王海紅，陳華，楊志莉，谷文

果蔬中番茄紅素提取工藝優(yōu)化研究

王海紅，*陳華，楊志莉，谷文

（鞍山師范學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，遼寧鞍山114007）

以圣女果為原料，采用有機(jī)溶劑提取法，將番茄紅素提取量作為考查指標(biāo)，進(jìn)行單因素試驗(yàn)及正交試驗(yàn)優(yōu)化，確定圣女果中番茄紅素的最佳提取條件為浸提劑中丙酮與石油醚配比1∶1，番茄漿與浸提劑料液比1∶4，浸提溫度38℃，浸提時(shí)間40min，提取量為2.35μg/g。

圣女果；番茄紅素；提取

圣女果又名葡萄番茄、櫻桃番茄，茄科番茄屬一年生草本植物。圣女果中含有谷胱甘肽和番茄紅素等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。番茄紅素（Lycopene），是一種類(lèi)胡蘿卜素天然色素，屬于異戊二烯類(lèi)化合物，具有多種生理功能和功效。常用的番茄紅素提取方法是浸提法，選用合適的原料，既可以節(jié)約溶劑，又可以達(dá)到較好的浸提效果[1]。試驗(yàn)采用混合溶劑提取法從圣女果中提取番茄紅素，分析了不同的浸提溫度、浸提時(shí)間、料液比、浸提液配比等條件下的提取效果，確定了最佳的提取條件，為進(jìn)一步工業(yè)化生產(chǎn)提供了一定的理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料及儀器

新鮮圣女果，購(gòu)自鞍山農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)。

PL2002型電子天平，梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司產(chǎn)品；TU－1810型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，北京譜析通用儀器有限責(zé)任公司產(chǎn)品；CDE-300C型勻漿機(jī)，上海金達(dá)生化儀器有限公司產(chǎn)品。

番茄紅素標(biāo)準(zhǔn)品（蘇丹Ⅰ色素）、石油醚、丙酮、異丙醇，所有試劑均為分析純。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 最大吸收波長(zhǎng)的確定

將圣女果中番茄紅素提取液在紫外-可見(jiàn)光區(qū)300～600nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行掃描，得到番茄紅素的吸收光譜圖，從而確定番茄紅素的最大吸收波長(zhǎng)。

1.2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

采用蘇丹Ⅰ色素代替純番茄紅素標(biāo)準(zhǔn)品制作標(biāo)準(zhǔn)曲線，分別測(cè)定由蘇丹Ⅰ色素和無(wú)水乙醇配制出質(zhì)量濃度2，4，6，8，10，12μg/mL番茄紅素的標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別對(duì)其OD值進(jìn)行測(cè)定，以番茄紅素質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)、吸光度為縱坐標(biāo)，繪制番茄紅素標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.2.3 番茄紅素含量測(cè)定

將番茄紅素提取液稀釋適當(dāng)倍數(shù)后測(cè)定吸光度，利用番茄紅素標(biāo)準(zhǔn)曲線和線性回歸方程計(jì)算番茄紅素的含量。

式中：C——標(biāo)準(zhǔn)曲線得到提取液質(zhì)量濃度，μg/mL；

V——浸提劑體積，mL；

m——樣品質(zhì)量，g。

1.2.4 番茄紅素提取工藝流程

新鮮圣女果→去雜清洗→切碎勻漿→異丙醇預(yù)處理→35℃水浴中振蕩提取10min→去除異丙醇→加入不同體積比浸提劑丙酮與石油醚→35℃水浴中振蕩提取35min→抽濾→濾液稀釋適當(dāng)倍數(shù)→波長(zhǎng)472nm處測(cè)量吸光度→計(jì)算番茄紅素提取量。

1.2.5 單因素試驗(yàn)

