《番茄红素的提取及其性质研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《番茄红素的提取及其性质研究（78页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、摘要 番茄红素由1 1 个共轭双键和2 个非共轭双键组成，是许多类胡萝卜素合成的中间物质。 同时由于番茄红素是一种重要的天然类胡萝b 素，具有抗癌、调节免疫系统、清除自由基 和抗氧化等多种保健功能，近年来受到广泛关注。它广泛用于药品、化妆品和保健品中。 本文主要对物理化学方法、超临界C 0 2 法提取番茄红素的工艺进行了研究，测定其含量， 并对其进行初步分离纯化，进而研究了其清除自由基的能力以及温度、金属离子、酸、碱、 氧化剂、还原剂、光、防腐剂、糖对番茄红素稳定性的影响。本文的主要实验结果如下： 采用物理化学法从经过乙醇脱水的番茄果渣中提取番茄红素，并考察了时间、温度、 料液比及提取级数对番
2、茄红素提取率的影响，结果表明以氯仿为提取溶剂，最佳提取工艺 条件为料液比1 ：3 ，温度5 0 ，时间8 0 m i n ，提取次数3 次。在此条件下番茄皮、籽、酱 的提取率分别为8 6 8 7 ( P 料液比 温度 时间。番茄红素提 取的最佳工艺条件为A 2 8 3 C l D l ，即料液比为1 ：3 ，提取次数为1 次，温度为5 0 。C ，时间为 8 0 m i n 。但此结果未包含在正交表中，故进行验证性实验。结果发现，料液比1 ：3 ，温度5 0 “ C ， 时间为8 0 m i n ，提取次数为3 次时，提取效果最好。 3 9 第三章结果与讨论 3 1 1 2 番茄皮、番茄籽和番
3、茄酱提取效果比较 L a V a l - M 积i I l 【1 0 6 】将番茄中的有色体分为两类：一类为球状，存在于果皮中的凝胶状部 分中，其中含有大量的D 胡萝卜素；第二类存在于外果皮中，这类有色体中含有大量的番 茄红素。M c C a l l u m 1 0 刀研究了番茄红素和其它类胡萝卜素在番茄果实中的分布情况，发现 外果皮中的番茄红素和总类胡萝卜素含量最高，室腔内物质的胡萝b 素含量最高，番茄皮 比整个番茄果实中的番茄红素含量高2 - - - 4 倍。 表3 8 番茄皮、籽、酱中番茄红素含量及提取率比较 T a b l e 3 8E x 打a c t i o no fp e e l
4、 s e e da n dp a s t eo nl y c o p e n e 堕型巫量( 立垒笪鱼量鱼型! Q Q g 望塑里2堡塑主( 丝! 番茄皮5 0 0 0 2 0 6 3 98 3 2 7 8 6 8 7 ( P 番茄籽。因此，可从番茄酱厂的下脚料中提取附加值高的番茄红素。 第三章结果与讨论 3 2 超临界C O 。法 3 2 1 压力对不同类胡萝卜素提取的影响 调节温度为4 0 “ C ，调节压力在1 0 一- 4 5 M P a 之间，并对提取物进行紫外可见光谱扫描。 压力对番茄红素及B 一胡萝卜素、叶黄素提取的影响结果如图3 - 9P ) i ：示，1 - - + 5 分别
5、为l O M p a 、 15 M p a 、2 0 M p a 、2 5 M p a 和3 0 M p a 时提取物扫描图。 3 0 0 波长缸n ) 图3 - 9I O 一- 3 0 M P a 提取物紫外一可见图谱扫描 F i g 3 9U Vs p e c t r ao fe x t r a c t i o nf r o m10M P a t o3 0M _ P a 由图3 - 9 可见I O - - - 3 0 M P a 提取物具有三个特征吸收峰，其峰值分别为4 2 1 一 4 2 3 ，4 4 7 4 4 9 ，4 7 5 一- 4 7 7 n m 。这与p 一胡萝卜素和叶黄素标
