β-胡萝卜素 | 7235-40-7

β-胡萝卜素物理化学性质

外观性状：红紫色至暗红色结晶性粉末，略有特异臭味。
溶解性：可溶于丙酮、氯仿、石油醚、苯和植物油，不溶于水、丙二醇和甘油，难溶于甲醇和乙醇。
熔点：176-184 °C (dec.)
闪点：103 °C  
溶解度：hexane: 100 μg/mL, soluble 

β-胡萝卜素的作用

用途一：主要应用于食品、保健品和药品
用途二：食用橙色色素；营养强化剂。主要用于人造奶油、面条、糕点、饮料和保健食品等。
用途三：作营养强化剂和食品着色剂。我国规定可用于各类食品，按生产需要适量使用。
用途四：作为饲料维生素营养强化剂和着色剂。
用途五：营养增补剂和色素。按我国卫生部颁布的“食品营养强化剂使用卫生标准（1993）”规定，可用于奶油及膨化食品，最大使用量0.2g/kg。该品0.6μg的生理作用相当于1国际单位（I·U·）的维生素A。现广泛用作黄色色素代替油溶性焦油系色素，如用于原为就含有胡萝卜素的奶油、干酪、蛋黄酱等，并广泛应用于其他食用油脂、人造奶油、起酥油、糕点、面包等。用于油性食品时，常溶解于棉籽油之类的食用油或悬浊制剂（含量30%）。经稀释后即便于使用，也可防止β-胡萝卜素氧化。一般添加α-生育酚、硬脂酰抗坏血酸酯、BHA等的抗氧化剂。用作色素添加量较少，如用于人造奶油为1.37mg/kg。在果汁中与维生素C合用，可提高稳定性。
用途六：药物。饲料和食品添加剂。营养增补剂和色素。

β-胡萝卜素制备方法

方法一：
①从植物中提取
可用石油醚等有机溶剂从胡萝卜、辣椒或蚕砂中提取。提取叶绿素时的汽油层不皂化物，用等量的1%氯化钠溶液搅拌洗涤一次以除去可溶性类脂化合物，静置分层得汽油层，将其减压蒸馏回收汽油得黄色蜡状残渣，用石油醚溶解，迅速过滤；滤液通过活性氧化铝层析柱，用石油醚：丙酮=8：2的体积比配制的混合液洗脱，减压蒸馏回收溶剂后得油状胡萝卜素粗品，再用蒽/乙醇重结晶即得产品。
②从盐藻中提取
盐藻是生长于盐田的海洋浮游生物，系单细胞藻，在人工控制的条件下可大量繁殖。有如下两条工艺路线。
石油醚提取工艺 在50℃下用6#溶剂油萃取湿盐藻粉约20min，过滤后滤渣再萃取2次，滤液经薄膜蒸发浓缩、结晶、过滤、真空干燥得成品，提取率80%左右。
植物油提取工艺 在75℃下用2倍于干盐藻粉的植物油搅拌萃取30~60min，经三足式离心机离心分离，再经碟片离心机离心沉降得β-胡萝卜素的油溶液。
(1)发酵法制备
以相对密度1.06～1.07的麦芽汁为培养基，经高温灭菌后接种2%～3%的红酵母，在26~C和Ph值5～6的条件下通风培养48h。发酵液经高速离心分离15min，蒸馏水洗涤，并在50℃下干燥得干酵母细胞。先用2～3mo1/L的盐酸处理干细胞，然后置于沸水中煮2~3min，经高速离心分离，水洗2次得细胞碎片。用丙酮浸泡细胞干碎片，高速离心分离去细胞碎片得p胡萝卜素提取液，经旋转薄膜蒸发器减压浓缩，并用氯仿萃取得β-胡萝卜素浓缩液，最后减压浓缩、喷雾干燥得成品。
(2)化学合成法
Grignard反应合成法是以β-紫罗兰酮为原料，先后得β-C14、β-C16、β-C19醛，再由Grignard反应使两分子β-C19醛缩合成β-C40二酚，经脱水、加氢即得产品，以β-紫罗兰酮计，总收率为21%。也可由Wittig反应合成，也以β-紫罗兰酮为原料，经乙烯基-β-紫罗兰醇，以C15+C10+C15方式合成产品，以C15烯醇计，收率达25%。有关反应式详见参考文献。
方法二：包括以下各种。
①由胡萝卜(Daucus carota)的肉质直根干燥品，用热的油脂或微温的已烷、丙酮或二氧化碳提取而得的胡萝卜类胡萝卜素(Carrot eatrtenes)。
②由藻类(盐藻，Dunaliella salina和Dunaliella naliella bardawil)用二氧化碳、油脂或有机溶剂提取而得的藻类胡萝卜素(Algel carotenes)或称盐藻类胡萝卜素。
③由油椰(Elaeis guineensis)的棕榈油经硅胶吸附后用己烷分离所得不皂化物，再用热的含水乙醇提取而得的棕榈油胡萝卜素(Palm oil carotenes)。
一般食用级植物油制成油脂的乳化制品或悬浮液，其中可含有乳化剂、乳化稳定剂甚至抗氧化剂(生育酚)。加于油脂中时，宜加热以提高其溶解性；固体则为可分散于水中的粉状赋型剂。
方法三：
①从植物中提取
可用石油醚等有机溶剂从胡萝卜、辣椒或蚕砂中提取。提取叶红素时的汽油层不皂物，用等量的1%氯化钠溶液简板洗涤一次，以除去可溶行类脂化合物，静置分层去下层水相。汽油层经减压蒸馏回收汽油得黄色蜡状残渣，用石油醚溶解，迅速过滤。滤液通过活性氧化铝层析柱，用石油醚：丙酮=8：2（体积比）的混合液洗脱，减压蒸馏回收溶剂后得油状β-胡萝卜素粗品。再用蒽-乙醇进行重新结晶得成品结晶。此法受资源的限制，不可能大规模生产。
②化学合成法
化学合成法是瑞典Roche公司的Grignard反应法和德国Base公司的Witting反应合成法。Grignard反应合成法是以β-紫罗兰酮为原料，先后得β-C14、β-C16、β-C19醛，再由Grignard使两分子β-C19醛缩合成β-C40二酚，再经脱水、加氢而得。以β-紫罗兰酮计，总收率为21%。Wittig 反应合成法也以β-紫罗兰酮为原料，经乙烯基-β-紫罗兰，C15+C10+C15方式合成β胡萝卜素，以C15烯醇计，收率达25%。有关反应式详见文献。合成法虽然路线较长，但比较经济，营养价值及色调的稳定性等均好。
③从盐藻中提取
盐藻是生长于盐田的海洋浮游生物，系单细胞藻，在人工控制的条件下可大量繁殖。我国有漫长的海岸线，潜在资源丰富，有较好的开发前景，在国家“七五”公关项目中提出了以下两条工艺路线。
（1）石油醚提取工艺。用6号溶剂油于50℃下搅拌萃取湿盐藻粉约20min，过滤后滤渣再萃取两次。滤液经薄膜蒸发浓缩、结晶、过滤、真空干燥得成品，提取率80%左右。
(2)植物油提取工艺。用2倍于干盐藻粉的植物油于75℃下搅拌萃取30-60min。经三足式离心机离心分离，再经碟片离心机离心沉降得β-胡萝卜素的油溶液。
④发酵法制备
用发酵法培养含有β-胡萝卜素的红酵母细胞。以相对密度为1.06-1.07的麦芽汁为培养基，经高温灭菌有接种2%-3%的红酵母，于26℃和PH5-6的条件下通风培养48h，发酵液经高速离心分离15min，蒸馏水洗涤，并于50℃下干燥得干酵母细胞。先用2-3mol/L的盐酸处理干细胞，然后于沸水中煮2-3min。经高速离心分离，水洗两次得细胞碎片。用丙酮浸泡干细胞碎片，高速离心分离去细胞碎片得β-胡萝卜素提取液。经旋转薄膜蒸发器减压浓缩，并用氯仿萃取得β-胡萝卜素浓缩液。最后减压浓缩、喷雾干燥得成品。
方法四：
①从天然物萃取 天然β-胡萝卜素通常有植物萃取、盐藻萃取和发酵法三种方法生产。中国主要采用盐藻萃取方法和发酵法，植物提取方法国内已经淘汰。
②合成法 合成法的中间体3,8-二甲基-3,5,7-十三烯-1,9-二炔苯基锂及4-（2,6,6-三甲基-1-环己烯-1-基）-2-甲基-2-丁烯-1-醛的制备方法载于美国专利2917539。工业品一般制成β-胡萝卜素的食用油脂溶液或悬浮液、乳化液以及可分散于水的粉末。为提高其稳定性，可添加抗氧剂、乳化剂、分散剂，并可含有不同的比例的反式/顺式异构体。