以番茄紅素的提取量為測(cè)定指標(biāo)，在浸提溫度35℃，浸提時(shí)間40min，料液比1∶1，浸提劑（丙醇與石油醚混合液）配比4∶1，3∶1，2∶1，1∶1，1∶2，1∶3，1∶4的條件下，測(cè)定提取量；在浸提溫度35℃，料液比1∶1，浸提劑（丙醇與石油醚混合液）配比1∶4，浸提時(shí)間10，20，30，40，50，60，70min的條件下，測(cè)定提取量；在料液比1∶1，浸提時(shí)間40min，浸提劑（丙醇與石油醚混合液）配比1∶4，浸提溫度20，25，30，35，40，45℃的條件下，測(cè)定提取量；在浸提溫度35℃，浸提時(shí)間40min，浸提劑（丙醇與石油醚混合液）配比1∶1，料液比1∶1，1∶2，1∶3，1∶4，1∶5，1∶6的條件下，測(cè)定提取量；分別進(jìn)行單因素試驗(yàn)，各條件下做3次平行試驗(yàn)，計(jì)算番茄紅素提取量。

1.2.6 正交試驗(yàn)

以番茄紅素提取量為考查指標(biāo)，對(duì)單因素中丙酮與石油醚配比、料液比、浸提溫度、浸提時(shí)間進(jìn)行四因素三水平L9（34）的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析得出最佳提取條件。

1.2.7 驗(yàn)證試驗(yàn)

采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)得出最佳提取條件進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，測(cè)定番茄紅素提取量。

2 結(jié)果與討論

2.1 番茄紅素最大吸收波長(zhǎng)的確定

番茄紅素的吸收光譜見(jiàn)圖1。

圖1 番茄紅素的吸收光譜

由圖1可知，番茄紅素在紫外-可見(jiàn)光區(qū)的最大吸收波長(zhǎng)為472nm。

2.2 番茄紅素標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

以吸光度OD值為縱坐標(biāo)、番茄紅素質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，制作番茄紅素標(biāo)準(zhǔn)曲線。已知番茄紅素質(zhì)量濃度在0～12μg/mL，于波長(zhǎng)472nm處測(cè)吸光度時(shí)，則吸光度Y與番茄紅素質(zhì)量濃度X之間呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，其關(guān)系為Y=0.1070X-0.0075，R2= 0.9920，可利用標(biāo)準(zhǔn)曲線法對(duì)番茄紅素含量進(jìn)行定量分析。

番茄紅素的標(biāo)準(zhǔn)曲線見(jiàn)圖2。

圖2 番茄紅素的標(biāo)準(zhǔn)曲線

2.3 單因素試驗(yàn)

2.3.1 番茄漿與浸提劑料液比的確定

料液比對(duì)番茄紅素提取量的影響見(jiàn)圖3。

圖3 料液比對(duì)番茄紅素提取量的影響

由圖3可知，番茄漿與浸提劑料液比對(duì)番茄紅素的提取有影響，隨著料液比的增大，番茄紅素的提取量增大。料液比1∶4時(shí)番茄紅素提取量達(dá)到最大值，即此時(shí)可以將大部分番茄紅素提取出來(lái)；之后隨著料液比的增加，提取量趨于穩(wěn)定，即浸提劑對(duì)溶質(zhì)而言，分布空間已足夠大，故對(duì)番茄紅素提取量影響不大。

2.3.2 浸提劑配比的確定

丙酮與石油醚配比對(duì)番茄紅素提取量的影響見(jiàn)圖4。

圖4 丙酮與石油醚配比對(duì)番茄紅素提取量的影響

由圖4可知，浸提劑（丙酮與石油醚混合物）的不同配比對(duì)番茄紅素的提取量有影響，其中丙酮與石油醚最佳的配比為1∶1，浸提效果最好。二者

混合時(shí)能夠相互促進(jìn)，在番茄紅素提取中發(fā)揮出更大的作用，更有利于番茄紅素的溶出。

2.3.3 浸提時(shí)間的確定

浸提時(shí)間對(duì)番茄紅素提取量的影響見(jiàn)圖5。

圖5 浸提時(shí)間對(duì)番茄紅素提取量的影響

由圖5可知，隨著浸提時(shí)間的延長(zhǎng)，番茄紅素提取量明顯增加，但增長(zhǎng)幅度逐漸變小，在浸提40min時(shí)番茄紅素的提取量達(dá)到最大值。這是因?yàn)榉鸭t素是胞內(nèi)色素，使內(nèi)部的番茄紅素逐漸溶出，最終達(dá)到一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡需要一定時(shí)間才能完成。而40min以后，番茄紅素的提取量反而有所下降，這可能是由于浸提時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，不利于色素的穩(wěn)定，也不利于色素的純度。

