蝦青素酯皂化工藝研究

夏武強(qiáng)　張美珍　劉長(zhǎng)軍　孫琛　蔣一鳴

摘要：以NaOH-甲醇溶液為皂化液，采用正交試驗(yàn)方法，對(duì)蝦青素酯皂化工藝中NaOH濃度、皂化溫度和皂化時(shí)間3個(gè)因素進(jìn)行最優(yōu)水平的篩選。經(jīng)試驗(yàn)確定蝦青素酯最佳皂化工藝條件為2.0 g/L的NaOH-甲醇溶液，在15 ℃條件下皂化5 h，蝦青素酯達(dá)到最佳的皂化效率，樣品中游離蝦青素含量從皂化前的25.765 μg/mL提高到88.175 μg/mL。

關(guān)鍵詞：蝦青素；蝦青素酯；皂化工藝

蝦青素（Astaxanthin），又名蝦黃素，蝦黃質(zhì)，化學(xué)名3，3'-二羥基-4，4'-二酮基-β，β'-胡蘿卜素，化學(xué)式為C40H52O4，相對(duì)分子質(zhì)量596.86，其結(jié)構(gòu)式如圖1所示[1]。化學(xué)結(jié)構(gòu)由4個(gè)異戊二烯單位以共軛雙鍵形式連接，兩端有2個(gè)異戊二烯單位組成的六節(jié)環(huán)結(jié)構(gòu)[2]，具有很強(qiáng)的抗氧化性，能有效清除體內(nèi)自由基，增強(qiáng)機(jī)體免疫力[3]，同時(shí)，具有抗癌、抗高血壓、抗衰老、保護(hù)視網(wǎng)膜、預(yù)防心血管疾病等功能[4]，還能提高魚(yú)類(lèi)生長(zhǎng)速度和繁殖力，改善水生動(dòng)物及禽類(lèi)的色澤[5]，廣泛應(yīng)用于食品、藥品、保健品和養(yǎng)殖業(yè)等行業(yè)。

圖1蝦青素的化學(xué)結(jié)構(gòu)

隨著蝦青素研究和開(kāi)發(fā)應(yīng)用的不斷深入，蝦青素含量的測(cè)定也越來(lái)越受到人們的關(guān)注。趙立艷[6]、謝虹[7]、余孔捷[8]等分別建立雨生紅球藻、紅法夫酵母發(fā)酵液和動(dòng)物性食品中蝦青素的檢測(cè)方法，國(guó)家質(zhì)檢總局也于2009年7月發(fā)布《進(jìn)出口動(dòng)物源性食品中角黃素、蝦青素的檢測(cè)方法》[9]，但由于蝦青素在酵母、細(xì)菌、植物等中一般以游離蝦青素存在，而在海產(chǎn)品、藻類(lèi)等主要以蝦青素酯形式存在[10]，檢測(cè)過(guò)程中只能測(cè)定游離蝦青素的含量，但不能反映樣品中蝦青素的真實(shí)含量，因此，需要對(duì)蝦青素酯進(jìn)行皂化水解。周雙林等[11]用KOH-甲醇溶液皂化蝦青素酯；齊安翔等[12]用NaOH-甲醇溶液皂化蝦青素酯。但由于前者堿濃度較高（10 g/L），容易使蝦青素分解，造成檢測(cè)值偏低，后者皂化時(shí)間長(zhǎng)（8 h），在實(shí)際檢測(cè)中效率較低，并且都未將過(guò)量的堿去除就直接上機(jī)檢測(cè)，影響色譜柱使用壽命及檢測(cè)穩(wěn)定性。因此，需要研究一種安全、高效的蝦青素酯皂化工藝條件。

本試驗(yàn)以提取好的蝦青素油為原料，以蝦青素含量為指標(biāo)，以NaOH濃度、皂化溫度和皂化時(shí)間為3個(gè)實(shí)驗(yàn)因素，采用正交試驗(yàn)方法，選擇最佳的蝦青素酯皂化工藝條件。

