專利名稱：：光化學(xué)異構(gòu)化反應(yīng)從全反式番茄紅素合成順式番茄紅素異構(gòu)體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于合成光化學(xué)
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及順式番茄紅素合成的光化學(xué)合成方法，特別涉及光化學(xué)異構(gòu)化反應(yīng)從全反式番茄紅素合成順式番茄紅素異構(gòu)體的方法。
背景技術(shù)：
：番茄紅素是從西紅柿中發(fā)現(xiàn)的天然色素，哺乳類動物不能在體內(nèi)自行合成。全反式番茄紅素結(jié)構(gòu)式如下番茄紅素是有l(wèi)l個共軛雙鍵，兩端還各有一個非共軛雙鍵的長鏈分子，其特殊結(jié)構(gòu)賦予它具有特殊的保健功能。番茄紅素與降低前列腺等癌癥危險性以及與降低心肌梗塞等慢性病的發(fā)病率密切相關(guān)[IsabelGoni，JoseSerrano,andFulgencio'Saura-Calixto,BioaccessibilityofP-carotene,lutein,andlycopenefromfruitsandvegetables,/JgWc.FoodCTzem."2006，54(15):53825387]，其抗氧化作用非常強(qiáng)是P-胡蘿卜素的2倍，是維生素E的100倍[DiMasicioP，KaiserS，SiesH，Lycopeneasthemostefficientbiologicalcarotenoidsingletoxygenquencher,^rc/z所oc/zem5/o;/2"，1998，274:532538]。在番茄等富含番茄紅素的食品中，番茄紅素基本以全反式存在，而在哺乳動物的器官或組織中番茄紅素的順式結(jié)構(gòu)占很大比例，在前列腺中甚至高達(dá)80。/。以上[ThomasW.-MBoileau,AmyC.Bouileau,andJohnW.Erdman，Jr,Bioavailabilityoffl〃-加raandc/s-isomersofLycopene.jExpeW膨wto/am/MWc/we，2002,227(10):914919]。近來的研究發(fā)現(xiàn)番茄紅素的順式異構(gòu)體的生物活性和生物利用度比其全反式要高，可能因?yàn)橄鄬τ谄淙词剑鸭t素的順式異構(gòu)體的分子長度短、溶解度好，而且不易聚集使其容易進(jìn)入乳糜微粒，再釋放進(jìn)入淋巴和血液。許多報道認(rèn)為番茄紅素對一些慢性病與癌癥的保健和治療作用是由于其非常強(qiáng)的抗氧化能力，能對細(xì)胞間信息傳遞發(fā)生誘導(dǎo)作用，激活免疫細(xì)胞以阻止癌細(xì)胞的分裂與擴(kuò)散。也有報道認(rèn)為其抗癌作用與抗氧化無關(guān)，而是可能起到核受體的作用，即作為一種配體與活化的轉(zhuǎn)錄因子相互作用，從而對抑制癌細(xì)胞增殖和分化的影響比一般的核受體要強(qiáng)許多倍[YoavSharoni,MichaelDanilenko,andJosephLevy,Molecularmechanismsfortheanticanceractivityofthecarotenoidlycopene,i>wgZ)eve/op附eMfiasearc/z,2000,50:448456]，但機(jī)理還沒有確證。因此，為搞清番茄紅素順、反異構(gòu)體對生物體的作用機(jī)理研究及其藥用價值的開發(fā)，將含有全一反式番茄紅素的食品轉(zhuǎn)換成含有高百分比順式一異構(gòu)體的研究是至關(guān)重要的。目前主要是通過加熱和改良食品加工過程兩個途徑達(dá)到提高食品中番琉紅素順式異構(gòu)體的目的，但一般順式異構(gòu)體提高的比例較小，不超過10%[ThomasW,MBoileau,AmyC.Bouileau,andJohnW.Erdman，Jr，Bioavailabilityofa〃-加raandc/A'-isomersofLycopene.Ex/en'附ewto/朋t/Me血/we,2002,227(10):914-919〗。