番茄红素分离纯化研究

摘要：以5%番茄红素粉为原料，研究了应用不同型号树脂对番茄红素进行分离纯化的效果。结果表明，不同型号树脂对番茄红素的分离纯化效果不同，其分离纯化效果顺序为X-5>AB-8>S-8>离子交换树脂，最适静态吸附样液浓度为0.03 g/L、最适静态解吸时间为1 h、最适动态上样速度为2 BV/h、最适洗脱剂为乙酸乙酯。番茄红素经X-5吸附后，以乙酸乙酯为洗脱剂，可将番茄红素浓缩5.9倍，具有良好的富集纯化效果。

关键词：番茄红素；分离纯化；大孔树脂

中图分类号：TS202.3；R284.2 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2016）18-4787-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.18.038

番茄红素是人类自身不能合成，而由植物和微生物合成的一种天然色素，是目前在自然界的植物中被发现的最强抗氧化剂之一，对人体具有预防癌症、延缓衰老、保护心脑血管等功用[1]，人们主要通过食用番茄摄入番茄红素。

当前，人们常见以氯仿、丙酮、正乙烷等有机溶剂作为提取剂从番茄果实中提取番茄红素[2]，再采用皂化纯化法、溶剂纯化法、HPLC法、重结晶法和柱层析法等方法进一步分离纯化番茄红素。本试验拟以5%番茄红素粉为原料，研究不同型号树脂对番茄红素的分离与纯化效果，为进一步研究利用番茄红素提供科学根据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验所用材料为番茄红素粉（5%），购自陕西森弗高科实业有限公司；大孔吸附树脂（X-5、AB-8、S-8、离子交换树脂）。

1.2 试剂与仪器

试验所用试剂主要有：乙酸乙酯（AR）、丙酮（AR）、石油醚（AR）、乙醇（95%）、去离子水（自制）。

试验所用主要仪器：VIS-7220型可见分光光度计，北京瑞利分析仪器公司；AL204型电子天平，梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；层析柱（1.6 cm×30 cm）；旋转蒸发器；真空泵；烘箱；HL-2B型数显恒流泵；电脑全自动部分收集器。

1.3 方法

1.3.1 番茄红素提取液制备 准确称取番茄红素粉（5%）0.05 g，用乙酸乙酯溶解后，定容至500 mL。

1.3.2 最大吸收波长的确定 将所制备的番茄红素提取液稀释一定倍数，选用1 cm比色皿在波长为400～700 nm进行可见光吸收光谱扫描。

1.3.3 大孔吸附树脂的预处理 将树脂用清水漂洗干净后，用80%乙醇浸泡24 h以除醇溶性有机物，滤干，再用蒸馏水洗涤，滤干，用2 mol/L HCl溶液浸泡4 h，再用蒸馏水洗涤至中性，滤干，用2 mol/L NaOH溶液浸泡4 h，再用蒸馏水洗涤至中性，备用。

1.3.4 静态分离纯化条件筛选

1）吸附剂的选择。取已经活化的X-5、AB-8、 S-8、离子交换树脂5.0 g 于250 mL锥形瓶中，分别加入30 mL番茄红素提取液避光振荡吸附4 h，测定A502 nm[3]，了解各树脂对番茄红素的吸附速度，确定最佳吸附时间和吸附剂。

2）样液浓度的选择。取已经活化的X-5 5.0 g，加入不同浓度的番茄红素提取液避光振荡吸附4 h，测定A502 nm，计算吸附率，确定最佳样液浓度。

3）解吸时间的选择。各大孔树脂吸附完成后，倒去上层清液，加入乙酸乙酯40 mL，25 ℃水浴振荡3 h，每隔0.5 h取解吸液分别稀释适当倍数后，测定A502 nm并计算解吸率。

1.3.5 动态分离纯化的选择

1）上样速度的选择。取已经活化的X-5 5.0 g装填层析柱，取稀释一定倍数的番茄红素提取液30 mL，以0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 BV/h速度上样，10 min后测定流出液的吸光度A502 nm，确定最佳上样速度。

2）洗脱剂的选择。取稀释一定倍数的番茄红素提取液以2 mL/min速度上样，分别以95%乙醇、丙酮、石油醚、乙酸乙酯为洗脱剂进行洗脱，洗脱液连接自动部分收集器，速度为1 min/管，每隔一管测定A502 nm，绘制洗脱曲线。

1.3.6 吸附及解析效果评价[4]

吸附率E=■×100%

解吸率D=■×100%

式中，A0为吸附前溶液的吸光度；Ae为吸附完成后溶液的吸光度；An为洗脱液的吸光度。

2 结果与分析

2.1 不同树脂对番茄红素的静态吸附曲线

X-5、AB-8、S-8、离子交换树脂中分别加入30 mL番茄红素提取液避光振荡吸附4 h，每隔0.5 h测定提取液的A502 nm，结果如图1所示。由图1可见，X-5、AB-8、S-8、离子交换树脂中分别加入30 mL番茄红素提取液避光振荡吸附，提取液的吸光度逐渐降低，在4 h内X-5的降低速度和幅度最大，吸附效果最佳，3 h左右吸附基本完成。其次为AB-8，S-8。离子交换树脂的吸附效果则较差，因此后续试验选择X-5。

