茄红素

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茄红素是植物果实和蔬菜中天然存在的一种类胡萝卜素,类胡萝卜素类物质都是重要的抗氧化剂,但蕃茄红素在许多方面不同于β-胡萝卜素和叶黄素。茄红素( 分子式 C40H56 ) 是一种明亮红色的类胡萝卜素颜料, 在番茄和其它红色果子如西瓜和西柚中也有。番茄红素是人体最常见和是最有力的类胡萝卜素抗氧剂之一。它的英文名Lycopene是从番茄的种类分类, (茄属)Solanum lycopersicum中而来得。

编辑摘要

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茄红素 - 色素

  茄红素的颜色是由于碳的 共轭双键(即 单键双键交互出现的结构)。其中的双键降低了电子跃升到 高能阶所需的能量,使 分子吸收更长 波长的可见光。茄红素吸收大多数的可见光,因此是红色。
  番茄红素不溶于水,可做为食物 色素。多孔材料(包括多数塑胶)很容易被番茄红素染色。
  若纺织品刚刚沾到番茄汁液,可以轻易的清除。但若塑胶被茄红素染色,茄红素会扩散到塑胶内,无论用热水、肥皂、清洁剂都无法清除(不过用漂白水可以破坏茄红素的结构)。

茄红素 - 稳定性

  植物体内的茄红素比较稳定,作为一种不饱和高聚物,经提纯分离后的天然茄红素易于发生氧化反应,稳定性较差。光、温度、氧气、极度、pH值、金属离子等均会影响茄红素的稳定性。茄红素对光十分敏感,日光、紫外光照射下损失极快。茄红素耐热稳定性较好,热损失少。常见金属离子对茄红素的稳定性影响不一,K 、Na 、Mg2+、Zn 对其稳定性影响不大,Fe 、Cu 引起的茄红素损失较大,而Fe 、Al 引起的损失较少。添加V V 等抗氧化剂可以减少茄红素的损失。

茄红素 - 特性

物理特性

  茄红素的分子式为c40 ,分子量为536.85 Da,熔点为172 175℃。茄红素晶体为红色长针状,可溶于丙酮、甲醇、正己烷、氯仿、苯、石油醚等有机溶剂,不溶于水,对光、热、氧敏感,cu2 、Fd 可催化其氧化。

化学特性

  茄红素属于烃类类胡萝b素,含有11个共轭双键及2个非共轭双键,伸展的共轭双键使其具有颜色和抗坏血酸活性,以及猝灭单线态氧( o2)和清除过氧化氢等作用,茄红素没有VA活性。

生化特性

  茄红素的顺反异构体番茄红素有一系列的顺反异构体,反式结构是最稳定的结构形式。在鲜食番茄中90%1,2 I-_的茄红素为反式结构。不同番茄制品中顺反异构体所占的比例不同,在光、热、加工和贮藏等条件下茄红素的顺反异构体可以相互转化。
  茄红素的抗氧化活性抗氧化活性通常用猝灭单线态氧能力和捕捉过氧化辐射能力来衡量。类胡萝b素的猝灭单线态氧能力主要和不饱和双键数有关,同时受末端基团的影响。茄红素是类胡萝b素中猝灭单线态氧效率最高的种类之一,其清除过氧化辐射的能力也比叶黄素、新黄素和p一胡萝b素等类胡萝b素高。茄红素可以通过猝灭单线态氧预防脂类过氧化,保护生物膜免受氧自由基(氧自由基在组织内产生,能和体内DNA、蛋白质、碳水化合物和脂类等重要的大分子反应,损坏它们的功能,引起衰老和一系列的疾病,如癌症、心血管疾病等)的损伤L4J。 I。正常饮食情况下,茄红素在人血浆中的浓度为0。2~1。0 mol/L,平均为0。5 I.tmol/L ,在人体组织中以睾丸、肾上腺和肝脏含量较高,肺、肾则很少,人的晶状体不含茄红素和B一胡萝卜素。

茄红素 - 营养

  从 紫外光产生的 单线态氧皮肤老化的主要起因。茄红素是单线态氧最强有力的熄灭器。
  有证据证明常吃含茄红素产品可减少 心血管疾病癌症(特别是 前列腺癌)、 糖尿病骨质疏松症男性不育 的风险。
  茄红素也许可减少食道癌、直肠癌、和囗腔癌症等的风险。