最近有文獻(xiàn)報道[C.Y.Wang,B.H.Chen.Tomatopulpassourcefortheproductionoflycopenepowdercontaininghighproportionofc/s-isomers.￡wrFoodies7fec/2"o/，2006，222:347353]用二氧化碳超臨界萃取技術(shù)在高溫、高壓(壓力為350bar，溫度為卯。C)的情況下順式異構(gòu)體在番茄紅素總量中占高達(dá)53.8%的百分比，但高溫、高壓在生產(chǎn)應(yīng)用中是難以實(shí)施的。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了克服上述合成高百分比番茄紅素順式異構(gòu)體方法的缺陷，提供一種光化學(xué)異構(gòu)化反應(yīng)從全反式番茄紅素合成順式番茄紅素異構(gòu)體的方法。光化學(xué)反應(yīng)有諸多特點(diǎn)，其能量來源光是一種非常特殊的生態(tài)學(xué)上清潔的"試劑"，光化學(xué)反應(yīng)條件一般比熱化學(xué)要溫和，反應(yīng)基本上在室溫或低于室溫下進(jìn)行。因此，光化學(xué)反應(yīng)能提供操作安全、環(huán)境友好的工業(yè)生產(chǎn)氛圍。本發(fā)明所用全反式番茄紅素是從市購的番茄醬(四川省美寧實(shí)業(yè)集團(tuán)清真食品有限公司生產(chǎn))中提取、純化，經(jīng)核磁共振與吸收光譜鑒定與文獻(xiàn)報道一致[UrsHengartner,KurtBernhard,andKarlMeyer,Synthesis,isolation,andNMR-spectroscopiccharacterizationoffourteen(Z)-isomersoflycopene,//e/v幼'caOnVm'ca灰to，1992，75:18481865]。全反式番茄紅素高效液相色譜(HPLC)分析的含量為100wt。/。。本發(fā)明的光化學(xué)異構(gòu)化反應(yīng)從全反式番茄紅素合成順式番茄紅素異構(gòu)體的方法，一般按如下步驟進(jìn)行(1)將全反式番茄紅素溶于非極性或極性溶劑中，在室溫下配成濃度為0.01lwt"/。的光化學(xué)反應(yīng)液；(2)將步驟(1)得到的光化學(xué)反應(yīng)液置入玻璃容器中，密封容器口(可用橡皮塞封口)，將2根導(dǎo)管(如由橡皮塞處插入兩個注射針頭)插入到密封的玻璃容器中；其中一導(dǎo)管通入到光化學(xué)反應(yīng)液中，并由該導(dǎo)管提供氮?dú)?；另一?dǎo)管在光化學(xué)反應(yīng)液面外，并由該導(dǎo)管排除玻璃容器中的空氣與氮?dú)饣旌蠚怏w；(3)向步驟(2)玻璃容器中的光化學(xué)反應(yīng)液通入氮?dú)猓{(diào)整氮?dú)饬魉俨皇狗磻?yīng)液溢出，使氣泡均勻，一方面保護(hù)番茄紅素，另一方面還可以攪拌光化學(xué)反應(yīng)液，使反應(yīng)均勻；將此玻璃容器置于裝有高壓汞燈(如北京電光源研究所產(chǎn)品)的玻璃冷阱前面，在玻璃容器與冷阱之間插入能截止不同波長的截止型濾光片；控制光化學(xué)反應(yīng)液的溫度在233(TC的條件下，光照反應(yīng)36小時，得到含有高比例順式番茄紅素異構(gòu)體的光化學(xué)反應(yīng)混合液。反應(yīng)完成后，將含有高比例順式番茄紅素異構(gòu)體的光化學(xué)反應(yīng)混合液用真空泵(2mmHg)蒸干，加入精制食用油制成含有高百分比番茄紅素順式異構(gòu)體的油劑，其中全反式番茄紅素及順式番茄紅素異構(gòu)體濃度為0.010.1wt。/。。所述的精制食用油是色拉油、花生油或橄欖油等。所述的高壓汞燈是450瓦的高壓汞燈；所述的玻璃容器置于玻璃冷阱前面3毫米處。