番茄紅素提取及其穩定性的研究

高 麗

(湖北工程學院 生命科學技術學院，湖北 孝感 432000)

番茄紅素(1ycopene)是類胡蘿卜素的一種，是成熟番茄以及番茄制品紅色的來源，是一種脂溶性不飽和碳氫化合物，被稱為番茄里的“黃金”[1]，主要存在于植物、藻類和真菌中[2]。分子結構中含有 11個共軛雙鍵及2個非共軛雙鍵，理論上存在2048種異構體，實際上有72種[3]，無β-胡蘿卜素的成環結構，不具備維生素A原活性[4]。人體不能自行合成番茄紅素，必須從膳食中攝取。番茄紅素是自然界中最強的抗氧化劑，其抗氧化能力是β-蘿卜素的2.0～3.2倍，是維生素E的100倍[5]。番茄紅素具有淬滅活性氧、消除人體自由基、減緩動脈粥樣硬化、預防和抑制多種癌癥、保護心血管、延緩人體衰老、提高肌體免疫力等多種功能[6]，主要應用于化妝品、醫藥行業、保健食品。由于高度不飽和的結構，使得番茄紅素在加工和儲存過程中易發生氧化分解或異構化，導致其生理活性降低[7]。本課題探討光照、溫度、pH值、金屬離子、添加劑等因素對番茄紅素穩定性的影響，以期為番茄紅素的儲存和加工等應用提供理論基礎。

1 材料

1.1 實驗材料

番茄(新鮮，成熟)：購于湖北工程學院孝武超市。

1.2 主要儀器

PHS-3C型實驗室pH計 上海今邁儀表有限公司；UV-240分光光度計 日本島津公司。

1.3 主要試劑

氫氧化鈉、苯甲酸鈉、檸檬酸、維生素C、三氯化鐵：均為分析純。

2 實驗方法

2.1 番茄紅素溶液的提取

取一定量洗凈的番茄，去皮，用榨汁機制成糊狀，稱取一定量的番茄糊，用濃度為 0.6 mol/L的NaCO3溶液皂化，再用10%稀硫酸調整pH值至 6～7，最后用95%酒精處理，濾餅用丙酮提取，從而得到番茄紅素提取液。

2.2 吸收光譜的測定

取5 mL上述提取液，用丙酮作空白參比，測定其在不同波長下(400～550 nm)的吸光度值，測定結果見圖1。

3 結果與分析

3.1 最大吸收波長的確定

圖1 番茄紅素的最大吸收峰Fig.1 Top absorption peak of lycopene

由圖1可知，番茄紅素在443，474，502 nm處分別有吸收峰，考慮在474 nm處有β-胡蘿卜素的干擾，因此選取502 nm為番茄紅素的最大吸收波長。

3.2 光對番茄紅素穩定性的影響

色素溶液各取50 mL，分別置于室內暗處、室外日光下，分別間隔一段時間取樣，于502 nm處測定溶液的吸光值。

圖2 光對番茄紅素穩定性的影響Fig.2 Effect of light on the stability of lycopene

3.3 溫度對番茄紅素穩定性的影響

取番茄紅素溶液50 mL，在10，20，30，40，50，60 ℃下恒溫水浴1 h，用721可見分光光度計于502 nm處測定各溶液的吸光度值，結果見圖3。

圖3 溫度對番茄紅素穩定性的影響Fig.3 Effect of temperature on the stability of lycopene

由圖3可知，番茄紅素在低于40 ℃以下時，顏色與吸光度無明顯變化，但在40 ℃以上時，番茄紅素提取液的吸光度明顯降低，同時顏色變淡；說明高溫將番茄紅素的天然反式結構轉變為順式結構，由此導致番茄紅素顏色變淺，引起吸光度值降低。表明番茄紅素在40 ℃以下時，其熱穩定性能良好。

3.4 pH對番茄紅素穩定性的影響

取9組番茄紅素溶液，每組50 mL，分別用檸檬酸、磷酸氫二鈉及氫氧化鈉配制成pH值為2，3，4，5，6，7，9，10，11的緩沖液，再取緩沖液9份，每份10 mL，分別放入番茄紅素溶液中，室溫暗處放置，于502 nm處測定各溶液的吸光度值。

表1 pH對番茄紅素穩定性的影響Table 1 Effect of pH values on the stability of lycopene

由表1可知，在酸性條件下，番茄紅素吸光值變化不大，在堿性條件下，吸光值有明顯變化；說明番茄紅素在酸性條件下穩定，在堿性條件下不穩定，因此番茄紅素宜在酸性條件下貯藏。

