惠伯棣，李 京，张一琳

(1.北京联合大学应用文理学院，北京 100083；2.首都师范大学生命科学学院，北京 100037)

乳化对天然番茄红素萃取物在雄性大鼠体内生物接近度的影响

惠伯棣1，李 京2，张一琳1

(1.北京联合大学应用文理学院，北京 100083；2.首都师范大学生命科学学院，北京 100037)

采用乳化与未乳化的天然番茄红素萃取物配制成番茄红素含量为0.263mg/mL(低剂量)、0.525mg/mL(中剂量)和1.575mg/mL(高剂量)的灌胃液。选用250g SD雄性大鼠30只分成3组，每组10只，每天一次灌胃1mL，收集大鼠24h内的粪便。测定粪便中的番茄红素含量，计算番茄红素的生物接近度。乳化与未乳化物在大鼠体内的生物接近度于第3天达到最大值；饲喂剂量增加可以降低乳化物与未乳化物的生物接近度；乳化可以提高番茄红素的生物接近度。

番茄红素；吸收；乳化

Abstract：Objective:To explore the effect of emulsification on the bio-accessibility of natural lycopene in male rats. Methods:Totally 30 SD male rats with body weight of 250 g were randomly divided into 3 groups for 10 in each group. The rats were administered emulsified natural lycopene solutions with final lycopene concentrations of 0.263, 0.525 mg/mL and 1.575 mg/mL,respectively once a day for 4 consecutive days. The amount of lycopene in feces collected within 24 h after each administration was determined and the bio-accessibility of natural lycopene was calculated. Results:The bio-accessibilities of emulsified and unemulsified lycopene reached their separate maximum values on the 3thday of administration; increasing administration amount resulted in a lower bio-accessibility of emulsified and un-emulsified lycopene. Conclusion:Emulsification is able to increase the bio-accessibility of natural lycopene.

Key words：lycopene；absorption；emulsification

番茄红素是胡萝卜素(carotene)的一种，分子式为C40H56，相对分子质量为536.85。番茄红素的分子由多聚烯链构成，共含11个共轭双键和2个非共轭双键，末端为开环结构(图1)。番茄红素为脂溶性化合物，能溶于大部分有机试剂。其中，卤代烷烃(如：二氯甲烷)是比较理想的溶剂[1]。

图1 全反式番茄红素的分子结构Fig.1 Molecular structure of all-trans-lycopene

番茄红素的资源有两种：人工合成品和天然产物。这两种产品在市场上有着激烈的争夺。由于其生物学功能的差异，消费群体有倾向天然产物的明显趋势。因此，对天然产物的研究具有更现实的意义。

番茄红素是完整的类胡萝卜素生物合成过程中的中间产物。番茄红素被合成后，经酶促反应可转化成γ-胡萝卜素、β-胡萝卜素和含氧的类胡萝卜素。在番茄的果肉细胞中，番茄红素的含量高、γ-胡萝卜素和β-胡萝卜素含量却很低，这是由于代谢体系中缺乏足够的酶催化此类反应[2]。

近二十年以来，随着人们对高质量生活的追求，对于具有多种防治疾病功能的天然活性物质的研究与开发产生了极大的兴趣。番茄红素以其独特的健康功能被人们所关注，主要包括：抗氧化功能和降低前列腺疾病风险的功能等[3]。

因此，人们对它在体内的吸收也进行了不少研究。已有的结论包括：1)热加工过的番茄汁中的番茄红素比未加工的易吸收；2)番茄红素的血清浓度一般会随着摄入量的增加而升高，但不呈线性关系；3)番茄红素属于脂溶性化合物，因此，它在体内的吸收如果拥有脂环境，可提高其生物利用度；4)番茄红素的吸收率会随年龄增加而下降。这些研究的最终目的是探索提高番茄红素在体内生物利用度(即：进入血液循环的剂量和速度)的途径。其结果对提高现有食品中番茄红素的生物利用度有显著的参考价值[4-6]。

在本项研究中，以雄性大鼠为动物模型，以来自番茄的天然番茄红素为受试物，通过对大鼠粪便中的番茄红素残留量分析，探索乳化处理对番茄红素到达小肠壁的剂量(以生物接近度描述)的影响。在此，番茄红素到达小肠壁的剂量以生物接近度描述，见图2。其结果对提高番茄红素制品中番茄红素的生物利用度有现实的意义。

图2 番茄红素在雄性大鼠体内的生物接近度Fig.2 Bio-accessibility of lycopene in male rats

1 材料与方法

1.1 动物

选用(250±2)g SD雄性大鼠30只，购自北京大学实验动物中心。实验动物合格证号：SCXK京2006-0008。

1.2 试剂

本项研究中使用的番茄红素萃取物由新疆红帆生物科技有限公司提供，该产品为番茄果皮的超临界CO2流体萃取物，其主要组分见表1[7-8]。

大豆色拉油 本地超市；吐温-60、丙酮(分析纯)北京化工厂；大豆卵磷脂(纯度为90%)；乙腈、甲醇、甲基叔丁基醚(MTBE)、三乙胺(色谱纯) 迪马公司。

1.3 仪器与设备

HPLC(Waters 1525溶剂输送系统、PDA-996二极管阵列检测器) 美国Waters公司；MultiSpec-1501分光光度计 Shimadzu公司。