所述的含有高比例順式番茄紅素異構(gòu)體的光化學(xué)反應(yīng)混合液，是指合成出的順式番茄紅素異構(gòu)體的百分含量占番茄紅素總量的6073wt。/。。本發(fā)明考慮到全反式番茄紅素的可溶性、穩(wěn)定性、透光性以及低成本、低毒性等因素，所選用的非極性溶劑包括沸點(diǎn)為306(TC、沸點(diǎn)為6090。C的石油醚、環(huán)己垸、正己烷、環(huán)戊垸、正戊垸或異戊烷等脂肪族溶劑。所選用的極性溶劑包括四氫呋喃、二氧六環(huán)、乙酸乙酯或丙酮等。所述的能截止不同波長的截止型濾光片是能濾掉波長短于283納米的硼硅玻璃截止型濾光片，或能濾掉波長短于340、365、378或450納米的截止型濾光片。本發(fā)明用光化學(xué)異構(gòu)化反應(yīng)合成了高百分比順式異構(gòu)體番茄紅素，其百分含量可占番茄紅素總量73wty。，是迄今為止報道的最高值。該光化學(xué)異構(gòu)化反應(yīng)在室溫或低于室溫下進(jìn)行，反應(yīng)條件溫和；基本上零污染，環(huán)境友好。圖l.本發(fā)明實(shí)施例l中全反式番茄紅素(0.001wt%)在石油醚(6090°C)中的光化學(xué)異構(gòu)化反應(yīng)前的HPLC譜圖。圖2.本發(fā)明實(shí)施例1中光化學(xué)異構(gòu)化反應(yīng)3小時后的HPLC譜圖。圖3.本發(fā)明實(shí)施例1中光化學(xué)異構(gòu)化反應(yīng)3小時后，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸干溶劑后加入精制花生油的HPLC譜圖。圖4.本發(fā)明所用能濾掉波長短于283納米的硼硅玻璃截止型濾光片，及能濾掉波長短于340(1)、365(2)、378(3)或450(4)納米的截止型濾光片的透過波長圖。'具體實(shí)施例方式實(shí)施例l在30毫升玻璃試管中，將2毫克全反式番茄紅素溶于20克石油醚(6090°C)中，濃度為0.01wt。/。。用橡皮塞封口，在橡皮塞上插入兩個注射針頭，一個較長供氮?dú)馔ㄈ牍饣瘜W(xué)反應(yīng)液中，另一個較短在光化學(xué)反應(yīng)液面外供空氣與氮?dú)饣旌蠚怏w排出。調(diào)整氮?dú)饬魉俨皇狗磻?yīng)液溢出并使氣泡均勻，一方面保護(hù)番茄紅素，另一方面還可以攪拌光化學(xué)反應(yīng)液，使反應(yīng)均勻。將此試管置于裝有450瓦高壓汞燈(北京電光源研究所產(chǎn)品)的玻璃冷阱前面3毫米處，在試管與冷阱之間插入能濾掉波長短于283納米的硼硅玻璃截止型濾光片。反應(yīng)裝置放入不透光的通風(fēng)櫥中，光照前用高效液相色譜(HPLC)法分析(如圖l所示)。而后開啟汞燈和電風(fēng)扇，控制光化學(xué)反應(yīng)液的溫度在23'C28t:的條件下，光照3小時。終止光照反應(yīng)后，制成含有72.38順式異構(gòu)體的光化學(xué)反應(yīng)混合液，然后進(jìn)行HPLC分析(如圖2所示)。將含有72.38wtn/。順式番茄紅素異構(gòu)體的光化學(xué)反應(yīng)混合液用真空泵(2mmHg)蒸干，加入精制花生油IO克制成含有72.77wt。/。順式異構(gòu)體及全反式番茄紅素的番茄紅素油劑，清澈亮紅，濃度為0.02wty。，HPLC分析如圖3所示。HPLC色譜條件如下，色譜儀HitachiL-7100;大連依利特HypersilSi02正相柱，粒徑5卜柱子的直徑為5.0mm，柱長300mm;流動相正己烷/甲醇=1000/1，V/V;流速0.7毫升/分鐘；在472納米檢測。全反式番茄紅素的保留時間大約為24.2分。實(shí)施例2在30毫升玻璃試管中，將200毫克全反式番茄紅素溶于20克四氫呋喃中，濃度為lwt。/。。用橡皮塞封口，在橡皮塞上插入兩個注射針頭，一個較長供氮?dú)馔ㄈ牍饣瘜W(xué)反應(yīng)液中，另一個較短在光化學(xué)反應(yīng)液面外供氣體排出。調(diào)整氮?dú)饬魉俨皇狗磻?yīng)液溢出并使氣泡均勻，一方面保護(hù)番茄紅素，另一方面還可以攪拌光化學(xué)反應(yīng)液，使反應(yīng)均勻。