番茄红素提取、纯化和稳定性提高技术研究

周亚杰，郭原，冯鹏，冯敏

南京中科药业有限公司，江苏南京 210008

番茄红素的各方面功效性比较好，具有强大的抗氧化性，去自由基、延缓衰老、抵御疾病的能力较强。对前列腺疾病的防治、恶性肿瘤、心脑血管均有正面的作用。研究结果发现之后，我国的番茄红素需求量不断提升，尤其是高浓度的番茄红素制品已成为重要的研究方向。

现阶段，使用有机溶剂从番茄中获取大量的粗提物，采用此种方法获得的番茄红素纯度比较低，无法满足当前的市场需求。番茄红素粗提物中含有一定的油性树脂等成分，此类溶剂有一定的毒副作用，并且有残留，产品直接使用安全性得不到保证。通过对番茄红素粗提物进行科学的纯化处理，并应用到食品之中，能够保证食品更为安全。鉴于此，该文重点分析番茄红素提取、纯化和稳定性提高技术应用要点。

1 研究番茄红素提取、纯化和稳定性提高技术的重要价值

番茄红素是成熟番茄的主要色素，是一种脂溶性不饱和碳氢同时不含氧的类胡萝卜素，属于开链式不饱和胡萝卜素。番茄红素的抗氧化性能比较强，是比较好的自由基猝灭剂，结合相关研究能够得知，在所有的胡萝卜素中，番茄红素的抗氧化性最强。根据大量的病学资料数据能够得知[1]，在预防癌症方面，番茄红素的效果也比较突出，尤其是在预防心血管疾病层面，比其他的类胡萝卜素效果更为显著。

番茄红素分子式为C40H56，分子量为536．85，纯品为针状深红色晶体，在分子结构上有11 个共轭双键和2 个非共轭双键组成的直链型碳氢化合物。在同一平面中，存在很多共轭双键，特别容易被氧化分解，形成反式向顺式构型。番茄红素在采收、提取、灌装，包括存储环节，受外界众多因素影响较大，使得番茄红素产品失去既有的色泽，包括番茄红素的抗氧化等生理活性，使得番茄红素制品产生对人体有害的酮类物质。因为番茄红素的功能比较多样，化学结构也较为特殊，因此，研究番茄红素提取、纯化合稳定性提高技术至关重要。

2 番茄红素提取、纯化技术分析

2.1 番茄红素提取技术分析

2.1.1 溶剂提取技术 所谓溶剂提取法，是运用相似相溶的原理，结合番茄红素在有机溶剂当中的溶解性能差异，将番茄红素有效提取。此项方法的应用时间比较长，是最古老的提取方法之一，具体的操作步骤如下：将原料实施良好的预处理，经过相应的溶剂萃取之后，将提取液进行浓缩处理，获得粗产品。研究人员经常使用的有机溶剂主要有石油醚与丙酮等[2]。

因为使用的提取溶剂比例存在差异，番茄红素提取率也不同，若氯仿与甲醇体积比例是2:1，能够活得比较高的番茄红素提取率，可以达到0.49 mg/g。运用溶剂提取法提取番茄红素，具有成本低、操作方便等特点，但是，运用此提取法，番茄红素的提取效率比较低，产品纯度也比较低，产物回收率也较低，无法满足番茄红素制品生产需求。大部分的溶剂对人体有害。

2.1.2 超声波辅助提取技术 此项提取技术主要指的是自天然原料当中提取部分天然物质，因为超声波具有较强的空化效应与机械搅拌效应，能够促进目的成分更好地进入到溶剂之中，然后采用溶剂提取法，收集目的成分，使得产物提取率不断提升[3]。国外相关人员运用超声波辅助技术提取番茄红素，运用响应曲面进行分析，得到以下结论：与常规的番茄红素提取工艺相比较来讲，此项提取方法的合理运用，能够保证反式番茄红素产量有效提升，番茄红素的提取效率显著提高。在提取的过程当中，需要在氮气流当中进行，有效防止番茄红素出现降解现象。

2.1.3 超临界流体萃取技术 此项提取方法主要指的是在超临界状态之下，在合适的温度、压力等条件中，让待萃取物质和处于超临界状态下的流体有效接触，萃取物质逐渐被萃取，最后采用减压与升温方法，将超临界流体有效的还原，形成常规状态，目的产物会直接析出，经过简单的分离之后，获得最终的产物。常用的萃取介质主要由乙烯、甲醇、CO2，现阶段使用最多的为CO2。

2.1.4 高压脉冲电厂辅助提取技术 此项番茄红素提取技术是最近几年来兴起的新型技术，其核心原理是针对处于两级电场间物料，通过施加短脉冲高电压，使得物料当中的极性分子逐渐向电极方向运动，结合细胞膜电穿孔理论，组织细胞会受到破坏，使得番茄红素自细胞中溶出。此项提取技术属于非热处理技术的一种，能够防止食品的天然风味和功能发生损失[4]。

