喬子純，,2,3,4，,2,3,4，,2,3,4，,2,3,4，，

(1.集美大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，福建 廈門 361021；2.廈門市海洋功能食品重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 廈門 361021；3.福建省海洋功能食品工程技術(shù)研究中心，福建 廈門 361021；4.水產(chǎn)品深加工技術(shù)國家地方聯(lián)合工程研究中心，福建 廈門 361021)

0 引言

巖藻黃素(fucoxanthin)，又名褐藻黃素、巖藻黃質(zhì)，其產(chǎn)量約占自然界中類胡蘿卜總產(chǎn)量的 10%[1]。巖藻黃素主要存在于褐藻、硅藻、金藻及黃綠藻中，是可食性褐藻如海帶(Laminariajaponica)、 裙帶菜 (Undariapinnatifida)、 羊棲菜(Sargassumfusiforme)等中的重要功能活性物質(zhì)[2]。研究表明，巖藻黃素對(duì)人體有許多益處，如預(yù)防肥胖[3-5]、抗腫瘤[6]、抗氧化[7]、抗炎[8]等，在食品、化妝品、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域也具有廣泛的應(yīng)用。

由于巖藻黃素來源廣泛，在多種藥理活性方面具有良好的應(yīng)用前景，有關(guān)巖藻黃素提取與分離純化、生物活性評(píng)價(jià)以及生理代謝機(jī)理等方面已成為研究熱點(diǎn)。然而，巖藻黃素是一種脂溶性物質(zhì)，在有機(jī)溶劑中有較好的溶解度，但是在水溶液中卻很難溶解，這就限制了其在食品中的應(yīng)用。此外，在利用巖藻黃素開發(fā)產(chǎn)品時(shí)，溫度、氧氣、酸堿、光照、高壓等外界加工條件對(duì)其影響較大，在這些條件下巖藻黃素的穩(wěn)定性如何還并不清楚。這些加工屬性問題對(duì)科學(xué)加工巖藻黃素、保持其營養(yǎng)價(jià)值十分關(guān)鍵。因?yàn)閹r藻黃素有很長的共軛雙鍵,并且其分子結(jié)構(gòu)中具有特殊的丙二稀和5，6-環(huán)氧烷，這種特殊結(jié)構(gòu)決定了巖藻黃素具有許多重要的生理功能。而巖藻黃素的降解會(huì)破壞這些特殊結(jié)構(gòu)，因此會(huì)影響其生理功能及營養(yǎng)價(jià)值[9]。

本文在控制有機(jī)溶劑加入量的前提下，研究觀察巖藻黃素在不同的加工條件(光照強(qiáng)度、pH、高溫蒸煮、高壓)下的穩(wěn)定性，為減少巖藻黃素在加工過程中的營養(yǎng)損失提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

巖藻黃素標(biāo)品、乙醇為色譜純，均購于Sigma公司。

UV-755B紫外-可見分光光度計(jì)，上海元析儀器有限公司；Millipore Elix?15純水儀，默克化工有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 巖藻黃素溶液的制備

稱取0.8 mg巖藻黃素標(biāo)品置于燒杯中，用1.5 mL的無水乙醇將巖藻黃素溶解，然后加入58.5 mL超純水，得到0.02 mmol/L的巖藻黃素溶液。所使用的有機(jī)溶劑體積分?jǐn)?shù)不超過3%。

1.2.2 光照強(qiáng)度對(duì)巖藻黃素穩(wěn)定性的影響

分別取配制好的巖藻黃素溶液3.0 mL于2個(gè)樣品瓶中,使用氮?dú)怛?qū)走上部空氣，之后蓋緊瓶蓋，將這兩個(gè)樣品瓶分別置于暗處、自然光(普通的60 W日光燈)中，每24 h分別進(jìn)行全波長掃描測定吸光度值。

1.2.3 高壓環(huán)境對(duì)巖藻黃素穩(wěn)定性的影響

取配制好的巖藻黃素溶液3.0 mL于樣品瓶中，使用氮?dú)怛?qū)走上部空氣，之后蓋緊瓶蓋，將其試劑瓶置于高壓滅菌鍋中進(jìn)行高壓(121 ℃，0.1 MPa)處理15 min，分別測定高壓前后的吸光度值。

1.2.4 煮制加工對(duì)巖藻黃素穩(wěn)定性的影響

取配制好的巖藻黃素溶液3.0 mL于樣品瓶中，使用氮?dú)怛?qū)走上部空氣，之后蓋緊瓶蓋，將其試劑瓶置于100 ℃沸水浴中2.0 h，分別測定沸水浴前后的吸光度值。

