乳化對天然番茄紅素萃取物在雄性大鼠體內(nèi)生物接近度的影響

惠伯棣，李 京，張一琳

(1.北京聯(lián)合大學(xué)應(yīng)用文理學(xué)院，北京 100083；2.首都師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，北京 100037)

乳化對天然番茄紅素萃取物在雄性大鼠體內(nèi)生物接近度的影響

惠伯棣1，李 京2，張一琳1

(1.北京聯(lián)合大學(xué)應(yīng)用文理學(xué)院，北京 100083；2.首都師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，北京 100037)

采用乳化與未乳化的天然番茄紅素萃取物配制成番茄紅素含量為0.263mg/mL(低劑量)、0.525mg/mL(中劑量)和1.575mg/mL(高劑量)的灌胃液。選用250g SD雄性大鼠30只分成3組，每組10只，每天一次灌胃1mL，收集大鼠24h內(nèi)的糞便。測定糞便中的番茄紅素含量，計(jì)算番茄紅素的生物接近度。乳化與未乳化物在大鼠體內(nèi)的生物接近度于第3天達(dá)到最大值；飼喂劑量增加可以降低乳化物與未乳化物的生物接近度；乳化可以提高番茄紅素的生物接近度。

番茄紅素；吸收；乳化

Abstract：Objective:To explore the effect of emulsification on the bio-accessibility of natural lycopene in male rats. Methods:Totally 30 SD male rats with body weight of 250 g were randomly divided into 3 groups for 10 in each group. The rats were administered emulsified natural lycopene solutions with final lycopene concentrations of 0.263, 0.525 mg/mL and 1.575 mg/mL,respectively once a day for 4 consecutive days. The amount of lycopene in feces collected within 24 h after each administration was determined and the bio-accessibility of natural lycopene was calculated. Results:The bio-accessibilities of emulsified and unemulsified lycopene reached their separate maximum values on the 3thday of administration; increasing administration amount resulted in a lower bio-accessibility of emulsified and un-emulsified lycopene. Conclusion:Emulsification is able to increase the bio-accessibility of natural lycopene.

Key words：lycopene；absorption；emulsification

番茄紅素是胡蘿卜素(carotene)的一種，分子式為C40H56，相對分子質(zhì)量為536.85。番茄紅素的分子由多聚烯鏈構(gòu)成，共含11個共軛雙鍵和2個非共軛雙鍵，末端為開環(huán)結(jié)構(gòu)(圖1)。番茄紅素為脂溶性化合物，能溶于大部分有機(jī)試劑。其中，鹵代烷烴(如：二氯甲烷)是比較理想的溶劑[1]。

圖1 全反式番茄紅素的分子結(jié)構(gòu)Fig.1 Molecular structure of all-trans-lycopene

番茄紅素的資源有兩種：人工合成品和天然產(chǎn)物。這兩種產(chǎn)品在市場上有著激烈的爭奪。由于其生物學(xué)功能的差異，消費(fèi)群體有傾向天然產(chǎn)物的明顯趨勢。因此，對天然產(chǎn)物的研究具有更現(xiàn)實(shí)的意義。

番茄紅素是完整的類胡蘿卜素生物合成過程中的中間產(chǎn)物。番茄紅素被合成后，經(jīng)酶促反應(yīng)可轉(zhuǎn)化成γ-胡蘿卜素、β-胡蘿卜素和含氧的類胡蘿卜素。在番茄的果肉細(xì)胞中，番茄紅素的含量高、γ-胡蘿卜素和β-胡蘿卜素含量卻很低，這是由于代謝體系中缺乏足夠的酶催化此類反應(yīng)[2]。

近二十年以來，隨著人們對高質(zhì)量生活的追求，對于具有多種防治疾病功能的天然活性物質(zhì)的研究與開發(fā)產(chǎn)生了極大的興趣。番茄紅素以其獨(dú)特的健康功能被人們所關(guān)注，主要包括：抗氧化功能和降低前列腺疾病風(fēng)險的功能等[3]。

