（食品科学专业论文）番茄红素生理活性功能和稳定性的研究.pdf

摘要 本论文围绕番茄红素生产和科研开发中出现的实际问题展开研究，对番茄红素提取 纯化、微胶囊包埋、稳定性、抗氧化活性、抑制肿瘤活性进行了较为深入、系统的研究。 用超声波皂化法从新鲜番茄中提取番茄红素，对皂化条件、超声处理时间、提取温 度和时间进行优化。得到番茄红素含量大于0 5 的番茄红素油树脂，总提取率达9 2 9 。 提出溶剂提取与超临界c 0 2 去除溶剂的技术路线，使番茄红素粗提物的溶剂残留符合标准。 用重结晶方法制备出番茄红素纯品，经紫外光谱法、红外光谱法、质谱及核磁共振法 对纯化样品的定性分析结果表明，产品为单一的全反式番茄红素。采用差示扫描量热法和 高效液相色谱法对样品作定量分析结果显示，三级重结晶番茄红素样品纯度达到9 9 1 7 。 为改善番茄红素产品的稳定性和水分散性，用喷雾干燥法和b 环糊精聚合法对番 茄红素进行微胶囊包埋，用响应面( r s a ) 实验优选壁材组成、芯材比例、乳状液固形 物含量。其中，用淀粉糖浆+ 大豆分离蛋白作壁材的微胶囊效率达8 8 。8 5 3 4 ，产 率9 6 7 6 2 1 ，室温避光密闭保存8 周番茄红素保存率为9 3 5 6 2 9 ；明胶+ 麦芽 糊精作壁材的微胶囊效率为5 3 7 2 o ，6 9 ，产率9 5 7 3 o 3 8 ，保存率为5 7 7 0 o 3 2 。 确定制各番茄红素b 一环糊精包合物的最佳摩尔比为1 ：4 0 。对l y p b c d 分子聚集结构 进行了研究，给出了l ) 叫b c d 多分子聚积体的结构模型。获得的微胶囊产品具有良好 的稳定性、水分散性和流动性。 对番茄红素以不同状态，存在于不同介质中的稳定性。番茄红素呈晶体容易受光照、 温度、氧气作用迅速降解。而将番茄红素溶解在有机溶剂中或在6 番茄红素油树脂中 氧化降解速度明显降低，但容易发生异构化反应。微胶囊、b 环糊精包合物样品的稳 定性比番茄红素晶体有显著提高。 用化学发光法对番茄红素抗氧化清除自由基特性研究结果表明，番茄红素对超氧阴 离子、羟基自由基、d p p h 和由a a p h 引发月笕草油产生的脂质过氧自由基均有良好的 清除作用。e c 5 0 分别是1 1 9 5 、1 3 3 4 、5 2 6 5 和1 3 3 8 p g m l 。对超氧阴离子、羟基自由 基的清除反应在6 s 内即可达到或接近最大值；对d p p h 、脂质过氧化自由基的清除率达 到最大值所需的时间为1 2 1 8 s 。 通过体外培养人宫颈癌细胞( h e l a ) 、人黑色素瘤细胞( l i b r ) 和小鼠s 1 8 0 肿瘤试 验动物模型进行抑制肿瘤能力试验。m t l 法、细胞生长曲线测定、平板克隆形成试验 结果显示，番茄红素对体外培养h d a 、“b r 细胞有显著的抑制作用( p 报道，热加工过的番茄汁中的番茄红素 e 末加工的易吸收，血清浓度 在2 4 4 8 h r 之间达到峰值，半衰期2 3 d ，番茄红素随着摄食量的增加，血清浓度升高， 但不呈线性关系，且顺式( 如：9 - 顺、1 3 顺) 比反式易吸收。可能因为番茄红素的顺式结 构易溶于胆汁酸微团，优先渗入乳糜微粒( c m ) 而被吸收( b o i l e a u a ，1 9 9 9 1 。 1 6 3 番茄红素的抗氧化和生理活性功能 在诸多抗氧化剂中番茄红素猝灭单线态氧的能力虽强( m a s c i od 。1 9 8 9 ) ，番茄红素 的强抗氧摄性是由其多共轭的分子结构决定的，它与氧自由基反应是透过物理方式或 化学方式来实现的。