番茄红素提取及其稳定性的研究

高 丽

(湖北工程学院 生命科学技术学院，湖北 孝感 432000)

番茄红素(1ycopene)是类胡萝卜素的一种，是成熟番茄以及番茄制品红色的来源，是一种脂溶性不饱和碳氢化合物，被称为番茄里的“黄金”[1]，主要存在于植物、藻类和真菌中[2]。分子结构中含有 11个共轭双键及2个非共轭双键，理论上存在2048种异构体，实际上有72种[3]，无β-胡萝卜素的成环结构，不具备维生素A原活性[4]。人体不能自行合成番茄红素，必须从膳食中摄取。番茄红素是自然界中最强的抗氧化剂，其抗氧化能力是β-萝卜素的2.0～3.2倍，是维生素E的100倍[5]。番茄红素具有淬灭活性氧、消除人体自由基、减缓动脉粥样硬化、预防和抑制多种癌症、保护心血管、延缓人体衰老、提高肌体免疫力等多种功能[6]，主要应用于化妆品、医药行业、保健食品。由于高度不饱和的结构，使得番茄红素在加工和储存过程中易发生氧化分解或异构化，导致其生理活性降低[7]。本课题探讨光照、温度、pH值、金属离子、添加剂等因素对番茄红素稳定性的影响，以期为番茄红素的储存和加工等应用提供理论基础。

1 材料

1.1 实验材料

番茄(新鲜，成熟)：购于湖北工程学院孝武超市。

1.2 主要仪器

PHS-3C型实验室pH计 上海今迈仪表有限公司；UV-240分光光度计 日本岛津公司。

1.3 主要试剂

氢氧化钠、苯甲酸钠、柠檬酸、维生素C、三氯化铁：均为分析纯。

2 实验方法

2.1 番茄红素溶液的提取

取一定量洗净的番茄，去皮，用榨汁机制成糊状，称取一定量的番茄糊，用浓度为 0.6 mol/L的NaCO3溶液皂化，再用10%稀硫酸调整pH值至 6～7，最后用95%酒精处理，滤饼用丙酮提取，从而得到番茄红素提取液。

2.2 吸收光谱的测定

取5 mL上述提取液，用丙酮作空白参比，测定其在不同波长下(400～550 nm)的吸光度值，测定结果见图1。

3 结果与分析

3.1 最大吸收波长的确定

图1 番茄红素的最大吸收峰Fig.1 Top absorption peak of lycopene

由图1可知，番茄红素在443，474，502 nm处分别有吸收峰，考虑在474 nm处有β-胡萝卜素的干扰，因此选取502 nm为番茄红素的最大吸收波长。

3.2 光对番茄红素稳定性的影响

色素溶液各取50 mL，分别置于室内暗处、室外日光下，分别间隔一段时间取样，于502 nm处测定溶液的吸光值。

图2 光对番茄红素稳定性的影响Fig.2 Effect of light on the stability of lycopene

3.3 温度对番茄红素稳定性的影响

取番茄红素溶液50 mL，在10，20，30，40，50，60 ℃下恒温水浴1 h，用721可见分光光度计于502 nm处测定各溶液的吸光度值，结果见图3。

图3 温度对番茄红素稳定性的影响Fig.3 Effect of temperature on the stability of lycopene

由图3可知，番茄红素在低于40 ℃以下时，颜色与吸光度无明显变化，但在40 ℃以上时，番茄红素提取液的吸光度明显降低，同时颜色变淡；说明高温将番茄红素的天然反式结构转变为顺式结构，由此导致番茄红素颜色变浅，引起吸光度值降低。表明番茄红素在40 ℃以下时，其热稳定性能良好。

3.4 pH对番茄红素稳定性的影响

取9组番茄红素溶液，每组50 mL，分别用柠檬酸、磷酸氢二钠及氢氧化钠配制成pH值为2，3，4，5，6，7，9，10，11的缓冲液，再取缓冲液9份，每份10 mL，分别放入番茄红素溶液中，室温暗处放置，于502 nm处测定各溶液的吸光度值。

表1 pH对番茄红素稳定性的影响Table 1 Effect of pH values on the stability of lycopene

由表1可知，在酸性条件下，番茄红素吸光值变化不大，在碱性条件下，吸光值有明显变化；说明番茄红素在酸性条件下稳定，在碱性条件下不稳定，因此番茄红素宜在酸性条件下贮藏。