茄红素 - 来源

  茄红素含量高的水果和蔬菜有蕃茄、西瓜、葡萄柚、芭
番茄
乐、木瓜、红椒。不同品种的蕃茄和蕃茄的成熟度也会影响蕃茄中番茄红素的含量。据统计蕃茄和各类蕃茄制品占了85%的日常生活番茄红素摄取量。
  不同于其他的营养素,例如 维生素C,会在烹煮的过程中流失。蕃茄的 食品加工,反而会提高番茄红素的 生物利用度。蕃茄酱中的番茄红素的生物利用度比生鲜蕃茄高了四倍。这是因为番茄红素不溶于水,但是溶于油,而且紧密地结合在植物纤维里,所以烹煮、打碎蕃茄和加入油脂,可以大大提高消化系统吸收番茄红素的能力。因此加工过的蕃茄制品像是蕃茄汁、汤、酱反而有比较高的生物利用度。

茄红素 - 作用

抗氧化

  茄红素是有效的抗氧化剂,通过物理或化学方式捕捉高效猝灭单线态氧、抑制自由基的产生或直接清除自由基等发挥抗氧化作用。茄红素的抗氧化能力在天然类胡萝卜素中是最强的,这与其独特的长链不饱和分子结构有关。茄红素猝灭单线态氧的速率是B一胡萝卜素的2倍,是 α-生育酚的100倍。茄红素是目前自然界中被发现最强的一种抗氧化剂,其碎灭单线态氧和中和自由基能力也是最强的。茄红素能接受不同电子的激发,生成基态氧或三重态氧番茄红素。一个三重态氧茄红素,可消除数千个单线态氧自由基。因此,茄红素通过抗氧化能力能有效保护生物膜免受氧自由基的损伤作用,延缓细胞和人体的衰老。 在 抗氧化方面,国外测定,如每天食用5-10mg蕃茄红素,则明显提高血清中蕃茄红素的量,也明显
  降低脂肪和蛋白质的氧化作用。脂肪和蛋白质的氧化产物对人体是有害的。

防癌抗癌

  早在二十世纪50年代,美国医学专家首次报道了茄红素具有抗癌效应。后来,经流行病学调查和多次动物实验证明,茄红素具有预防和抑制恶性肿瘤和癌症的作用。血液中茄红素浓度与前列腺癌、食道癌、胰腺癌、胃肠癌、乳腺癌、皮肤癌等的发生率呈负相关。尤其在预防前列腺癌方面作用明显。前列腺癌是危害男性健康的主要疾病之一。美国癌症协会估计在美国每年有大约4万人死于前列腺癌。研究证明,增加茄红素的摄入量可以降低得前列腺癌的风险,而a一胡萝b素、B一胡萝b素、叶黄素和隐黄素等其它类胡萝b素和前列腺癌的发生无显著相关。Edward等通过6 a(年)的研究发现每周消费番茄或番茄制品两次以上,得前列腺癌的风险会下降2l% 30%。茄红素不仅可以预防还可以用于治疗前列腺癌,研究发现前列腺癌患者每天服用30 nag天然茄红素制品(L .0-ma.),连续服用3周后肿瘤变小,病情减轻。
  . 在抗癌和防癌上,1996-98年用茄红素对200位健康的人,38位患者和941位住院癌症病人进行实
  验,发现茄红素明显对 口腔癌喉癌食道癌有抑制作用;也有研究表明对前列腺癌、 结肠癌的增殖有抑制作用;也可预防 肺癌的形成。

降低胆固醇

  可降低血浆中 胆固醇含量,每天食用60mg蕃茄红素3个月后可使胆固醇浓度下降14%。
  在用小鼠过量服用后(每天3000mg/kg),4-13 周后未见异常,表明蕃茄红素没有任何副作用。
  目前看来,茄红素是抗癌(抑制)和防癌的一种好的膳食补充剂。蕃茄红素是油溶的,也可水溶。在国际上,茄红素是人们关注的一种良好补充剂,国际需求量日益增加。在国内也在逐渐引起人们的关注。

