柑橘類胡蘿卜素的結構分析及構效關系研究

柑橘類胡蘿卜素的結構分析及構效關系研究柑橘屬于蕓香科柑橘屬,是全世界最大宗的水果之一。已有研究表明,柑橘類中胡蘿卜素種類繁多,含量豐富,它不僅是柑橘制品重要的感官指標之一,而且有著特殊的功效作用。關于柑橘類胡蘿卜素的結構分析、在加工和儲藏過程的變化及其對品質的影響,以及抗氧化活性研究均已成為當今研究的熱點。為此,本課題綜合運用色譜及波譜等現(xiàn)代儀器手段和分析方法,著重對幾種代表性的柑橘中的研究了類胡蘿卜素及其酯類的結構及體外抗氧化活性的關系,以及柑橘在加工過程中類胡蘿卜素的熱穩(wěn)定性質及異構化進行了較為系統(tǒng)的研究,同時就其色度與類胡蘿卜素含量之間的關系進行了探討。論文的研究對深入分析柑橘中類胡蘿卜素的結構及柑橘資源的開發(fā)利用具有重要的理論意義和應用價值。其研究結果如下：1柑橘類胡蘿卜素的組成與含量及與色度的關系采用石油醚：丙酮：甲醇(1：1：1,v/v/v)混合有機溶劑提取柑橘中類胡蘿卜素,得到柑橘總類胡蘿卜素未皂化提取物UCE和皂化提取物SCE。然后運用高效液相色譜-二極管陣列檢測器-大氣壓化學電離質譜聯(lián)用對淺色柑橘果肉品種(酸橙,檸檬和白葡萄柚),紅葡萄柚,溫州蜜柑(國慶一號,宮川和大葉尾張)和甜橙(錦橙,哈姆林和夏橙)等中類胡蘿卜素進行了分析。采用色度儀分別測定了紅葡萄柚汁、溫州蜜柑汁和甜橙汁的色度值,然后運用偏最小二乘方法建立了色度與各種柑橘汁主要類胡蘿卜素含量間的多元回歸方程,以CIELAB色度值(L*,a*和b*)來預測柑橘中類胡蘿卜素含量,并采用組內回代和組外試驗來驗證方程。試驗結果表明,柑橘品種間類胡蘿卜素組成和含量差異較大。溫州蜜柑以β-隱黃質和β-隱黃質酯(β-隱黃質月桂酰酯,豆蔻酰酯和棕櫚酰酯)為主,國慶一號,宮川和大葉尾張三個品種的總類胡蘿卜素未皂化提取物UCE和皂化提取物SCE的含量分別為5.03±0.25和4.38±039mg/l,5.88±0.18和4.30±0.27mg/l,5.09±0.16和4.48±0.30mg/l。其中以甜橙類胡蘿卜素的組成極其復雜,以紫黃質,紫黃質酯類,花藥黃質,花藥黃質酯等為主。錦橙,哈姆林和夏橙三個品種的UCE和SCE含量分別為1.49±0.33和1.32±0.36mg/l,1.40±0.22和1.27±0.29mg/l,1.75±0.37和1.65±0.30mg/l。紅葡萄柚以p-胡蘿卜素和番茄紅素為主,未發(fā)現(xiàn)酯化形式的類胡蘿卜素。結果表明,通過多元回歸方程采用色度值(L*,a*和b*)可分別預測紅葡萄柚主要類胡蘿卜素(β-胡蘿卜素,番茄紅素和鏈孢紅素),溫州蜜柑(紫黃質,花藥黃質,葉黃素,玉米黃質,α-隱黃質,Zeinoxanthin,β-隱黃質,α-胡蘿卜素和β-胡蘿卜素),甜橙(紫黃質,黃體黃質,花藥黃質,二羥基檸黃質,葉黃素,玉米黃質,Zeinoxanthin,β-隱黃質,α-胡蘿卜素和β-胡蘿卜素),預測值與實測值差異不顯著,吻合度好。2柑橘類胡蘿卜素在微波熱條件下的異構化選取鮮食汁用兩用品種錦橙原橙汁作為試驗原料,研究其類胡蘿卜素在微波熱處理過程中和儲藏過程中組成和含量的變化。同時測定果汁維生素C,橙皮苷,pH值,可滴定酸,褐變指數(shù)和濁度等理化指標的變化。結果表明錦橙汁在微波熱處理過程中,維生素C,橙皮苷,pH值和可滴定酸等幾乎沒變化,而果汁濁度隨著處理時間增加下降,褐變指數(shù)隨著處理時間增加而增加。類胡蘿卜素的變化以環(huán)氧類胡蘿卜素異構化為主,紫黃質向黃體黃質,金黃質轉化,花藥黃質向二羥基檸黃質轉化,即5,6-環(huán)氧類胡蘿卜素向5,8-環(huán)氧胡蘿卜素轉化為主,類胡蘿卜素光譜發(fā)生藍移,非環(huán)氧類胡蘿卜素以β-隱黃質生成13-順式-β-隱黃質為主。3柑橘類胡蘿卜素的體外抗氧化活性及其構效關系本文評價了從紅葡萄柚分離純化得到的番茄紅素和β-胡蘿卜素抗油脂光敏氧化和p-隱黃質及其酯類在化學發(fā)光體系中的體外抗氧化能力。(1)類胡蘿卜素分離純化研究。采用柱層析和薄層層析分別對紅葡萄柚UCE和國慶一號SCE進行分離純化,通過波譜分析和結合化學分類反應,鑒定紅葡萄柚中的2個化合物和國慶一號的1個化合物分別為番茄紅素、β-胡蘿卜素和β-隱黃質。(2)番茄紅素和β-胡蘿卜素在油脂中的抗氧化作用研究。結果表明番茄紅素和β-胡蘿卜素均可抑制由亞甲基藍所引的光敏氧化,且抑制效果隨著類胡蘿卜素濃度的升高而增強。在油脂光敏氧化體系中,類胡蘿卜素含量有所下降,并出現(xiàn)異構化,番茄紅素以生成15-順式,13-順式,9-順式和5-順式為主,β-胡蘿卜素以生成13-順式和9-順式為主,提示異構化與其抗氧化活性存在一定關系。(3)酯化對其穩(wěn)定性和抗氧化活性的影響研究。通過體外合成p-隱黃質月桂酰酯,豆蔻酰酯和棕櫚酰酯,研究酯化對β-隱黃質抗氧化活性的影響。試驗表明酯化能提高β-隱黃質熱穩(wěn)定性,且不會影響其抑制超氧陰離子,羥基自由基和單線態(tài)氧等在三個化學發(fā)光體系產生的活性氧物質的作用。4柑橘類胡蘿卜素的微膠囊化及其熱穩(wěn)定性研究試驗分離得到溫州蜜柑中的主要類胡蘿卜素β-隱黃質,將其用β-環(huán)糊精包埋微膠囊化,設計正交實驗優(yōu)化獲得其最佳工藝為：β-隱黃質與β-環(huán)糊精用量比為0.3:200(mg/mg),時間4h,加水量40mL,攪拌溫度30℃。在上述最優(yōu)