番茄红素顺式异构方法及高顺式异构体含量的番茄红素产品

摘要

番茄红素顺式异构方法及高顺式异构体含量的番茄红素产品，属于功能性食品配料生产技术领域。本发明以从植物或微生物中提取的番茄红素油树脂或纯化后的番茄红素为原料，先将其溶解在有机溶剂A中，制备成番茄红素有机溶液；在通入高纯氮气保护的条件下加入具有较高沸点的有机溶剂B并逐渐对体系加热并回流反应；反应结束后，撤去热源、加大氮气通入量，直接减压回收溶剂B或以有机熔剂C萃取体系中的番茄红素，并分掉有机溶剂B，得到番茄红素/溶剂C溶液；减压回收溶剂B或C后即得高顺式异构体含量的番茄红素制品；制品中高顺式异构体番茄红素的质量含量为10％－70％。

说明书

技术领域

本发明涉及以含有番茄红素的提取物或纯化后的高纯度番茄红素为原料，经后续处理进行顺式异构化的方法及所获得的高顺式异构体含量的番茄红素产品，属于功能性食品配料生产技术领域。

背景技术

番茄红素是由十一个共轭双键及两个非共轭双键组成的直链型碳氢化合物，是生物合成多种类胡萝卜素的中间体。虽然其结构中不存在β-芷香酮环结构、不具有维生素A源活性，但番茄红素是类胡萝卜素中最有效的单线态氧清除剂，具有很强的抗氧化活性。人和高等动物自身不能合成番茄红素，但他们可以通过摄入食物(如番茄或番茄制品、浮游生物等)来大幅提高其组织及血液中番茄红素的浓度，而流行病学及营养学研究发现，肌体组织及血液中番茄红素浓度与其罹患前列腺癌及乳腺癌等恶性肿瘤的发病危险之间呈现显著的负相关。

由于番茄红素分子中存在着大量具有高度刚性的共轭双键，分子链不能内旋转，理论上番茄红素有72种立体异构体。近年研究发现，天然食物原料中的番茄红素以全反式(all-trans)结构为主，其数量约占番茄红素总量的90％-98％；市场上可以购买到的番茄红素提取物中全反式番茄红素的占比一般在90％以上；经浓缩或纯化处理的番茄红素也以全反式结构为主并以结晶的形式存在，其生物价会比食物中的番茄红素更低(结晶不易被吸收)；经过热处理的番茄酱等制品中顺式(cis-)异构体的含量有所提高、这类制品总体的生物价也明显高于全反式番茄红素。

与食物原料中全反式结构为主相反，人体及动物组织、血液中的番茄红素以各种顺式异构体为主，占到番茄红素总量的79％-88％(其中包括5-cis，9-cis，13-cis和15-cis等)，而全反式结构所占比例则只有12％-21％。比较富含全反式番茄红素或其顺式异构体的番茄酱的生物价发现，热处理可以提高产品中番茄红素顺式异构体的含量，促进番茄红素的消化和吸收；也有研究结果表明番茄红素的顺式异构体比全反式结构更容易被微乳化、更容易被肠细胞吸收。

所以，以全反式结构为主的番茄红素提取物(或在此基础上获得的纯化物)为原料来制备高顺式异构体含量的番茄红素，将具有重要研究价值和巨大的市场前景。

发明内容

本发明的目的是提供高顺式异构体含量的番茄红素产品(顺式番茄红素含量在总番茄红素中的占比在10％-70％)及制备方法，该产品具有与全反式番茄红素相似的理化特征，但其空间构型上与人体含有的番茄红素一致(顺式异构体为主)。

本发明的技术方案：一种番茄红素顺式异构化方法，以从植物或微生物中提取的番茄红素油树脂或纯化后的番茄红素为原料，先将其溶解在有机溶剂A中，制备成番茄红素有机溶液；在通入高纯氮气保护的条件下逐渐对该有机溶液体系加热蒸发出溶剂A，并同时加入具有较高沸点的有机溶剂B，以保持该有机溶液体系体积基本不变；继续加热并回流反应；反应结束后，撤去热源、加大氮气通入量，直接减压回收溶剂B或以非极性有机溶剂C萃取体系中的番茄红素，并分掉有机溶剂B，得到番茄红素/溶剂C溶液；减压回收溶剂B或C后即得高顺式异构体含量的番茄红素制品；高顺式番茄红素含量制品的制备工艺条件为：

