果蔬中番茄红素提取工艺优化研究

王海红，陈华，杨志莉，谷文

果蔬中番茄红素提取工艺优化研究

王海红，*陈华，杨志莉，谷文

（鞍山师范学院化学与生命科学学院，辽宁鞍山114007）

以圣女果为原料，采用有机溶剂提取法，将番茄红素提取量作为考查指标，进行单因素试验及正交试验优化，确定圣女果中番茄红素的最佳提取条件为浸提剂中丙酮与石油醚配比1∶1，番茄浆与浸提剂料液比1∶4，浸提温度38℃，浸提时间40min，提取量为2.35μg/g。

圣女果；番茄红素；提取

圣女果又名葡萄番茄、樱桃番茄，茄科番茄属一年生草本植物。圣女果中含有谷胱甘肽和番茄红素等营养物质。番茄红素（Lycopene），是一种类胡萝卜素天然色素，属于异戊二烯类化合物，具有多种生理功能和功效。常用的番茄红素提取方法是浸提法，选用合适的原料，既可以节约溶剂，又可以达到较好的浸提效果[1]。试验采用混合溶剂提取法从圣女果中提取番茄红素，分析了不同的浸提温度、浸提时间、料液比、浸提液配比等条件下的提取效果，确定了最佳的提取条件，为进一步工业化生产提供了一定的理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料及仪器

新鲜圣女果，购自鞍山农贸市场。

PL2002型电子天平，梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司产品；TU－1810型紫外可见分光光度计，北京谱析通用仪器有限责任公司产品；CDE-300C型匀浆机，上海金达生化仪器有限公司产品。

番茄红素标准品（苏丹Ⅰ色素）、石油醚、丙酮、异丙醇，所有试剂均为分析纯。

1.2 试验方法

1.2.1 最大吸收波长的确定

将圣女果中番茄红素提取液在紫外-可见光区300～600nm波长范围内进行扫描，得到番茄红素的吸收光谱图，从而确定番茄红素的最大吸收波长。

1.2.2 标准曲线的绘制

采用苏丹Ⅰ色素代替纯番茄红素标准品制作标准曲线，分别测定由苏丹Ⅰ色素和无水乙醇配制出质量浓度2，4，6，8，10，12μg/mL番茄红素的标准溶液，分别对其OD值进行测定，以番茄红素质量浓度为横坐标、吸光度为纵坐标，绘制番茄红素标准曲线。

1.2.3 番茄红素含量测定

将番茄红素提取液稀释适当倍数后测定吸光度，利用番茄红素标准曲线和线性回归方程计算番茄红素的含量。

式中：C——标准曲线得到提取液质量浓度，μg/mL；

V——浸提剂体积，mL；

m——样品质量，g。

1.2.4 番茄红素提取工艺流程

新鲜圣女果→去杂清洗→切碎匀浆→异丙醇预处理→35℃水浴中振荡提取10min→去除异丙醇→加入不同体积比浸提剂丙酮与石油醚→35℃水浴中振荡提取35min→抽滤→滤液稀释适当倍数→波长472nm处测量吸光度→计算番茄红素提取量。

1.2.5 单因素试验

以番茄红素的提取量为测定指标，在浸提温度35℃，浸提时间40min，料液比1∶1，浸提剂（丙醇与石油醚混合液）配比4∶1，3∶1，2∶1，1∶1，1∶2，1∶3，1∶4的条件下，测定提取量；在浸提温度35℃，料液比1∶1，浸提剂（丙醇与石油醚混合液）配比1∶4，浸提时间10，20，30，40，50，60，70min的条件下，测定提取量；在料液比1∶1，浸提时间40min，浸提剂（丙醇与石油醚混合液）配比1∶4，浸提温度20，25，30，35，40，45℃的条件下，测定提取量；在浸提温度35℃，浸提时间40min，浸提剂（丙醇与石油醚混合液）配比1∶1，料液比1∶1，1∶2，1∶3，1∶4，1∶5，1∶6的条件下，测定提取量；分别进行单因素试验，各条件下做3次平行试验，计算番茄红素提取量。

1.2.6 正交试验

以番茄红素提取量为考查指标，对单因素中丙酮与石油醚配比、料液比、浸提温度、浸提时间进行四因素三水平L9（34）的正交试验设计，经统计分析得出最佳提取条件。

1.2.7 验证试验

采用正交试验设计得出最佳提取条件进行验证试验，测定番茄红素提取量。

2 结果与讨论

2.1 番茄红素最大吸收波长的确定

番茄红素的吸收光谱见图1。

图1 番茄红素的吸收光谱

由图1可知，番茄红素在紫外-可见光区的最大吸收波长为472nm。

2.2 番茄红素标准曲线的绘制

以吸光度OD值为纵坐标、番茄红素质量浓度为横坐标，制作番茄红素标准曲线。已知番茄红素质量浓度在0～12μg/mL，于波长472nm处测吸光度时，则吸光度Y与番茄红素质量浓度X之间呈现良好的线性关系，其关系为Y=0.1070X-0.0075，R2= 0.9920，可利用标准曲线法对番茄红素含量进行定量分析。

