类胡萝卜素：木鳖果天然类胡萝卜素研究的进展摘 要：木鳖果(Momordica cochinchinensis Spreng)为葫芦科苦瓜属植物，生长在越南和南亚，以及我国的湖南、四川、江西、广西、云南等地。由于其含有丰富的番茄红素、-胡萝卜素、叶黄素等功能性成分而受到国外学者的广泛关注，诸多的研究集中在木鳖果功能成分的分析和鉴定、鲜果在贮藏过程中功能成分的变化，以及提取和干燥工艺等。本文针对木鳖果的植物属性、类胡萝卜素的含量及分布、相关结构及生理功能、提取工艺及稳定性，以及研究进展和存在问题进行较全面阐述，表明木鳖果为天然功能性类胡萝卜素良好的植物来源，为我国开发和应用于食品和保健品提供实践依据。Research Progress of Natural Carotenoids in Gac FruitYANG Yong-qing1 , ZHONG Si-qiong2, Sun Yong3 CHEN Hong-xiu4, LIU Hui1*(1. College of Food Science and Engineering, Beijing University of Agriculture, Beijing 102206, China；2. College of Food Science & Technology of Huazhong Agriculture University, Wuhan 430070, China；3. Beijing Food Research Institute, Bejing 100162, China；4. Beijing gacs Private Limited Liability Company, Bejing 100162, China)Abstract: Gac (Momordica cochinchinensis Spreng)，a bitter gourd species of Cucurbitaceae, grow in Vietnam and South Asia, and Chinas Hunan, Sichuan, Jiangxi, Guangxi and other places. Foreign scholars concern by because its rich concentration of lycopene, beta-carotene, lutein, and other functional ingredients .Many studies have focused on the analysis and identification of the functional components of composition in gac fruit during storage function changes in the extraction and drying process and so on. We review Gac plant property, the carotenoid distribution, structure and physiological function of the extraction process and stability, as well as research progress and problems and aim for the gac fruit as a natural function class carotene from plant sources, provide a practical basis for our contury to develope and use in food and health products .Key words: Gac fruit；carotenoids；concentration；Structure and Function木鳖果是迄今为止发现类胡萝卜素含量最高的水果，其假种皮中含有丰富的番茄红素和 -胡萝卜素，故被誉为 “来自天堂的水果” ，并受到许多国外学者重视。越南北部和我国广西、云南一些地区的居民食用木鳖果历史悠久。食用方法是白酒浸泡成熟的木鳖果的假种皮得到其色素和脂质的混合物，将其掺拌到米饭中，熟制而成的糯米饭色泽鲜亮、口感润滑，在越南称其“xoi gac”1。另一种食用方法是提取木鳖果油（gac oil） ，用于孕妇或哺乳期妇女及儿童预防和治疗干眼病和夜盲症2。目前，国外学者已经研究了木鳖果中功能性成分的种类、数量及其分布，贮藏中的变化情况，以及提取和干燥工艺等，而我国在这方面的研究尚未见详细的文献报道。本文针对木鳖果的植物属性、国外现阶段研究成果进行综述和分析，提出木鳖果在生产应用中存在的问题，说明木鳖果是一种极具开发和利用价值的类胡萝卜素植物来源，为其深入研究提供理论依据。1 木鳖果的植物属性木鳖果(Momordica cochinchinensis Spreng)为葫芦科苦瓜属植物，亦称木鳖、木鳖子，粗壮大藤木，全株近无毛或稍被柔毛。叶柄长510cm，基部或中部有24腺体；叶呈卵状心形或宽卵状圆形，35中裂至深裂，卷须不分歧，雌雄异株；果实呈卵球形，顶端有短喙，长1215cm，成熟时肉质呈红色，果实表面长有34mm 较密的刺尖突起；种子呈卵形或方形，干后为黑褐色，长2.62.8cm；花期68月，果期810月。木鳖果生长于海拔1402 000m 的沟谷林缘或路旁灌从中，常产于越南和南亚的一些区域，分布于我国西藏、四川、贵州、广西、广东、湖南、海南、江西、福建和台湾等地，中南半岛、印度半岛亦有3,4。2 木鳖果的果实中类胡萝卜素的含量分布木鳖果的果实由果皮、中果皮（果肉） 、假种皮、种子以及连接组织构成。