提高男子精子的质量

  最近 印度 新德里的医生又发现,蕃茄红素能够提高男子精子的质量。 该项实验中,二十三岁到四十五岁的不育男性被要求每天口服茄红素两次,每次两毫克。三个月后,再次检查他们精子的浓度、活动力和形状。 四分之三男性的精子活动能力和形态获致改善,而有二十名男性的精子浓度获得提高。在实验结束时,有六人的太太怀孕,因此此项实验结果具有实质上的统计意义。
  在健康男子的睾丸中,茄红素含量很高,但在不育男子睾丸中较低。而口服茄红素,在治疗原因不明的男性不育症方面,具有正面的效益,但有关具体的治疗方案,仍需经过大规模的随机临床实验方能确定。

美容

  富含Vc、Va、Vb、Ve等多种维他命原素。具有抗氧化的能力,增强免疫力和抗老化,消除造成人体疾病和老化的元凶 自由基靓典高效茄红素有机 温泉美白系列就是运用茄红素丰富的维他命原素来消除造成人体疾病和老化的元凶自由基。

胆固醇代谢调节

  实验发现,在培养巨噬细胞的介质中加入茄红素后,其胆固醇合成降低,同时茄红素还增大巨噬细胞低密度脂蛋白(LDL)受体活性,抑制低密度脂蛋白胆固醇(LDL)的合成。茄红素还有升高高密度脂蛋白胆固醇,使凝血系统活性降低,纤溶系统活性增加,提高血清和肝组织超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px) 活性的作用。

启动修复胰岛细胞

  茄红素卓越的修复功能可启动、修复受损衰老的胰岛细胞,促使胰岛素正常分泌;快速分解超出生理标准的血糖成分,促进高浓度血糖生物氧化,形成水和二氧化碳,排出体外;消除“三多一少”症,安全降糖。

保护心血管

  心血管疾病的发病率和死亡率在许多发达国家都占据首位,在大多数发展中国家这种疾病的发生率也迅速上升并成为主要疾病之一。现在减缓动脉硬化保护心血管的措施主要有减少吸烟和合理饮食(指多食用富含类胡萝b素和抗氧化维生素类的营养品)。研究证明,增加食用富含类胡萝b素和抗氧化性维生素的食品可以预防
  动脉硬化。番茄红素是抗氧化活性最高的类胡萝b素,它通过抑制胆固醇的合成和增加巨噬细胞低密度脂蛋白(1J)L)受体保护心血管。

保护皮肤

  紫外线辐射可以导致皮肤烧伤、老化和引发皮肤癌,其原因是紫外线与单线态氧和自由基的产生有关。类胡萝b素在植物体内的作用之一就是猝灭紫外线产生的氧化产物,现在认为其作用机理和类胡萝b素在人类皮肤中的作用相似。最近的研究发现,受阳光照射的皮肤比相邻不受阳光照射的皮肤内番茄红素含量下降3l% 46% ,而增加皮肤内番茄红素的含量可以防止或减轻紫外线对皮肤的损伤,从而起到保护皮肤的作用。

茄红素 - 提取分离方法

  茄红素的提取分离方法主要有有机溶剂提取法、酶反应法、微生物发酵法、人工合成法、超临界CO 萃取法、微波法等。其中最传统的方法是溶剂提取法(即浸提法),但传统的浸提方法存在着浸提时间长、劳动强度大、原料与处理能耗大、热敏性组份易破坏等缺点。化学合成的茄红素中含多种异构体和杂质,因而禁止在保健品中使用,市场份额锐减;而天然提取法受限于原料,成本难于进一步降低且生产明显受季节影响。因而,开发微生物发酵生产法近年来呈现明显的优势。茄红素在自然界中分布十分广泛。现阶段,人们逐渐意识到合成色素对人体的危害,因此从天然植物中提取茄红素成为较普遍的方法。

有机溶剂萃取

  原理:茄红素是一种具有1 1个碳碳不饱和双键的脂肪烃,它不溶于水,难溶于甲醇、乙醇,可溶于乙醚、石油醚、己烷、丙酮,易溶于氯仿、二硫化碳、苯等有机溶剂。根据这一性质,可利用亲脂性有机溶剂从番茄中提取茄红素 。
  工艺流程:番茄_+捣碎成泥_+烘干 粉碎一有机溶剂浸提一提取液一 过滤一滤液一浓缩 粗品
  提取pH、提取温度、提取时间是影响提取效果的最主要因素。有机溶剂提取法设备少,工艺简单,操作方便,但由于番茄中还含有其它成分,而且有机溶剂会有痕量残留。只单单采用溶剂萃取,得到的产品一般纯度不高,茄红素含量约在5%一15% 左右,而且通常不会产生茄红素晶体,而是一种呈油状的物质,即茄红素油树脂 。

