番茄红素提取工艺及检测方法的研究进展

2010年第3期番茄红素（Lycopene ）又名茄红素，是类胡萝卜素的一种，作为一种天然色素存在于自然界中，呈红色，因最早于番茄中发现而得名。

番茄红素具有优越的生理功能，广泛用于保健食品、医药和化妆品，是很有开发价值的功能性天然食用色素。

1910年Willstatter 和Escher 在对番茄红素的研究中指出，番茄红素是胡萝卜素的异构体，并首次确定了其分子式为C40H56。

其结构中含有11个共轭双键及2个非共轭碳-碳双键，分子量为536.85，结构如下所示，熔点为174℃，难溶于甲醇、乙醇，可溶于乙醚、乙烷，易溶于氯仿、二硫化碳、苯等有机溶剂，不溶于水。

独特的结构和性质使其具有抗坏血酸活性、猝灭单线态氧和清除过氧化氢等作用[1,2]。

1番茄红素在自然界的分布番茄红素在自然界分布很广，成熟的红色植物果实中含量较高。

番茄、西瓜、红色葡萄柚、木瓜及苦瓜子、番石榴等食物中都有发现，含量最高的是番茄果实，可达3mg/100g ～14mg/100g ，且成熟度越高，番茄红素的含量越多。

值得一提的是，最近美国农业部的科学家发现，在秋橄榄这种浆果中番茄红素的含量相当于西红柿的18倍。

番茄红素也广泛分布于人体的各种器官和组织中，主要有血液、肾上腺、肝番茄红素提取工艺及检测方法的研究进展姚佳，蒲彪*（四川农业大学食品学院，四川雅安625014）摘要：番茄红素是一种天然类胡萝卜素，因其优越的生理功能日益引起人们的关注，而番茄红素提取及检测方法的研究对于进一步了解番茄红素的生理功能具有非常重要的意义。

本文综述了番茄红素的提取和检测方法，通过分析各方法的优缺点，以期为进一步开发利用番茄红素提供理论、实践依据和文献线索。

关键词：番茄红素；提取；检测中图分类号：TS207文献标识码：A文章编号：1674-506X （2010）03-0018-0004Progress in Extraction and Analytical Method of LycopeneYAO Jia,PU Biao*(Academy of Food Science,Sichuan Agricultural University,Ya'an 625014,Sichuan)Abstract:Lycopene is a natural carotenoid,more and more attention are paid to it due to its superior physiological func -tion,but the way of extraction and analysis is very necessary to further study the physiological function.In this paper,in order to provide the theory,practice and reference to further develop lycopene,the ways of extraction and analytic testing methods for lycopene were reviewed,and the advantages and disadvantages were analyzed.Keywords:lycopene;extraction;analysis doi:10.3969/j.issn.1674-506X.2010.03-005收稿日期：2010-04-09作者简介：姚佳（1985-），女，汉族，山西大同人，在读硕士，研究方向为果蔬保鲜。

*通讯作者：蒲彪（1956-），男，汉族，教授，研究方向为果蔬加工、功能性食品。

Food and Fermentation Technology第46卷（第3期）Vol.46，No.3第46卷（总第157期）脏、睾丸、前列腺、乳腺、卵巢、子宫、消化道等，其中血液、肾上腺、睾丸、肝脏等中含量较多。

在每100g各种水果和蔬菜中，番茄红素的含量分别为[3]：西红柿3mg～20mg，西瓜2.3mg～7.2mg，番石榴（粉红色）5.23mg～5.50mg，番木瓜0.11g～5.3g，葡萄柚（粉红）0.35mg～3.36mg，胡萝卜0.65mg～0.78mg，南瓜0.38mg～0.46mg，红薯0.02mg～0.11mg，杏子0.01mg～0.05mg。

其中番茄、西瓜、红色葡萄等的果实和红色棕桐油中存在较多的番茄红素。

2番茄红素提取工艺的研究番茄红素是脂溶性色素，可采用有机溶剂提取法、酶法、微波辐射萃取法、超临界CO2萃取法、高速逆流色谱法等提取工艺。

2.1有机溶剂提取法番茄红素是一种脂溶性色素，易溶于多种有机溶剂，有机溶剂提取番茄红素的主要步骤包括：新鲜番茄或番茄皮干燥、粉碎，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，得到番茄红素的粗制品，此法简单易行，能耗低，溶剂易于回收[4]。

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%～15%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。

诸多研究表明：番茄红素可采用石油醚-丙酮混合溶剂[5]、1，2-二氯乙烷[6]、环己烷-丙酮混合试剂[7]、乙醇[8，9]等有机溶剂萃取，且萃取效果较佳。

2.2酶反应法酶反应法主要是利用番茄皮自身所含有的酶发生反应来提取番茄红素，与有机溶剂提取法相比，酶法提取番茄红素可缩短浸提时间、提高产品得率。

周丹丹[10]等用明胶固定化果胶酶，对其提取番茄红素的工艺进行了研究，结果表明：使用固定化果胶酶能够提高番茄红素的提取率，其优化的工艺条件为：酶量10mg/10g番茄浆，处理时间1h，处理温度45℃，pH值最适范围5-6，固定化酶的性质稳定，处理7次后提取率低为21.5%，相对酶活力为70%。