1.4 方法

1.4.1 天然番茄红素萃取物乳化灌胃液的配制

在阴暗处，将天然番茄红素萃取物置于研钵中，加热到65℃加入色拉油研磨均匀，参照中国食品添加剂行标(GB2760食品添加剂使用卫生标准)，向混合物中加入0.25mg/mL的吐温-60继续研磨至完全均匀。将温度降低至37℃，继续向混合物中加入5g/mL的大豆磷脂，不断研磨至均匀。参照JECFA于2006年在罗马召开的第67次会议公布文件中推荐的ADI值，最终，配制成番茄红素含量为0.263mg/mL(低剂量)、0.525mg/mL(中剂量)和1.575mg/mL(高剂量)的灌胃液。4℃保存。

1.4.2 天然番茄红素萃取物灌胃液的配制

于阴暗处，将天然番茄红素萃取物置于研钵中，加热到65℃，加入色拉油，参照JECFA于2006年在罗马召开的第67次会议公布文件中推荐的ADI值，配制成番茄红素含量与乳化灌胃液相同的灌胃液，分别为0.263mg/mL(低剂量)、0.525mg/mL(中剂量)和1.575mg/mL(高剂量)的灌胃液，不断研磨至均匀。4℃保存。

1.4.3 实验动物的饲喂和分组

灌胃前，30只大鼠饲养于SPF级动物房中一周，所用饲料由北京奥科协力饲料有限公司提供，配方见表2。使用前，按1.4.7节所述方法对饲料中的番茄红素进行检测，确认饲料中不含番茄红素。待大鼠熟悉环境后随机分成3组，每组10只。第1组灌喂天然番茄红素萃取物乳化灌胃液，第2组灌喂天然番茄红素萃取物灌胃液，第3组作为对照组灌胃色拉油。

1.4.4 灌胃

在灌胃前，将灌胃液在37℃下预热30min，并搅拌均匀。每只大鼠每天灌胃一次，每次灌胃量1mL。第1组灌喂天然番茄红素萃取物乳化灌胃液。第2组灌喂天然番茄红素萃取物灌胃液。每组按照低、中、高剂量依次进行灌胃，每个剂量连续灌胃4d，每个剂量灌胃实验之间间隔3d。第3组作为对照组，每只每日灌胃一次，每次灌胃色拉油1mL。

表1 番茄果皮萃取物的组成Table 1 Compositions of a commercially available tomato skin extract used in this study

表2 饲料配方Table 2 Formula of the feed for rats used in this study

1.4.5 粪便的收集

每次灌胃后将每只大鼠24h内的粪便收集到培养皿中，用研钵捣碎，混合均匀，称鲜质量。在60～70℃下真空干燥4h，称干质量。记录每只大鼠每次灌胃后24h内的总粪便干质量。

1.4.6 粪便中番茄红素的萃取

称取0.1g干燥粪便粉末，加少量丙酮(4倍，V/m)研磨，研磨后静置，用滴管小心移出上清液，多次重复直至上清液为无色。合并收集上清液，用丙酮定容至15mL。实验过程中尽量避光。

1.4.7 灌胃液和粪便中的总类胡萝卜素含量测定

用紫外-可见光分光光度计测量样品萃取液在474nm处的吸光度，并根据公式(1)计算灌胃液和粪便中的总类胡萝卜素含量。

式中：x为样品中所含组分的质量/g；y为样品溶液的体积/mL；A为样品组分在474nm波长处吸光度；A1%1cm为吸光系数，定义为在1cm光程长的比色杯中1g/L质量浓度溶质的理论吸收值。在此采用值为ε=3400。

1.4.8 灌胃液和粪便中番茄红素含量的测定

首先测定灌胃液和粪便中的类胡萝卜素组成(CC)。其方法为：先根据1.4.7节所述方法测定样品中总类胡萝卜素的含量，再用高效液相色谱(HPLC)将样品中的各类胡萝卜素组分分离，根据其色谱行为和光谱特征对各组分进行定性鉴定，根据在474nm波长处所得色谱图上番茄红素组分峰的面积比计算样品中番茄红素的含量[9-10]。

HPLC条件：色谱柱：DiamonsilTM(4.6mm×25cm，5μm)；流动相A：乙腈-水(9:1，V/V)；流动相B：乙酸乙酯；线性梯度洗脱：B在15min内由0%增加至100%；流速：1.0mL/min；检测波长：475nm；波长收集范围：260～700nm；进样量：20μL。

