超声波法和微波法提取番茄红素的对比

张 杨

北方工业学校，辽宁 盘锦 124021

番茄红素是一种脂溶性天然色素，其纯品为深红色针状晶体，分子式为C40H56，由11个共轭及2个非共轭碳-碳双键组成 其是许多类胡萝卜素生物合成的中间体，由于番茄红素具有较强的抗氧化活性等生理作用而备具有广阔的市场前景。目前，浸提法、超声波法、微波法、超临界CO2萃取是我国主要的番茄红素的提取方法，番茄红素属于脂溶性色素，因此，有机溶剂不易渗透穿过物质的细胞壁与细胞膜，若直接应用浸提法，那么提取物就不容易从细胞器中溶出，超临界CO2萃取法的成本较贵，所以，本试验对超声波法和微波法进行了工艺对比，对比各因素对提取效果的影响，拟找出最优提取方案。

1 番茄红素简介

番茄红素是很重要的类胡萝卜素 ,其主要特点有：较强的清除自由基、优异的生理功能、碎灭单线态氧的能力等。,番茄红素是由共扼及数个非共扼碳碳双键组成的直链型碳氢化合物,这一结构特点导致 了它极不稳定,在光、热和氧的作用下很容易被氧化降解。

番茄红素的分布很广，多分布在成熟的红色植物果实中。番茄、西瓜、红色葡萄袖、木瓜及苦瓜籽、番石榴等食物中都有发现，其中含量最高的是番茄果实，可达，且成熟度越高，番茄红素的含量越多[1]。在秋橄榄这种浆果 中番茄红素的含量相当于番茄的17倍。番茄红素也广泛分布于人体的各种器官和组织中，如血液、肾上腺等。

2 番茄红素的作用、前景

番茄红素是一种脂溶性天然色素，作为一种类胡萝卜素，其抗氧化性能在类胡萝卜素中最强，清除单线态氧的能力是VE的100倍，另外番茄红素还具有抑制突变、降低核酸损伤等生物学特性，能有效预防前列腺癌 消化道癌及血管疾病的发生，对防治肝硬化、高血压、高血脂、高胆固醇以及活化免疫细胞和延缓衰老等方面都有重要作用[2]。

1）多食用番茄红素含量丰富的食物可大大降低人体患某些癌症的可能性。番茄红素已被确认为同其他类胡萝卜素一样与癌危险呈负相关，甚至是惟一与某些癌症呈负相关的类胡萝卜素。番茄红素可以防止前列腺癌及消化道包括结肠、直肠及胃癌的产生；

2）番茄红素对预防和治疗心血管疾病、动脉硬化和肿瘤等各种成人病以及增强人体免疫力等具有重要意义；

3）番茄红素具有延缓肌体衰老的作用 ,主要表现在人体器官中的番茄红素含量与大多数退行性疾病呈负相关；

4）番茄红素对氧化胁迫导致的皮肤损害有保护效应。

因为与果皮相连部分果肉的番茄红素含量比果实其他部位果肉高的多，故番茄皮中番茄红素的含量并不比果肉中的低，从番茄皮渣中提取番茄红素不仅充分利用废弃物资源，保护了环境，而且摆脱季节和地域上的限制，增加番茄产业的经济效益[3]。最近几年来，番茄红素在人体健康及疾病防治方面的潜在作用引起了人们越来越浓厚的兴趣，其开发前景非常广阔。

3 实验部分

3.1 主要实验仪器

TDL-5-A台式离心机；JY92-2D型超声波细胞粉碎机；lwmc-205可调功率微波化学反应器：；RE-3000A 旋转蒸发器；UVmini-1240紫外可见分光光度计；电子天平；SHZ-D （III）循环水式真空泵；DHG- 9023 鼓风干燥箱，T6 新世纪紫外分光光度计，JYL-B050 型九阳料理机，BCD-170 电冰箱，KQ-A 型玻璃仪器气流烘干器，XH-2008D 型电脑智能温控低温超声合成萃取仪等

3.2 实验材料

无水碳酸钠、95% 乙醇、丙酮、石油醚（沸程60℃～90 ℃）、正己烷均为国产分析纯、甲醇、乙腈、二氯甲烷为进口色谱纯市售番茄酱（产地新疆）、乙酸乙酯。

3.3 提取番茄红素的提取

3.3.1 试验流程

番茄皮渣 →水洗离心→ 乙醇预处理→ 不同方法提取→ 滤液真空减压浓缩→紫外分光光度计检测[4]。

3.3.2 响应面分析试验及正交试验

称取适量番茄皮渣，蒸馏水洗涤，5000r/min离心20min预处理离心后的番茄皮渣，用95%vol乙醇避光处理2次，每次20min用超声波辅助提取和微波辅助提取预处理后的番茄皮渣，通过响应面分析试验和正交试验，确定2种方法最佳提取工艺，并对其进行比较[5]。

