超聲波法和微波法提取番茄紅素的對比

張 楊

北方工業學校，遼寧 盤錦 124021

番茄紅素是一種脂溶性天然色素，其純品為深紅色針狀晶體，分子式為C40H56，由11個共軛及2個非共軛碳-碳雙鍵組成 其是許多類胡蘿卜素生物合成的中間體，由于番茄紅素具有較強的抗氧化活性等生理作用而備具有廣闊的市場前景。目前，浸提法、超聲波法、微波法、超臨界CO2萃取是我國主要的番茄紅素的提取方法，番茄紅素屬于脂溶性色素，因此，有機溶劑不易滲透穿過物質的細胞壁與細胞膜，若直接應用浸提法，那么提取物就不容易從細胞器中溶出，超臨界CO2萃取法的成本較貴，所以，本試驗對超聲波法和微波法進行了工藝對比，對比各因素對提取效果的影響，擬找出最優提取方案。

1 番茄紅素簡介

番茄紅素是很重要的類胡蘿卜素 ,其主要特點有：較強的清除自由基、優異的生理功能、碎滅單線態氧的能力等。,番茄紅素是由共扼及數個非共扼碳碳雙鍵組成的直鏈型碳氫化合物,這一結構特點導致 了它極不穩定,在光、熱和氧的作用下很容易被氧化降解。

番茄紅素的分布很廣，多分布在成熟的紅色植物果實中。番茄、西瓜、紅色葡萄袖、木瓜及苦瓜籽、番石榴等食物中都有發現，其中含量最高的是番茄果實，可達，且成熟度越高，番茄紅素的含量越多[1]。在秋橄欖這種漿果 中番茄紅素的含量相當于番茄的17倍。番茄紅素也廣泛分布于人體的各種器官和組織中，如血液、腎上腺等。

2 番茄紅素的作用、前景

番茄紅素是一種脂溶性天然色素，作為一種類胡蘿卜素，其抗氧化性能在類胡蘿卜素中最強，清除單線態氧的能力是VE的100倍，另外番茄紅素還具有抑制突變、降低核酸損傷等生物學特性，能有效預防前列腺癌 消化道癌及血管疾病的發生，對防治肝硬化、高血壓、高血脂、高膽固醇以及活化免疫細胞和延緩衰老等方面都有重要作用[2]。

1）多食用番茄紅素含量豐富的食物可大大降低人體患某些癌癥的可能性。番茄紅素已被確認為同其他類胡蘿卜素一樣與癌危險呈負相關，甚至是惟一與某些癌癥呈負相關的類胡蘿卜素。番茄紅素可以防止前列腺癌及消化道包括結腸、直腸及胃癌的產生；

2）番茄紅素對預防和治療心血管疾病、動脈硬化和腫瘤等各種成人病以及增強人體免疫力等具有重要意義；

3）番茄紅素具有延緩肌體衰老的作用 ,主要表現在人體器官中的番茄紅素含量與大多數退行性疾病呈負相關；

4）番茄紅素對氧化脅迫導致的皮膚損害有保護效應。

因為與果皮相連部分果肉的番茄紅素含量比果實其他部位果肉高的多，故番茄皮中番茄紅素的含量并不比果肉中的低，從番茄皮渣中提取番茄紅素不僅充分利用廢棄物資源，保護了環境，而且擺脫季節和地域上的限制，增加番茄產業的經濟效益[3]。最近幾年來，番茄紅素在人體健康及疾病防治方面的潛在作用引起了人們越來越濃厚的興趣，其開發前景非常廣闊。

3 實驗部分

3.1 主要實驗儀器

TDL-5-A臺式離心機；JY92-2D型超聲波細胞粉碎機；lwmc-205可調功率微波化學反應器：；RE-3000A 旋轉蒸發器；UVmini-1240紫外可見分光光度計；電子天平；SHZ-D （III）循環水式真空泵；DHG- 9023 鼓風干燥箱，T6 新世紀紫外分光光度計，JYL-B050 型九陽料理機，BCD-170 電冰箱，KQ-A 型玻璃儀器氣流烘干器，XH-2008D 型電腦智能溫控低溫超聲合成萃取儀等