1材料與方法

1.1材料與試劑

蝦青素標(biāo)準(zhǔn)品，蝦青素油，甲醇、二氯甲烷為色譜純，NaOH為分析純，水為超純水。

1.2儀器與設(shè)備

高效液相色譜儀（1525泵、2487檢測(cè)器、717自動(dòng)進(jìn)樣器、1500柱溫箱），C18柱（250 mm×46 mm，5 μm），BP221S型電子天平，TDL-5000B冷凍離心機(jī)，AWL-1001-U微量無(wú)機(jī)型超純水器，SHP-250生化培養(yǎng)箱。

1.3方法

1.3.1蝦青素酯皂化

1.3.1.1皂化工藝正交設(shè)計(jì)以NaOH濃度、皂化溫度和皂化時(shí)間為3個(gè)實(shí)驗(yàn)因素，每個(gè)因素設(shè)計(jì)3個(gè)水平（詳見(jiàn)表1），按L9（34）正交表安排試驗(yàn)。

3結(jié)論

本試驗(yàn)以游離蝦青素含量為指標(biāo)，以NaOH-甲醇溶液濃度、皂化溫度、皂化時(shí)間為試驗(yàn)因素，采用正交試驗(yàn)方法，試驗(yàn)得出蝦青素油溶液在加入4倍體積的NaOH-甲醇溶液（2.0 g/L）、皂化5 h（15 ℃）條件下，蝦青素酯可達(dá)到最佳的皂化效率。游離蝦青素含量從皂化前的25.765 μg/mL提高到88.175 μg/mL（驗(yàn)證試驗(yàn)的平均值）。

皂化反應(yīng)樣液經(jīng)“水—二氯甲烷”體系提取，可立即終止皂化過(guò)程，保證皂化時(shí)間的準(zhǔn)確性。同時(shí)有效去除過(guò)量的NaOH，減少樣液對(duì)色譜柱使用壽命的影響，保證檢測(cè)的穩(wěn)定性。

本試驗(yàn)首次對(duì)已提取好的較高濃度的蝦青素油進(jìn)行皂化工藝的確定，為蝦青素油檢測(cè)提供了理論依據(jù)，能有效推進(jìn)蝦青素油檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)進(jìn)程，促進(jìn)蝦青素產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 黃賢剛，張維，孫建霞，等.蝦青素結(jié)構(gòu)功能及提取分析方法研究進(jìn)展[J].食品工業(yè)科技，2009，30（4）：355-359

[2] 裘暉，朱曉立.蝦青素的結(jié)構(gòu)域功能[J].食品工程，2007（1）：16-18

[3] 林曉，儲(chǔ)小軍，周蒂，等.蝦青素的來(lái)源、功能及應(yīng)用[J].環(huán)境與職業(yè)醫(yī)學(xué)，2008，25（6）：615-616，620

[4] 陶姝穎，明建.蝦青素的功能特性及其在功能食品中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].食品工業(yè)，2012，33（8）：110-115

[5] 李兆華，劉鵬.蝦青素的功能及應(yīng)用進(jìn)展[J].食品與藥品，2005，7（9A）：11-20

[6] 趙立艷，趙廣華，陳芳，等.利用高效液相色譜法測(cè)定雨生紅球藻中蝦青素的含量[J].食品工業(yè)科技，2006，27（5）：177-178

[7] 謝虹，張慧碧，何國(guó)平，等.高效液相色譜法測(cè)定蝦青素的含量[J].糧食與飼料加工，2003（1）：46-47

[8] 余孔捷，錢(qián)疆，楊方，等.高效液相色譜法測(cè)定動(dòng)物源性食品中角黃素、蝦青素的研究[J].食品與發(fā)酵工業(yè)，2006，34（3）：145-148

[9] SN/T 2327—2009，進(jìn)出口動(dòng)物源性食品中角黃素、蝦青素的檢測(cè)方法[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009

