番茄中番茄红素的提取【文献综述】.doc

1、毕业 论文文献综述 应用化学 番茄中番茄红素的提取 番茄红素 (lycopene)是成熟番茄的主要色素 ， 它是一种不含氧的不饱和类胡萝卜素。1875 年， Millardet 从番茄中得到了番茄红素的粗提取物，当时将其命名为 solanorubin1。后来， Schunck 发现番茄中的这种红色素和其中所含的胡萝卜素不同，将这种红色素命名为 Lycopene，使用至今。 1910 年 Willstaller 和 Escher 对番茄红素进行研究发现番茄红素是胡萝卜的异构体，并首次确定了其分子式为 C40H562，分子量为 536.85。番茄红素的化学结构式为含有 11 个碳碳双键，末端无芳香

2、环，为开环结构的平面共轭多不饱和脂肪烃。番茄红素呈黄色到红色，纯品为针状深红色，晶体熔点为 175，不溶于水，难溶于甲醇、乙醇，可溶于乙醚、石油醚、己烷、丙酮 ， 易溶于氯仿、二硫化碳、苯、油脂等有机溶剂。 番茄红素在自然界中常以全反式的形式存在，主要存在于番茄、西瓜、木瓜和芒果等水果 的根部 ，其中番茄中番茄红素含量为最高。而人体血清中的番茄红素主要以顺式构型存在，含量为 0.2-1.0umol/L，反式构型只占 41%3。 在之前的一段时间 里，人们研究最多的是 -胡萝卜素，因为它是维生素 A 的前体，对维持人体健康起到了重要的作用。长期以来，由于没有 -胡萝卜素那样的 -芷香环结构，不具

3、有维生素 A 源活性，番茄红素一直作为一种普通的植物色素，所以并未引起太多的关注。然而，番茄红素不仅给番茄等其他水果提供了鲜艳的红色，而且还具有较强的抗氧化性和防癌抗癌的作用。番茄红素是目前已知的最具有效抗氧化的活性物质，最新研究结果表明番茄红素的抗氧化性很强，是维生素 E的 100 倍，是 -胡萝卜素的 2倍以上。番茄红素已经成为一种很有应用前景的脂溶性天然色素，它被人们誉 为“藏在西红柿里的黄金” 4。 目前，世界上番茄红素的开发生产主要是从植物番茄中提取，主要有直接粉碎法，固液萃取（浸提法），酶反应法，超临界萃取法。此外，化学合成法和微生物发酵法，高效液相色谱法，有机物制备色谱分析系统提

4、取法也可以生产番茄红素。 一、直接粉碎法 1 将番茄皮粉碎，作为着色粉直接添加于食品中。 工艺：原料番茄皮晾干粉碎着色包装产品 二、 固液萃取法（溶液浸提法） 番茄红素不溶于水，难溶于甲醇、乙醇，可溶于乙醚、石油醚、己烷、丙酮，易溶于氯仿、二硫化碳、苯、油脂等有机溶剂。根据这一性 质，可利用亲脂性有机溶剂从番茄中提取番茄红素，即固液萃取（溶液浸提）。此法主要步骤包括将新鲜番茄或番茄皮制成浆体，选用一种有机溶剂或混合溶剂作为萃取液进行固液萃取最后将萃取液真空浓缩，得到色素产品，此方法简单易行，不需要复杂的仪器设备和工艺条件。 沈莲清 5等采用溶剂提取法，研究了预处理方法、溶剂的选择、液料比、 p

5、H 值等条件对番茄红素提取率的影响。结果表明最佳提取条件为：番茄原料经离心脱水的预处理后，使用丙酮 :正己烷 (2:l)为提取剂，料液比 1:6， PH6。 张晓敏 6等选用番茄酱和新鲜番茄皮为原料，以 丙酮为提取溶剂，料液比 1:8，提取温度 40，每次提取 70min，提取级数为 3，可获得最佳提取效果。张亮 7等也进行了有机溶剂提取番茄红素的研究。原料番茄酱经 CaCO3、异丙醇处理后，用混合溶剂（石油醚 :丙酮 =1:l）抽提至溶液无色，利用 HPLC 法测得提取率为 26.60mg/100g。国内还有专利报道可将含油树脂和丙酮 /乙酸乙醋溶剂混合、加热，然后真空过滤，之后可得到番茄红

6、素含量 90%的晶体。 在研究提取番茄红素方法过程当中，考虑到成本和技术问题，大部分的学者都采用溶固液萃取法（溶液浸提法）进行研究。选取 适当萃取液是影响产品纯度和收率的重要因素，常用的萃取液有石油醚、丙酮、石油醚丙酮的混合液和正己烷等 8。但由于番茄中还含有其它成分，而且有机溶剂会有痕量残留，只单单采用溶剂萃取，得到的产品一般纯度不高，番茄红素含量约在 5-10%左右，而且通常不会产生番茄红素晶体，而是一种呈油状的物质，即番茄红素油树脂。 番茄中除番茄红素外还含有其它的成分，如糖分、果胶、无机盐、有机酸和醋类物等，为了得到纯度更高的番茄红素晶体，人们通常对番茄进行预处理，水洗掉其中的水溶性物