6、准品的特征吸收峰一致【9 0 1 。因此可判断出 此压力范围内的提取物主要是p 一胡萝卜素与叶黄素的混合物，且3 0 M P a 时含量最大。 4 1 4 2 0 8 6 4 2 0 t t 1 O 0 0 0 0 第三章结果与讨论 4 0 04 5 0 波长( n l l l ) 图3 1 03 5 4 5 M P a 提取物紫外一可见波谱扫描 F i g 3 1 0U Vs p e c t r af r o m3 5 M P at o4 5 M P a o f e x t r a c t i o n 在图3 1 0 中，l 一3 分别为3 5 M P a 、4 0 M P a 和4 5 M
7、 P a 提取物扫描图，由图3 1 0 可见 3 5 - 4 5 M P a 提取物具有三个特征吸收峰，其峰值与图3 - 9 中的峰值相比有所红移。其峰值 分别为4 4 5 , - - - 4 4 7 ，4 7 2 “ - - 4 7 5 ，5 0 1 “ - 5 0 3 n m ，这与番茄红素标准品的特征吸收峰一致【9 0 】。 因此判断出该压力范围内的提取物主要是番茄红素。随着压力增大，番茄红素浓度增大。 这是因为萃取压力增加时，C 0 2 密度增加，其溶解番茄红素的能力增加，因而番茄红素萃 取率随之增加；同时，萃取压力增加还会减少分子间的传质距离，增加溶质和溶剂的传质 效率，有利于番茄红
8、素的萃取。 从图3 _ 9 , - - , 3 1 0 可知，当萃取压力增加时，番茄红素的量也逐渐增加，但两者并不呈线 性关系：当压力在C 0 2 的临界点附近时，番茄红素的得率很低；而当压力增加到1 5 - - 一3 0 M P a 左右时，再继续增加压力也不会使番茄红素的量有明显增加。因此如果只是希望得到番茄 红素粗提物，则只需将压力控制在1 5 - - 一，3 0 M P a 即可，而如果要得到较纯净的番茄红素浸提 液，则需将压力增大到3 5 M P a 左右。 3 2 2 高压下温度对不同类胡萝卜素提取的影响 尽管在样品中加入助提剂，如正己烷、乙醚和氯仿，可以增加流体的溶解力，提取的
9、效果有所增加，但残留的有机溶剂对产品的品质的影响是不容忽视的【9 。为此，我们通过 改变提取温度来增加提取效果。温度范围在4 0 - - 一8 0 “ C ，压力为3 5 M P a 。表3 - 9 所示为保持 压力恒定( 3 5 M P a ) ，改变温度时超临界C 0 2 提取番茄废弃物中番茄红素含量的变化。 4 2 4 2 D 矗 与 4 2 m t t L n n n O O 第三章结果与讨论 表3 9 不同温度下色素提取率 乃6 l e 3 9E f f e c t i o ni nd i f f e r e n tt e m p e r a t u r e s 温度( ) 番茄红素
10、( ) p 。胡萝卜素和叶黄素( ) 5 05 5 7 0 2 0 64 4 3 0 O 2 3 6 06 3 8 4 1 2 53 6 1 6 1 0 5 7 08 0 2 5 2 0 41 9 7 5 0 5 4 8 07 0 1 1 1 2 32 9 8 9 O 6 8 尽管三种色素结构上相似，但在流体中却表现出不同的溶解度。从表3 - 9 中的数据可 推断，在恒定压力下，升高温度有利于番茄红素的提取，这与J u a n 等的研究结果一致【9 2 】。 实际上，在5 0 “ C ，3 5 M P a 时，B 一胡萝卜素和叶黄素的提取率达到最高。当温度升高时，p 一 胡萝卜素和叶黄素的提取
11、率不再增加，而番茄红素含量显著增加。温度对番茄红素提取的 影响是较大的，这可能是因为番茄红素、p 一胡萝卜素和叶黄素在植物中存在于不同的部位， 而番茄红素晶体作为长的针状结构存在，因此它在低温下不易溶出。为了提取较多的番茄 红素，应适当地提高提取温度。因此，通过控制超临界萃取工艺条件即可实现萃取液的初 步分离。 3 2 3 最佳萃取温度的确定 从图3 1 1 可看出，温度只是在较低的范围才对提取物的得率有影响，即温度升高，番 茄红素的得率增加，这是由于升高温度可提高被提取物的蒸汽压及其扩散系数。但并不是 说温度越高，粗提物的得率越高。这种现象可由C 0 2 的超临界图来解释：当压力不变，温 度
