凯里红酸汤中番茄红素异构体含量及与有机酸的相关性分析

吴映梅，徐龙泉，杨倩，周绍琴，周艳*

(1.贵州医科大学 环境污染与疾病监控教育部重点实验室，贵阳 550025；2.贵州医科大学食品科学学院，贵阳 550025；3.贵州中烟工业有限公司技术中心，贵阳 550004)

红酸汤是贵州黔东南地区苗族人民的一种特色食品，以红辣椒和番茄为主要原料经传统工艺自然发酵而成，食用历史有1000多年，由于其风味独特、色泽鲜红，于2009年被评定为继小肥羊、麻辣火锅后的中国第三大火锅底料[1]。红酸汤用作火锅底料因其口味醇厚、酸味纯正、咸味适中，具有增强食欲的独特作用，现已走出凯里，走向全国各地，深受海内外消费者的青睐[2]。

番茄红素是番茄中主要活性成分之一，属于胡萝卜素，具有高效的淬灭单线态氧和清除体内自由基的作用，其单线态氧的淬灭能力是胡萝卜素的2倍、维生素E的10倍[3]。它能通过预防DNA的氧化损伤，降低基因突变发生的概率，从而预防癌症的发生[4]。现代流行病学和动物实验表明，番茄红素与多种代谢综合征的发生呈负相关，如肥胖、心血管疾病、乳腺癌等[5-7]。《中国居民膳食营养素参考摄入量(2013版)》为了预防慢性非传染疾病的发生，推荐每人每天摄入18 mg的番茄红素。

番茄红素是由11个不饱和共轭双键和两个非共轭不饱和双键组成的长链脂肪烃,不饱和双键的存在使番茄红素在光、氧、酸、热或其他环境变化下容易氧化降解或异构化[8-9]。研究表明，顺式番茄红素比反式番茄红素具有更强的生物利用率和生物活性[10-11]。然而，天然番茄红素以全反式构型为主，如何提高番茄制品中顺式番茄红素的含量也成为了研究热点。一般认为热处理能提高番茄红素中顺式异构体的含量。在60～140 ℃，对番茄酱加热30 min，顺式番茄红素占比能提高到11%～15.9%；而同等条件下，将橄榄油和番茄酱共同加热，顺式番茄红素占比可高达28.5%～55.2%[12-13]。酸类也能影响番茄红素的构型组成，其对番茄红素的影响是一把双刃剑[14]。当酸度增加时，总番茄红素含量会有所降低，但是有利于番茄红素异构体的转化[15]。有研究表明，胃内利用pH影响异构化，这是顺式番茄红素大幅度上升的主要原因[16-17]。此外，Bartkiene等[18]研究发现通过乳酸菌发酵番茄，能提高顺式番茄红素的含量，不同的菌种之间显示的效果不同，戊糖乳杆菌发酵可以增加番茄中顺式番茄红素的含量，使番茄红素的平均含量从3.70 mg/100 g增加到5.68 mg/100 g。

红酸汤属于自然发酵食品，在厌氧环境下，微生物代谢过程会产生大量的有机酸，如乳酸、乙酸等[19]，由于酸能影响番茄红素的顺式、反式组成，我们推测红酸汤中番茄红素发生了结构转化。余越等[20]研究显示，4种不同品牌的红酸汤全反式番茄红素的含量在75.32～1855.76 μg/g之间，但对其顺式组成并不清楚。因此，本文通过网络和超市购买8个凯里地区市售商品化红酸汤，测定其中的滴定酸度、有机酸的含量及成分、全反式和顺式番茄红素含量的变化及进行相关性分析，旨在探索有机酸对红酸汤中番茄红素异构化的影响，为贵州特色食品红酸汤研究提供理论支撑。

1 材料与方法

1.1 原料

通过在网络和超市购买8个品牌(1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#、8#)的红酸汤产品，共8份，每份3个样品，共24个样品。

1.2 实验试剂与仪器

碳酸氢钠、碳酸钠、无水乙醇、草酸、氢氧化钠(均为分析纯)、酚酞指示剂：天津市科密欧化学试剂有限公司；番茄红素(纯度 91%；全反式，96.4%)：华北制药股份有限公司。

色谱纯试剂：甲醇、甲基叔丁基醚；分析纯试剂：乙酸乙酯、冰醋酸。上述试剂均购自国药集团化学试剂有限公司。

超声仪 昆山市超声仪器有限公司；LT1002C型电子天平 常熟市天量仪器有限责任公司；TG16-WS型台式高速离心机 常州朗越仪器制造有限公司；Agilent 1100型高效气相色谱仪、Agilent 1100型高效液相色谱仪 美国Agilent公司。

1.3 实验方法

1.3.1 pH的测定

采用pH计测定，每个样品平行测定3次。

1.3.2 滴定酸度的测定

参考国家标准GB/T 12293-1990[21]测定红酸汤的滴定酸度，将试样充分摇匀，用天平称取10 g，放入50 mL容量瓶中，加水稀释至刻度，摇匀待测，用过滤纸过滤即得样品。用移液管吸取10 mL样液，加入酚酞指示剂5～10滴，用0.1 mol/L的氢氧化钠标准溶液滴定，至出现微红色且30 s内不褪色为终点，记下所消耗的体积V1。试样的可滴定酸度以每 100 g氢离子毫摩尔数表示，按下式计算：