(1)取番茄红素质量浓度在1％～90％的番茄红素油树脂或经纯化的番茄红素，以有机溶剂A为溶剂，配制番茄红素含量为0.01～10g/100mL的有机溶液；

有机溶剂A选用乙醚、丙酮、乙酸乙脂、正己烷、石油醚、二氯甲烷、二硫化碳、苯或氯仿中的一种或几种；

(2)在避光、通入高纯氮气的条件下，加入具有较高沸点的有机溶剂B并逐渐对该有机溶液体系加热以蒸发出溶剂A，过程中尽量保持该有机溶液体系体积不变；对体系加热并回流，当B的沸点高于120℃时，反应体系温度维持在120℃，回流或120℃保温维持时间为2-72小时；

有机溶剂B选用乙酸乙脂、正己烷、乙醇、异丙醇、乙二醇、丙二醇或丙三醇中的一种或几种；

(3)反应结束后，撤去热源、加大氮气通入量；

当有机溶剂B为沸点≤80℃的溶剂时，在撤去热源的同时，直接减压回收溶剂B；

或当有机溶剂B的沸点在80℃以上的异丙醇、乙二醇、丙二醇或丙三醇时，待体系自然冷却到室温后，以有机熔剂C萃取体系中的番茄红素，并分掉溶剂B，得到番茄红素/溶剂C溶液，再减压回收溶剂C；

有机熔剂C选用乙醚、丙酮、乙酸乙脂、正己烷、石油醚、二氯甲烷、二硫化碳、苯或氯仿；

(4)减压回收溶剂B或C后所得到的即为高顺式异构体含量的番茄红素制品。

制得的高顺式异构体含量的番茄红素制品，其中高顺式异构体番茄红素的质量含量为10％-70％。

番茄红素的样品处理及HPLC检测方法：

量取一定量(约含番茄红素0.02g)的处理前或处理后番茄红素样品，溶于用0.45μm膜过滤后的乙酸乙酯溶液中并定容至100mL，在避光、充氮的条件下震荡2分钟，再经0.22μm有机系过滤头过滤后即可上机分析。

色谱条件：

色谱仪：Agilent 1100，

色谱柱：Cosmosil cholester，4.6×250mm，5μm(Nacalai USA，Inc.)，

检测柱温：27℃，

流动相：四氢呋喃∶乙腈＝10∶90(V/V)，

流速：1mL/min，检测波长：472nm。

本发明的有益效果：本发明所进行的以全反式番茄红素结晶及以此为原料经异构化处理后的样品所进行的抗炎试验(以RAW264.7细胞系进行的NO生成抑制试验)及蒽醌还原酶活性诱导试验(1c1c7细胞QR活性诱导试验)结果证明，异构化处理后番茄红素对NO生成抑制率为天然番茄红素对NO生成抑制率的355％，对QR活性诱导能力也提高了400％以上。

由此可见，番茄红素提取物或纯化后的番茄红素经异构化处理后，其生物活性可大幅提高。

附图说明

图1处理前番茄红素样品HPLC分析结果，全反式番茄红素(出峰时间33.8min)占总量的90.6％，顺式占9.4％。

图2异构化处理后番茄红素样品HPLC分析结果，产品中全反式番茄红素(出峰时间33.8min)占总量的51.2％，顺式占(其他几个峰)48.8％。

具体实施方式

实施例1

取一定量番茄红素浓度为1％的油树脂，溶于乙醚中，制成番茄红素含量为0.01g/100mL的番茄红素乙醚溶液；

往溶液中持续通入高纯氮气并逐渐提高体系温度，在蒸发掉乙醚的同时，加入相同体积的乙醇，继续加热使乙醇沸腾并回流48小时；

移去热源，待体系温度降至室温后，以二氯甲烷萃取其中的番茄红素并分离掉乙醇；

减压回收二氯甲烷，得到顺式结构比率10％-70％的番茄红素。

实施例2

取一定量番茄红素浓度为90％的高纯番茄红素，溶于乙酸乙脂中，制成番茄红素含量为0.5g/100mL的番茄红素乙酸乙脂溶液；

往溶液中持续通入高纯氮气并逐渐提高体系温度，至乙酸乙脂沸腾后，回流加热72小时；

移去热源，待乙酸乙脂蒸发明显减弱后，迅速将体系转入减压蒸馏系统，回收乙酸乙脂。所得到的即为顺式结构比率在10％-70％的番茄红素。(相当于溶剂A、B均为乙酸乙脂)

实施例3

取一定量番茄红素浓度为10％的油树脂，溶于二氯甲烷中，制成番茄红素含量为10g/100mL的番茄红素二氯甲烷溶液；

往溶液中持续通入高纯氮气并逐渐提高体系温度，在蒸发掉二氯甲烷的同时，加入相同体积的乙二醇，继续加热至120℃并维持2小时；

移去热源，待体系温度降至室温后，以正己烷萃取其中的番茄红素并分离掉乙二醇。

减压回收正己烷，得到顺式结构比率10％-70％的番茄红素。产品中反式番茄红素与顺式番茄红素的含量的HPLC分析结果如图2所示。