因此，人們對它在體內(nèi)的吸收也進(jìn)行了不少研究。已有的結(jié)論包括：1)熱加工過的番茄汁中的番茄紅素比未加工的易吸收；2)番茄紅素的血清濃度一般會隨著攝入量的增加而升高，但不呈線性關(guān)系；3)番茄紅素屬于脂溶性化合物，因此，它在體內(nèi)的吸收如果擁有脂環(huán)境，可提高其生物利用度；4)番茄紅素的吸收率會隨年齡增加而下降。這些研究的最終目的是探索提高番茄紅素在體內(nèi)生物利用度(即：進(jìn)入血液循環(huán)的劑量和速度)的途徑。其結(jié)果對提高現(xiàn)有食品中番茄紅素的生物利用度有顯著的參考價值[4-6]。

在本項(xiàng)研究中，以雄性大鼠為動物模型，以來自番茄的天然番茄紅素為受試物，通過對大鼠糞便中的番茄紅素殘留量分析，探索乳化處理對番茄紅素到達(dá)小腸壁的劑量(以生物接近度描述)的影響。在此，番茄紅素到達(dá)小腸壁的劑量以生物接近度描述，見圖2。其結(jié)果對提高番茄紅素制品中番茄紅素的生物利用度有現(xiàn)實(shí)的意義。

圖2 番茄紅素在雄性大鼠體內(nèi)的生物接近度Fig.2 Bio-accessibility of lycopene in male rats

1 材料與方法

1.1 動物

選用(250±2)g SD雄性大鼠30只，購自北京大學(xué)實(shí)驗(yàn)動物中心。實(shí)驗(yàn)動物合格證號：SCXK京2006-0008。

1.2 試劑

本項(xiàng)研究中使用的番茄紅素萃取物由新疆紅帆生物科技有限公司提供，該產(chǎn)品為番茄果皮的超臨界CO2流體萃取物，其主要組分見表1[7-8]。

大豆色拉油 本地超市；吐溫-60、丙酮(分析純)北京化工廠；大豆卵磷脂(純度為90%)；乙腈、甲醇、甲基叔丁基醚(MTBE)、三乙胺(色譜純) 迪馬公司。

1.3 儀器與設(shè)備

HPLC(Waters 1525溶劑輸送系統(tǒng)、PDA-996二極管陣列檢測器) 美國Waters公司；MultiSpec-1501分光光度計(jì) Shimadzu公司。

1.4 方法

1.4.1 天然番茄紅素萃取物乳化灌胃液的配制

在陰暗處，將天然番茄紅素萃取物置于研缽中，加熱到65℃加入色拉油研磨均勻，參照中國食品添加劑行標(biāo)(GB2760食品添加劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn))，向混合物中加入0.25mg/mL的吐溫-60繼續(xù)研磨至完全均勻。將溫度降低至37℃，繼續(xù)向混合物中加入5g/mL的大豆磷脂，不斷研磨至均勻。參照J(rèn)ECFA于2006年在羅馬召開的第67次會議公布文件中推薦的ADI值，最終，配制成番茄紅素含量為0.263mg/mL(低劑量)、0.525mg/mL(中劑量)和1.575mg/mL(高劑量)的灌胃液。4℃保存。

1.4.2 天然番茄紅素萃取物灌胃液的配制

于陰暗處，將天然番茄紅素萃取物置于研缽中，加熱到65℃，加入色拉油，參照J(rèn)ECFA于2006年在羅馬召開的第67次會議公布文件中推薦的ADI值，配制成番茄紅素含量與乳化灌胃液相同的灌胃液，分別為0.263mg/mL(低劑量)、0.525mg/mL(中劑量)和1.575mg/mL(高劑量)的灌胃液，不斷研磨至均勻。4℃保存。

1.4.3 實(shí)驗(yàn)動物的飼喂和分組

灌胃前，30只大鼠飼養(yǎng)于SPF級動物房中一周，所用飼料由北京奧科協(xié)力飼料有限公司提供，配方見表2。使用前，按1.4.7節(jié)所述方法對飼料中的番茄紅素進(jìn)行檢測，確認(rèn)飼料中不含番茄紅素。待大鼠熟悉環(huán)境后隨機(jī)分成3組，每組10只。第1組灌喂天然番茄紅素萃取物乳化灌胃液，第2組灌喂天然番茄紅素萃取物灌胃液，第3組作為對照組灌胃色拉油。

1.4.4 灌胃

在灌胃前，將灌胃液在37℃下預(yù)熱30min，并攪拌均勻。每只大鼠每天灌胃一次，每次灌胃量1mL。第1組灌喂天然番茄紅素萃取物乳化灌胃液。第2組灌喂天然番茄紅素萃取物灌胃液。每組按照低、中、高劑量依次進(jìn)行灌胃，每個劑量連續(xù)灌胃4d，每個劑量灌胃實(shí)驗(yàn)之間間隔3d。第3組作為對照組，每只每日灌胃一次，每次灌胃色拉油1mL。