2.2 番茄红素浓度的选择

不同浓度的番茄红素提取液经X-5避光振荡吸附4 h，各吸附率结果见图2。由图2可见，随着番茄红素浓度增加，吸附率逐渐增加，当浓度达0.03 g/L时，吸附率最大，再增大浓度，因吸附剂已基本吸附饱和，吸附率逐渐下降。

2.3 静态解吸时间的选择

番茄红素经大孔树脂吸附完成后，加入乙酸乙酯在25 ℃水浴下振荡解吸，结果如图3所示。由图3可见，乙酸乙酯对各树脂吸附的番茄红素均有一定的解吸作用，其中，对X-5吸附的番茄红素解吸速度最快，1 h已基本解吸完全；其次是AB-8，S-8、离子交换树脂吸附番茄红素的解吸速度相当。

2.4 静态分离纯化条件筛选

对X-5、AB-8、S-8、离子交换树脂4种大孔树脂对番茄红素静态吸附率和解吸率的比较分析结果如图4所示。由图4可知，X-5对番茄红素的吸附率和解吸率均较大，分别达71.5%、35.3%，其次为AB-8，S-8和离子交换树脂较差。因此，本试验选择X-5为番茄红素吸附剂。

2.5 上样速度对动态吸附的影响

取稀释一定倍数的番茄红素提取液100 mL，以0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 BV/h速度上样，10 min后测定流出液的吸光度A502 nm，测得结果如图5所示。由图5可知，上样速度小于2.0 BV/h时，10 min内番茄红素全部被吸附剂吸附，没有泄漏。上样速度大于2.0 BV/h时，10 min内番茄红素未能被吸附剂吸附而泄漏。上样速度较小时，试验所需时间较长，上样速度较大时，番茄红素未能完全吸附而泄漏，因此综合考虑，本试验选择上样速度为2.0 BV/h。

2.6 洗脱剂的影响

分别以95%乙醇、丙酮、石油醚、乙酸乙酯为洗脱剂进行洗脱，绘制洗脱曲线如图6所示。由图6可知，番茄红素经X-5吸附后，以乙酸乙酯为洗脱剂，可使番茄红素提取液的吸光度由0.204提高为1.207，说明番茄红素被浓缩了5.9倍，起到了良好的富集纯化效果，且乙酸乙酯洗脱曲线峰形较窄，对称性良好，有利于富集和收集纯化成分。丙酮的洗脱效果略次于乙酸乙酯，峰形较窄，对称性良好，可将番茄红素浓缩4.3倍。石油醚和95%乙醇的洗脱效果较差，富集纯化效果差，拖尾现象明显。因此，本试验选择乙酸乙酯为洗脱剂。

3 小结与讨论

本试验以5%番茄红素粉为原料，从吸附剂选择、样液浓度选择、解析时间选择、层析柱上样速度、洗脱剂选择等方面研究了利用树脂对番茄红素进行分离纯化的效果。经试验发现，不同型号树脂对番茄红素的分离纯化效果不同，其分离纯化效果顺序为X-5>AB-8>S-8>离子交换树脂。静态吸附最佳样液浓度为0.03 g/L。最佳静态解析时间为1 h。最佳动态上样速度为2.0 BV/h。最佳洗脱剂为乙酸乙酯。番茄红素经X-5吸附后，以乙酸乙酯为洗脱剂，可使番茄红素提取液的吸光度由原来的0.204提高为1.207，番茄红素被浓缩了5.9倍，起到了良好的富集纯化效果。

番茄红素作为一种具有显著生理活性的天然食用色素，可以应用于肉制品、食用油、调味品、蛋糕等产品中，起保健、防腐、着色等作用[5]，番茄红素提取和纯化工艺的完善将使其在食品工业领域有着广泛的应用前景。

参考文献：

[1] 金丽芬，张晓燕，夏文明.番茄红素的研究进展[J].海军医学杂志，2010（1）：91-92.

[2] 何春玫.微波皂化辅助食用油提取番茄中番茄红素的研究[J].中国调味品，2015（5）：82-84.

[3] 何春玫.番茄中番茄红素提取工艺的优化[J].湖北农业科学，2013，15（8）：3642-3646.

[4] 杨昌鹏，唐志远，卢 艺，等.火龙果果皮红色素的提取分离研究[J].安徽农业科学，2010，38（1）：347-349，496.

[5] 黄明亮，孙 颖，王雪莹，等.番茄红素的提取工艺及在食品中的应用[J].中国调味品，2012（6）：106-110.