番茄红素的生理功能，首先表现为抗氧化、消除自由基的功能， 减轻由体内过氧化引起的对淋巴细胞d n a 的氧化损害，又发现了其诱导细胞间信息传 递和调控肿瘤增殖的作用，以及减缓动脉粥样硬化形成等功能。t a k e o k a ( 2 0 0 1 ) 、d i m 嬲c i o ( 1 9 8 9 ) 等认为，这些功能归结为番茄红素的抗氧化特性。一般认为，在人机体内， 氧自由基与生物大分子反应，进而对体内d n a 、蛋白质、脂类和碳水化合物等重要物 质反应，损害其功能，对人体健康造成威胁。番茄红素及其他类胡萝h 素的生理保健 功能是通过保护机体内大分子物质避免受氧化伤害雨实现的。类胡萝 素猝灭氧自由 基能力主要取决于分子中共轭双键的数量。表1 5 是一些抗氧化剂猝灭单线态氧的速率 常数( m a s c i od ，1 9 8 9 ) 。 番茄红素还具有与其它活性氧碎片如n o ( 氮氧自由基) 、磺酰基( r s 0 2 ) 等发生反 应的能力( r a oav 1 9 9 8 ) 。a g a n v a l 等( 1 9 9 8 ) 发现，经常食用番茄的人群与对照相比，明 显降低了血清脂质的过氧化和l d l 的氧化，从而减少了动脉硬化和冠心病的发病率。番 茄红素还可以防止紫外线对皮肤的伤害( 戳b a y o ，1 9 9 5 ) ，而其它类胡萝h 素的含量几乎 不变。b 1 a d ( 等( 1 9 9 8 ) 也发现，番茄红素对氧化胁迫介导的皮肤损害有保护作用，受紫外线 照射时，皮肤中的番茄红素比b 瑛胡萝卜素损失的多。r a 0 和a g a 刑a 1 ( 1 9 9 8 ) 报道，吸烟者吸 烟后血液中的番茄红素比吸烟前减少了3 0 ，这是由于烟使番茄红素发生了强烈的氧化。 9 第一章绪论 衰1 5 一些抗氯化剂猝灭单线态氧的速率常数( k ) t l b l e l - 5r - t ec o n s h n to f - n d 虹t d _ n ts 姐v e “g es i o g l e to x y g ( k ) 抗氧化剂 k ( 1 0 9 m o l 一1 - s 1 ) 番茄红素 口胡萝h 素 口胡萝h 素 口胡萝卜素 玉米黄质 叶黄素 虾青素 斑蟊黄质 红木素 番红花苷 胆红素 胆缘素 维生素e 郭守利( 2 0 0 3 ) 、潘洪志( 2 0 0 3 ) 通过番茄红素对大鼠血脂水平影响的研究发现，用含 有番茄红素饲料饲喂的3 月龄s d 大鼠与对照组比较该组大鼠血清中的s o d ( 超氧化物 歧化酶) 、g s h p x ( 谷胱苷肽过氧化物酶) 活力明显升高( p 皂化液浓度 浸提时间。考虑到工业化提取的经济可行性， 建议选取o 6 m n a o h 浓度、超声波处理8 “n 、浸提温度5 5 、浸提时间1 1 1 r ，即a 2 8 3 c l d 3 沈阳农业大学博士学位论文 组合。因该组合不包含在正交实验表中，再次做提取实验表明，提取率达9 2 9 。 番茄浆经碱液处理可以将脂类、脂肪酸、部分蜡质、含o h 类胡萝卜素等水不溶性 物质皂化，使其溶于水相，同时可以破坏细胞壁原果胶结构有利于浸提液渗入壁内组织， 对番茄红素溶出有利，但应注意番茄红素在强碱环境中的不稳定性质。加热和超声波震 荡使细胞致密的组织结构受到破坏与溶剂充分接触，促进了番茄红素从糖类、脂质、蛋 白质等大分子结合物上的离解下来向溶剂中扩散的速度。