超高压提取番茄渣中番茄红素的工艺优化

25※工艺技术食品科学2010, Vol. 31, No. 02超高压提取番茄渣中番茄红素的工艺优化靳学远1，李 晓2，秦 霞1，刘 红1(1.淮南联合大学化工系，安徽 淮南 232001；2.郑州轻工业学院食品与生物工程学院，河南 郑州 450002)摘 要：采用超高压技术提取番茄渣中番茄红素，在单因素试验基础上，采用正交试验法对番茄渣中番茄红素的超高压提取工艺进行优选，选用L 9(34)进行正交试验，以番茄红素提取率为指标，考察超高压压力、保压时间、固液比、提取次数对番茄红素提取率的影响。

得到的最佳工艺条件为超高压压力300MPa 、保压时间5min 、固液比1:10(g/mL)、提取次数3次。

番茄红素的提取率可达83.2%。

超高压提取方法得率高、提取时间短，是一种提取番茄渣中番茄红素的适宜方法。

关键词：超高压；番茄渣；番茄红素；提取工艺Orthogonal-array-design Optimization of Ultra High Pressure Extraction of Lycopene from Tomato SkinJIN Xue-yuan 1，LI Xiao 2，QIN Xia 1，LIU Hong 1(1. Departmen of Chemistry Engineering, Huainan Union University, Huainan 232001, China ；2. School of Food and Biological Engineering, Zhengzhou University of Light Industry, Zhengzhou 450002, China)Abstract ：As a novel technique which helps achieve the extraction of bioactive substances from botanic materials under room temperature, ultra high pressure (UHP) extraction is an attractive alternative to conventional techniques that include microwave extraction, ultrasonic extraction, supercritical extraction, etc due to time saving, low energy consumption and impurity dissolution,and high extraction efficiency. Therefore, this technique was also applied to the extraction of lycopene from tomato skin in this study. The optimal UHP extraction process was investigated for maximizing lycopene yield using orthogonal array design based on single factor experiments, where the effects of UHP pressure level, holding time, solid/liquid ratio and extraction number on lycopene yield were examined. Results showed that a maximum lycopene yield of 83.2% was obtained through the triplicate extraction at a solid/liquid ratio of 1:10 (g/mL) enhanced by UHP treatment at 300 MPa pressure level held for 5 min.Key words ：ultra high pressure ；tomato skin ；lycopene ；extraction technology中图分类号：TS201.1 文献标识码：A 文章编号：1002-6630(2010)02-0025-03收稿日期：2009-06-25基金项目：安徽省自然科学研究项目(KJ2009B256Z)作者简介：靳学远(1958—)，男，副教授，主要从事天然产物化学研究。

E-mail ：jxy18888@番茄红素(lycopene)是一种脂溶性天然色素，主要存在于番茄、西瓜、红色葡萄、柚子以及棕榈油中。

近年来的研究表明番茄红素具有很多重要功能，如清除自由基、防治动脉硬化、抑制癌细胞的繁殖。

因而番茄红素的研究受到普遍关注[1-2]。

番茄红素在番茄及其制品中含量较高。

在番茄红素的提取方法中，一般采用有机溶剂进行提取[3]，为强化萃取效率，微波萃取[4]、超声萃取[5]、超临界萃取[6]、酶法萃取[7]等方法也被应用在番茄红素的提取中，但这些方法的提取率仍然有待进一步提高。

超高压提取技术是在常温条件下，提取植物原料中有效成分的新技术[8]。

与传统提取技术相比较，超高压提取技术可以大大缩短提取时间、降低能耗、减少杂质成分的溶出，提高有效成分的收率。

因此，近年来，已有一些天然产物中的成分提取采用超高压方法进行，并取得较好效果[9-10]。

因此，本研究选用L 9(34)进行正交试验，以番茄红素提取率为指标，考察超高压压力、保压时间、固液比、提取次数对番茄红素提取率的影响，对番茄渣中番茄红素的超高压提取工艺进行优选，以得到最佳的提取工艺条件。

１材料与方法1.1材料与试剂番茄皮渣(番茄打浆，筛网过滤去浆液，剩余部分皮渣用于实验)；番茄红素标准品 Sigma 公司；正己烷(分析纯)。

1.2仪器与设备751-GD 紫外-可见光分光光度计 上海分析仪器总2010, Vol. 31, No. 02食品科学※工艺技术26厂；UHP900×2-Z 超高压处理装置 郑州轻工业学院。

