光照、加热对虾青素稳定性和抗氧化性的影响张丽瑶;张华敏;王志祥;崔志芹【摘要】目的考察光照、加热情况下虾青素的稳定性和抗氧化性的变化.方法配制一定浓度的虾青素溶液,分别经过阳光直射、紫外和加热处理,测定溶液中各虾青素异构体的浓度,并做1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)抗氧化性试验.结果在光照和加热条件下,减少的全反式虾青素转化为其顺式异构体,且主要转化为13-顺式异构体,对应的转化率分别为50％、100％.通过紫外照射试验发现,虾青素各异构体含量变化与光照相近,说明光照对虾青素的影响主要是由于其中的紫外光引起的.1,1-二苯基-2-三硝基苯肼清除试验表明,虾青素不止一种异构体有活性,且13-顺式异构体抗氧化性高于全反式.结论在光照和加热情况下虾青素容易发生降解以及异构体之间的转化.【期刊名称】《药学研究》【年(卷),期】2018(037)002【总页数】5页(P84-87,107)【关键词】虾青素;稳定性;异构体;抗氧化性【作者】张丽瑶;张华敏;王志祥;崔志芹【作者单位】中国药科大学,江苏南京210009;中国药科大学,江苏南京210009;中国药科大学,江苏南京210009;中国药科大学,江苏南京210009【正文语种】中文【中图分类】R927.11虾青素(astaxanthin，3，3′－二羟基－4，4′－二酮基－β，β′胡萝卜素)属于类胡萝卜素中的一种，其分子具有高度对称结构，有4种几何异构体[1－2]，即全反式，9－顺式、13－顺式和 15－顺式异构体，如图 1所示。

虾青素分子结构中所具有的发色团使其在紫外－可见光区有独特的吸收区，因而其结晶或溶液在可见光下具有十分绚丽的紫红色。

室温条件下，虾青素在丙酮、二氯甲烷、二甲亚砜、乙醇及其他非极性溶剂中的溶解性较好[3]。

虾青素具有很强的抗氧化性[4－5]、抗肿瘤、保护心血管及增强免疫力等方面的生理功能[6－8]。

图1 虾青素4种几何异构体由于虾青素分子结构中含有很多长共轭不饱和双键，所以它的性质极不稳定，对光、热、氧都比较敏感。

近年来人们对于虾青素的稳定性研究比较多[9－11]，但大都是针对保存过程而言。

Ahmed等[12]考察了干燥方法、储存温度和空气暴露时间对虾青素稳定性的影响，认为采用冻干法干燥并低温密封保存可减缓虾青素的降解过程，延长保存时间。

王红霞等[13]从温度、光照、氧气、保存条件等方面考察了虾青素的稳定性，采用分光光度法进行含量测定，结果显示光照、温度、氧气均会影响虾青素的稳定性，其中氧气的影响最为明显，最佳保存方法为铝箔袋真空冷藏。

在这些对于虾青素稳定性的研究中，鲜有考察虾青素提取过程中的工艺条件对其稳定性及异构体转化的影响。

所以本文研究了提取过程中光照、加热对虾青素稳定性的影响，并在此基础上进行了虾青素1，1－二苯基－2－三硝基苯肼(DPPH)自由基清除试验，考察了虾青素抗氧化性的变化。

1 材料与方法1.1 材料与试剂虾青素(5%)和虾青素标准品(98%)，南京泽朗医药科技有限公司；DPPH(>97%，Sigma－Aldrich公司)；甲醇(色谱纯，江苏汉邦科技有限公司)；二氯甲烷(AR，江苏强盛功能化学股份有限公司)。

1.2 仪器与设备 HH－4数显恒温水浴锅(国华电器有限公司)；φ17－8U－240W 紫外灯(中山市吉诺电子科技有限公司)；SPD－10A VP/LC－10A TVP高效液相色谱仪(日本岛津公司)。

1.3 方法1.3.1 虾青素稳定性考察称取5%的虾青素，加二氯甲烷并于室温水浴超声约30 s 使之溶解；用0.45 μm针筒式过滤器过滤后，精密移取一定量的滤液至棕色容量瓶中，并用甲醇稀释至刻度，作为虾青素样品溶液待用。

1.3.1.1 光照对虾青素含量的影响阳光直射:精确移取一定量的虾青素样品溶液至无色容量瓶中，置于阳光下分别照射 1、2、4、6、8、14 h。

处理后将样品定容至刻度，进高效液相色谱进行分析，考察太阳光对虾青素稳定性的影响。

紫外照射:移取5 mL虾青素样品溶液至无色容量瓶中，并置于240 W紫外灯下，分别照射1、2、5、8、14 h，进高效液相色谱进行分析，考察紫外光对虾青素稳定性的影响。

每个试验重复测定3组。

1.3.1.2 加热对虾青素含量的影响精确移取一定量的虾青素样品溶液于棕色容量瓶中，并将它们置于60 ℃恒温水浴中分别加热 0.5、1、2、4、6、8 h；冷却至室温后用甲醇定容至刻度，进高效液相色谱进行分析，考察加热对虾青素稳定性的影响。

1.3.2 DPPH自由基清除试验精确称取5%虾青素0.63 g于100 mL棕色容量瓶中，加约80 mL甲醇，于室温水浴超声溶解30 s，用甲醇稀释至刻度，摇匀；经0.45 μm针筒式过滤器过滤后，作为1＃样品溶液。

取一定量的1＃样品溶液分别经阳光直射8 h、紫外照射8 h、60℃加热5 h进行处理后，定容至刻度，得到 2＃、3＃、4＃样品溶液。

精密称取DPPH 25 mg于50 mL棕色容量瓶中，甲醇溶解并稀释至刻度，作为DPPH反应液。

将虾青素1＃～4＃样品溶液分别与上述DPPH反应液按1∶1混合，37℃水浴恒温避光反应30 min后进高效液相色谱，分析反应前后DPPH的峰面积变化，计算出相应的DPPH浓度，按照下式计算DPPH自由基的清除率:式中:C0——反应前 DPPH 浓度，mg·mL－1；Ci——反应后 DPPH 浓度，mg·mL－1。

