基于危害元素和微量元素分布特征鉴别番茄红素的方法

摘要

本发明公开了一种基于危害元素和微量元素分布特征鉴别番茄红素的方法，所述方法工艺为：（1）分别将天然番茄红素样品和合成番茄红素样品分别进行消解，然后加热进行赶酸；（2）采用样品溶液加标的方式校正半定量响应因子，使用ICP‑MS半定量检测上述样品，记录各元素的含量；（3）将各元素含量作为变量，利用SPSS软件得到天然番茄红素的判别方程I和合成番茄红素的判别方程II；（4）检测未知样品的元素含量；然后将各元素的检测值带入判别方程I和判别方程II中计算；若Y天然＞Y合成，则该未知样品为天然番茄红素；若Y天然＜Y合成；则该未知样品为合成番茄红素。本方法鉴别结果直观，准确性高。

说明书

技术领域

本发明涉及一种番茄红素的鉴别方法，尤其是一种基于危害元素和微量元素分布特征鉴别番茄红素的方法。

背景技术

番茄红素分子式为C40H56，属于类胡萝卜素的一种。其抗氧化性能在所有类胡萝卜素中是最强的，它清除单线态氧的能力是常用抗氧化剂维生素E的100倍，是β-胡萝卜素的2倍以上；它的保健功能覆盖了延缓衰老、预防癌症、增强肌体免疫能力、改善动脉粥样硬化以及美容、美肤、防紫外线辐射等多个方面。不仅如此，人体内番茄红素的含量过低，容易衰老、容易发生某些慢性器质性疾病和癌症。人体不能自行合成番茄红素，必须从外源食品中获得。各蔬菜水果中番茄红素含量不等，其中尤以番茄中含量最高。番茄又因产地、品种等差异，其中的番茄红素含量各异，欧美各国产的番茄酱中番茄红素含量为40mg/kg左右，而中国新疆产番茄酱中番茄红素的含量可达60mg/kg。有些研究表明新疆番茄中番茄红素含量可达130mg/kg。

欧洲经济共同体(EEC)和英国许可使用的食用色素中包括了番茄红素。联合国食品添加剂专家委员会(JECFA)认定番茄红素为A类营养素，并为50多个国家和地区作为营养着色双重作用的食品添加剂。番茄红素目前已经获得了欧洲“新颖食品”品准和美国的“GRAS”身份。

目前番茄红素的生产方式有：从番茄酱中提取、化学合成、生物工程生产等方法。生物工程和化学合成方法的方法优势在：产量高，成本低。天然植物提取的优势在于产品完全为自然状态，存在天然异构体组分，大众接受度高，更安全。

从分子结构上来讲，天然与人工合成的番茄红素是没有差异的；它们的化学和物理性质也是相同的；但在药物和食品中使用的天然与人工合成的番茄红素产品却可能有不同的生物学效果。 在人们对人工合成品的保健和抗病能力提出许多疑问的同时，有许多证据充分肯定了天然产物的效果；这是一个令消费者十分关注的问题。已有的证据表明：造成两者生物学功能差异的主要原因是两者在纯度上的差异。首先，天然产物中存在一定数量的非番茄红素类胡萝卜素（如：八氢番茄红素和β-胡萝卜素），它们是细胞中番茄红素合成的前体。因此消费者在选择保健品、功能性食品时，具有倾向自然的特点。而且天然番茄红素拥有70多种同分异构体，有初步的研究表明其番茄红素各分异构体的组份含量很可能跟抗癌等作用有关，因此在食品、保健品领域的应用中，植物提取产品具有不可替代的优势。天然产物中各异构体之间在体内的协同作用是天然产物表现出显著生物学功能的重要保障。 因此，开发和利用天然产物具有重大的科学和经济意义。

目前关于天然番茄红素和合成番茄红素鉴别方法主要是通过液相色谱，如《食品科学》2007,28(9):462-466《番茄红素人工合成品与天然产物的鉴定[J]》中，刘沐霖、惠伯棣等利用C18-HPLC 分析两者的类胡萝卜素组成，鉴定天然产物中番茄红素生合成的前体和后体；但这种方法的鉴别结果不太直观和明显。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种鉴别结果直观、准确的基于元素分布特征鉴别番茄红素的方法。

为解决上述技术问题，本发明所述方法工艺为：（1）分别将天然番茄红素样品和合成番茄红素样品分别进行消解，然后加热进行赶酸；

（2）采用样品溶液加标的方式校正半定量响应因子，使用ICP-MS半定量检测上述样品，记录各元素的含量；

（3）将各元素含量作为变量，利用SPSS软件得到天然番茄红素的判别方程I和合成番茄红素的判别方程II；

（4）检测未知样品的元素含量；然后将各元素的检测值带入判别方程I和判别方程II中计算；若Y天然＞Y合成，则该未知样品为天然番茄红素；若Y天然＜Y合成；则该未知样品为合成番茄红素。

本发明采用下述各元素的含量作为变量：Li、As、Pb、V、Fe、Mn、Ni、Mo和Co。所述判别方程I：Y_天然=-120.512-0.027*C_Li-36.790*C_V+6.642*C_Mn-0.050*C_Fe-20.033*C_Co+0.076*C_Ni+57.988*C_As+6.036*C_Mo+456.989*C_Pb；

所述判别方程II：Y_合成=-48.229+0.079*C_Li-6.006*C_V+0.996*C_Mn-0.08*C_Fe-2.627*C_Co+0.002*C_Ni+20.019*C_As+0.950*C_Mo+69.596*C_Pb。

本发明所述步骤（2）中，样品溶液加标工艺为：首先直接使用ICP-MS半定量方法检测样品，然后选择高、中、低质量数各3种未检出的或含量很低的元素加标，加标量为200ppb或检测浓度10倍及以上；用加标后的试样液进行半定量因子校正。

