番茄紅素提取、純化和穩定性提高技術研究

周亞杰，郭原，馮鵬，馮敏

南京中科藥業有限公司，江蘇南京 210008

番茄紅素的各方面功效性比較好，具有強大的抗氧化性，去自由基、延緩衰老、抵御疾病的能力較強。對前列腺疾病的防治、惡性腫瘤、心腦血管均有正面的作用。研究結果發現之后，我國的番茄紅素需求量不斷提升，尤其是高濃度的番茄紅素制品已成為重要的研究方向。

現階段，使用有機溶劑從番茄中獲取大量的粗提物，采用此種方法獲得的番茄紅素純度比較低，無法滿足當前的市場需求。番茄紅素粗提物中含有一定的油性樹脂等成分，此類溶劑有一定的毒副作用，并且有殘留，產品直接使用安全性得不到保證。通過對番茄紅素粗提物進行科學的純化處理，并應用到食品之中，能夠保證食品更為安全。鑒于此，該文重點分析番茄紅素提取、純化和穩定性提高技術應用要點。

1 研究番茄紅素提取、純化和穩定性提高技術的重要價值

番茄紅素是成熟番茄的主要色素，是一種脂溶性不飽和碳氫同時不含氧的類胡蘿卜素，屬于開鏈式不飽和胡蘿卜素。番茄紅素的抗氧化性能比較強，是比較好的自由基猝滅劑，結合相關研究能夠得知，在所有的胡蘿卜素中，番茄紅素的抗氧化性最強。根據大量的病學資料數據能夠得知[1]，在預防癌癥方面，番茄紅素的效果也比較突出，尤其是在預防心血管疾病層面，比其他的類胡蘿卜素效果更為顯著。

番茄紅素分子式為C40H56，分子量為536．85，純品為針狀深紅色晶體，在分子結構上有11 個共軛雙鍵和2 個非共軛雙鍵組成的直鏈型碳氫化合物。在同一平面中，存在很多共軛雙鍵，特別容易被氧化分解，形成反式向順式構型。番茄紅素在采收、提取、灌裝，包括存儲環節，受外界眾多因素影響較大，使得番茄紅素產品失去既有的色澤，包括番茄紅素的抗氧化等生理活性，使得番茄紅素制品產生對人體有害的酮類物質。因為番茄紅素的功能比較多樣，化學結構也較為特殊，因此，研究番茄紅素提取、純化合穩定性提高技術至關重要。

2 番茄紅素提取、純化技術分析

2.1 番茄紅素提取技術分析

2.1.1 溶劑提取技術 所謂溶劑提取法，是運用相似相溶的原理，結合番茄紅素在有機溶劑當中的溶解性能差異，將番茄紅素有效提取。此項方法的應用時間比較長，是最古老的提取方法之一，具體的操作步驟如下：將原料實施良好的預處理，經過相應的溶劑萃取之后，將提取液進行濃縮處理，獲得粗產品。研究人員經常使用的有機溶劑主要有石油醚與丙酮等[2]。

因為使用的提取溶劑比例存在差異，番茄紅素提取率也不同，若氯仿與甲醇體積比例是2:1，能夠活得比較高的番茄紅素提取率，可以達到0.49 mg/g。運用溶劑提取法提取番茄紅素，具有成本低、操作方便等特點，但是，運用此提取法，番茄紅素的提取效率比較低，產品純度也比較低，產物回收率也較低，無法滿足番茄紅素制品生產需求。大部分的溶劑對人體有害。

2.1.2 超聲波輔助提取技術 此項提取技術主要指的是自天然原料當中提取部分天然物質，因為超聲波具有較強的空化效應與機械攪拌效應，能夠促進目的成分更好地進入到溶劑之中，然后采用溶劑提取法，收集目的成分，使得產物提取率不斷提升[3]。國外相關人員運用超聲波輔助技術提取番茄紅素，運用響應曲面進行分析，得到以下結論：與常規的番茄紅素提取工藝相比較來講，此項提取方法的合理運用，能夠保證反式番茄紅素產量有效提升，番茄紅素的提取效率顯著提高。在提取的過程當中，需要在氮氣流當中進行，有效防止番茄紅素出現降解現象。

2.1.3 超臨界流體萃取技術 此項提取方法主要指的是在超臨界狀態之下，在合適的溫度、壓力等條件中，讓待萃取物質和處于超臨界狀態下的流體有效接觸，萃取物質逐漸被萃取，最后采用減壓與升溫方法，將超臨界流體有效的還原，形成常規狀態，目的產物會直接析出，經過簡單的分離之后，獲得最終的產物。常用的萃取介質主要由乙烯、甲醇、CO2，現階段使用最多的為CO2。

2.1.4 高壓脈沖電廠輔助提取技術 此項番茄紅素提取技術是最近幾年來興起的新型技術，其核心原理是針對處于兩級電場間物料，通過施加短脈沖高電壓，使得物料當中的極性分子逐漸向電極方向運動，結合細胞膜電穿孔理論，組織細胞會受到破壞，使得番茄紅素自細胞中溶出。此項提取技術屬于非熱處理技術的一種，能夠防止食品的天然風味和功能發生損失[4]。