表1 番茄果皮萃取物的組成Table 1 Compositions of a commercially available tomato skin extract used in this study

表2 飼料配方Table 2 Formula of the feed for rats used in this study

1.4.5 糞便的收集

每次灌胃后將每只大鼠24h內(nèi)的糞便收集到培養(yǎng)皿中，用研缽搗碎，混合均勻，稱鮮質(zhì)量。在60～70℃下真空干燥4h，稱干質(zhì)量。記錄每只大鼠每次灌胃后24h內(nèi)的總糞便干質(zhì)量。

1.4.6 糞便中番茄紅素的萃取

稱取0.1g干燥糞便粉末，加少量丙酮(4倍，V/m)研磨，研磨后靜置，用滴管小心移出上清液，多次重復(fù)直至上清液為無色。合并收集上清液，用丙酮定容至15mL。實(shí)驗(yàn)過程中盡量避光。

1.4.7 灌胃液和糞便中的總類胡蘿卜素含量測定

用紫外-可見光分光光度計(jì)測量樣品萃取液在474nm處的吸光度，并根據(jù)公式(1)計(jì)算灌胃液和糞便中的總類胡蘿卜素含量。

式中：x為樣品中所含組分的質(zhì)量/g；y為樣品溶液的體積/mL；A為樣品組分在474nm波長處吸光度；A1%1cm為吸光系數(shù)，定義為在1cm光程長的比色杯中1g/L質(zhì)量濃度溶質(zhì)的理論吸收值。在此采用值為ε=3400。

1.4.8 灌胃液和糞便中番茄紅素含量的測定

首先測定灌胃液和糞便中的類胡蘿卜素組成(CC)。其方法為：先根據(jù)1.4.7節(jié)所述方法測定樣品中總類胡蘿卜素的含量，再用高效液相色譜(HPLC)將樣品中的各類胡蘿卜素組分分離，根據(jù)其色譜行為和光譜特征對各組分進(jìn)行定性鑒定，根據(jù)在474nm波長處所得色譜圖上番茄紅素組分峰的面積比計(jì)算樣品中番茄紅素的含量[9-10]。

HPLC條件：色譜柱：DiamonsilTM(4.6mm×25cm，5μm)；流動相A：乙腈-水(9:1，V/V)；流動相B：乙酸乙酯；線性梯度洗脫：B在15min內(nèi)由0%增加至100%；流速：1.0mL/min；檢測波長：475nm；波長收集范圍：260～700nm；進(jìn)樣量：20μL。

1.4.9 生物接近度的計(jì)算

式中：C1為1mL灌胃液中番茄紅素的含量；C2為24h內(nèi)總糞便中番茄紅素的含量。

1.4.10 數(shù)據(jù)處理

在計(jì)算每組大鼠糞便中番茄紅素的平均值時，取其中的6只所得數(shù)據(jù)計(jì)算，舍去離散程度較大的數(shù)據(jù)和負(fù)值。

2 結(jié)果與分析

與對照組相比，灌胃液中的天然番茄紅素萃取物和乳化過的天然番茄紅素萃取物對受試動物的體質(zhì)量增加和排便量無顯著影響。

2.1 灌胃液的類胡蘿卜素組成

采用1.4.8節(jié)所述方法，對灌胃液的類胡蘿卜素組成進(jìn)行測定。圖3表明：灌胃液中被檢出的類胡蘿卜素種類有番茄紅素和β-胡蘿卜素。對圖3的積分結(jié)果表明：番茄紅素和β-胡蘿卜素的比例為：94.37:5.63。這個比例與表1中描述的天然番茄紅素萃取物的類胡蘿卜素組成相近。根據(jù)圖3所得結(jié)果，灌胃液中番茄紅素的含量為灌胃液的總類胡蘿卜含量(根據(jù)1.4.7節(jié)所述方法測定)與灌胃液中番茄紅素所占的比例之積。

圖3 灌胃液的HPLC色譜圖Fig.3 HPLC chromatogram of gastric administration solution with unemulsified lycopene