李淑梅，杨帆等[11]在提取番茄中番茄红素时,添加果胶酶和纤维素酶,筛选出最佳工艺为：果胶酶和纤维素酶的比例为4∶1、添加酶量为0.5%、酶的作用温度为40℃、pH4、浸提时间为4h,按此条件可大大提高番茄红素的提取率。

2.3微波辐射法微波是一种频率在300MHz至30OGHz的电磁波。

微波辐射萃取技术（Microwave Assisted Extrac-tion）简称为MAE，是指使用微波及合适的溶剂在微波反应器中从各种物质中提取各种化学成分的技术与方法。

番茄红素是脂溶性色素，而脂溶性色素的提取特点是提取时间较长，原因是有机溶剂不易渗透穿过物质的细胞壁和细胞膜，所以不能很好的将提取物从细胞器中溶出。

而微波萃取以其快速、低耗、轻污染、设备简单受到番茄红素提取领域的重视。

卢智敏等[12]研究了微波法对番茄红素提取效果的影响，确定了番茄红素的最佳提取条件为：微波功率420W，处理时间为25s，固液比为1∶2（g:ml），提取次数为3，赵功玲等[13]在微波处理提取番茄中番茄红素的工艺研究中表明提取番茄红素的最佳工艺条件为：微波处理功率360W、加热时间20s；最佳固液比为1∶0.9，浸提时间为5h。

这些实验均表明微波处理可缩短提取时间，提高番茄红素出品率。

微波提取法如果能在仪器设备上实现突破，使其象超临界流体萃取那样方便地用检测仪器加以监控，则该方法会获得更强大的生命力。

2.4超临界流体法超临界流体萃取技术是食品工业新兴的一项萃取、分离和纯化技术，具有无化学溶剂消耗和残留、无污染、避免萃取物在高温下的热裂解、保护生理活性物质的活性。

工艺简单、能耗低，萃取剂无毒、易回收等特点。

虽然目前提取脂溶性色素大多采用有机溶剂萃取法，但通过此法获得的产品质量差，纯度低，有异味和溶剂残留，严重影响了天然色素的推广和应用。

因此，超临界流体萃取技术将会成为工业生产番茄红素的趋势性技术。

目前已有超临界CO2萃取番茄红素的研究报道，1998年，孙庆杰[14]等采用番茄皮为原料，在20MPa，45℃条件下，提取率达90%以上。

陈德经[15]等研究了超临界萃取西瓜番茄红素工艺，实验结果表明：在30MPa、55℃、2h、CO2流量25L/h、加入乙醇，西瓜沉淀干燥物的总提取率为17.7%，番茄红素含量为29.5%。

Gomez-Prieto MS[16]等在40℃条件下利用二氧化碳从番茄中萃取番茄红素，同时采用C30柱分离所得番茄红素，得到88%全反式结构和12%的顺式异构体。

虽然超临界流体萃取技术有着很多优越性，但同时也存在着一些制约因素。

如番茄红素在CO2临界状态下的溶解度等基础数据缺乏，许多放大规律也不甚清楚，另一方面，超临界萃取设备投资高，操姚佳等：番茄红素提取工艺及检测方法的研究进展192010年第3期作成本比较昂贵等，这些问题都不同程度制约了超临界流体萃取技术的应用。

2.5高速逆流色谱法高速逆流色谱(High-Speed Countercurrent Chromatography),简称HSCCC技术是一种高效快速的新型液-液分配色谱技术，与传统的柱色谱需使用固体填料不同，该分离方法是在两相之间进行，在高速运转产生重力场的条件下，使固定相在分离柱中实现高的保留而进行分离，因而没有不可逆吸附，具有样品无损失、无污染、高效、快速和大制备量分离的优点[17]。

国外有报道在实验中首次采用高速逆流色谱来提取番茄红素，所得到的样品是从100mg含有9%番茄红素的番茄粗提物中分离出来的，最后用高效液相色谱检验出其纯度达到98.5%。

采用的溶剂是由己烷、二氯甲烷、乙腈按10∶3.5∶6.5组成的非水混合物。

2.6微生物发酵法除了从含有番茄红素的物质中提取或用化学合成番茄红素外，还可以采用藻类和真菌及酵母发酵生产番茄红素。

目前能生产番茄红素的微生物有包括能自身合成番茄红素的革兰氏阴性菌（Erwinial-ifedevora和Erwinia herbicola）三孢布拉氏霉菌（Blakeslea trispora）及基因工程菌。

发酵法生产番茄红素具有全年均可进行，不受季节地理影响、工艺简单、生产周期短、生产成本低等优点，因此具有一定的发展前途，受到各国研究人员的重视。

张邦建等[18]研究了应用三孢布拉氏霉菌生产番茄红素的最佳发酵工艺条件和流加工艺，结果表明，最佳发酵工艺条件为：发酵温度28℃，搅拌速度270r/min，pH6.5，接种量10%（体积比）；流加工艺为：最适流加时间为发酵后48h，糖流液加量6L，最佳发酵时间为120h。

3番茄红素检测技术的研究3.1分光光度法分光光度法是目前番茄酱检验中的标准方法，被番茄酱生产企业和商品检验部门普遍采用。