2.2 番茄红素纯化技术分析

2.2.1 膜分离技术 这种技术的纯化原理是通过选择性透过膜作为分离的介质，运用膜将混合物中的各个组分渗透性不同原理，将番茄红素进行有效富集，真正达到分离目的。比如错流微过滤法的运用，在不加热情况下，能够将提取物中的各项成分有效分离。此项技术取得的效果，主要由膜选择性决定，膜类型比较多，例如陶瓷膜，此种膜的稳定性比较好，机械强度较大，成本也比较低，应用范围比较广泛。通过合理利用膜分离提取技术，即使操作温度过低，仍然能够防止番茄红素热敏性成分流失，避免番茄红素制品感官品质发生较大变化[5]。

2.2.2 大孔吸附树脂纯化技术 大孔吸附树脂主要由交联剂与致孔剂、分散剂等通过聚合反应，形成高分子聚合物，因为此类物质属于多孔结构，机械强度也比较大，而且具有较好的耐酸碱性，使用寿命也比较长。现阶段，一些特异性基因团移接于大孔吸附树脂之上，使得其吸附性能得到良好改善，所以，此项纯化技术被广泛运用到食品工业与废水处理当中[6]。

国外相关人员采用大孔吸附树脂纯化技术，将番茄皮中的番茄红素有效纯化，通过对20 种大孔树脂吸附特性进行全面分析，得出LX-68 类型树脂吸附性显著，并将其作为吸附剂，经过一系列处理之后，粗提物当中的番茄红素含量明显增加，回收率提高到66.8%。

3 番茄红素稳定性提高技术研究

虽然番茄红素对人体多方面的健康有很多的作用，其提取、纯化方法也比较多，但是，将这些提取、纯化方法应用到食品工业领域有一定难度[7]。由于番茄红素属于开放式直链不饱和碳氢同时不含氧的化合物，受自身结构的影响，其化学不稳定性较为突出，具体体现在水溶性差，对金属离子敏感等。

3.1 微乳化稳定性提高技术

微乳化稳定性提高技术，主要指的是将番茄红素、水相与表面活性剂根据相应比例进行搅拌均匀，形成透明、热力学稳定性比较好的小液滴。在操作过程中，表面活性剂能够有效降低O/W 体系界面张力，可以将张力降为负值，使得界面逐渐扩张，番茄红素能够更为均匀地分散在混合体系之中，使得番茄红素的水溶性、稳定性得到良好改善。番茄红素标准曲线见表1。

表1 番茄红素标准曲线分析

3.2 微囊稳定性提高技术

为了充分利用番茄红素，可采用微胶囊技术将番茄红素包埋。所谓微胶囊技术，就是通过选用合适的成膜材料（壁材）将液体、固体甚至是气体（芯材）包覆形成微小颗粒的技术，微胶囊处理后，芯材不与外界环境因素直接接触，得到有效保护。壁材对芯材内部的番茄红素起到良好保护作用，防止番茄红素被直接氧化，避免了番茄红素与外界环境的直接接触，遇光发生分解，进而提高稳定性。成膜的材料具备较强的缓释功能，能够保证番茄红素在人体内部发挥作用时间有效延长[8]。

研究人员采用明胶、破壁灵芝孢子粉、鹿糖、脱脂奶粉作为包裹番茄红素膜材料，在一级反应中，准确测定了番茄红素在微胶囊当中的分解情况，结果表明，通过模拟人类胃系统的pH 是3.5，经过2 h 之后，成膜材微胶囊之中的番茄红素释放率较低，很大一部分的番茄红素随着微胶囊直接进入到了小肠中，使得番茄红素被人体吸收的效率不断提升。

3.3 纳米稳定性处理技术

纳米处理技术和微囊包埋技术原理相似，但是，微囊技术能够将体系直接缩小，达到纳米级别，让材料具有纳米特性，例如体积效应与表面效应等。此项处理技术的表现形式多样，可以直接将材料加工为纳米囊与纳米球。通过采用纳米稳定性处理技术，能够保证番茄红素的溶解性与稳定性，包括靶向释放性能不断提升，生物利用度逐渐提升。番茄红素在不同的有机溶剂中，其最大吸收峰见表2。

4 结语

综上所述，通过对番茄红素提取、纯化和稳定性提高技术进行全面分析与思考，例如溶剂提取技术、超声波辅助提取技术、超临界流体萃取技术、高压脉冲电厂辅助提取技术、微乳化稳定性提高技术、纳米稳定性处理技术、微胶囊稳定性提高技术等，能够保证番茄红素提取、纯化和稳定性提高技术得到更好运用，有效提升番茄红素的提取、纯化效率。

表2 番茄红素在不同有机溶剂中的最大吸收峰