[10] 吳彩娟.天然蝦青素提取和純化工藝研究[D].浙江：浙江大學(xué)材料與化學(xué)工程學(xué)院，2003

[11] 周雙林，張立飛.雨生紅球藻中蝦青素酯皂化工藝的研究[J].中國(guó)藥師，2009，12（8）：1018-1020

[12] 齊安翔，蔡明剛，張英，等.NaOH皂化反相高效液相色譜法測(cè)定雨生紅球藻中蝦青素[J].分析科學(xué)學(xué)報(bào)，2005，21（6）：619-622

摘要：以NaOH-甲醇溶液為皂化液，采用正交試驗(yàn)方法，對(duì)蝦青素酯皂化工藝中NaOH濃度、皂化溫度和皂化時(shí)間3個(gè)因素進(jìn)行最優(yōu)水平的篩選。經(jīng)試驗(yàn)確定蝦青素酯最佳皂化工藝條件為2.0 g/L的NaOH-甲醇溶液，在15 ℃條件下皂化5 h，蝦青素酯達(dá)到最佳的皂化效率，樣品中游離蝦青素含量從皂化前的25.765 μg/mL提高到88.175 μg/mL。

關(guān)鍵詞：蝦青素；蝦青素酯；皂化工藝

蝦青素（Astaxanthin），又名蝦黃素，蝦黃質(zhì)，化學(xué)名3，3'-二羥基-4，4'-二酮基-β，β'-胡蘿卜素，化學(xué)式為C40H52O4，相對(duì)分子質(zhì)量596.86，其結(jié)構(gòu)式如圖1所示[1]。化學(xué)結(jié)構(gòu)由4個(gè)異戊二烯單位以共軛雙鍵形式連接，兩端有2個(gè)異戊二烯單位組成的六節(jié)環(huán)結(jié)構(gòu)[2]，具有很強(qiáng)的抗氧化性，能有效清除體內(nèi)自由基，增強(qiáng)機(jī)體免疫力[3]，同時(shí)，具有抗癌、抗高血壓、抗衰老、保護(hù)視網(wǎng)膜、預(yù)防心血管疾病等功能[4]，還能提高魚(yú)類(lèi)生長(zhǎng)速度和繁殖力，改善水生動(dòng)物及禽類(lèi)的色澤[5]，廣泛應(yīng)用于食品、藥品、保健品和養(yǎng)殖業(yè)等行業(yè)。

圖1蝦青素的化學(xué)結(jié)構(gòu)

隨著蝦青素研究和開(kāi)發(fā)應(yīng)用的不斷深入，蝦青素含量的測(cè)定也越來(lái)越受到人們的關(guān)注。趙立艷[6]、謝虹[7]、余孔捷[8]等分別建立雨生紅球藻、紅法夫酵母發(fā)酵液和動(dòng)物性食品中蝦青素的檢測(cè)方法，國(guó)家質(zhì)檢總局也于2009年7月發(fā)布《進(jìn)出口動(dòng)物源性食品中角黃素、蝦青素的檢測(cè)方法》[9]，但由于蝦青素在酵母、細(xì)菌、植物等中一般以游離蝦青素存在，而在海產(chǎn)品、藻類(lèi)等主要以蝦青素酯形式存在[10]，檢測(cè)過(guò)程中只能測(cè)定游離蝦青素的含量，但不能反映樣品中蝦青素的真實(shí)含量，因此，需要對(duì)蝦青素酯進(jìn)行皂化水解。周雙林等[11]用KOH-甲醇溶液皂化蝦青素酯；齊安翔等[12]用NaOH-甲醇溶液皂化蝦青素酯。但由于前者堿濃度較高（10 g/L），容易使蝦青素分解，造成檢測(cè)值偏低，后者皂化時(shí)間長(zhǎng)（8 h），在實(shí)際檢測(cè)中效率較低，并且都未將過(guò)量的堿去除就直接上機(jī)檢測(cè)，影響色譜柱使用壽命及檢測(cè)穩(wěn)定性。因此，需要研究一種安全、高效的蝦青素酯皂化工藝條件。