超临界co2萃取

  原理:物质在较高的压力下,液相和气相差别缩小,达到某一温度与压力时,差别消失合并成一相,此状态成为临界点,此时的温度和压力分别称为临界温度和临界压力,当温度和压力超过临界点时,其流体的性质介于液体和气体之间,称为超临界流体。超临界流体具有气液两重性的特点,既有与气体相当的高渗透能和低的粘度,又有与液体相近的密度和对物质优良的溶解能力。它可从原料中提取出有用成分,从而实现所需要的分离目的,特别适于茄红素等热敏性成分。
  工艺流程:新鲜大红番茄原料 打浆 压榨过滤一真空干燥一粉碎一过筛一称重一装萃取槽、密封 控制适宜的工作参数一+静态、动态萃取一降压分离一由分离柱获得番茄红素一产品质量检测
  参数选择:
  提携剂的使用:提携剂为无水乙醇、乙酸乙酯、乙酸甲酯、大豆色拉油等,用量30mL/100g干料,提携剂最好为大豆色拉油。
  萃取压力选择:在相同温度和其他条件下,增加压力可以增加CO:密度,对番茄红素的溶解能力增强,减少了物质问的传质距离,增加了传质速率和浓度差,有利于物质的萃取,但随着萃取压力的增加,提取率并不呈线性增长关系。同时根据设备压力使用范围和操作费用,萃取压力选择30MPa较为适宜。萃取温度选择:萃取温度对萃取效果有双重影响,温度升高有利于溶质挥发性的增加和提高物料的扩散系数,有利于番茄红素的萃取,但另一方面,达到一定的温度后,继续升高温度又降低了COz的密度和浓度,从而导致CO 溶解能力的降低,对萃取不利。
  萃取时间选择:具体时间根据萃取设备的型号选择确定。

酶反应法

  原理:酶反应法主要是利用番茄皮自身所含有的酶发生反应来提取番茄红素。方法是在碱性条件下,使番茄皮中的果胶酶和纤维素酶反应,分解果胶和纤维素,使得番茄红素的蛋白质复合物从细胞中溶出。
  工艺流程 :清洗新鲜番茄(粗称)一100℃ 热烫去皮(5~7s完成)一打浆一加热钝化酶活(85℃ .20n1in) 冷却到55℃ ,调pH 值4.5左右(用磷酸和氢氧化钠)一加果胶酶和纤维素酶混合酶(加量0.5g/100g番茄两种酶比列为1:2)处理2h一粗滤去核.+加入含2%二氯甲烷的石油醚萃取,物料比1:3左右一分离塔分离 成品

两步皂化法

  原理:先用KOH溶液对预处理的番茄进行第一次碱洗皂化,除去番茄中大部分脂肪酸甘油酯及各种游离脂肪酸,然后用有机溶剂提取得到番茄红素粗提物,再对粗提物进行二次皂化,使番茄细胞碎片中的蛋白质、脂肪酸、脂肪酸甘油酯分开,形成水溶性皂化物,释放出其中包含的水不溶性番茄红素,最后用重结晶法得到纯度较高的番茄红素晶体。
  工艺流程:新鲜番茄一清洗 冷冻脱水一有机溶剂进行预处理 水浴中加碱皂化_+水洗至中性混合溶剂提取一获得富含茄红素的萃取液_+减压蒸馏浓缩一番茄红素油树脂 番茄红素油树脂与丙三醇混合均匀 加入KoH 的乙醇溶液, 充分反应后加蒸馏水混匀一静置分层,将油相水洗至中性一再用乙醇洗2~3次 处理后的油树脂在50℃ 丙酮中溶解,除去不溶物,常温放置8h,得到番茄红素晶体。

微波法

  原理:萃取时,微波穿透萃取介质并渗透深入到物质细胞内部,使物料内部的极性分子随外电磁场的变化而发生激烈的碰撞和摩擦,使物料内部的温度迅速升高,从而引起细胞破裂,使细胞内的有效性成分自由流出而被溶剂溶解。
  工艺流程:新鲜番茄洗净 打浆一加入有机溶剂微波加热提取 过滤一真空蒸发有机溶剂 成品

附图

 

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开放分类: 我来补充
化学 化学品 有机化学 有机物 番茄

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