3.2 實驗材料

無水碳酸鈉、95% 乙醇、丙酮、石油醚（沸程60℃～90 ℃）、正己烷均為國產分析純、甲醇、乙腈、二氯甲烷為進口色譜純市售番茄醬（產地新疆）、乙酸乙酯。

3.3 提取番茄紅素的提取

3.3.1 試驗流程

番茄皮渣 →水洗離心→ 乙醇預處理→ 不同方法提取→ 濾液真空減壓濃縮→紫外分光光度計檢測[4]。

3.3.2 響應面分析試驗及正交試驗

稱取適量番茄皮渣，蒸餾水洗滌，5000r/min離心20min預處理離心后的番茄皮渣，用95%vol乙醇避光處理2次，每次20min用超聲波輔助提取和微波輔助提取預處理后的番茄皮渣，通過響應面分析試驗和正交試驗，確定2種方法最佳提取工藝，并對其進行比較[5]。

3.4 提取率及提取級數的確定

準確稱取處理好的番茄皮多次浸提，直至提取液吸光度值基本為零，可認為已經把番茄紅素全部提出 分別收集各次提取液并測定其體積（V， ml）和吸光度值（A）計算各次提取率[6]。

4 結果與討論

4.1 超聲波輔助提取正交分析試驗結果

1）溶劑對番茄紅素提取率的影響如表1所示：

溶劑 無水乙醇 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%

由試驗結果可知，石油醚的提取效果明顯優于其它有機溶劑；而氯仿的提取效果次之，但氯仿毒性較大。因石油醚價格便宜且量較大，故本試驗以石油醚作為提取劑。

2）采用石油醚做溶劑，提取時間對番茄紅素提取率的影響見下表：

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

由試驗結果可知：采用石油醚做溶劑時，超聲提取時間取15min最好。

3）以石油醚作為提取劑超聲提取時間取15min時，溫度對提取率的影響如下表所示：

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

由試驗結果可知： 溫度升高，石油醚對番茄紅素的溶解能力增大， 含量逐漸升高， 但是溫度過高會改變番茄紅素的結構， 故考慮單因素影響時最佳提取溫度為25℃。

4）結論

由以上實驗可知采用超聲波法提取番茄紅素以石油醚作為提取劑，超聲提取時間取15 min，提取溫度為25℃時提取效果最佳。

4.2 微波輔助提取正交分析試驗結果

1）溶劑對番茄紅素提取率的影響如表1所示：

溶劑 無水乙醇 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，用微波提取番茄紅素是用乙酸乙酯做溶劑最好。

2）以乙酸乙酯為溶劑時，處理時間對提取率的影響如下圖：由圖可知，以乙酸乙酯為溶劑，處理時間為25s時最好。

3）以乙酸乙酯為溶劑，處理時間為25s時，溫度對番茄紅素提取率的影響如下圖：

溫度（℃） 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，以乙酸乙酯為溶劑，處理時間為25s時提取溫度為50℃提取效果最佳。

4）結論

從提取溶劑、 提取時間、提取溫度等方面研究了利用微波技術提取番茄紅素的最優工藝條件：以乙酸乙酯為溶劑在50℃是提取25s，番茄紅素的提取率最佳。

5 超聲波法和微波法提取番茄紅素的比較研究

由以上實驗可知微波法要比超聲波提取提取時間要短好多。避免因提取時間過長而造成番茄紅素氧化損失，提取率較高。此外超聲波提取所用的溶劑石油醚市場價大概8800元/頓，而微波提取的溶劑乙酸乙酯市場價5000元/頓，采用微波提取就節約了生產成本，故采用微波法提取較好。

[1]成堅，曾慶孝.番茄紅素的性質及生理功能研究進展[J].食品發酵工業，2007，26(2)：75-79.

[2]鄧宇，張衛強.番茄紅素提取方法的研究[J].現代化工，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]左愛仁，范青生.超聲波萃取番茄紅素的研究[J].食品工業，2003(5)：36-38.

[5]祝曙華.番茄紅素的性質及提取方法[J].食品工業科技，2000(6)：25-30.

[6]李敏，張益娜，謝瓊，等.超聲波在番茄醬中提取番茄紅素的工藝研究[J].食品工業，2008(2)：23-26.