2.2 糞便的類胡蘿卜素組成

采用1.4.8節(jié)所述方法，對糞便的類胡蘿卜素組成進(jìn)行測定。測定結(jié)果表明：糞便中未檢出β-胡蘿卜素。灌胃液中的β-胡蘿卜素組分在消化道中發(fā)生了兩種可能的變化，一種全部被吸收，另一種為在消化過程中損失，或者二者并存。因此，在隨后的研究中，糞便中番茄紅素的含量測定采用糞便中總類胡蘿卜素含量的測定方法。

2.3 天然番茄紅素萃取物灌胃液的生物接近度

在本項(xiàng)研究的最初設(shè)計(jì)中，灌胃天數(shù)為3d，目的是計(jì)算每天的平均值。在預(yù)實(shí)驗(yàn)中觀察到：受試動物在3d中對番茄紅素天然萃取物灌胃液的生物接近度呈上升趨勢，故在本實(shí)驗(yàn)中將灌胃實(shí)驗(yàn)的時間延長至4d。

圖4 天然番茄紅素萃取物在雄性大鼠體內(nèi)的生物接近度變化Fig.4 Change in bio-accessibility of natural lycopene extract in male rats

圖4表明：1)番茄紅素天然萃取物在大鼠體內(nèi)的生物接近度3d處于上升趨勢。這一觀察可以被認(rèn)為是番茄紅素天然萃取物中存在促進(jìn)因子的證據(jù)之一。換言之，在3d內(nèi)，連續(xù)飼喂可以提高其生物接近度。2)番茄紅素天然萃取物在大鼠體內(nèi)的生物接近度變化在3d處呈現(xiàn)一極點(diǎn)。形成這一現(xiàn)象的原因目前尚未見報(bào)道，有待于進(jìn)一步探索。3)從前3d的情況看，低劑量組生物接近度最大，中劑量組生物接近度次之，高劑量組生物接近度最小。因此，可以做出結(jié)論：飼喂劑量增加可以降低番茄紅素天然萃取物在大鼠體內(nèi)的生物接近度。

2.4 乳化天然番茄紅素萃取物灌胃液的生物接近度

圖5 乳化天然番茄紅素萃取物在雄性大鼠體內(nèi)的生物接近度變化Fig.5 Change in bio-accessibility of emulsified natural lycopene extract in male rats

圖5表明：經(jīng)過乳化的天然番茄紅素萃取物在受試動物體內(nèi)的生物接近度變化與未經(jīng)乳化的天然番茄紅素萃取物在受試動物體內(nèi)的生物接近度變化規(guī)律相似。

2.5 乳化對天然番茄紅素萃取物生物接近度的影響

選取第3天的結(jié)果進(jìn)行比較乳化與未乳化天然番茄紅素萃取物的生物接近度，結(jié)果見圖6。

圖6 連續(xù)飼喂第3天乳化與未乳化天然番茄紅素萃取物的生物接近度比較Fig.6 Bio-accessibility comparison between emulsified and unemulsified natural lycopene extracts

由圖6可知，乳化可以提高天然番茄紅素萃取物在大鼠體內(nèi)的生物接近度。

3 結(jié) 論

本實(shí)驗(yàn)采用乳化與未乳化的天然番茄紅素萃取物配制成番茄紅素含量為0.263mg/mL(低劑量)、0.525mg/mL(中劑量)和1.575mg/mL(高劑量)的灌胃液。選用250g SD雄性大鼠30只分成3組，每組10只，每天一次灌胃，收集大鼠24h內(nèi)的糞便。測定糞便中的番茄紅素含量，計(jì)算番茄紅素的生物接近度。乳化與未乳化物在大鼠體內(nèi)的生物接近度于第3天達(dá)到最大值；飼喂劑量增加可以降低乳化物與未乳化物的生物接近度；乳化可以提高番茄紅素的生物接近度。

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Effect of Emulsification on Bio-accessibility of Natural Lycopene in Male Rats

HUI Bo-di1，LI Jing2，ZHANG Yi-lin1
(1. College of Applied Arts and Sciences, Beijing Union University, Beijing 100083, China；2. College of Life Science, Capital Normal University, Beijing 100037, China)

TS264.4

A

1002-6630(2010)13-0249-04

2008-11-24

北京市自然科學(xué)基金對外合作項(xiàng)目(SZ200511417020)；“十一五”國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2008BAI58B06)

惠伯棣(1959—)，男，教授，博士，研究方向?yàn)轭惡}卜素生物化學(xué)。E-mail：bodi_hui@ygi.edu.cn