1.2.5 pH值對(duì)巖藻黃素穩(wěn)定性的影響

分別取配制好的巖藻黃素溶液4.0 mL于3個(gè)樣品瓶中，分別標(biāo)記為1，2，3號(hào)。將1號(hào)樣品瓶用0.1 mol/L的鹽酸溶液調(diào)pH值至3.0；2號(hào)樣品瓶用0.1 mol/L的氫氧化鈉溶液調(diào)pH值至8.0；3號(hào)樣品瓶不調(diào)整pH值。分別取各樣品瓶中的巖藻黃素溶液2.0 mL，加入2.0 mL無水乙醇，使得巖藻黃素充分溶解，然后測定初始吸光度值。反應(yīng)溶液加入樣品瓶之后，使用氮?dú)怛?qū)走上部空氣，之后蓋緊瓶蓋，實(shí)驗(yàn)操作均在密閉條件下進(jìn)行。將3個(gè)樣品瓶同時(shí)放入4 ℃環(huán)境儲(chǔ)存，7 d后取出，向這3組巖藻黃素溶液中分別加入2.0 mL無水乙醇，搖勻，完全溶解后進(jìn)行全波長掃描測定吸光度值。

2 結(jié)果與討論

2.1 巖藻黃素特征吸收光譜的確定

巖藻黃素的紫外-可見光譜圖中，其特征吸收光譜值通常在440～470 nm。趙鵬[10]所報(bào)道的巖藻黃素特征吸收峰值是450 nm；Rajauria等[11]從褐藻長海條藻中分離純化出巖藻黃素，對(duì)其進(jìn)行光譜檢測，得到其光譜特征吸收峰在446 nm。Pan等[12]的研究結(jié)果表明，物質(zhì)會(huì)因?yàn)槿軇┑母淖兓蛘攮h(huán)境的變化導(dǎo)致空間結(jié)構(gòu)的變化而使得特征吸收峰出現(xiàn)偏移；Wang等[13]研究發(fā)現(xiàn)，巖藻黃素含有1個(gè)多烯烴骨架，屬于丙二烯型類胡蘿卜素，含有5，6單環(huán)氧基，9-共軛雙鍵，還有羰基和羥基。由于這些功能性基團(tuán)的存在，巖藻黃素極不穩(wěn)定，易被氧化和異構(gòu)化[14]，也會(huì)使得特征吸收峰發(fā)生偏移。但是，之前關(guān)于巖藻黃素特征吸收峰的報(bào)道都是將巖藻黃素完全溶解于有機(jī)溶劑中，本文將有機(jī)溶劑的加入量控制在3%(體積分?jǐn)?shù))以下，溶劑的絕大部分是蒸餾水，因此最大吸收峰出現(xiàn)了一定偏移，范圍在425～457 nm。

2.2 光照對(duì)巖藻黃素穩(wěn)定性的影響

食品加工不可避免會(huì)遇到日曬光照的影響。光照對(duì)巖藻黃素穩(wěn)定性的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示，由圖1可見，自然光照下的巖藻黃素隨著時(shí)間的延長，425 nm處吸光度值顯著降低，放置6 d后，吸光度值從0.75降到0.20以下(見圖1a)。而暗處理的巖藻黃素在6 d的時(shí)間內(nèi)吸光度值沒有顯著的降低(見圖1b)。故在光照下，巖藻黃素的降解速度更快。Zhao等[15]研究發(fā)現(xiàn)，光照會(huì)引起巖藻黃素發(fā)生異構(gòu)化，誘導(dǎo)巖藻黃素由13-順式和13′-順式轉(zhuǎn)變成全反式，再由全反式轉(zhuǎn)變成9′-順式結(jié)構(gòu)，從而發(fā)生降解，說明結(jié)構(gòu)的變化影響了巖藻黃素的穩(wěn)定性。同時(shí)，由圖2巖藻黃素在不同光照強(qiáng)度中放置后所呈現(xiàn)的顏色可以看出，自然光下的巖藻黃素溶液比暗處理下的顏色淺，說明置于自然光下的巖藻黃素比置于暗處下的巖藻黃素分解速度快，這與焉振鈴[16]的研究結(jié)果相同。由此可見，光照是影響巖藻黃素穩(wěn)定性的一個(gè)重要因素，因?yàn)閹r藻黃素具有熱不穩(wěn)定性。因此，在進(jìn)行食品加工時(shí)，應(yīng)盡可能地避免在光照下進(jìn)行，選擇光照強(qiáng)度低的方式，從而保證巖藻黃素的穩(wěn)定性，避免營養(yǎng)損失。