3.5 常见金属离子对番茄红素稳定性的影响

取6种金属盐，FeCl3，A1Cl3，NaCl，CaCl2，CuCl2，ZnCl2，每种配制5个浓度(0.008，0.016，0.024，0.032，0.04 mol/L)的溶液，各种溶液取10 mL，分别放入50 mL的番茄红素溶液，室温暗处放置，在502 nm处测定溶液的吸光值，并与未添加金属离子的溶液进行比较，结果见表2。

表2 金属离子对番茄红素稳定性的影响Table 2 Effect of metal ions on the stability of lycopene mol/L

由表2可知，不同浓度的金属离子加入番茄红素溶液中后，引起溶液吸光度值的变化。其中Fe3+和Cu2+对番茄红素的稳定性影响最大，破坏作用最强， Na+，Ca2+和Zn2+对番茄红素的影响不大，Al3+引起的损失最少。金属离子对番茄红素的破坏作用可能是通过催化反应和氧化分解来实现的。所以在实际的制取和使用过程中，番茄红素应尽量避免与含铁、铜的材料接触。

3.6 氧化剂对番茄红素稳定性的影响

以H2O2作氧化剂，配制浓度为0，0.049，0.098，0.196，0.392，0.784 mol/L的H2O2溶液，各取10 mL分别放入50 mL的番茄红素溶液中，室温暗处放置，在502 nm处测定溶液的吸光值。

图4 氧化剂对番茄红素稳定性的影响Fig.4 Effect of oxidants on the stability of lycopene

由图4可知，番茄红素的吸光值随着H2O2浓度的增加而减小，说明H2O2对番茄红素的氧化作用逐渐增强，导致其快速降解。当H2O2的浓度达到0.8 mol/L时，番茄红素的吸光度值达到0.415，表明高浓度H2O2对其结构具有较强的破坏作用。这是因为H2O2分子中存在羟基(-OH)，它本来就是一个生色基团，通过破坏番茄红素的分子结构，导致其颜色发生变化。所以番茄红素在使用中，最好不要与强氧化剂接触。

3.7 Vc对番茄红素稳定性的影响

以Vc作还原剂，配制浓度为0，100，200，500，1000，2000 mg/L的Vc溶液，各取10 mL分别放入50 mL的番茄红素溶液中，室温暗处放置，在502 nm处测定溶液的吸光值。

表3 Vc对番茄红素稳定性的影响Table 3 Effect of Vc on the stability of lycopene

由表3可知，在100～2000 mg/L的浓度范围内，Vc没有对番茄红素的吸光值产生变化，说明还原剂Vc没有破坏番茄红素分子的天然反式结构，使其颜色发生变化，因此，还原剂Vc对番茄红素的稳定性没有多大影响。

3.8 酸味剂对番茄红素稳定性的影响

以柠檬酸作酸味剂，配制浓度为0，100，200，500，1000，2000 mg/L的柠檬酸溶液，各取10 mL分别放入50 mL的番茄红素溶液中，室温暗处放置，在502 nm处测定溶液的吸光值。

图5 柠檬酸对番茄红素稳定性的影响Fig.5 Effect of citric acid on the stability of lycopene

由图5可知，不同浓度柠檬酸加入番茄红素溶液后，各处理之间差异很小，吸光度值都在0.621～0.625之间徘徊，说明柠檬酸对番茄红素的影响微乎其微，不破坏其结构而使其颜色发生变化，因此对番茄红素稳定性没有多大影响。

3.9 防腐剂对番茄红素稳定性的影响

以苯甲酸钠作防腐剂，配制浓度为0，100，200，500，1000，2000 mg/L的苯甲酸钠溶液，各取10 mL分别放入50 mL的番茄红素溶液中，室温暗处放置，在502 nm处测定溶液的吸光值。

图6 苯甲酸钠对番茄红素稳定性的影响Fig.6 Effect of sodium benzoate on the stability of lycopene

由图6可知，不同浓度的苯甲酸钠加入番茄红素溶液后，对番茄红素溶液的吸光值影响不大，大致在0.662～0.664的微小间隔内变化。说明苯甲酸钠对番茄红素溶液的物理化学性质基本不产生影响，不影响其稳定性。

4 结论

番茄红素溶液对光十分敏感，碱对番茄红素有较大的破坏作用，酸对番茄红素的影响不大，Fe3+和Cu2+对番茄红素的稳定性有显著的破坏作用，其他离子则相对稳定，高浓度的氧化剂H2O2能明显加速番茄红素的降解，番茄红素对热较稳定，防腐剂、还原剂、酸味剂对其的稳定性影响较小。