7、质或把固液萃取后的番茄红素油树指进一步纯化。专利报 道，将番茄红素油树脂溶解在丙三醇中，加溶液，进行皂化反应，可将番茄细胞碎片中的蛋白质、脂肪酸、二甘油脂、三甘油脂和脂肪酸指分开，形成水溶性皂化产物，释放出其中包含的水不溶性番茄红素。总体流程：新鲜番茄捣碎水洗减压抽滤（去除水分）滤渣固液萃取离心粗产品加丙三醇皂化其他精制纯化成品 9。 2 三、酶反应法 1979 年，日本一专利介绍了利用番茄皮自身酶反应来提取番茄红素的方法。在微碱性条件下（ pH=7.5-9.0），使番茄皮中的果胶酶和纤维素酶反应，分解果胶和纤维素，使番茄红素的蛋白质复合物从细 胞中溶出，所得色素为水分散性色素。还有研究者通过

8、加外源酶的方法来提取番茄红素。 沈莲清等 10也通过实验证明，用果胶酶和纤维素酶都能极大的增加番茄红素的产率，对于番茄果实来讲，果胶酶比纤维素酶更加有效，提取率增加了 18u/g（ 40%）。经果胶酶和纤维素酶处理比对照的番茄红素提取量分别增加了 160%和 120%。如果用番茄皮作原料，果胶酶也显示出较好的提取效果，提取率增加了 5ug/g（ 13%）比对照分别增加了 663%和 650%。 四、超临界萃取法 超临界流体萃取法是一种处于工业开发阶段的新型食品、化 工分离过程。它利用超临界流体做萃取剂，从液体或固体物料中萃取、分离和纯化物料。 近二十几年来，随着我国食品行业对高新技术的日益重视

9、及高新技术人才的不断充实，超临界萃取技术的基础及应用研究都取得了令人鼓舞的成果。虽然国内许多科研机构都在致力于超临界萃取番茄红素工艺的研究，但大多数只是停留在实验室阶段，难于形成工业化规模。 五、微生物发酵法 近些年来，研究人员在利用微生物发酵生产番茄红素方面进行了大量研究，涉及的微生物主要有红色细菌、霉菌、一些基因改造的酵母菌和藻类。利用霉菌 Blakeslea trispora 的发酵可生产番茄红素，但需加入一些杂氮化合物如嘧啶等抑制其中的环化反应。 Cavrilov等人在霉菌的发酵液中添加了 1%的烟草废弃物，经 110h发酵，得到番茄红素约 60-80mg/100mL11。用三抱布拉氏

10、霉菌发酵生产技术获得的结晶番茄红素，经异丁基醋酸盐再结晶可得到高纯度的全反式番茄红素 l2。 番茄红素作为一种很有发展前途的新型功能性天然色素，其制备和提取方法备受关注。目前，我国番茄红素的生产和研究均处于起步阶段。番茄红素的提取主要是从植物番茄中提取，生产工艺上主要有直接捣碎法、固液萃取法、酶反应 法和超临界萃取法等。直接捣碎法将番茄粉碎只是对番茄的粗加工；酶反应法是利用特定的酶反应得到水分散性的色素，微生物发酵法则是利用霉菌发酵生产番茄红素，但两者存在的共同缺点是没有有效的酶或霉菌，影响因素多，而且操作复杂，无法形成大规模的生产；采用超临界3 萃取法提取番茄红素还处于工业开发阶段，化工分离

11、过程中所要求的工艺条件高，投资大。固液萃取法是色素提取的基本方法，此法操作简单，成本低，所以研究者多采用固液萃取法提取番茄红素。但至今为止，国内尚没有开发出真正意义上的番茄红素产品。 通过各国学者的不断努力，在原有生产 工艺的基础上还开发出了许多高科技的生产技术，如日本 Kirin Brewerry 公司采用代谢工程技术，即通过 DNA 重组技术改变细胞的代谢系统生产番茄红素。此外，一些国外的研究者通过杂交育种选育了一种番茄红素含量很高的番茄品种，其含量是其它番茄品种的 4-5 倍，并以此为原料采用一种非化学的比较传统的方法生产番茄提取物。如今，科学家不仅仅从番茄红素的生产和提取工艺上进行研究

12、创新来提高提取率，还转向于研究提高原料中番茄红素的含量从而获得更多高纯度的番茄红素，这也是未来番茄红素开发的发展方向。虽然我国番茄红素的研究和生 产尚在起步，如果在现有基础上开发出高含量番茄红素的番茄，将传统工艺与高科技技术结合，相信番茄红素的开发和生产将会很快发展壮大。 参考文献 1李春生 . 番茄红素的研究概况 J. 农产品加工学刊 , 2009, 1: 71-73. 2Nguyen, M. L., Schwartz, S. J. Lycopene: chemical and biological propertiesJ. Food Technology, 1999, 53: 38-45.

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14、开发研究 J. 河北工业大学学报 , 2001, 30: 88-94. 9汪雨潇 . 番茄红素提取与分离的研究 J. 化学工程与装备 , 2009, 1: 88-93. 10沈莲清 , 许明峰 , 王向阳 . 番茄红素的酶法辅助提取研究 J. 中国调味品 , 2007, 4: 65-86. 11GAVRILOV A S, KISELEVA A I, MATUSHIKINA S A. Industrial production of lycopene by a microbiological methodJ. Applied Chemistry and Microbiology, 1996, 32: 4 492-494. 12Estrella, J. F., Lopez-ortiz, W., Cabri, C., et al. Natural lycopene from Blakeslea trispora: all-trans lycopene thermochemical and structural propertieJ. Thermochimica Acta, 2004, 417: 157-161.