β-胡萝卜素常见问题列表

含量分析：精确称取试样0．08g，按OT-15中方法-(分光光度法中方法二)测定其吸光度，(α)一2500，最大吸收波长约为477nm。或按GB 12389—90，胡萝卜素纸层析法测定。
毒性：
ADI尚未规定(FAO/WHO，2001)。
LD50 21.5g/kg(小鼠，经口)。
GRAS(FDA，§182.5243，2000)。
Ames试验、微核试验、小鼠精子畸形试验、原噬菌体诱导试验，均阴性(得自盐藻)。
毒性：ADI 0～5mg/kg(FAO/WHO，2001)。
LD50＞8000mg/kg(油溶液，狗，经口)。
GRAS(FDA，§182.5245，2000)。
使用限量：GB 2760-1996(g/kg；作为着色剂)：奶油、膨化食品，0.2；人造奶油0.1；起酥油、饼干，0.05宝宝乐10.0；植脂性粉末0.05；面包、冰激凌、蛋糕、饮料、果冻、糖果、雪糕、冰棍，均GMP。
GB 14880-94(μg/kg；作为营养强化剂限量；以视黄醇当量为准，1μg/β-胡萝卜素=0.167视黄醇当量)：芝油、色拉油、人造奶油，4000～8000；乳制品、婴幼儿食品，3000 9000；乳及乳饮料600 1000；液体780。
使用限量：GB2760—96(g/kg)：风味酸奶0.50g/kg；固体饮料3～5mg/kg；强化β-胡萝卜素饮料20～40mg/kg；其他各类食品，均GMF。
FAO/WHO，1984：各种食用油脂、人造奶油、加工干酪等，GMP；青豆罐头、冷饮，100mg/kg；酸黄瓜，300mg/kg；特殊干酪600mg/kg。
EEC，1990：限作维生素A源，不得用于婴幼儿食品作为色素。
GB 14880-94：同“01040，维生素A油”。
按日本(1998)规定，不得用于海带类、食肉，鲜鱼贝、鲸肉，茶及紫菜类、豆类、蔬菜及嫩芽类。
FDA，§73．95，2000：以GMP为限。 

β-胡萝卜素储运特性

储存条件：−20°C