本实验证实，与浸提温度、皂 化液浓度和浸提时间这三个因素比较，超声波处理时间在番茄浆预处理中的作用是最为 显著。虽然，超声波作用的时间和温度与番茄红素的损失呈正相关，会导致番茄油树脂 样品中番茄红素含量的下降( 孙新虎，2 0 0 3 ) ，我们发现，超声空化作用加剧番茄组织的 破坏，在一定范围内，并不会引起番茄浆中番茄红素含量的下降。适量的超声处理，可 以显著降低浸提时的温度和时间，提高番茄红素提取的生产效率。 表2 3 方差分析表 t i b l e 2 _ 3a - i y 暑i so f r i a n c e 注：+ p ( 00 1 + p 0 0 5 2 3 3 番茄红素油树脂紫外扫描结果 图2 5 为番茄红素提取物紫外扫描图。与标准品比较，浸提物正己烷溶液具有典 型的特征吸收峰，分别在4 “、4 7 2 、5 0 2 n m 处出现最大吸收，与竹花秀太郎等( 1 9 9 5 ) 报 道的一致。 _ 押- - 慷l _ ， 围2 5 浸提物正己烷溶液l o 0 0 n m 扫描曲线 n 2 2 - 5 1 0 0 6 0 0 n ms 姐nc u r v ei h e i a o 2 3 4 油树脂中番茄红素的含量 因为浸提物中存在的其它类胡萝h 素在“4 、4 7 2 m 处也有吸收，实验采用5 0 2 姗 处的吸收值进行番茄红素含量的定量计算( 张连富，丁霄霖，2 0 0 1 ) 。番茄红素标准曲线见图 2 6 。 2 1 j l 0ll-i 第二章番茄红素的提取及残留溶剂去除 o 51 01 52 0 晰i 州1 酽m 圈2 6 番茄红童的标准曲线 尉g 2 - 6 s h d a r dc u r v eo f l ”o p 蜘e 对y = a + b + x 方程进行统计学分析结果见表2 4 表2 7 。 襄2 4 回归方程参数的t 检验 t _ b l e 2 _ 4tt 嚣to f p t n m e t e ri n 叼r 嚣s l o n 表2 6 回归方程参数的置信区闫 t t h l e 2 - 6c o n n d e n c e i t t m l | o f p - r 哪e t e ri m g r e s 硝佃 襄2 7回归方程的方差分析( a n o v at i b i e ：d r e 船o f s u mo f m 阻) t i b j e 2 - 7 v - r i - n c e n _ l y s 虹i nr 曜r 船s l o n 注：p r o b ) f m 0 0 0 l 16 ) 由以上分析可见，回归方程具有良好的拟合度。经真空去除溶剂后得到的油树脂样 品，定容在正己烷溶液中，在5 0 2 n m 处测吸光值，再用在该回归方程计算，得到其中番 2 2 沈阳农业大学博士学位论文 茄红素含量为o 5 4 0 0 3 l 。 2 3 5 超临界c 0 2 去除番茄红素粗提物的溶剂残留 用气相色谱顶空进样法测定番茄红素油树脂中的溶剂残留，通过与标准品的保留时 间比较，定性判断番茄红素油树脂中的残留溶剂为正己烷和丙酮。分别用内标法定量计 算，得到样品中正己烷和丙酮的残留量分别为6 7 5 1 扯g4 1 4 6 “g 。与日本1 9 9 6 年为 番茄红素油树脂产品制定的溶剂残留质量指标( 正已烷2 5 “g 偿；丙酮3 0 “g 儋) ( 日本 食品添加物协会，1 9 9 6 ) 比较，样品中正己烷和丙酮的残留量分别超过标准的2 7 倍和1 3 8 倍。显然，这样的产品不能直接用于食品、药品等，必须采取适当的方法去除溶剂残留。 