3.5 常見金屬離子對番茄紅素穩定性的影響

取6種金屬鹽，FeCl3，A1Cl3，NaCl，CaCl2，CuCl2，ZnCl2，每種配制5個濃度(0.008，0.016，0.024，0.032，0.04 mol/L)的溶液，各種溶液取10 mL，分別放入50 mL的番茄紅素溶液，室溫暗處放置，在502 nm處測定溶液的吸光值，并與未添加金屬離子的溶液進行比較，結果見表2。

表2 金屬離子對番茄紅素穩定性的影響Table 2 Effect of metal ions on the stability of lycopene mol/L

由表2可知，不同濃度的金屬離子加入番茄紅素溶液中后，引起溶液吸光度值的變化。其中Fe3+和Cu2+對番茄紅素的穩定性影響最大，破壞作用最強， Na+，Ca2+和Zn2+對番茄紅素的影響不大，Al3+引起的損失最少。金屬離子對番茄紅素的破壞作用可能是通過催化反應和氧化分解來實現的。所以在實際的制取和使用過程中，番茄紅素應盡量避免與含鐵、銅的材料接觸。

3.6 氧化劑對番茄紅素穩定性的影響

以H2O2作氧化劑，配制濃度為0，0.049，0.098，0.196，0.392，0.784 mol/L的H2O2溶液，各取10 mL分別放入50 mL的番茄紅素溶液中，室溫暗處放置，在502 nm處測定溶液的吸光值。

圖4 氧化劑對番茄紅素穩定性的影響Fig.4 Effect of oxidants on the stability of lycopene

由圖4可知，番茄紅素的吸光值隨著H2O2濃度的增加而減小，說明H2O2對番茄紅素的氧化作用逐漸增強，導致其快速降解。當H2O2的濃度達到0.8 mol/L時，番茄紅素的吸光度值達到0.415，表明高濃度H2O2對其結構具有較強的破壞作用。這是因為H2O2分子中存在羥基(-OH)，它本來就是一個生色基團，通過破壞番茄紅素的分子結構，導致其顏色發生變化。所以番茄紅素在使用中，最好不要與強氧化劑接觸。

3.7 Vc對番茄紅素穩定性的影響

以Vc作還原劑，配制濃度為0，100，200，500，1000，2000 mg/L的Vc溶液，各取10 mL分別放入50 mL的番茄紅素溶液中，室溫暗處放置，在502 nm處測定溶液的吸光值。

表3 Vc對番茄紅素穩定性的影響Table 3 Effect of Vc on the stability of lycopene

由表3可知，在100～2000 mg/L的濃度范圍內，Vc沒有對番茄紅素的吸光值產生變化，說明還原劑Vc沒有破壞番茄紅素分子的天然反式結構，使其顏色發生變化，因此，還原劑Vc對番茄紅素的穩定性沒有多大影響。

3.8 酸味劑對番茄紅素穩定性的影響

以檸檬酸作酸味劑，配制濃度為0，100，200，500，1000，2000 mg/L的檸檬酸溶液，各取10 mL分別放入50 mL的番茄紅素溶液中，室溫暗處放置，在502 nm處測定溶液的吸光值。

圖5 檸檬酸對番茄紅素穩定性的影響Fig.5 Effect of citric acid on the stability of lycopene

由圖5可知，不同濃度檸檬酸加入番茄紅素溶液后，各處理之間差異很小，吸光度值都在0.621～0.625之間徘徊，說明檸檬酸對番茄紅素的影響微乎其微，不破壞其結構而使其顏色發生變化，因此對番茄紅素穩定性沒有多大影響。

3.9 防腐劑對番茄紅素穩定性的影響

以苯甲酸鈉作防腐劑，配制濃度為0，100，200，500，1000，2000 mg/L的苯甲酸鈉溶液，各取10 mL分別放入50 mL的番茄紅素溶液中，室溫暗處放置，在502 nm處測定溶液的吸光值。

圖6 苯甲酸鈉對番茄紅素穩定性的影響Fig.6 Effect of sodium benzoate on the stability of lycopene

由圖6可知，不同濃度的苯甲酸鈉加入番茄紅素溶液后，對番茄紅素溶液的吸光值影響不大，大致在0.662～0.664的微小間隔內變化。說明苯甲酸鈉對番茄紅素溶液的物理化學性質基本不產生影響，不影響其穩定性。

4 結論

番茄紅素溶液對光十分敏感，堿對番茄紅素有較大的破壞作用，酸對番茄紅素的影響不大，Fe3+和Cu2+對番茄紅素的穩定性有顯著的破壞作用，其他離子則相對穩定，高濃度的氧化劑H2O2能明顯加速番茄紅素的降解，番茄紅素對熱較穩定，防腐劑、還原劑、酸味劑對其的穩定性影響較小。