番茄红素的标准曲线见图2。

图2 番茄红素的标准曲线

2.3 单因素试验

2.3.1 番茄浆与浸提剂料液比的确定

料液比对番茄红素提取量的影响见图3。

图3 料液比对番茄红素提取量的影响

由图3可知，番茄浆与浸提剂料液比对番茄红素的提取有影响，随着料液比的增大，番茄红素的提取量增大。料液比1∶4时番茄红素提取量达到最大值，即此时可以将大部分番茄红素提取出来；之后随着料液比的增加，提取量趋于稳定，即浸提剂对溶质而言，分布空间已足够大，故对番茄红素提取量影响不大。

2.3.2 浸提剂配比的确定

丙酮与石油醚配比对番茄红素提取量的影响见图4。

图4 丙酮与石油醚配比对番茄红素提取量的影响

由图4可知，浸提剂（丙酮与石油醚混合物）的不同配比对番茄红素的提取量有影响，其中丙酮与石油醚最佳的配比为1∶1，浸提效果最好。二者

混合时能够相互促进，在番茄红素提取中发挥出更大的作用，更有利于番茄红素的溶出。

2.3.3 浸提时间的确定

浸提时间对番茄红素提取量的影响见图5。

图5 浸提时间对番茄红素提取量的影响

由图5可知，随着浸提时间的延长，番茄红素提取量明显增加，但增长幅度逐渐变小，在浸提40min时番茄红素的提取量达到最大值。这是因为番茄红素是胞内色素，使内部的番茄红素逐渐溶出，最终达到一个动态平衡需要一定时间才能完成。而40min以后，番茄红素的提取量反而有所下降，这可能是由于浸提时间过长，不利于色素的稳定，也不利于色素的纯度。

2.3.4 浸提温度的确定

浸提温度对番茄红素提取量的影响见表6。

表6浸提温度对番茄红素提取量的影响

由图6可知，浸提温度是影响提取过程的一个重要参数。当浸提温度在20～35℃时，提取量随浸提温度升高而增加；在35℃时达到最大。这是因为随着浸提温度升高，分子热运动加快，番茄红素溶解在浸提剂中的速度随之增加；当浸提温度高于35℃时，提取量反而降低，这是因为番茄红素不稳定，在较高浸提温度下易于分解或发生其他反应，致使提取量降低。所以，浸提温度选择35℃左右为宜。

2.4 正交试验

2.4.1 正交试验设计及结果

在单因素试验条件下，以番茄红素提取量为考查指标，对单因素条件丙酮与石油醚配比、番茄浆与浸提剂料液比、浸提温度、浸提时间进行L9（34）的正交试验设计，测定番茄红素提取量，经统计分析得出最佳提取条件。

正交试验结果与分析见表1，正交试验方差分析见表2。

由表1可知，试验结果RA＞RB＞RC＞RD，表明丙酮与石油醚配比为主要影响因素，对番茄红素提取量影响最大，料液比次之，浸提温度再次之，浸提时间的影响最小；最佳提取条件是A2B2C3D3，综合考虑经济和能源成本，确定最佳提取工艺条件为浸提剂中丙酮与石油醚配比1∶1，番茄浆与浸提剂料液比1∶4，浸提温度38℃，浸提时间40min。

表1 正交试验结果与分析

表2 正交试验方差分析

由表2的方差分析结果可知，因素A，B对番茄红素提取量的影响差异极显著；因素D对结果影响在试验水平范围内不显著；各因素对提取量影响的主次顺序与极差分析的结果一致。

2.4.2 正交结果验证试验

按正交试验确定的最佳工艺条件为浸提剂中丙酮与石油醚配比1∶1，番茄浆与浸提剂料液比1∶4，浸提温度38℃，浸提时间40min进行验证；平行试验3次，提取量为2.35μg/g，优于正交试验结果。

3 结论与讨论

有机溶剂（丙酮和石油醚）提取果蔬圣女果中天然色素番茄红素最适工艺条件为浸提剂中丙酮与石油醚配比1∶1，番茄浆与浸提剂料液比1∶4，浸提温度38℃，浸提时间40min，提取量为2.35μg/g。有机溶剂提取天然食用色素，适于企业工厂化、规模化大量生产使用。

[1]姚佳，蒲彪.番茄红素提取工艺及检测方法的研究进展[J].食品与发酵科技，2010，46（3）：18-21.◇

StudiesontheOptimizationExtractionofLycopenefromCherryTomato

WANGHaihong，*CHENHua，YANGZhili，GUWen
（SchoolofChemistryandLifeScience，AnshanNormalUniversity，Anshan，Liaoning114007，China）

Thispaperhasstudiedtheextractionconditionoflycopenewhichextractedfromcherrytomato.Bythelycopeneextractionquantityasthetechnicalspecification，thestudyusedtheorthogonaltestingmethodtoidentifytheoptimizedcondition toextractlycopene.Thelycopeneextractionoptimizedconditionshowthatwhenmixingthelycopeneandsolventas1∶4，AcetoneandPetroleumetheras1∶1andstorethemat38℃for40minutes，thecontentsoflycopeneis2.35μg/g，itisfavorable.

cherrytomato；lycopene；extraction

TS202.3

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2017.04.035

1671-9646（2017）04b-0023-03

2017-03-11

鞍山师范学院2015年度大学生创新创业训练计划资助项目（201510169032）。

王海红（1996—），女，在读本科，研究方向为食品生物化学分析。

*通讯作者：陈华（1978—），女，硕士，讲师，研究方向为食品生物化学分析。