假种皮(aril，seed membrane)是木鳖果的可食部分，平均重240.26g，约占鲜果重的24.6%5，内含丰富的番茄红素和 -胡萝卜素。Ishida5等人利用液相色谱法分离、分析了木鳖果(包括种子)中类胡萝卜素和脂肪酸的种类和含量，测定结果显示假种皮中番茄红素的总含量为1546.53053.6g/g(湿重计)，大约为西红柿中番茄红素含量的76倍（西红柿中含量为4050g/g 湿重） ，并且木鳖果中顺式番茄红素占2.7%13.2%。木鳖果中不仅含有丰富的番茄红素，而且是胡萝卜素的良好来源。根据 Ishida 的实验结论，假种皮中含有 -胡萝卜素718g/g，其中顺式异构体为39g/g，反式异构体为597g/g，并且含有107g/g 的 -胡萝卜素。2002年日本学者利用液相色谱法测定了木鳖果假种皮中番茄红素的含量为380g/g6，为西红柿中番茄红素含量的10倍多(西红柿中含量为31g/g)。Vuong 等人7也测定木鳖果假种皮中番茄红素的含量为408g/g(湿重计)，这一结论与日本研究结果接近。分析国外不同文献报道木鳖果假种皮中胡萝卜素含量差异较大的可能原因是：胡萝卜素对光、热敏感，在提取、分析、运输、贮藏的过程中有不同程度的损失7。此外，木鳖果的成熟度及产地的不同亦会影响胡萝卜素的含量。Kubola 等人8分析比较不同部位和不同成熟度(青果、中等成熟度、完全成熟)的木鳖果中类胡萝卜素的含量，实验结果显示随着木鳖果成熟度的增加，假种皮中番茄红素和 -胡萝卜素含量逐渐增加。果肉(mesocarp，pulp)和果皮（peel）分别占鲜果重的48.4%、 7.1%5，其内也含有一定量的类胡萝卜素。虽然与其他部分相比果肉中的番茄红素含量最低，但是果肉中还含有76 mg/g 的 -维生素 E 7。果皮中含有较少的 -胡萝卜素（反式11g/g、顺式5g/g） ，以及微量的 -胡萝卜素，但没有检出番茄红素5。然而，Kubola 等人8检测出果皮中含有270g/g 番茄红素，且中等成熟（120130天）时含量会小幅度上升。此外，果皮中含有丰富的叶黄素，其含量是52.02mg/g，是假种皮中含量的8倍。随着存放时间的延长，新鲜果实中的功能成分的含量会受到新鲜度的影响而变化。Dang 等人9将成熟的木鳖果室温放置2周后，测定假种皮中番茄红素和 -胡萝卜素的含量，结果显示室温放置1周后假种皮中番茄红素和 -胡萝卜素的含量几乎无变化，番茄红素初始含量为23783728g/g(湿重计)，-胡萝卜素含量为257379g/g(湿重计)，2周后两者的含量迅速下降。对于已经成熟的果实，随着储存时间的延长两者的含量逐渐下降。由于鲜木鳖果在贮运过程中保质期较短，人们开始将研究的目光投向木鳖果果油。Vuong 等人10研究木鳖果果油的提取工艺和检测方法，用大约8090kg 鲜果可以生产1升果油，并证明了木鳖果果油是 -胡萝卜素、番茄红素、维生素 E 及必需脂肪酸的良好来源。果油中总胡萝卜素的含量为5700g/mL，其中含有 -胡萝卜素2710g/mL、番茄红素3020g/mL。每毫升果油中含 -维生素 E 334g。果油中含有69%(质量分数)的不饱和脂肪酸，其中35%为多不饱和脂肪酸。若每人每日食用2mL 果油，相当于摄入 -胡萝卜素5mg。3 木鳖果胡萝卜素的结构及其生理功能类胡萝卜素(carotenoid)是一类广泛存在于植物、真菌、藻类、细菌中的黄色、橙红色、红色的色素，它不仅是人和动物体内维生素 A 的重要来源，而且还具有重要的生物学功能。通常将类胡萝卜素分成两类：一类是不含氧原子的胡萝卜素(只含有碳、氢)，主要有 -胡萝卜素、-胡萝卜素、-胡萝卜素、番茄红素等；另一类是含有氧原子的叶黄素(含有碳、氢、氧)，包括叶黄素、玉米黄素等11。目前，类胡萝卜素由于有较多的生理功能，如抗氧化、预防癌症等，而逐渐成为国内外学者研究的热点，尤其是番茄红素和 -胡萝卜素。3.1番茄红素的结构与生理功能番茄红素(lycopene)是一种脂溶性不饱和碳氢化合物，分子式为 C40H56，分子量536.85，熔点174(反式)，与 -胡萝卜素是同分异构体。近年来研究发现，番茄红素具有抗氧化、抗衰老、抗电脑辐射、降血脂、预防心血管疾病等生物学功能12,13，而且从体外实验得出的若干证据表明类胡萝卜素(尤其是番茄红素) 氧化代谢物的作用是增加细胞间隙连接的通路，而细胞间隙连接通路的丢失是一个致癌的标志14，因此番茄红素亦具有防癌抗癌的功能，近年来被广泛应用于功能食品、医药和化妆品中。番茄红素分子结构中有11个共轭及2个非共轭碳-碳双键，不饱和双键的存在使番茄红素容易发生顺反异构化(见图3)。顺式、反式异构体在某些理化性质方面，如特征吸收光谱不同，以及在溶剂中的熔点、摩尔消光系数、呈色能力、分子极性、溶解能力等存在差异。李伟等人15的研究表明番茄红素的顺式异构体具有更高的生物利用率。李京等人研究了番茄红素在体内代谢中的几何异构体组成变化，用天然番茄红素萃取物一次灌喂雄性 SD 大鼠后，收集其粪便、小肠壁、血清及肝脏，萃取其中的类胡萝卜素组分，经过分析发现天然番茄红素在大鼠体内吸收、转运和贮存过程中几何异构体组成发生了显著变化，其中全反式番茄红素分子在体内发生顺式异构化的第一部位为血清，使血清中番茄红素的顺式异构体的比例大幅度上升，这与血清中存在番茄红素运输载体有关16。反式异构体向顺式异构体的转化，提高了番茄红素的溶解性，即提高了番茄红素的生物利用率。Boileau等人17证明在体内和体外实验中番茄红素的顺式结构比反式结构具有更高的生物利用率，分析原因可能是顺式番茄红素有更好的溶解性而优先形成了乳糜微粒。两者结论恰好吻合。木鳖果假种皮中还有丰富的番茄红素和维生素 E，除木鳖子中不含有番茄红素外，果实的其它部分均有含量不等的番茄红素。与西红柿中的番茄