本試驗(yàn)以提取好的蝦青素油為原料，以蝦青素含量為指標(biāo)，以NaOH濃度、皂化溫度和皂化時(shí)間為3個(gè)實(shí)驗(yàn)因素，采用正交試驗(yàn)方法，選擇最佳的蝦青素酯皂化工藝條件。

1材料與方法

1.1材料與試劑

蝦青素標(biāo)準(zhǔn)品，蝦青素油，甲醇、二氯甲烷為色譜純，NaOH為分析純，水為超純水。

1.2儀器與設(shè)備

高效液相色譜儀（1525泵、2487檢測(cè)器、717自動(dòng)進(jìn)樣器、1500柱溫箱），C18柱（250 mm×46 mm，5 μm），BP221S型電子天平，TDL-5000B冷凍離心機(jī)，AWL-1001-U微量無(wú)機(jī)型超純水器，SHP-250生化培養(yǎng)箱。

1.3方法

1.3.1蝦青素酯皂化

1.3.1.1皂化工藝正交設(shè)計(jì)以NaOH濃度、皂化溫度和皂化時(shí)間為3個(gè)實(shí)驗(yàn)因素，每個(gè)因素設(shè)計(jì)3個(gè)水平（詳見(jiàn)表1），按L9（34）正交表安排試驗(yàn)。

3結(jié)論

本試驗(yàn)以游離蝦青素含量為指標(biāo)，以NaOH-甲醇溶液濃度、皂化溫度、皂化時(shí)間為試驗(yàn)因素，采用正交試驗(yàn)方法，試驗(yàn)得出蝦青素油溶液在加入4倍體積的NaOH-甲醇溶液（2.0 g/L）、皂化5 h（15 ℃）條件下，蝦青素酯可達(dá)到最佳的皂化效率。游離蝦青素含量從皂化前的25.765 μg/mL提高到88.175 μg/mL（驗(yàn)證試驗(yàn)的平均值）。

皂化反應(yīng)樣液經(jīng)“水—二氯甲烷”體系提取，可立即終止皂化過(guò)程，保證皂化時(shí)間的準(zhǔn)確性。同時(shí)有效去除過(guò)量的NaOH，減少樣液對(duì)色譜柱使用壽命的影響，保證檢測(cè)的穩(wěn)定性。

本試驗(yàn)首次對(duì)已提取好的較高濃度的蝦青素油進(jìn)行皂化工藝的確定，為蝦青素油檢測(cè)提供了理論依據(jù)，能有效推進(jìn)蝦青素油檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)進(jìn)程，促進(jìn)蝦青素產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 黃賢剛，張維，孫建霞，等.蝦青素結(jié)構(gòu)功能及提取分析方法研究進(jìn)展[J].食品工業(yè)科技，2009，30（4）：355-359

[2] 裘暉，朱曉立.蝦青素的結(jié)構(gòu)域功能[J].食品工程，2007（1）：16-18

[3] 林曉，儲(chǔ)小軍，周蒂，等.蝦青素的來(lái)源、功能及應(yīng)用[J].環(huán)境與職業(yè)醫(yī)學(xué)，2008，25（6）：615-616，620

[4] 陶姝穎，明建.蝦青素的功能特性及其在功能食品中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].食品工業(yè)，2012，33（8）：110-115

[5] 李兆華，劉鵬.蝦青素的功能及應(yīng)用進(jìn)展[J].食品與藥品，2005，7（9A）：11-20

[6] 趙立艷，趙廣華，陳芳，等.利用高效液相色譜法測(cè)定雨生紅球藻中蝦青素的含量[J].食品工業(yè)科技，2006，27（5）：177-178

[7] 謝虹，張慧碧，何國(guó)平，等.高效液相色譜法測(cè)定蝦青素的含量[J].糧食與飼料加工，2003（1）：46-47

[8] 余孔捷，錢(qián)疆，楊方，等.高效液相色譜法測(cè)定動(dòng)物源性食品中角黃素、蝦青素的研究[J].食品與發(fā)酵工業(yè)，2006，34（3）：145-148