超临界c 0 2 萃取是一项新兴的分离技术，因不使用有机溶剂，不会造成环境污染等 优点，在番茄红素提取中的应用研究日益受到关注。但是，番茄原料中番茄红素的载量 很低( 3 8 m 1 0 0 9 ) ，直接用超临界c 0 2 萃取，设备占用大，总提取效率低，成本很 高。在目前，此项技术应用于大规模生产还有一定的难度( 惠伯棣，姜雨，2 0 0 3 ) 。而采用有 机溶剂提取和超i 临界c o z 法相结合，使有机溶剂萃取法提取率高和用高昂的超临界c 0 2 设备精制、去除溶剂的优势结合起来。在溶剂残留达到质量标准的同时，还可以大幅度 地降低生产成本。赵晓燕等人( 2 0 0 5 ) 也用超临界二氧化碳流体萃取法从番茄红素油树 脂中去除掉9 1 5 的乙酸乙酯溶剂残留。 衰2 8 超临界c 仉处理前后番茄红素油树膳的溶扪残膏 t b l e 2 - 8 忡a t d u i lo 口l v e tl no l r 髑t 吐b e f o 他n d - t 协rs c c 0 2 表2 8 是超临界c 0 2 处理前后番茄红素油树脂的溶剂残留情况。在压力2 0 m p a ， 温度3 5 ，c 0 2 流量o 5 l m m ，时间2 h r 条件下，经过s c 。c 0 2 去除工艺操作，从粗提 物中萃取番茄红素，得到的油树脂样品中正己烷和丙酮的残留量分别降低9 7 - 3 和9 6 6 ，达到了相应的质量标准。 2 4 本章小结 2 4 1 本章研究的四个因素都对番茄红素提取率具有显著的影响。其影响程度按超声处 理时间、浸提温度、皂化液浓度、浸提时间的顺序依次减弱。用o 6 m n a o h 浓度、超 声处理8 m i n 、浸提温度5 5 、浸提时间1 h r ，提取率达9 2 9 。 2 4 2 番茄红素提取物紫外扫描图。分别在4 4 4 、4 7 2 、5 0 2 n m 处出现最大吸收，具有典 型的番茄红素特征吸收峰，与文献报道的一致。用5 0 2 n m 处的吸收值作标准曲线，定量 计算去除溶剂后的油树脂番茄红素含量为o 5 4 。 2 4 3 通过与标准品的保留时间比较，定性判断番茄红素油树脂粗提液中的残留溶剂为 正己烷和丙酮。内标法定量，粗提液中正己烷和丙酮的残留量分别为6 7 5 1 斗g 4 1 4 6 g 儋。经过s c c 0 2 去除，正己烷和丙酮的残留量分别降为1 8 2 g 儋和1 4 3 “眺， 溶剂残留达到相应的质量标准。 2 4 4 将有机溶剂法提取、s c c 0 2 法去除溶剂残留结合起来，发挥了化学法提取率高和 超临界设备各自的优势，可以提高提取效率，降低生产成本。 第二章番茄红素的提取及残留溶剂去除 参考文献 1 蔡俊，邱雁临，谈小兰番茄红素提取工艺的研究【j 】食品与发酵工业1 9 9 9 ，2 6 ( 2 ) ：5 0 5 2 2 d 斯沃恩主编贝雷油脂化学与工艺学，第四版，第一册【m 】北京：轻工业出版社，1 9 8 9 ，4 2 9 4 7 3 【3 惠伯椽姜雨番茄果皮中番茄红素的超临界二氧化碳流体萃取明中国食品添加剂，2 0 0 3 ，( 2 ) ：9 6 1 0 0 【4 】廖传华，黄振仁超临界c o2 流体萃取技术工艺开发及其应用【m 北京：化学工业出版社， 2 0 0 4 ：1 9 5 1 9 7 【5 】李玉环皂化法提取番茄红索的研究 j 】食品科学，2 0 0 2 ，2 3 ( 8 ) ：1 4 6 1 5 0 6 】凌关庭主编天然食品添加剂手册 m 】北京：化学工业出版社，2 0 0 0 ，3 0 3 3 0 