將此試管置于裝有450瓦高壓汞燈(北京電光源研究所產(chǎn)品)的玻璃冷阱前面3毫米處，在試管與冷阱之間插入能濾掉波長短于283納米的硼硅玻璃截止型濾光片。反應(yīng)裝置放入不透光的通風(fēng)櫥中，光照反應(yīng)和HPLC監(jiān)測方法同實(shí)施例1。而后開啟汞燈和電風(fēng)扇，控制光化學(xué)反應(yīng)液的溫度在23'C28'C的條件下，光照6小時。終止光照反應(yīng)后，制成含有70.89wt。/。順式異構(gòu)體的光化學(xué)反應(yīng)混合液，將含有70.89wt。/。順式番茄紅素異構(gòu)體的光化學(xué)反應(yīng)混合液用真空泵(2mmHg)蒸干，加入精制色拉油200克制成含有順式異構(gòu)體及全反式番茄紅素的番茄紅素油劑，清澈亮紅，濃度為0.1wt0/。。實(shí)施例3在30毫升玻璃試管中，將3毫克全反式番茄紅素溶于20克正己烷中，濃度為0.015wt。/。。用橡皮塞封口，在橡皮塞上插入兩個注射針頭，一個較長供氮?dú)馔ㄈ牍饣瘜W(xué)反應(yīng)液中，另一個較短在光化學(xué)反應(yīng)液面外供氣體排出。調(diào)整氮?dú)饬魉俨皇狗磻?yīng)液溢出并使氣泡均勻，一方面保護(hù)番茄紅素，另一方面還可以攪拌光化學(xué)反應(yīng)液，使反應(yīng)均勻。將此試管置于裝有450瓦高壓汞燈(北京電光源研究所產(chǎn)品)的玻璃冷阱前面3毫米處，在試管與冷阱之間插入能濾掉波長短于450納米的截止型濾光片。反應(yīng)裝置放入不透光的通風(fēng)櫥中，光照反應(yīng)和HPLC監(jiān)測方法同實(shí)施例1。而后開啟汞燈和電風(fēng)扇，控制光化學(xué)反應(yīng)液的溫度在23-C28。C的條件下，光照4.5小時。終止光照反應(yīng)后，制成含有71.67wto/。順式異構(gòu)體的光化學(xué)反應(yīng)混合液，將含有71.67wto/o順式番茄紅素異構(gòu)體的光化學(xué)反應(yīng)混合液用真空泵(2mmHg)蒸干，加入精制橄欖油10克制成含有順式異構(gòu)體及全反式番茄紅素的番茄紅素油劑，清澈亮紅，濃度為0.03wto/o。實(shí)施例4在30毫升玻璃試管中，將20毫克全反式番茄紅素溶于20克乙酸乙酯中，濃度為0.1wt。/。。用橡皮塞封口，在橡皮塞上插入兩個注射針頭，一個較長供氮?dú)馔ㄈ牍饣瘜W(xué)反應(yīng)液中，另一個較短在光化學(xué)反應(yīng)液面外供氣體排出。調(diào)整氮?dú)饬魉俨皇狗磻?yīng)液溢出并使氣泡均勻，一方面保護(hù)番茄紅素，另一方面還可以攪拌光化學(xué)反應(yīng)液，使反應(yīng)均勻。將此試管置于裝有450瓦高壓汞燈(北京電光源研究所產(chǎn)品)的玻璃冷阱前面3毫米處，在試管與冷阱之間插入能濾掉波長短于340納米的截止型濾光片。反應(yīng)裝置放入不透光的通風(fēng)櫥中，光照反應(yīng)和HPLC監(jiān)測方法同實(shí)施例1。而后開啟滎燈和電風(fēng)扇，控制光化學(xué)反應(yīng)液的溫度在23'C28'C的條件下，光照5小時。終止光照反應(yīng)后，制成含有71.67wt。/。順式異構(gòu)體的光化學(xué)反應(yīng)混合液，將含有71.67wtn/。順式番茄紅素異構(gòu)體的光化學(xué)反應(yīng)混合液用真空泵(2mmHg)蒸干，加入精制色拉油50克制成含有順式異構(gòu)體及全反式番茄紅素的番茄紅素油劑，清澈亮紅，濃度為0.04wt%。權(quán)利要求1.