[9] SN/T 2327—2009，進(jìn)出口動(dòng)物源性食品中角黃素、蝦青素的檢測(cè)方法[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009

[10] 吳彩娟.天然蝦青素提取和純化工藝研究[D].浙江：浙江大學(xué)材料與化學(xué)工程學(xué)院，2003

[11] 周雙林，張立飛.雨生紅球藻中蝦青素酯皂化工藝的研究[J].中國(guó)藥師，2009，12（8）：1018-1020

[12] 齊安翔，蔡明剛，張英，等.NaOH皂化反相高效液相色譜法測(cè)定雨生紅球藻中蝦青素[J].分析科學(xué)學(xué)報(bào)，2005，21（6）：619-622

摘要：以NaOH-甲醇溶液為皂化液，采用正交試驗(yàn)方法，對(duì)蝦青素酯皂化工藝中NaOH濃度、皂化溫度和皂化時(shí)間3個(gè)因素進(jìn)行最優(yōu)水平的篩選。經(jīng)試驗(yàn)確定蝦青素酯最佳皂化工藝條件為2.0 g/L的NaOH-甲醇溶液，在15 ℃條件下皂化5 h，蝦青素酯達(dá)到最佳的皂化效率，樣品中游離蝦青素含量從皂化前的25.765 μg/mL提高到88.175 μg/mL。

關(guān)鍵詞：蝦青素；蝦青素酯；皂化工藝

蝦青素（Astaxanthin），又名蝦黃素，蝦黃質(zhì)，化學(xué)名3，3'-二羥基-4，4'-二酮基-β，β'-胡蘿卜素，化學(xué)式為C40H52O4，相對(duì)分子質(zhì)量596.86，其結(jié)構(gòu)式如圖1所示[1]。化學(xué)結(jié)構(gòu)由4個(gè)異戊二烯單位以共軛雙鍵形式連接，兩端有2個(gè)異戊二烯單位組成的六節(jié)環(huán)結(jié)構(gòu)[2]，具有很強(qiáng)的抗氧化性，能有效清除體內(nèi)自由基，增強(qiáng)機(jī)體免疫力[3]，同時(shí)，具有抗癌、抗高血壓、抗衰老、保護(hù)視網(wǎng)膜、預(yù)防心血管疾病等功能[4]，還能提高魚(yú)類(lèi)生長(zhǎng)速度和繁殖力，改善水生動(dòng)物及禽類(lèi)的色澤[5]，廣泛應(yīng)用于食品、藥品、保健品和養(yǎng)殖業(yè)等行業(yè)。

圖1蝦青素的化學(xué)結(jié)構(gòu)

隨著蝦青素研究和開(kāi)發(fā)應(yīng)用的不斷深入，蝦青素含量的測(cè)定也越來(lái)越受到人們的關(guān)注。趙立艷[6]、謝虹[7]、余孔捷[8]等分別建立雨生紅球藻、紅法夫酵母發(fā)酵液和動(dòng)物性食品中蝦青素的檢測(cè)方法，國(guó)家質(zhì)檢總局也于2009年7月發(fā)布《進(jìn)出口動(dòng)物源性食品中角黃素、蝦青素的檢測(cè)方法》[9]，但由于蝦青素在酵母、細(xì)菌、植物等中一般以游離蝦青素存在，而在海產(chǎn)品、藻類(lèi)等主要以蝦青素酯形式存在[10]，檢測(cè)過(guò)程中只能測(cè)定游離蝦青素的含量，但不能反映樣品中蝦青素的真實(shí)含量，因此，需要對(duì)蝦青素酯進(jìn)行皂化水解。周雙林等[11]用KOH-甲醇溶液皂化蝦青素酯；齊安翔等[12]用NaOH-甲醇溶液皂化蝦青素酯。但由于前者堿濃度較高（10 g/L），容易使蝦青素分解，造成檢測(cè)值偏低，后者皂化時(shí)間長(zhǎng)（8 h），在實(shí)際檢測(cè)中效率較低，并且都未將過(guò)量的堿去除就直接上機(jī)檢測(cè)，影響色譜柱使用壽命及檢測(cè)穩(wěn)定性。因此，需要研究一種安全、高效的蝦青素酯皂化工藝條件。