4 7 】李伟番茄红素的纯化、性质研究及微胶囊化【d 】江南大学博士学位论文2 0 0 3 ，2 2 8 】日本食品添加物协会化学的合成品以外食品添加物自主规格追补 m 第二版，1 9 9 6 ，1 5 1 6 9 任云霞番茄红素提取工艺的优化研究 j 食品工业科技，2 0 0 2 ，2 3 ( 5 ) ：3 3 3 5 1 0 】孙新虎，李伟超临界流体萃取技术在番茄红素提取中的应用 j 】中国食品添加剂2 0 0 3 ，1 ：6 9 7 3 1l 】孙新虎，李伟，丁霄霖超声波处理对番茄红素的影响 j 食品与发酵工业 2 0 0 3 ，2 9 ( 6 ) ：“4 6 【1 2 王燕燕，邸进申，邦宇皂化对番茄红素提取的影响研究 j 食品与发酵工业，2 0 0 3 ，2 9 ( 3 ) ：7 l 7 3 【1 3 王燕，胡亚平，张喻，等影响番茄红素提取效果的因素的研究 j 】，食品科技，2 0 0 3 ，6 2 ( 5 ) ：6 2 6 4 1 4 左爱仁，范青生，超声波萃取番茄红素的研究 j 】食品工业，2 0 0 3 ，5 ：3 6 3 8 【1 5 张连富，丁霄霖番茄红素简便测定方法的建立 j 食品与发酵工业，2 0 0 1 ，2 7 ( 3 ) ：5 1 5 5 1 6 赵晓燕。马越，宋曙辉，等番茄红紊的溶剂去除及延缓衰老作用的研究 j 华北农学报，2 0 0 5 ，2 0 ( 3 ) ： 1 0 7 1 1 0 1 7 】c 0 1 ee r ；k 印u rn s n l es 协b l i l t yo f1 y c o p e n e20 x i d 撕0 nd l 】i 证gb e a 吐n go ft o m a t 0p u l p m t f o d d f c 1 9 5 7 ，8 ，3 6 6 3 6 8 1 8 】竹花秀太郎等日本食品工业学会，1 9 9 5 ( 9 ) ：3 7 3 3 7 8 2 4 沈阳农业大学博士学位论文 第三章番茄红素的提纯及性质测定 本章摘要：本章以6 番茄红素油树脂为原料用重结晶法提纯制备番茄红素晶体。考察了温度、皂化 时间、不同溶剂和重结晶级数对得率及纯度的影响。结果表明，用正己烷作油树脂的分散剂，无水 乙醇作助剂，在7 0 皂化6 0m m ，水洗正己烷层至中性，真字挥去部分溶剂，冷却滤出番茄红素晶 体溶于6 5 乙酸己酯中至饱和，匀速缓慢降温至o 析出晶体。经紫步 光谱法、红外光谱法、质谱 及核磁共振检验表明，样品为全反式番茄红素。采用差示量热扫描法( d s c ) 和高效波相色谱法对 样品纯度进行定量分析，d s c 法测定结果为9 91 7 ，h p l c 单点校正法测纯度达1 0 40 3 。三级重结 晶样品总得率为2 4 7 。 3 o 前言 番茄红素( l y c o p e n c ) 分子结构中有1 1 个不饱和共轭双键和两个非共轭不饱和双 键，单独存在时性质极不稳定，对光、0 2 和高温等很敏感，容易发生氧化降解和异构化 作用，同时，制备番茄红素纯品的原料中往往含有糖、果胶、无机盐、有机酸、酯类等 杂质这些物质与番茄红素的理化性质相似，很难与其分离，给提纯带来很大麻烦。获 得高纯度番茄红素样品是番茄红素的检测研究、提取分离研究及生理活性等研究的前 提。目前，番茄红素标准样品由美国s i 舒m 公司提供，番茄红素纯度为9 0 一9 5 ，售 价达1 0 0 美元m g 左右。d 哈提尔( 1 9 9 8 ) 、小幡齑( 1 9 9 7 ) 专利报道用番茄红素油树 脂经皂化，得到番茄红素含量为9 0 的晶体。