2.3 煮制加工對(duì)巖藻黃素穩(wěn)定性的影響

100 ℃是煮制食品的常用溫度，日后對(duì)巖藻黃素進(jìn)行食品加工，這個(gè)溫度環(huán)境就是必須考慮的因素。煮制加工對(duì)巖藻黃素穩(wěn)定性的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3所示，可見，在100 ℃的環(huán)境中，巖藻黃素的降解程度明顯，2 h后吸光度值就降為原來的一半。同時(shí)，從巖藻黃素置于100 ℃環(huán)境2 h前后的狀態(tài)可以看出，巖藻黃素溶液的顏色明顯變淺(見圖4)，說明其發(fā)生了一定程度的降解。這與陳曉利等[17]的研究結(jié)果一致，巖藻黃素在高溫環(huán)境中降解速度快，不耐貯藏。此外，由圖3還可見，吸收峰值也出現(xiàn)了一定的紅移，最大吸收峰由425 nm變?yōu)?46 nm，因此推測巖藻黃素的結(jié)構(gòu)也發(fā)生了一定的變化。Davey等[18]研究發(fā)現(xiàn)，巖藻黃素降解分為2個(gè)階段，第一階段巖藻黃素先經(jīng)異構(gòu)化作用由全反式轉(zhuǎn)變成順勢異構(gòu)體，第二階段為順式巖藻黃素的氧化作用。在煮制加工過程中，高溫環(huán)境會(huì)促進(jìn)巖藻黃素的氧化分解，因此，巖藻黃素在食品加工過程中具有熱不穩(wěn)定性。

2.4 高壓對(duì)巖藻黃素穩(wěn)定性的影響

高壓也是食品加工中經(jīng)常使用到的單元操作。從圖5巖藻黃素的吸光度值變化情況可以看出，經(jīng)過高壓處理的巖藻黃素發(fā)生了一定程度的降解，吸收峰值也同樣出現(xiàn)了一定的紅移，最大吸收峰由425 nm變?yōu)?55 nm，因此推測巖藻黃素的結(jié)構(gòu)在高壓環(huán)境下也發(fā)生了一定的變化。同時(shí)由圖6高壓處理前后巖藻黃素溶液的顏色變化可直觀看出，經(jīng)過高壓處理的巖藻黃素發(fā)生了降解。高壓處理導(dǎo)致的巖藻黃素結(jié)構(gòu)的變化以及降解，很難保持巖藻黃素的穩(wěn)定性，從而造成營養(yǎng)作用不能夠充分發(fā)揮。因此，在食品加工時(shí)，采用高壓的單元操作直接對(duì)巖藻黃素進(jìn)行處理是不可行的。對(duì)巖藻黃素進(jìn)一步處理后，使其處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)下再進(jìn)行高壓的操作，可能會(huì)較為理想，這需要進(jìn)一步的研究。

2.5 pH值對(duì)巖藻黃素穩(wěn)定性的影響

食品中碳酸飲料(pH<4)[19]為酸性，植物蛋白、運(yùn)動(dòng)飲料等為弱堿性，因此將巖藻黃素置于pH=3和pH=8環(huán)境中研究其穩(wěn)定性。由圖7的巖藻黃素溶液的狀態(tài)可以看出，強(qiáng)酸(pH=3)環(huán)境對(duì)巖藻黃素的穩(wěn)定性影響極大，導(dǎo)致巖藻黃素溶解性變差，有顆粒析出，而在未調(diào)pH值的中性、弱堿性環(huán)境下，巖藻黃素溶解性良好。將3種不同pH值(pH=3，pH=8，未調(diào)pH)的巖藻黃素溶液在放置前、后分別用無水乙醇按照1∶1(V/V)的比例重新溶解，對(duì)重新溶解完全的巖藻黃素溶液進(jìn)行全波長掃描，結(jié)果如圖8所示。放置7 d后，pH=3的巖藻黃素溶液吸光度值下降最為明顯(見圖8a)，這與Hii等[20]的研究結(jié)果一致，酸性環(huán)境增加了巖藻黃素的降解。其次為未調(diào)pH值的巖藻黃素溶液(見圖8b)，而pH=8的巖藻黃素溶液吸光值減少最小(見圖8c)?？梢?，巖藻黃素在堿性環(huán)境下的穩(wěn)定性優(yōu)于中性及酸性，應(yīng)用到食品加工中應(yīng)避免選擇強(qiáng)酸性。因此，直接用于碳酸飲料等酸性飲品和食物是不恰當(dāng)?shù)?，這會(huì)造成巖藻黃素在加工過程中的嚴(yán)重?fù)p失，使其營養(yǎng)功能不能充分發(fā)揮。而應(yīng)選擇堿性食品，以保證巖藻黃素的穩(wěn)定性，盡可能保持其營養(yǎng)價(jià)值。

3 結(jié)論

本文通過控制有機(jī)溶劑加入量低于3%(體積分?jǐn)?shù))和絕大部分用蒸餾水溶解巖藻黃素的方式，研究了光照強(qiáng)度、100 ℃環(huán)境、高壓、pH值對(duì)巖藻黃素穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明，自然光照強(qiáng)度下巖藻黃素的穩(wěn)定性明顯低于黑暗環(huán)境；在100 ℃環(huán)境中放置2 h、高壓處理15 min的巖藻黃素穩(wěn)定性也明顯降低，且吸收特征峰發(fā)生紅移，推測巖藻黃素的結(jié)構(gòu)在高溫高壓環(huán)境下發(fā)生了一定的變化；酸性(pH=3)對(duì)巖藻黃素的穩(wěn)定性影響極大，會(huì)導(dǎo)致巖藻黃素顆粒析出，而巖藻黃素在堿性(pH=8)的條件下則相對(duì)穩(wěn)定。

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