2.3.4 浸提溫度的確定

浸提溫度對(duì)番茄紅素提取量的影響見(jiàn)表6。

表6浸提溫度對(duì)番茄紅素提取量的影響

由圖6可知，浸提溫度是影響提取過(guò)程的一個(gè)重要參數(shù)。當(dāng)浸提溫度在20～35℃時(shí)，提取量隨浸提溫度升高而增加；在35℃時(shí)達(dá)到最大。這是因?yàn)殡S著浸提溫度升高，分子熱運(yùn)動(dòng)加快，番茄紅素溶解在浸提劑中的速度隨之增加；當(dāng)浸提溫度高于35℃時(shí)，提取量反而降低，這是因?yàn)榉鸭t素不穩(wěn)定，在較高浸提溫度下易于分解或發(fā)生其他反應(yīng)，致使提取量降低。所以，浸提溫度選擇35℃左右為宜。

2.4 正交試驗(yàn)

2.4.1 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

在單因素試驗(yàn)條件下，以番茄紅素提取量為考查指標(biāo)，對(duì)單因素條件丙酮與石油醚配比、番茄漿與浸提劑料液比、浸提溫度、浸提時(shí)間進(jìn)行L9（34）的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，測(cè)定番茄紅素提取量，經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析得出最佳提取條件。

正交試驗(yàn)結(jié)果與分析見(jiàn)表1，正交試驗(yàn)方差分析見(jiàn)表2。

由表1可知，試驗(yàn)結(jié)果RA＞RB＞RC＞RD，表明丙酮與石油醚配比為主要影響因素，對(duì)番茄紅素提取量影響最大，料液比次之，浸提溫度再次之，浸提時(shí)間的影響最??；最佳提取條件是A2B2C3D3，綜合考慮經(jīng)濟(jì)和能源成本，確定最佳提取工藝條件為浸提劑中丙酮與石油醚配比1∶1，番茄漿與浸提劑料液比1∶4，浸提溫度38℃，浸提時(shí)間40min。

表1 正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

表2 正交試驗(yàn)方差分析

由表2的方差分析結(jié)果可知，因素A，B對(duì)番茄紅素提取量的影響差異極顯著；因素D對(duì)結(jié)果影響在試驗(yàn)水平范圍內(nèi)不顯著；各因素對(duì)提取量影響的主次順序與極差分析的結(jié)果一致。

2.4.2 正交結(jié)果驗(yàn)證試驗(yàn)

按正交試驗(yàn)確定的最佳工藝條件為浸提劑中丙酮與石油醚配比1∶1，番茄漿與浸提劑料液比1∶4，浸提溫度38℃，浸提時(shí)間40min進(jìn)行驗(yàn)證；平行試驗(yàn)3次，提取量為2.35μg/g，優(yōu)于正交試驗(yàn)結(jié)果。

3 結(jié)論與討論

有機(jī)溶劑（丙酮和石油醚）提取果蔬圣女果中天然色素番茄紅素最適工藝條件為浸提劑中丙酮與石油醚配比1∶1，番茄漿與浸提劑料液比1∶4，浸提溫度38℃，浸提時(shí)間40min，提取量為2.35μg/g。有機(jī)溶劑提取天然食用色素，適于企業(yè)工廠化、規(guī)?；罅可a(chǎn)使用。

[1]姚佳，蒲彪.番茄紅素提取工藝及檢測(cè)方法的研究進(jìn)展[J].食品與發(fā)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

鞍山師范學(xué)院2015年度大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃資助項(xiàng)目（201510169032）。

王海紅（1996—），女，在讀本科，研究方向?yàn)槭称飞锘瘜W(xué)分析。

*通訊作者：陳華（1978—），女，碩士，講師，研究方向?yàn)槭称飞锘瘜W(xué)分析。