2 结果与分析2.1 虾青素色谱图色谱分析条件:钻石C18色谱柱，4.6 mm×250 mm(00G－4375－E0)；流动相组成:甲醇∶二氯甲烷∶乙腈∶水＝85∶5∶5∶5；流速为 0.8 mL·min－1；检测波长 470 nm。

虾青素标准品为全反式结构，保留时间约12 min，谱图如图2所示。

5%虾青素中除了全反式虾青素外，还含有9－顺、13－顺和15－顺3种异构体，保留时间分别约在17.5、19、21.5 min。

2.2 虾青素稳定性2.2.1 光照对虾青素稳定性的影响2.2.1.1 阳光直射虾青素样品溶液经太阳光(平均温度15℃)照射后，溶液中虾青素各异构体的浓度如表1所示。

表1中异构体转化率按下式计算(下同):图2 虾青素标准品谱图式中:ΔC反——光照后全反式异构体减少的浓度，μg·mL－1；ΔC9——光照后 9－顺式异构体增加的浓度，μg·mL－1；ΔC13——光照后 13－顺式异构体增加的浓度，μg·mL－1；ΔC15——光照后 15－顺式异构体增加的浓度，μg·mL－1。

表1 太阳光照前后虾青素异构体的浓度注:C反.全反式虾青素浓度；C9.9－顺式异构体浓度；C13.13－顺式异构体浓度；C15.15－顺式异构体浓度(下同)光照时间/h C反C9/μg·mL－1/μg·mL－1 C13/μg·mL－1 C15/μg·mL－1异构体总转化率/%0 36.368 0.056 0.343 0.117 －1 32.941 0.462 2.202 0.140 66.80 231.704 0.452 2.190 0.102 47.78 4 30.754 0.890 1.964 0.112 43.65 6 29.880 1.150 2.199 0.150 45.99 8 28.838 1.371 2.124 0.094 40.82 14 24.276 1.512 1.918 0.123 25.12通过表1可以看出，经过太阳光照射后，全反式虾青素的浓度有所降低，而9－顺式和13－顺式异构体的含量比光照前有明显的升高，15－顺式异构体含量无显著变化。

这说明光照会引起全反式虾青素向其顺式异构体转化，其中13－顺式异构体的转化不受光照时间影响，转化程度在误差范围内无明显变化，而9－顺式异构体的转化随光照时间的延长有所增加。

从上表中还可以得出，随着光照时间的延长，虾青素的含量持续降低，说明光照不仅引起异构体之间的转化，也会导致虾青素的降解。

许多研究虾青素稳定性的文献都有提到光照后虾青素的颜色变淡，470 nm处的吸光度值下降[14－15]。

所以虾青素的处理、储存一定要在避光条件下进行。

2.2.1.2 紫外照射经过试验测定，虾青素样品溶液经紫外光照射后的变化规律与太阳光照对虾青素的含量影响相一致。

两种光照下全反式虾青素的浓度变化规律相近。

张婧等[16]在研究光照对虾青素稳定性影响时，分别做了太阳光、室内自然光、紫外光、灯光以及完全避光几种情况下虾青素的含量变化，结果发现太阳光和紫外光照射对虾青素的影响程度相当，且这两组的虾青素含量下降得也最为显著，灯光照射次之，而室内自然光对虾青素的影响不大。

通过以上试验我们可以得出，光照对虾青素的影响主要是由于其中的紫外光引起的。

2.2.2 加热对虾青素稳定性的影响虾青素样品溶液加热不同时间后，溶液中各异构体的浓度如表2所示。

分析表2中的试验数据可以发现，经过加热，全反式虾青素转化为其顺式异构体，且全反式虾青素减少的量与其顺式异构体的增加量相近。

由表2中还可以看出，加热后3种顺式异构体含量都有所增加，其中13－顺式异构体含量增加得尤为明显。

虾青素各异构体的浓度随加热时间的延长呈规律性变化，加热6 h之后虾青素的浓度变化趋于平缓。

表2中异构体转化率大于100%，我们认为是由于溶液中异构体浓度比较低时，分析误差较大导致的。

表2 加热前后溶液中虾青素异构体的浓度加热时间/h C反C9/μg·mL－1/μg·mL －1 C13/μg·mL－1 C15/μg·mL－1异构体总转化率/%0 28.107 0.052 0.26 0.084 －0.5 26.850 0.055 1.65 0.094 111.61 1 24.574 0.146 4.07 0.087 110.59 2 21.938 0.215 6.62 0.096 105.87 4 19.360 0.333 8.92 0.079 102.14 6 18.720 0.524 9.60 0.112 104.79 8 18.276 0.509 9.62 0.103 100.03虾青素异构体之间的转化在其他文献中也有所报道[17－18]。

Zhao等[19]研究发现，微波有助于全反式虾青素转化为其顺式异构体，尤其是13－顺式，且转化率与微波功率和时间呈正相关。

微波的主要效应为热效应，因此这一结论可以间接说明加热对虾青素异构体的影响趋势。

Yang等[20]对虾青素稳定性的研究结果也表明，加热使全反式虾青素含量显著降低，而13－顺式异构体含量升高。