1.3方法1.3.1超高压提取番茄红素称取一定量的番茄皮渣，加入不同体积的正己烷，混合成悬浊液；装入聚乙烯塑料袋，真空包装，包装后的试样浸泡于高压容器的传压介质油中，高压处理悬浊液，处理后过滤，去除固体颗粒得提取液，提取3次，合并提取液，减压浓缩，计算番茄红素提取率。

1.3.2番茄红素标准曲线按张泽生等[10]的方法进行，以正己烷定容精确称取番茄红素标品5.0mg 于棕色容量瓶中配成标准溶液，稀释后用紫外分光光度计在200～600nm 波长范围内扫描，确定吸收光谱在502nm 处为测定最大吸收波长，把标准溶液配成不同质量浓度的测定溶液，在选定波长处测定其吸光度，以吸光度对番茄红素质量浓度作图，得到番茄红素标准曲线，回归方程为y =0.321x +0.0157，番茄红素质量浓度在0.250～4.0μg/mL 范围内具有良好的线性关系(R =0.9995)。

1.3.3番茄红素提取率的确定准确称取番茄皮渣多次浸提，直至提取液吸光度基本为零，可认为已经把番茄红素全部提出，收集提取液并测定其体积和吸光度，计算番茄皮渣中番茄红素含量C 1(μg/g)，准确称取一定量的番茄皮渣W (g)，按超高压提取方法提取后，收集提取液V 2(mL)并测定其质量浓度y (μg /m L)，计算提取率。

V 2×y番茄红素提取率/%＝————×100W ×C 1２结果与分析2.1单因素试验2.1.1压力对番茄红素提取率的影响连续提取3次，合并提取液，计算提取率，结果见图1。

从图1可知，压力在0.1～300MPa 之间，番茄红素提取率随压力的增加而提高；压力高于300MPa ，提取率增加缓慢。

超高压提取的过程是先对物料加压，保持一定时间后，突然泄压，造成细胞内外的压差急剧上升，以使细胞中的内含物释放出来。

压力大于300MPa ，细胞的细胞壁和细胞膜才可充分被破坏，但压力再提高，细胞已经破坏，压力对番茄红素提取率的影响变化就不再显著。

2.1.2保压时间对番茄红素提取率的影响分别将番茄皮渣以300MPa 高压处理不同的时间，固液比1:10(g/mL)，连续提取3次，合并提取液，计算提取率，结果见图2。

由图2可以看出，在前4min ，番茄红素提取率随时间增加而增加，超过4min 后，进一步增加提取时间，番茄红素提取率基本不变化。

这种现象与压力对番茄红素提取率的影响类似，前4min 处理，细胞的细胞壁和细胞膜逐步被破坏，超过4mi n 处理，细胞已经破坏，时间对番茄红素提取率的影响就不再显著。

2.1.3固液比对番茄红素提取率的影响分别在不同固液比情况下，将番茄皮渣以300MPa 高压处理4min ，连续提取3次，合并提取液，计算提取率，结果见图3。

图１ 压力对番茄红素提取率的影响Fig.1 Effect of UHP pressure on lycopeneyield100806040提取率/%压力/MPa 0.1 100 200 300 400 500 600图２ 保压时间对番茄红素提取率的影响Fig.2 Effect of UHP holding time onlycopene yield100806040200提取率/%保压时间/min123456分别将番茄皮渣以0.1、100、200、300、400、500MPa 高压处理，超高压时间4min ，固液比1:10(g/mL)，从图3可以看出，当固液比在1:5～1:20范围内时，图３ 固液比对番茄红素提取率的影响Fig.3 Effect of solid/liquid ratio on lycopeneyield固液比(g/mL)1:51:101:151:20100806040提取率/%27※工艺技术食品科学2010, Vol. 31, No. 02随着加入的溶剂量的增加，提取液番茄红素提取率增加，但当固液比达到1:10后，番茄红素提取率增加缓慢，考虑实际生产中，如果选择太大的固液比，不仅会消耗大量的溶剂，而且会降低提取液中有效成分的浓度，在后续的分离纯化中消耗更多的能源，因此，固液比1:10左右提取效果较好。

2.1.4提取次数对番茄红素提取率的影响将番茄皮渣以300MPa ，固液比1:10，高压处理4min ，连续提取不同次数，合并提取液，计算提取率，结果见图4。

从图4可见，提取3次后，番茄红素的提取率达到82.4%，再增加提取次数，提取率增加缓慢，所以，提取3次是适宜的提取次数。