一種光化學(xué)異構(gòu)化反應(yīng)從全反式番茄紅素合成順式番茄紅素異構(gòu)體的方法，其特征是(1)將全反式番茄紅素溶于非極性或極性溶劑中，在室溫下配成濃度為0.01～1wt％的光化學(xué)反應(yīng)液；(2)將步驟(1)得到的光化學(xué)反應(yīng)液置入玻璃容器中，密封容器口，將2根導(dǎo)管插入到密封的玻璃容器中；其中一導(dǎo)管通入到光化學(xué)反應(yīng)液中，并由該導(dǎo)管提供氮?dú)猓涣硪粚?dǎo)管在光化學(xué)反應(yīng)液面外，并由該導(dǎo)管排除玻璃容器中的空氣與氮?dú)饣旌蠚怏w；(3)向步驟(2)玻璃容器中的光化學(xué)反應(yīng)液通入氮?dú)猓{(diào)整氮?dú)饬魉俨皇狗磻?yīng)液溢出；將此玻璃容器置于裝有高壓汞燈的玻璃冷阱前面，在玻璃容器與冷阱之間插入能截止不同波長的截止型濾光片；控制光化學(xué)反應(yīng)液的溫度在23～30℃的條件下，光照反應(yīng)3～6小時，得到含有高比例順式番茄紅素異構(gòu)體的光化學(xué)反應(yīng)混合液。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是將步驟(3)得到的含有高比例順式番茄紅素異構(gòu)體的光化學(xué)反應(yīng)混合液用真空泵蒸干，加入精制食用油制成含有高百分比番茄紅素順式異構(gòu)體的油劑，其中全反式番茄紅素及順式番茄紅素異構(gòu)體濃度為0.010.1wt。/。。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征是所述的精制食用油是色拉油、花生油或橄欖油。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的高壓滎燈是450瓦的高壓汞燈；所述的玻璃容器置于玻璃冷阱前面3毫米處。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征是所述的含有高比例順式番琉紅素異構(gòu)體的光化學(xué)反應(yīng)混合液，是指合成出的順式番茄紅素異構(gòu)體的百分含量占番茄紅素總量的6073wty。。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的非極性溶劑是石油醚、環(huán)己垸、正己烷、環(huán)戊烷、正戊烷或異戊垸脂肪族溶劑。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的極性溶劑是四氫呋喃、二氧六環(huán)、乙酸乙酯或丙酮。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的能截止不同波長的截止型濾光片是能濾掉波長短于283納米的硼硅玻璃截止型濾光片，或能濾掉波長短于340、365、378或450納米的截止型濾光片。全文摘要本發(fā)明屬于合成光化學(xué)
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及順式番茄紅素合成的光化學(xué)合成方法，特別涉及光化學(xué)異構(gòu)化反應(yīng)從全反式番茄紅素合成順式番茄紅素異構(gòu)體的方法。將全反式番茄紅素溶于非極性或極性溶劑中，氮?dú)獗Ｗo(hù)下用450瓦高壓汞燈通過能截止不同波長的截止型濾光片進(jìn)行光照。控制光化學(xué)反應(yīng)液溫度在23～30℃，得到含有高比例順式番茄紅素異構(gòu)體的光化學(xué)反應(yīng)混合液；蒸干含有高比例順式番茄紅素異構(gòu)體的光化學(xué)反應(yīng)混合液，加入精制食用油制成高百分比番茄紅素順式異構(gòu)體的油劑，清澈亮紅。本發(fā)明用光化學(xué)異構(gòu)化反應(yīng)合成出了百分含量可占番茄紅素總量73wt％的順式異構(gòu)體番茄紅素，是迄今為止報道的最高值。該光化學(xué)異構(gòu)化反應(yīng)條件溫和，環(huán)境友好。文檔編號C07C5/00GK101314554SQ20071009972公開日2008年12月3日申請日期2007年5月29日優(yōu)先權(quán)日2007年5月29日發(fā)明者劉颙颙,張寶文,王雪松,程學(xué)新申請人:中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所