3.4 提取率及提取级数的确定

准确称取处理好的番茄皮多次浸提，直至提取液吸光度值基本为零，可认为已经把番茄红素全部提出 分别收集各次提取液并测定其体积（V， ml）和吸光度值（A）计算各次提取率[6]。

4 结果与讨论

4.1 超声波辅助提取正交分析试验结果

1）溶剂对番茄红素提取率的影响如表1所示：

溶剂 无水乙醇 正己烷 氯仿 丙酮 石油醚 乙酸乙酯提取率 34.56% 52.12% 61.56% 45.69% 64.72% 29.41%

由试验结果可知，石油醚的提取效果明显优于其它有机溶剂；而氯仿的提取效果次之，但氯仿毒性较大。因石油醚价格便宜且量较大，故本试验以石油醚作为提取剂。

2）采用石油醚做溶剂，提取时间对番茄红素提取率的影响见下表：

时间（min） 5 10 15 20 25含量（mg/100g） 26.21 28.34 31.76 25.32 23.21

由试验结果可知：采用石油醚做溶剂时，超声提取时间取15min最好。

3）以石油醚作为提取剂超声提取时间取15min时，温度对提取率的影响如下表所示：

温度（℃） 10 15 25 30 35 40含量（mg/100g） 25.63 31.23 34.64 32.72 31.91 29.24

由试验结果可知： 温度升高，石油醚对番茄红素的溶解能力增大， 含量逐渐升高， 但是温度过高会改变番茄红素的结构， 故考虑单因素影响时最佳提取温度为25℃。

4）结论

由以上实验可知采用超声波法提取番茄红素以石油醚作为提取剂，超声提取时间取15 min，提取温度为25℃时提取效果最佳。

4.2 微波辅助提取正交分析试验结果

1）溶剂对番茄红素提取率的影响如表1所示：

溶剂 无水乙醇 正己烷 氯仿 丙酮 石油醚 乙酸乙酯提取率 21.01% 32.51% 35.78% 30.57% 36.79% 54.76%

由表1可知，用微波提取番茄红素是用乙酸乙酯做溶剂最好。

2）以乙酸乙酯为溶剂时，处理时间对提取率的影响如下图：由图可知，以乙酸乙酯为溶剂，处理时间为25s时最好。

3）以乙酸乙酯为溶剂，处理时间为25s时，温度对番茄红素提取率的影响如下图：

温度（℃） 20 30 40 50 60 70含量（mg/100g） 19.65 29.65 32.91 39.65 31.91 29.24

由表可知，以乙酸乙酯为溶剂，处理时间为25s时提取温度为50℃提取效果最佳。

4）结论

从提取溶剂、 提取时间、提取温度等方面研究了利用微波技术提取番茄红素的最优工艺条件：以乙酸乙酯为溶剂在50℃是提取25s，番茄红素的提取率最佳。

5 超声波法和微波法提取番茄红素的比较研究

由以上实验可知微波法要比超声波提取提取时间要短好多。避免因提取时间过长而造成番茄红素氧化损失，提取率较高。此外超声波提取所用的溶剂石油醚市场价大概8800元/顿，而微波提取的溶剂乙酸乙酯市场价5000元/顿，采用微波提取就节约了生产成本，故采用微波法提取较好。

[1]成坚，曾庆孝.番茄红素的性质及生理功能研究进展[J].食品发酵工业，2007，26(2)：75-79.

[2]邓宇，张卫强.番茄红素提取方法的研究[J].现代化工，2006，22(2)：25-28.

[3]Shi J，Le Maguer M. Lycopene in tomatoes：chemical and physicalproperties affected by food processing[J].Critical Reviews in Biotechnology，2008，20(4)：293-334.

[4]左爱仁，范青生.超声波萃取番茄红素的研究[J].食品工业，2003(5)：36-38.

[5]祝曙华.番茄红素的性质及提取方法[J].食品工业科技，2000(6)：25-30.

[6]李敏，张益娜，谢琼，等.超声波在番茄酱中提取番茄红素的工艺研究[J].食品工业，2008(2)：23-26.