2.2 番茄紅素純化技術分析

2.2.1 膜分離技術 這種技術的純化原理是通過選擇性透過膜作為分離的介質，運用膜將混合物中的各個組分滲透性不同原理，將番茄紅素進行有效富集，真正達到分離目的。比如錯流微過濾法的運用，在不加熱情況下，能夠將提取物中的各項成分有效分離。此項技術取得的效果，主要由膜選擇性決定，膜類型比較多，例如陶瓷膜，此種膜的穩定性比較好，機械強度較大，成本也比較低，應用范圍比較廣泛。通過合理利用膜分離提取技術，即使操作溫度過低，仍然能夠防止番茄紅素熱敏性成分流失，避免番茄紅素制品感官品質發生較大變化[5]。

2.2.2 大孔吸附樹脂純化技術 大孔吸附樹脂主要由交聯劑與致孔劑、分散劑等通過聚合反應，形成高分子聚合物，因為此類物質屬于多孔結構，機械強度也比較大，而且具有較好的耐酸堿性，使用壽命也比較長?，F階段，一些特異性基因團移接于大孔吸附樹脂之上，使得其吸附性能得到良好改善，所以，此項純化技術被廣泛運用到食品工業與廢水處理當中[6]。

國外相關人員采用大孔吸附樹脂純化技術，將番茄皮中的番茄紅素有效純化，通過對20 種大孔樹脂吸附特性進行全面分析，得出LX-68 類型樹脂吸附性顯著，并將其作為吸附劑，經過一系列處理之后，粗提物當中的番茄紅素含量明顯增加，回收率提高到66.8%。

3 番茄紅素穩定性提高技術研究

雖然番茄紅素對人體多方面的健康有很多的作用，其提取、純化方法也比較多，但是，將這些提取、純化方法應用到食品工業領域有一定難度[7]。由于番茄紅素屬于開放式直鏈不飽和碳氫同時不含氧的化合物，受自身結構的影響，其化學不穩定性較為突出，具體體現在水溶性差，對金屬離子敏感等。

3.1 微乳化穩定性提高技術

微乳化穩定性提高技術，主要指的是將番茄紅素、水相與表面活性劑根據相應比例進行攪拌均勻，形成透明、熱力學穩定性比較好的小液滴。在操作過程中，表面活性劑能夠有效降低O/W 體系界面張力，可以將張力降為負值，使得界面逐漸擴張，番茄紅素能夠更為均勻地分散在混合體系之中，使得番茄紅素的水溶性、穩定性得到良好改善。番茄紅素標準曲線見表1。

表1 番茄紅素標準曲線分析

3.2 微囊穩定性提高技術

為了充分利用番茄紅素，可采用微膠囊技術將番茄紅素包埋。所謂微膠囊技術，就是通過選用合適的成膜材料（壁材）將液體、固體甚至是氣體（芯材）包覆形成微小顆粒的技術，微膠囊處理后，芯材不與外界環境因素直接接觸，得到有效保護。壁材對芯材內部的番茄紅素起到良好保護作用，防止番茄紅素被直接氧化，避免了番茄紅素與外界環境的直接接觸，遇光發生分解，進而提高穩定性。成膜的材料具備較強的緩釋功能，能夠保證番茄紅素在人體內部發揮作用時間有效延長[8]。

研究人員采用明膠、破壁靈芝孢子粉、鹿糖、脫脂奶粉作為包裹番茄紅素膜材料，在一級反應中，準確測定了番茄紅素在微膠囊當中的分解情況，結果表明，通過模擬人類胃系統的pH 是3.5，經過2 h 之后，成膜材微膠囊之中的番茄紅素釋放率較低，很大一部分的番茄紅素隨著微膠囊直接進入到了小腸中，使得番茄紅素被人體吸收的效率不斷提升。

3.3 納米穩定性處理技術

納米處理技術和微囊包埋技術原理相似，但是，微囊技術能夠將體系直接縮小，達到納米級別，讓材料具有納米特性，例如體積效應與表面效應等。此項處理技術的表現形式多樣，可以直接將材料加工為納米囊與納米球。通過采用納米穩定性處理技術，能夠保證番茄紅素的溶解性與穩定性，包括靶向釋放性能不斷提升，生物利用度逐漸提升。番茄紅素在不同的有機溶劑中，其最大吸收峰見表2。

4 結語

綜上所述，通過對番茄紅素提取、純化和穩定性提高技術進行全面分析與思考，例如溶劑提取技術、超聲波輔助提取技術、超臨界流體萃取技術、高壓脈沖電廠輔助提取技術、微乳化穩定性提高技術、納米穩定性處理技術、微膠囊穩定性提高技術等，能夠保證番茄紅素提取、純化和穩定性提高技術得到更好運用，有效提升番茄紅素的提取、純化效率。

表2 番茄紅素在不同有機溶劑中的最大吸收峰