近年来国内的研究人员用x - 5 树脂吸附( 张 裕卿，2 0 0 2 ) 、硅胶柱层析( 邸进申等，2 0 0 3 ) 分离得到不同质量分数的番茄红素晶体产品； 李伟等人( 2 0 0 2 ) 报道，制各出纯度大于9 9 的全反式番茄红素标准品，但以上研究均 未见形成商品。本章以6 番茄红素油树脂为原料，采用皂化一重结晶法分离纯化出高 纯度的番茄红素标晶体，确定了最佳提纯条件。对其进行了定性和定量分析，确认所得 到的标准物质为全反式的番茄红素，纯度达9 9 以上。为研究者取得高纯度的番茄红素 提供了一条有效途径。 3 1 实验材料与仪器 6 番茄红素油树脂，华北制药集团生产； 番茄红素标准品，美国s i 舯a 公司； 乙醇、石油醚、丙酮、正己烷、氢氧化钠、无水硫酸钠等均为国产分析纯。 u v _ 1 1 0 0 型紫外分光光度计，北京； w a t c r s 6 0 0 c o n t r o l l c r 高效液相色谱仪，美国w a t e r s 公司 b n l l e r f t i r 红外光谱仪，美国； v gz a b h s 质谱仪，英国； v a f i a l lm e r c n r yv k 3 0 0 核磁共振仪，美国v a 工1 a 1 1 公司； o 一1 0 差示扫描量热分析仪，美国t a 公司； 显微镜，o iy m p u s 日本； 订t - 4 2 0 自动控温仪，北京； s a d l i sb s 2 1 0 s 分析天平( d 二o 1 i n 2 ) 北京赛多利斯公司； r e 一5 2 型真空旋转蒸发仪，上海博通； 超声波清洗器，上海； 5 0 1 型超级恒温水浴槽，上海。 5 0 1 型超级恒温水浴槽，上海。 第三章番茄红素的提纯及性质测定 3 2 实验方法 3 2 1 番茄红素油擗脂的皂化、重结晶方法 参考d 哈提尔( 1 9 9 8 ) 、小幡齑( 1 9 9 7 ) 、李伟( 2 0 0 2 ) 的方法。用k o h 皂化去除 原料中的蛋白质、脂肪酸、二甘油脂、三甘油脂和脂肪酸皂化而溶于水，并释放出结合 于其中的番茄红素。利用番茄红素溶解度随温度降低而下降的性质，采用降温结晶的方 法使番茄红素晶体析出。 步骤如下： 称取一定量6 番茄红素油树脂加o 5 b h t 以防氧化( 陈广健，1 9 9 5 ) ，分散于适量 正己烷中，加等体积的经k o h 饱和的无水乙醇，在n 2 气保护下恒温搅拌皂化一定时间， 皂化反应完成后，将其转移至分液漏斗，加适量蒸馏水溶解除去水溶性物质，静置分层， 用正己烷回收下层水中的番茄红素与上层合并，用蒸馏水洗上层溶液至中性。番茄红素 正己烷溶液经无水n a 2 s 0 t 脱水真空挥去部分溶剂，冷却析出晶体。滤出晶体溶于溶 剂中达到饱和，匀速缓慢降温( 降温速率为6 ，1 1 r ) 析出晶体，多次重复得高纯度番茄 红素晶体。因番茄红素的不稳定特性，在皂化、重结晶等工艺过程中，应注意避光、隔 氧、充n 2 保护。 3 2 2 皂化及重结晶条件的优化 选取不同皂化温度、时间和不同重结晶溶剂对高纯度番茄红素晶体得率和纯度的影 响进行单因素实验，来确定最佳皂化、重结晶条件。 番茄红素晶体经真空干燥称重，用式( 3 1 ) 计算晶体得率亿1 ： z ：导磐1 0 溉式( 3 一1 ) 肠ox c o 、 式中： 矗一番茄红素晶体的质量( g ) ；c ，一番茄红素晶体的纯度( ) 。：肘i 番茄红素油树脂 或重结晶母液的质量( g ) ：c d 一油树脂或重结晶母液中番茄红素的含量( ) 。 