本发明所述步骤（1）中采用微波消解。所述微波消解时的样品量为0.2g，分别加入5ml硝酸和1ml过氧化氢；所述赶酸温度为120℃～150℃。

本发明所述步骤（3）：在SPSS软件中，首先设定天然番茄红素为第1组，合成番茄红素为第2组，然后利用Fisher逐步判别方法获取判别函数，再采用Will’Lambda检验法选择合理的变量，构建得到所述判别方程I和判别方程II。所述变量保留或剔除的准则是F值：当F值大于1.5时，该变量被保留；当F值小于1.5时，该变量被剔除。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明利用危害元素及微量元素的分布特征可以有效的对天然番茄红素和合成番茄红素进行鉴别；鉴别结果直观，准确性高，对消费者选择更加天然健康的番茄红素产品具有较强的应用价值。

本发明充分利用了天然番茄红素与合成番茄红素危害元素和微量元素的分布差异较大这个特点，采用半定量检测鉴别，可以得到更多的元素信息，更容易鉴别，结果更准确；另外本发明采用半定量因子校正方法充分考虑到样品基质影响，使用样品溶液加标的方式校正半定量因子，可以消除样品基质影响，检测结果更准确。

综合来说，本发明具有分析速度快、效率高、成本低和准确度高的特点，对于鉴别天然番茄红素和合成番茄红素具有较强的应用价值。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。

本基于危害元素和微量元素分布特征鉴别番茄红素的方法的鉴别步骤如下所述：

（1）分别将天然番茄红素和合成番茄红素样品使用微波消解仪消化，在电热板上将酸赶去，具体工艺为：

A、称取0.2g样品到聚四氟乙烯管中，加入5ml硝酸和1ml过氧化氢。

B、将样品放入微波消解仪中进行消解，升温程序见表1。

表1：消解的升温程序

C、赶酸温度为120℃～150℃。

（2）采用样品溶液加标的方式校正半定量响应因子，使用ICP-MS半定量检测上述样品，记录各元素的含量，单位为mg/kg。

A、半定量因子校正方法的具体方法为：首先直接使用半定量方法检测样品，得到样品中各元素大致含量，然后选择高、中、低质量数各3种未检出的（或含量低的）元素加标，加标量为100ppb（或本底浓度10倍及以上）。用加标后的试样液进行半定量因子校正。本方法采用ICP-MS半定量检测，检测元素为全质量轴，检测准确性在±20%以内。

B、ICP-MS测量参数为：元素选择为全质量轴，仪器RF功率为1550W，采样深度为8.0mm，等离子体气流为15.0L/min，辅助气流速为1.0L/min，载气流速为1.06L/min，定量分析模式，单位质量数采集点数为3，重复次数3，扫描编数100，积分时间为0.1s，选择快速扫描，碰撞气为He气。其他参数均调谐到最佳状态，进行半定量因子校正后检测样品。

（3）将各特征元素含量作为变量，利用SPSS软件得到判别方程I和II。

具体步骤为：首先设定天然番茄红素为第1组，合成番茄红素为第2组，然后利用Fisher逐步判别方法获取判别函数，再采用Will’Lambda检验法选择合理的变量，构建得到所述鉴别函数。进行所述最合理变量选择时，变量保留或剔除的准则是F值：当F值大于1.5时，该变量被保留。当F值小于1.5时，该变量被剔除。

所得判别方程I和判别方程II的表达式为：

判别方程I：Y_天然=-120.512-0.027*C_Li-36.790*C_V+6.642*C_Mn-0.050*C_Fe-20.033*C_Co+0.076*C_Ni+57.988*C_As+6.036*C_Mo+456.989*C_Pb；

判别方程II：Y_合成=-48.229+0.079*C_Li-6.006*C_V+0.996*C_Mn-0.08*C_Fe-2.627*C_Co+0.002*C_Ni+20.019*C_As+0.950*C_Mo+69.596*C_Pb。

鉴别方程中C_X是指特征元素X的浓度值，单位为mg/kg；元素X指的是判别方程I和判别方程II中的特征元素：Li、As、Pb、V、Fe、Mn、Ni、Mo、Co等。

（4）检测未知样品的上述特征元素；然后将特征元素值分别带入所述的鉴别函数的判别方程I和方程II中计算。若Y_天然＞Y_合成，则该未知样品为天然番茄红素；若Y_天然＜Y_合成；则该未知样品为合成番茄红素。

实施例：本基于危害元素和微量元素分布特征鉴别番茄红素的方法如下所述。

（1）分别取天然番茄红素样品和合成番茄红素样品各10个。将上述样品进行消解，采用样品溶液加标的方式校正半定量响应因子，并在ICP-MS上进行半定量检测，检测结果见表2。

表2：ICP-MS半定量检测结果（mg/kg）

（2）将所得的元素含量数据带入判别方程I和II中进行判别，判别结果见表3。

表3：实施例样品的判别结果

样品Y_天然Y_合成判断结果真实值判断结果是否正确147-230天然天然正确2106-98天然天然正确3109-305天然天然正确475-315天然天然正确560-323天然天然正确6-25-269天然天然正确766-309天然天然正确899-254天然天然正确965-276天然天然正确1065-216天然天然正确11-8527合成合成正确12-9538合成合成正确13-8017合成合成正确14-8547合成合成正确15-8162合成合成正确16-7840合成合成正确17-6554合成合成正确18-8544合成合成正确19-9350合成合成正确20-9055合成合成正确

由表3可知，本方法的判别公式对未知样品的正确率为100%，能够非常有效的对未知样品进行辨别，鉴别结果直观、准确，具有较强的实用价值。