12、升高时，超临界C 0 2 的密度下降，其溶解力和渗透力也下降，当这种趋势超过由于升温 而使被提取物的蒸汽压升高和扩散系数加大产生的效果时，提取率就会降低，从这个角度 来说，温度过高会使提取率下降。 4 3 第三章结果与讨论 、 长 褥 甾 辎 帐 鼎 辗 傩 1 02 03 04 05 06 07 08 09 0 1 0 0 。1 1 01 2 0 C 0 2 流量( m 1 ) 图3 1 1 不同温度番茄红素提取率 F i g 3 11 E f f e c t i o ni nd i f f e r e n tt e m p e r a t u r e s 图3 1 1 表明高) i , (
13、 3 5 M P a ) 下，温度对番茄红素提取的影响，其中代表4 0 “ C ，代表 5 0 “ C ，代表6 0 “ 1 2 。从图中可看出，当温度从4 0 。C 增至5 0 “ C 时，番茄红素含量稍有增加， 而当温度升至6 0 “ C 时，番茄红素含量显著增加，这与V a g i 的报道相符。无论是冷冻干燥 还是真空干燥，加热温度不会影响番茄红素含量( P 番茄酱。 4 1 2 超临界C 0 2 法的萃取工艺 1 采用超临界C 0 2 法萃取番茄红素可避免有机溶剂残留问题。 2 在超临界C 0 2 法萃取工艺中，高压有利于番茄红素的提取，而低压有利于其它类胡 萝卜素的提取。 3 在高压
14、下，提高提取温度至7 0 ，可使番茄红素在浸提液中的量达到8 0 以上。 4 对影响番茄红素提取率的三个主要因素温度、压力及原料粒度采用响应面分析 法进行分析，得出最佳提取条件为：温度为5 0 2 3 。C ，压力为3 0 6 5 M P a ，原料粒度为0 3 2 m m 。 由以上最佳参数预测番茄红素的含量为2 5 3 2 6 4 - 1 0 2 5g 1 0 0 9 干物质。 4 1 3 番茄红素的分离纯化 1 采用硅胶薄板对浸提液进行层析分离。 2 薄层层析的展层剂为，石油醚：二氯甲烷：- - 氯甲烷( 1 8 5 ：1 3 ：0 2 V ) 。 3 用湿法装柱，对浸提液进行柱层析，洗
15、脱液同薄层层析液。 4 浸提液中分离出三种色素，分别为p 一胡萝卜素、番茄红素和叶黄素。 4 1 4 番茄红素抗氧化性研究 采用化学发光仪测定番茄红素清除超氧阴离子和D P P H 自由基能力。 L y c 浓度在0 2 0 p g m l ，超氧阴离子清除率呈线性上升，回归方程为：y = 3 4 9 7 1 x + 2 4 0 0 ( R 2 = 0 9 8 7 9 ) 。对0 2 0 斗g m 1 的曲线进行拟合计算得L y p 对超氧阴离子清除率在5 0 时所 需的浓度E C s o 为1 4 2 7 1 上g m l ( P O 0 1 ) 。 6 4 第四章总结与展望 L y p 对
16、D P P H 的清除率与浓度的关系与其清除超氧阴离子的情况非常相似，在较低浓 度0 3 0 蚓m l 时呈显著的线性关系，回归方程为) r ：3 5 0 2 9 x + 1 6 0 0o 王2 = o 9 9 3 8 ) 。对浓度0 - 3 0 嵋“的曲线进行拟合计算，得L y p 对D P P H 抑制的E C s o = 5 0 3 6r t g l m l 口 o 0 1 ) 。 4 1 5 番茄红素稳定性的研究 对番茄红素稳定性进行了研究，发现番茄红素对热具有很好的稳定性，对F e 3 + 和C u 寸 的稳定性较差，其它金属离子则较稳定。酸对番茄红素具有较强的破坏作用。而碱的影响 则不大，番茄红素对碱比较稳定。番茄红素对氧化剂、还原剂、防腐剂、糖稳定。番茄红 素对光十分不稳定，尤其是日光直射下1 2 h 即可损失完毕