3 2 3 番茄红素的测定 3 2 3 1 番茄红素紫外吸收光谱测定( g b l 0 4 7 卜8 9 ，1 9 8 9 ；黄伟坤，1 9 9 3 ) 将适量番茄红素晶体溶于正己烷中，在2 0 0 5 5 0 1 1 i i l 范围内扫描测定紫外吸收光谱。 3 2 3 2 高效液相色谱法分析( 薛颖，2 2 ) 用保留时间定性，单点校正法测纯度。色谱条件：色谱柱：c 1 8 ；柱温：2 5 ；流动 相：甲醇乙腈二氯甲烷( 体积比4 4 “4 + 1 2 ) ；流速1 0 i n “i i l i n ；检测器：二极管阵列检 测器：检测波长：4 7 5n m 。 3 2 3 3 番茄红素红外光谱测定 采用k b r 压片法测定番茄红素晶体红外光谱。 3 2 3 4d s c 法测定番茄红素纯度( 唐万军，2 0 0 1 ；李伟，2 0 0 2 ) 检测条件为，起始平衡温度1 2 0 ，终止温度2 0 0 ，升温速率为5 m 协。记 沈阳农业大学博士学位论文 录样品熔化曲线，用d s c 纯度分析软件进行分析。 3 2 3 5 质谱法测定番茄红素 进样方式为直接进样法。仪器条件为，电子倍增电压2 0 0 0 v ，灯丝电流2 0 0 ua ，离 子源电压6 0 0 0 v 。 3 2 3 6 核磁共振法测定番茄红素 溶剂氘氯仿( c d c l 3 ) ；探头直径5 m m ；谱宽1 h 4 8 0 0 h z ，”c1 8 8 6 7 h z ；4 5 0 脉冲；宽 度1 h3 o “s ，”c2 8 5us ；扫描次数1 h1 6 ，1 3 c4 0 0 0 0 ；驰豫时间i s ；参考物，甲基硅仃m s ) 。 3 3 实验结果及分析 3 3 1 皂化温度、时间对番茄红素一级结晶得率及纯度的影响 皂化反应是油脂和碱发生反应，生成金属皂和甘油的过程。化学反应通式为： c 3 爿5 ( d2 ( 捌) 3 + 3 忆( ”f 3 尺c d2 v 口十c 3 爿5 ( 口日) 3 由于油脂和碱液互不相溶，在反应的初始阶段皂化反应界面的大小，即油水两相的 接触程度直接影响反应速度和完全程度。因此在反应过程中要增加反应体系的流变性提 高分子间碰撞频率和速度，这就需要找出合适的皂化温度、碱液用量，而反应的最后阶 段，油脂和碱液混合在金属皂甘油组成的体系之中，成为均相反应。从这个意义上，皂 化反应又是自催化反应( d 斯沃恩，1 9 9 8 ) ，这就要使用一种促进油水两相混溶的分散剂， 如乙醇、异丙醇等。并在皂化反应初期要持续搅拌来提高皂化效率。 在工业制皂中，皂化用碱量由理论碱量和超碱量组成，理论用碱量由原料的皂化价 来确定。计算公式为：理论用碱量= s v 4 0 5 6 1 式中，s v 为原料的皂化价。提高用碱量有利于反应向正方向进行，但考虑到皂化后 的水系中和，一般以理论用碱量的1 2 倍作为实际用碱量。 1 0 0 8 0 6 0 4 0 2 0 温度，ic m p c r a t l l r e 围3 一l 不同温度下皂化6 n m j n 一级结量昌体得辜及纯度 f i g 3 - l e 盯鲁c to f t 哪p 哪t i i r eo n d d - dp u r | n 蛆t l o no f n h tc r y 蛐l la t 砷m i no fs _ p o 埘c a t e 番茄红素油树脂经正己烷无水乙醇k o h 饱和液组成的体系在5 5 、6 0 、6 5 、7 0 、7 5 皂化6 0 m i n ，一级结晶的番茄红素晶体得率和纯度见图3 一l 。