張雅琦

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)，黑龍江大慶 163319）

番茄紅素（Lycopene） 是類胡蘿卜素中的一種，因最早在番茄中被發(fā)現(xiàn)而得名，其在疾病防御方面起到一定的優(yōu)勢作用，具有非常高的營養(yǎng)價值，其功效已有文獻(xiàn)報道:抗氧化、抑癌、抗衰老、抑制基因突變、降低核酸損傷、增強(qiáng)機(jī)體免疫力和護(hù)膚等，從而在近些年來成為研究的熱點，在醫(yī)藥材料、保健品、食品添加和化妝品等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用[1-2]。

番茄紅素是一種直鏈型碳?xì)浠衔铮彩且环N不含氧元素的類胡蘿卜素，它由11個共軛C=C與2個非共軛C=C構(gòu)成[3]。在果蔬中含量豐富，其中番茄中的含量為0.2～20.0 mg，木鱉果中含量高達(dá)155～305 mg，研究發(fā)現(xiàn)具有能夠清除自由基團(tuán)和單線態(tài)氧的能力，因此具有較強(qiáng)的抗氧化能力[4]，同時番茄紅素具有抗衰老、治療糖尿病血管并發(fā)癥、抑制癌細(xì)胞增殖因子等保健功效[5]，番茄紅素在化妝品中也具有防紫外線、養(yǎng)顏健膚的作用[6]。但是，番茄紅素的生物利用率為0.1%～3.0%[7]，而人工色素造成了許多食品安全問題，因此對天然色素提取方法的優(yōu)化及提升利用率是亟待解決的問題之一，綜述了番茄紅素的提取提純工藝，旨在為番茄紅素利用提供理論參考。

1 提取方法

1.1 溶劑提取法

溶劑提取法常應(yīng)用于天然產(chǎn)物的提取中，是在我國工業(yè)化生產(chǎn)中最為古老并且常用到的方法。該方法利用了相似相溶的原理，由于番茄紅素在不同溶劑中溶解性的不同，從而將其從組織液中提取分離出來。通常需要先對原料進(jìn)行預(yù)處理，然后用溶劑萃取，再將提取液濃縮后得到產(chǎn)品。常被用到的有機(jī)溶劑有石油醚、正己烷、氯仿、乙醚和丙酮等[8]。董建新等人[9]乙酸乙酯浸提的方法，從新鮮番茄中提取番茄紅素，以番茄紅素提取率為評價指標(biāo)，探究了料液比、浸提溫度、浸提時間和浸提pH值對番茄紅素提取率的影響水平，在單因素試驗的基礎(chǔ)上，利用正交試驗設(shè)計對工藝進(jìn)行優(yōu)化，得到番茄紅素的最佳提取工藝為料液比1∶3（g∶mL），浸提溫度50℃，提取時間5 h，浸提pH值4。在此條件下，番茄紅素的提取率達(dá)到46.12μg/g。在新鮮西瓜提取番茄紅素的工藝優(yōu)化中，劉義慶[10]采用7∶1乙酸乙酯-丙酮混合溶劑，通過正交試驗確定的優(yōu)化工藝為料液比1∶4，溫度45℃，浸提液pH值6，浸提時間50 min。有機(jī)溶劑浸提法具有操作簡單、設(shè)備要求低、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點，但其提取效率低、耗時長，所得產(chǎn)品品質(zhì)差、純度低，且存在有機(jī)溶劑殘留問題影響番茄紅素的應(yīng)用。雖然相對其他提取方法，有機(jī)溶劑浸提法在國內(nèi)研究較多，但有被逐漸淘汰的趨勢。