本試驗(yàn)以提取好的蝦青素油為原料，以蝦青素含量為指標(biāo)，以NaOH濃度、皂化溫度和皂化時(shí)間為3個(gè)實(shí)驗(yàn)因素，采用正交試驗(yàn)方法，選擇最佳的蝦青素酯皂化工藝條件。

1材料與方法

1.1材料與試劑

蝦青素標(biāo)準(zhǔn)品，蝦青素油，甲醇、二氯甲烷為色譜純，NaOH為分析純，水為超純水。

1.2儀器與設(shè)備

高效液相色譜儀（1525泵、2487檢測(cè)器、717自動(dòng)進(jìn)樣器、1500柱溫箱），C18柱（250 mm×46 mm，5 μm），BP221S型電子天平，TDL-5000B冷凍離心機(jī)，AWL-1001-U微量無(wú)機(jī)型超純水器，SHP-250生化培養(yǎng)箱。

1.3方法

1.3.1蝦青素酯皂化

1.3.1.1皂化工藝正交設(shè)計(jì)以NaOH濃度、皂化溫度和皂化時(shí)間為3個(gè)實(shí)驗(yàn)因素，每個(gè)因素設(shè)計(jì)3個(gè)水平（詳見(jiàn)表1），按L9（34）正交表安排試驗(yàn)。

3結(jié)論

本試驗(yàn)以游離蝦青素含量為指標(biāo)，以NaOH-甲醇溶液濃度、皂化溫度、皂化時(shí)間為試驗(yàn)因素，采用正交試驗(yàn)方法，試驗(yàn)得出蝦青素油溶液在加入4倍體積的NaOH-甲醇溶液（2.0 g/L）、皂化5 h（15 ℃）條件下，蝦青素酯可達(dá)到最佳的皂化效率。游離蝦青素含量從皂化前的25.765 μg/mL提高到88.175 μg/mL（驗(yàn)證試驗(yàn)的平均值）。

皂化反應(yīng)樣液經(jīng)“水—二氯甲烷”體系提取，可立即終止皂化過(guò)程，保證皂化時(shí)間的準(zhǔn)確性。同時(shí)有效去除過(guò)量的NaOH，減少樣液對(duì)色譜柱使用壽命的影響，保證檢測(cè)的穩(wěn)定性。

本試驗(yàn)首次對(duì)已提取好的較高濃度的蝦青素油進(jìn)行皂化工藝的確定，為蝦青素油檢測(cè)提供了理論依據(jù)，能有效推進(jìn)蝦青素油檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)進(jìn)程，促進(jìn)蝦青素產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 黃賢剛，張維，孫建霞，等.蝦青素結(jié)構(gòu)功能及提取分析方法研究進(jìn)展[J].食品工業(yè)科技，2009，30（4）：355-359

[2] 裘暉，朱曉立.蝦青素的結(jié)構(gòu)域功能[J].食品工程，2007（1）：16-18

[3] 林曉，儲(chǔ)小軍，周蒂，等.蝦青素的來(lái)源、功能及應(yīng)用[J].環(huán)境與職業(yè)醫(yī)學(xué)，2008，25（6）：615-616，620

[4] 陶姝穎，明建.蝦青素的功能特性及其在功能食品中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].食品工業(yè)，2012，33（8）：110-115

[5] 李兆華，劉鵬.蝦青素的功能及應(yīng)用進(jìn)展[J].食品與藥品，2005，7（9A）：11-20

[6] 趙立艷，趙廣華，陳芳，等.利用高效液相色譜法測(cè)定雨生紅球藻中蝦青素的含量[J].食品工業(yè)科技，2006，27（5）：177-178

[7] 謝虹，張慧碧，何國(guó)平，等.高效液相色譜法測(cè)定蝦青素的含量[J].糧食與飼料加工，2003（1）：46-47

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