由图3 1 可见，番茄 红素晶体得率随皂化温度提高呈下降趋势，纯度呈上升趋势，皂化温度为7 0 时样品纯 度可达到9 5 以上，但得率却低于6 0 。这是因为，温度的提高使皂化反应更充分， 坤窨ao州苗u誓j母萼宅州h 逞蜊蒙，爨，奉球 笙三兰至垄丝茎塑堡丝墨丝堕型塞 油树脂中的可皂化杂质去除较彻底，同时，番茄红素在高温发生氧化降解和异构化而造 成损失( 张连富，2 0 0 3 ) ，所以，实验选择7 0 作为皂化反应的温度。 謦8 0 蜜l e 。 毒耋柏 靶喜2 0 o 围3 - 27 0 下不同皂他时同一级结晶昌体得军及纯度 矾g 3 - 2 e f 融to f m e 叩y j t m - n dp r i 们c _ n o no f 商蛳c r y s t 鲥i t7 0 o f 0 - p o 珊c - t e 图3 2 是7 0 下不同皂化时间对一级结晶得率及纯度的影响。从图3 2 发现，从3 0 m i n 到5 0m i n 的皂化处理对番茄红素晶体得率的影响不显著( p = o 0 5 ) ，5 0 l i n 上升至7 0 m i n 番茄红素晶体得率星下降的趋势，7 0 处理7 0 i i 血得率仅有5 0 。相反，纯度随皂化 时间增加而显著升高。因为，番茄红索油树脂中含有的大量油脂、类脂等脂溶性成分、 胶类杂质，经被皂化成水溶性的金属皂，并被水洗去除。在较高温度下，碱液与脂质充 分接触、混合，使皂化反应进行得较彻底。但因为番茄红素长时间在强碱性条件下同样 会发生降解和异构化( 邱伟芬，汪海峰，2 0 0 4 ；冯晓梅等，2 0 0 3 ) ，引起番茄红素的损失，使 得率下降。 为了减少番茄红素的损失，实验采取了在皂化液中添加适量脂溶性抗氧化剂b h t ， 并在n 2 保护下进行反应，起到了保护番茄红素的作用( 邱伟芬，2 0 0 4 ) 。实验结果显示， 皂化温度较低或时间较短则皂化反应进行的不彻底，重结晶溶液中仍然存在较多的胶脂 类杂质，会降低重结晶晶体的纯度。也就是说，皂化反应进行得越完全，脂类等杂质去 除的越彻底，所得晶体纯度就越高。因为本实验目的是为了取得高纯度的番茄红素样品， 并且各反应条件对应的得率之间差异不大，实验选定皂化条件在稍过量碱存在下温度为 7 0 、时间为6 0 m i l l 。7 0 皂化6 0 m i n 的一次结晶晶体得率为5 6 1 ，用d s c 测纯度达到 了9 4 5 3 。 3 3 2 不同重结晶溶剂对得率的影响 番茄红素在某种溶剂中的稳定性和溶解特性是选择降温重结晶溶剂的主要依据，实 验分别用正己烷、二氯甲烷、乙酸乙酯、氯仿和四氢呋喃，将一级结晶样品溶解，自6 5 ( 二氯甲烷4 0 、氯仿6 0 ) 以6 舡的速率缓慢降温到o ，使晶体析出。不同 溶剂下二级结晶的晶体得率如图3 3 所示。可以发现，用正己烷、二氯甲烷、乙酸乙 酯、氯仿和四氢呋喃作重结晶溶剂，所得晶体的得率明显不同。其中，正己烷、乙酸乙 酯所得晶体的得率较高，分别是6 4 6 和6 5 4 。虽然番茄红素在二氯甲烷和氯仿中的 溶解度较高，应当是较好的重结晶溶剂，但由于番茄红素在其中的降解和异构化作用速 度较快( 李伟，2 0 0 2 ) ，在降温结晶的过程中损失较大，重结晶晶体的得率也较低，只有5 0 左右。由于番茄红素在正己烷、乙酸乙酯中的稳定性比另外三种溶剂高，同时，番茄红 素在乙酸乙酯中的溶解度高于在正已烷中的溶解度，并且在o 6 5 范围内，番茄红 垫堕奎些奎堂