高顺式构型占比番茄红素制备及稳定性研究

番茄红素是具有优越生理活性的功能因子，自然界的番茄红素90%以上是全反式构型，人体中以顺式结构为主。相比全反式构型，顺式番茄红素具有更高的生物活性和生物利用率，但稳定性不好，易发生降解及向反式构型回复转化。为制备顺式构型占比高的番茄红素异构化产品，作者采用常规加热、微波加热和高温加热三种有机溶剂加热的方法实现番茄红素异构化，然后通过低温结晶，将反式构型分离，以提高顺式异构体所占比例。结果发现：以乙酸乙酯为介质，常规热处理全反式番茄红素10-12h，顺式构型占比为43%-45%，异构化产品得率为85%-90%。由转换分数模型Cf/Co可知，微波加热与常规加热，反应达到平衡的时间分别为4h和10h；反应平衡时，9-Z构型分别增加6.2倍和3.3倍，总顺式构型分别增加4.4倍和3.7倍。以乳酸乙酯为介质，在90oC、110oC、130oC和150oC的处理温度下，达到平衡的时间分别为120min、25min、15min和5min。低温结晶分离技术（-20oC贮存24h）可将异构化产品中顺式构型占比提高至78%-85%。相比乙酸乙酯常规加热，微波加热和乳酸乙酯高温加热可提高异构化反应效率及顺式构型比例，尤其9-Z构型，有利于高顺式构型占比番茄红素在功能食品领域的应用推广。为提高高顺式构型占比番茄红素的稳定性，作者从异构体的种类和比例、添加物研究发现：13-Z最不稳定，其含量越低，异构化产品越稳定；异构化产品在37oC下放置3周时，TBHQ的添加使顺式异构体和异构化产品的保留率为30%，44.7%，无抗氧化剂的产品几乎降解完全；油脂层的存在使产品保留率由37.7%提高到52%-56%，顺式异构体占比从41.6%提高到65%-70%。研究表明抗氧化剂、油脂层可减少高顺式构型占比番茄红素的氧化降解，同时油脂层可抑制顺式构型的回复转化。研究环境体系对高顺式构型占比番茄红素稳定性影响，结果表明：异构化产品在37oC下放置3周时，由氮气、二氧化碳和空气干燥填充得到的异构化产品保留率分别为39.4%、38.6%和27.8%，顺式构型占比分别为64.12%、58.1%和40.27%；异构化产品在室温下贮存50天时，顺式构型在避光和日光下的降解速率常数（k）值分别为0.0266d-1、0.0321d-1，占比分别为55.5%、46.2%，产品k值分别为0.0188d-1、0.0212d-1；异构化产品在-18oC、4oC、25oC和37oC下贮存3个月时， k值分别为0.0011d-1、0.0049d-1、0.0075d-1和0.0245d-1，顺式构型占比分别为79.95%、72.99%、70.26%和64.04%，9-Z、13-Z、All-E、All-Z和异构化产品在贮存过程中表现出来的活化能分别为46.42kJ/mol、29.19kJ/mol、56.94kJ/mol、32.45kJ/mol和33.76kJ/mol。说明氮气干燥填充、避光、低温贮存可减少高顺式构型占比番茄红素的氧化降解、抑制其回复转化，提高稳定性。