6 h放置后吸光度的變化率在80%以上。上述結(jié)果表明，在酸性條件下，復(fù)合包合物中β-酸的保存率會受到酸度的影響，而番茄紅素受酸堿度影響不明顯，因此，該β-酸-番茄紅素/HP-β-CD復(fù)合包合物更適用于中性或偏堿性的食品體系。

3 結(jié) 論

本研究成功制備了β-酸-番茄紅素/HP-β-CD復(fù)合包合物，其中β-酸的包合率可達(dá)78.76%，番茄紅素的包合率為43.07%；該復(fù)合包合物在50 ℃條件下β-酸的溶解度可達(dá)3.47 mg/mL，番茄紅素溶解度可達(dá)0.53 mg/mL，相比較于β-酸包合物和番茄紅素包合物，較大程度提高β-酸和番茄紅素的水溶性。穩(wěn)定性評價發(fā)現(xiàn)，復(fù)合包合物溶液中β-酸和番茄紅素均表現(xiàn)出較好的光穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，其中，避光條件下，復(fù)合包合物中的β-酸保存率最高，經(jīng)16 d貯藏仍可達(dá)80%以上，但紫外光照下β-酸的穩(wěn)定性改善有限。其次，復(fù)合包合物溶液中β-酸在較低溫度（10～40 ℃）下含量基本穩(wěn)定，隨著溫度的升高保存率逐漸下降，然而即使溫度達(dá)到90 ℃，復(fù)合包合物溶液中β-酸的保存率也可達(dá)70%以上，相較于單獨的β-酸包合物，其熱穩(wěn)定性顯著提高[25]；中性或堿性條件對復(fù)合包合物溶液中β-酸和番茄紅素的影響均較小。β-酸-番茄紅素/HP-β-CD復(fù)合包合物制備對于將天然來源的防腐劑與天然色素相結(jié)合有一定的指導(dǎo)意義，并且兩者都具有一定的生物活性，在改善顏色同時還能有效延緩食品腐敗，不僅安全性高也更方便使用。最后，制備的復(fù)合包合物拓寬了β-酸和番茄紅素在水基食品體系中應(yīng)用范圍，為復(fù)合食品添加劑的開發(fā)提供研究基礎(chǔ)和新思路。