1.4.9 生物接近度的计算

式中：C1为1mL灌胃液中番茄红素的含量；C2为24h内总粪便中番茄红素的含量。

1.4.10 数据处理

在计算每组大鼠粪便中番茄红素的平均值时，取其中的6只所得数据计算，舍去离散程度较大的数据和负值。

2 结果与分析

与对照组相比，灌胃液中的天然番茄红素萃取物和乳化过的天然番茄红素萃取物对受试动物的体质量增加和排便量无显著影响。

2.1 灌胃液的类胡萝卜素组成

采用1.4.8节所述方法，对灌胃液的类胡萝卜素组成进行测定。图3表明：灌胃液中被检出的类胡萝卜素种类有番茄红素和β-胡萝卜素。对图3的积分结果表明：番茄红素和β-胡萝卜素的比例为：94.37:5.63。这个比例与表1中描述的天然番茄红素萃取物的类胡萝卜素组成相近。根据图3所得结果，灌胃液中番茄红素的含量为灌胃液的总类胡萝卜含量(根据1.4.7节所述方法测定)与灌胃液中番茄红素所占的比例之积。

图3 灌胃液的HPLC色谱图Fig.3 HPLC chromatogram of gastric administration solution with unemulsified lycopene

2.2 粪便的类胡萝卜素组成

采用1.4.8节所述方法，对粪便的类胡萝卜素组成进行测定。测定结果表明：粪便中未检出β-胡萝卜素。灌胃液中的β-胡萝卜素组分在消化道中发生了两种可能的变化，一种全部被吸收，另一种为在消化过程中损失，或者二者并存。因此，在随后的研究中，粪便中番茄红素的含量测定采用粪便中总类胡萝卜素含量的测定方法。

2.3 天然番茄红素萃取物灌胃液的生物接近度

在本项研究的最初设计中，灌胃天数为3d，目的是计算每天的平均值。在预实验中观察到：受试动物在3d中对番茄红素天然萃取物灌胃液的生物接近度呈上升趋势，故在本实验中将灌胃实验的时间延长至4d。

图4 天然番茄红素萃取物在雄性大鼠体内的生物接近度变化Fig.4 Change in bio-accessibility of natural lycopene extract in male rats

图4表明：1)番茄红素天然萃取物在大鼠体内的生物接近度3d处于上升趋势。这一观察可以被认为是番茄红素天然萃取物中存在促进因子的证据之一。换言之，在3d内，连续饲喂可以提高其生物接近度。2)番茄红素天然萃取物在大鼠体内的生物接近度变化在3d处呈现一极点。形成这一现象的原因目前尚未见报道，有待于进一步探索。3)从前3d的情况看，低剂量组生物接近度最大，中剂量组生物接近度次之，高剂量组生物接近度最小。因此，可以做出结论：饲喂剂量增加可以降低番茄红素天然萃取物在大鼠体内的生物接近度。

2.4 乳化天然番茄红素萃取物灌胃液的生物接近度

图5 乳化天然番茄红素萃取物在雄性大鼠体内的生物接近度变化Fig.5 Change in bio-accessibility of emulsified natural lycopene extract in male rats

图5表明：经过乳化的天然番茄红素萃取物在受试动物体内的生物接近度变化与未经乳化的天然番茄红素萃取物在受试动物体内的生物接近度变化规律相似。

2.5 乳化对天然番茄红素萃取物生物接近度的影响

选取第3天的结果进行比较乳化与未乳化天然番茄红素萃取物的生物接近度，结果见图6。

图6 连续饲喂第3天乳化与未乳化天然番茄红素萃取物的生物接近度比较Fig.6 Bio-accessibility comparison between emulsified and unemulsified natural lycopene extracts

由图6可知，乳化可以提高天然番茄红素萃取物在大鼠体内的生物接近度。

3 结 论

本实验采用乳化与未乳化的天然番茄红素萃取物配制成番茄红素含量为0.263mg/mL(低剂量)、0.525mg/mL(中剂量)和1.575mg/mL(高剂量)的灌胃液。选用250g SD雄性大鼠30只分成3组，每组10只，每天一次灌胃，收集大鼠24h内的粪便。测定粪便中的番茄红素含量，计算番茄红素的生物接近度。乳化与未乳化物在大鼠体内的生物接近度于第3天达到最大值；饲喂剂量增加可以降低乳化物与未乳化物的生物接近度；乳化可以提高番茄红素的生物接近度。

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Effect of Emulsification on Bio-accessibility of Natural Lycopene in Male Rats

HUI Bo-di1，LI Jing2，ZHANG Yi-lin1
(1. College of Applied Arts and Sciences, Beijing Union University, Beijing 100083, China；2. College of Life Science, Capital Normal University, Beijing 100037, China)

TS264.4

A

1002-6630(2010)13-0249-04

2008-11-24

北京市自然科学基金对外合作项目(SZ200511417020)；“十一五”国家科技支撑计划项目(2008BAI58B06)

惠伯棣(1959—)，男，教授，博士，研究方向为类胡萝卜素生物化学。E-mail：bodi_hui@ygi.edu.cn