1.2 超聲波輔助提取法

超聲波輔助提取法指的是超聲波可以產(chǎn)生強(qiáng)烈的空化、振動及機(jī)械攪拌等效應(yīng)，易造成植物細(xì)胞壁的破裂，從而加速了植物體中的活性成分進(jìn)入溶劑，進(jìn)而大大提高提取效率。超聲波輔助提取技術(shù)近年來發(fā)展越來越成熟化，在天然產(chǎn)物提取方面的應(yīng)用也越來越廣泛。提取溫度及時間、混合提取溶劑比例、超聲強(qiáng)度和頻率等是目前文獻(xiàn)中常被探究的提取因素。蔡基智等人[11]將超聲輔助提取應(yīng)用于番茄渣中番茄紅素的工藝優(yōu)化中，在單因素試驗結(jié)合正交試驗法分析后得到優(yōu)化后的最佳工藝條件為以混合溶液乙酸乙酯與丙酮2∶1（V/V） 為提取劑，提取溫度40℃，料液比1∶5（g∶mL），超聲功率80 W，pH值6.0，提取時間20 min，在此條件下番茄紅素得率為62.52μg/g。Rocktotpal Konwarh等人[12]使用酶解法和超聲波法提取及二者耦合系統(tǒng)提取法對番茄皮中的番茄紅素提取效率相對比，結(jié)果得出二者耦合系統(tǒng)的提取率要分別高出5.62倍，1.25倍。超聲波輔助法對番茄紅素的提取效率更有利，但由于在處理過程中超聲波容易衰減，一般超聲有效作用區(qū)域呈環(huán)狀，如果提取容器直徑太大，罐的周壁就會出現(xiàn)超聲空白區(qū)，這一點限制了該方法用于番茄紅素的大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

2 提純方法

2.1 皂化法

皂化處理通過諸如脂肪等雜質(zhì)與堿反應(yīng)，以形成水溶性或醇溶性鹽來進(jìn)行。番茄紅素常用的純化方法是皂化法，其原理是在甘油中，番茄紅素油樹脂與K O H溶液發(fā)生皂化反應(yīng)，可以番茄細(xì)胞中的營養(yǎng)物質(zhì)分開（如蛋白質(zhì)、脂肪酸及三甘油酯等），形成不溶性番茄紅素。王峰[13]利用番茄紅素油樹脂為原料通過皂化反應(yīng)提取番茄紅素。結(jié)果表明，采用番茄紅素油樹脂5 g，按番茄紅素油樹脂5 g，丙二醇5 g，氫氧化鉀1.25 g，水1.25 g，皂化反應(yīng)溫度65℃，皂化反應(yīng)時間1 h，加水稀釋溫度70℃，洗滌水溫度75℃，洗滌3次的提取工藝，其提取率達(dá)到17%。何彩梅等人[14]研究富川臍橙皮粉末通過皂化法來提取番茄紅素，其最佳工藝為番茄紅素油樹脂∶丙二醇∶K O H∶水的比例3.5∶4.5∶1.5∶1.5，溫度60℃，時間1.5 h，所得番茄紅素的含量為2.9%，提取率達(dá)到20.13%。皂化法因其操作簡單，并且皂化反應(yīng)對于番茄紅素沒有任何影響，而被廣泛應(yīng)用。但在工藝研究方面并無太大變化，只是現(xiàn)有的基礎(chǔ)之上提高其提取率，但還是相對較低，因此此種方法主要應(yīng)用在實驗室里，去除油溶性雜質(zhì)，以及作為其他純化方法的前處理。