式中：c表示氢氧化钠的浓度，mol/L；V0表示空白对照溶液的体积，mL；V1表示消耗氢氧化钠的体积，mL； m(V)表示样品的质量(体积)，g(mL)。

1.3.3 有机酸的测定

样品前处理：称取10 g样品，用纯净水定容至50 mL，超声30 min，4500 r/min离心5 min。参考杨成聪等[22]的研究方法测定红酸汤中有机酸，流动相A(纯水)，流动相B (0.01 mol/L磷酸二氢铵缓冲盐，pH值为2.4)，流动相C(纯甲醇)，C18柱(安捷伦SB-C18，250 mm×4.6 mm，5 μm)，进样量10 μL，流速0.3 mL/min，柱温25 ℃，波长210 nm，等度洗脱流动相VB∶VC为95∶5，进样时间30 min。所测有机酸标准曲线见表1。

表1 有机酸标准曲线Table 1 The standard curves of organic acids

1.3.4 番茄红素的测定

采用高效液相法进行测定，参考孙清瑞[23]的测定方法，取红酸汤5 g，加入10 mL乙酸乙酯提取，超声20 min后离心过膜，采用配有C30柱 (YMC Carotenoid, 250 mm×4.6 mm， 5 μm) 的HPLC分析，条件如下：流动相C：甲醇∶乙腈为1∶3 (体积比)， D相：甲基叔丁基醚100%，梯度条件：0～20 min，C相由80%减少到30%，0～45 min，C相保持30%，45～55 min，柱温25 ℃，流速 0.8 mL/min，进样量20 μL，DAD测定波长为472 nm。标准曲线：y=181882x-150.07， R2=0.999。

1.3.5 数据处理

2 结果与分析

2.1 不同品牌红酸汤滴定酸度和pH值

表2 不同品牌红酸汤滴定酸度及pH值Table 2 The titratable acidity and pH values in red sour soup with different

由表2可知，8种样品滴定酸度的范围为42.64～91.33 mmol/100 g。pH值范围为2.51～3.21，这也预示着有机酸的含量会有较大差异。

2.2 酸汤中有机酸的测定

表3 不同品牌红酸汤乳酸和乙酸的含量Table 3 The content of lactic acids and acetic acids in red sour soup with different brands g/kg

由表3可知，红酸汤中共检测出6种有机酸，分别是丙二酸、酒石酸、丙酸、乙酸、乳酸、α-酮戊二酸。在这些有机酸中以乳酸和乙酸为主，其中乳酸含量最高，乳酸的含量在26.26～96.51 g/kg之间，乙酸的含量在7.74～30.94 g/kg之间。乳酸和乙酸的比值范围为1.10～5.99。除了乳酸和乙酸外，含量较高的酸为丙酸和丙二酸。丙酸含量在2.19～10.73 g/kg之间，丙二酸含量在5.27～10.21 g/kg之间。酒石酸含量范围为0.18～0.88 g/kg，α-酮戊二酸含量范围为0.19～0.44 g/kg。

2.3 番茄红素的测定

番茄红素在膳食中主要以全反式构型存在，而在人体组织中主要以顺式构型存在[24]。相关研究表明，顺式比反式更有利于人体的消化和吸收[25]。所以，如果可以将膳食中的全反式番茄红素转化为顺式，可以提高食品的吸收率。不同品牌红酸汤中番茄红素的组成结果见表4，8种样品中番茄红素的总量在0.93～1.86 g/kg之间。除此以外，8种品牌中都测定到全反式和顺式构型的番茄红素，全反式构型的含量在0.77～1.52 g/kg之间，顺式构型的含量在0.16～0.34 g/kg之间，这说明红酸汤中的番茄红素发生了构型转化。除此以外，结合孙清瑞、Takehara等[26]和Melendez-Martinez等[27]的方法进行定性，在样品中测定出了3种顺式番茄红素，分别为(5Z)-番茄红素、(13Z)-番茄红素两种已知的番茄红素构型和一种未知的顺式构型番茄红素，(5Z)-番茄红素具有最稳定和最强的抗氧化活性特点[28]。3种番茄红素中13Z型的含量相对较高。

表4 不同品牌红酸汤番茄红素异构体组成成分Table 4 The components of lycopene isomers in different brands of red sour soup

2.4 相关性分析

由表4可知，红酸汤中的全反式番茄红素发生了异构化，为了研究有机酸对异构化的影响，将红酸汤中的滴定酸度、有机酸中主要成分乳酸和乙酸、全反式番茄红素含量、顺式番茄红素含量及(13Z)-番茄红素进行相关性分析，结果见图1。

图1 8种品牌中酸与番茄红素相关性分析矩阵图Fig.1 The correlation analysis matrix of acids and lycopene in eight brands of red sour soup

由图1可知，滴定酸度与总番茄红素、总顺式、全反式番茄红素的含量及(13Z)番茄红素都显著性相关(R>0.6)，这说明番茄红素含量及构型的变化与酸有关，酸可以促进全反式番茄红素转化为顺式构型。另外，乳酸和乙酸含量与顺式总量和13Z构型番茄红素含量都有相关性，并且乙酸与顺式(R=0.49，0.47)的相关系数高于乳酸(R=0.36，0.34)的相关系数，说明乙酸促进反式转化为顺式的作用要大于乳酸。

3 结论

通过对产自于贵州凯里地区8个品牌红酸汤中滴定酸度、有机酸及番茄红素含量的测定，我们发现红酸汤中乳酸和乙酸是主要的有机酸；存在3种顺式构型(5Z、13Z和未知)的番茄红素，其中13Z是主要的异构体；相关性分析结果显示滴定酸度与总番茄红素含量、顺式、反式及13Z构型番茄红素都显著性相关(R>0.6)，且乙酸与顺式番茄红素含量的相关性系数高于乳酸，说明红酸汤中的有机酸可能影响了番茄红素的异构化，且乙酸的作用要大于乳酸。因此，后期可对番茄原料的选择、配料的添加以及发酵过程中温度和微生物控制等方面进行研究，探索富含顺式番茄红素的红酸汤的加工工艺条件。