2.2 重結(jié)晶法

重結(jié)晶法是利用番茄紅素油樹脂混合物中各組分在不同溶劑中具有不同的溶解度及其溶解度受溫度的變化影響較大，從而進(jìn)行各組分之間的相互分離。而番茄紅素的溶解度與溫度存在正相關(guān)關(guān)系，溫度越高溶解度多大，在較高溫度的條件下進(jìn)行溶解，溫度降低時溶液會出現(xiàn)過飽和現(xiàn)象，從而使番茄紅素結(jié)晶析出。梅曉巖等人[15]采用重結(jié)晶法以6%的番茄紅素油樹脂作為反應(yīng)底物，分散劑為正己烷，助劑為無水乙醇，反應(yīng)溫度70℃，反應(yīng)時間60 min的工藝，并且水洗正己烷層達(dá)到pH值7，真空法除去部分溶劑，然后冷卻濾出番茄紅素晶體溶于65℃乙酸乙酯中達(dá)到飽和，最后緩慢降溫到0℃，以使番茄紅素晶體析出，采用此方法3次，總的產(chǎn)品得率達(dá)到24.7%，重結(jié)晶純度可達(dá)99.17%。蘇文貴等人[16]采用番茄紅素油樹脂作為反應(yīng)底物，溶劑為乙酸乙酯，結(jié)晶的溫度為-20℃，重結(jié)晶反應(yīng)時間8 h，經(jīng)過2次此結(jié)晶工藝，產(chǎn)品總得率高達(dá)40.26%，重結(jié)晶純度達(dá)到92.56%。重結(jié)晶法主要是將樣品進(jìn)行多次結(jié)晶從而達(dá)到純化的方法，雖然可以得到高達(dá)90%以上純度的番茄紅素，但由于受結(jié)晶次數(shù)的影響，導(dǎo)致耗能高，得到的晶體也比較少，這也是今后的重點研究方向。

2.3 柱層析法

柱層析法是用混合物中各組分理化性質(zhì)的不同，使其在吸附劑中能有采用不同的速度移動進(jìn)而達(dá)到分離的目的，其是一種較好的對多組分混合物進(jìn)行分離的方法。婁天軍等人[17]研究發(fā)現(xiàn)，采用柱層析法來進(jìn)行番茄紅素的提取，其最佳工藝為將番茄紅素油樹脂混合物溶于50 mL丙酮溶液，加入硅藻土25 g，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)直至蒸干備用。加入Al2O350 g，硅藻土20 g，進(jìn)行第1次層析；加入脫糖吸附劑X-OD 40 g，進(jìn)行第2次層析脫糖，最終番茄紅素的產(chǎn)品純度為7.5%，產(chǎn)品回收率高達(dá)32%。蘇文貴等人[18]研究發(fā)現(xiàn)，采用乙酸乙酯為洗脫劑，洗脫時間40 min，底物質(zhì)量濃度0.000 8 g/mL進(jìn)行柱層析，得到的番茄紅素含量達(dá)到34.55%。柱層析法操作簡便、分離純度高，不需要昂貴復(fù)雜的儀器設(shè)備，而且柱層析法純化時間短，可以在室溫下直接進(jìn)行，設(shè)備也可長時間使用，大量的純化番茄紅素，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。同時，該方法與紙層析、薄層層析相比不僅可用于番茄紅素的分析檢測，也可用于工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的分離。

3 結(jié)論

番茄紅素具有極強(qiáng)的抗氧化活性而被廣泛用于食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域，因此，如何高效利用番茄紅素是當(dāng)今研究的一大熱點。超聲輔助提取法的提取效率高于溶劑提取法，但是也存在聲波衰減的缺點。皂化法操作簡單，但其產(chǎn)品得率相對較低，而且不利于大規(guī)?；a(chǎn)。重結(jié)晶法需要對原料進(jìn)行多次結(jié)晶才能達(dá)到純化目的，成本較大，受結(jié)晶次數(shù)影響，番茄紅素的得率一直較低，并且不易保存，但純度可以達(dá)到90%以上。柱層析法雖然設(shè)備比較貴重，但可以進(jìn)行規(guī)?；a(chǎn)。今后采用多種技術(shù)相結(jié)合的方法來提取提純是研究方向，如先用皂化法出去油溶性雜質(zhì)，再用柱層析法純化與重結(jié)晶純化相結(jié)合進(jìn)行純化研究，以減少結(jié)晶級數(shù)，保證番茄紅素較高的得率及純度。