番茄红素的提取技术摘要：番茄红素(Lycopene)是一种天然类胡萝卜素，广泛存在于自然界的植物中，因最先发现于番茄而得名，番茄红素具有抗氧化、消除人体自由基、防癌、抗癌等优越的生理功能,是一种很有发展前途的功能性天然色素，本文主要介绍使用有机溶剂萃取方法和超临界CO2萃取方法从番茄果皮中提取番茄红素。

关键词：番茄红素；生理功能；有机溶剂萃取；超临界CO2萃取The technology of extracting LycopeneYAO Cui-fang(College of Life Science, Hebei University , 09 Bioengineering, Baoding 071002)Abstract:Lycopene is a kind of natural carotenoids,it exists widely in nature，it is named lycopene because it is first found in tomatoes, lycopene has the physical function of antioxidation, eliminating human free radicals, and the activity of prevention cancer and anti-cancer. It is a promising functional natural pigment.This paper mainly introduces the application of organic solvent extraction method and supercritical CO2 extraction method in extracting Lycopene from tomatoe skins.Key words：Lycopene ; physical function ; organic solvent extraction ; supercritical CO2 extraction番茄红素(Lycopene)是一种在动植物体中广泛分布的类胡萝卜素,呈红色,因最先发现于番茄而得名，过去一直未受到重视，但是近些年来，由于国内外对番茄红素研究的深入，发现番茄红素，具有淬灭活性氧、消除人体自由基、预防心脏病、减缓动脉粥样硬化、抗癌、保护心血管、抗老化等一系列生理功能，说明番茄红素是一种很有发展前景的色素，人不能合成番茄红素，因此要应用它，它的理化性质的研究和提取方法就成为人们研究的一个热点。

1番茄红素的理化性质番茄红素(lycopene)是一种类胡萝卜素,为暗红色粉末或油状液体，不溶于水，难溶于甲醇等极性有机溶剂，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［1］。

番茄红素油溶液呈黄橙色，晶体为红色长针状，熔点 174℃。

番茄红素分子式为C40H56,结构为含有11个碳碳双键的非环状平面共轭多不饱和脂肪烃，经过环化可形成β-胡萝卜素［2］，多双键结构使番茄红素的化学性质非常活泼,极不稳定。

易被氧化分解和从反式向顺式转变。

番茄红素纯品在日光下12 h基本损失殆尽,紫外光下3 d损失40%,且温度越高降解越快，因此在提取番茄红素时要避免阳光,可在红光或黄光下进行［3］。

在番茄红素提取、加工和保藏过程中,光、热、氧化剂、高价金属离子及表面活性剂等都可以促进或加速这些变化。

因此在分离提取过程中应尽量减少氧气和高价金属离子存在,可添加抗氧化剂减少氧化和异构化;通过抽真空和充包装可降低离体番茄红素被氧化程度。

2 番茄红素的生理功能2.1抗癌作用20世纪50年代，美国医学专家首先提出了番茄红素具有抗癌效应，越来越多的研究实验表明，番茄红素具有预防和抑制恶性肿瘤的作用，番茄红素能通过诱导细胞间隙连接通讯(GJIC),使肿瘤细胞间受到抑制或破坏的通讯功能得到恢复，从而抑制子宫内膜、肺、乳腺癌等细胞的增殖［4］。

2.2抗氧化抗衰老作用研究发现，血清中番茄红素的低水平与衰老和低含量LDL胆固醇直接相关，也有实验发现，老年人的自理和自控能力与血清中高水平的番茄红素有关，番茄红素的抗氧化作用主要表现在它能高效猝灭单线态氧及清除过氧化自由基，属于物理猝灭。

2.3调节机体免疫力研究表明，番茄红素保护淋巴细胞免受二氧化氮自由基造成的细胞膜损害或细胞致死方面的能力非常强，番茄红素不仅能保护吞噬细胞免受自身氧化，还可以增强其杀伤能力，并增强细胞因子的产生，例如经常摄食番茄红素可以促进白介素-2(IT-2)和白介素-4(IT-4)的分泌能力。

2.4番茄红素能延缓或消除运动性疲劳番茄红素分子可直接作用于自由基,而不仅仅是通过可逆的电子转移途径与氧自由基反应。

故番茄红素可消除体内因运动产生的过多的过氧自由基,从而延缓疲劳的发生或有助于运动后疲劳的消除。

经调查资料显示，番茄红素目前的提取方法主要有:有机溶剂提取法、超临界萃取法等,根据比较以上提取方法，超临界CO2提取法以其安全、无污染、无残留等优点成为最有前途的提取方法［5］。

下面对两种提取方法进行比较介绍。

3有机溶剂法萃取番茄红素番茄红素不溶于水,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、苯等有机溶剂。

利用这一性质,一般选用亲油性有机溶剂提取番茄红素。

北京农学院进行以丙酮和氯仿为提取剂提取番茄红素研究,分别确定了两种方法最佳工艺参数和影响提取效果因素。

使用有机溶剂提取番茄红素的工艺是：先将番茄皮剥下，进而烘干粉碎，加入以上所介绍的有机溶剂进行萃取，由于要获得比较纯的番茄红素，必须先将番茄红素与叶黄素分离，就需要先加入分离叶黄素的有机溶剂，这给最后的分离带来了一些困难，番茄红素提取物中包含大量脂肪酸甘油酯及各种游离脂肪酸等非水溶性组分,既影响产品纯度,又使包含在其中的番茄红素不能释放出来。

因此，可以通过以下两种方法进行改进实验，首先可以通过皂化反应去除脂肪酸甘油酯和游离的脂肪酸，从而使番茄红素以晶体的形式析出，可以在干燥后的番茄皮或制品中加入一定量植物油,研磨成细小颗粒,然后加入丙二醇、氢氧化钾、水,使之发生皂化反应,再加水静置使晶体析出，将碱液缓缓加入到番茄红素油溶脂与丙二醇均相液中,晶粒的析出效果最佳，另一种改进方法是利用有机溶剂在不同浓度、温度下对不同物质溶解度不同,采用单一溶剂二次萃取,其过程为:番茄或制品经洗涤破碎等预处理后,加入72%酒精加热沸腾,然后过滤,并将滤渣用酒精浸提3次左右,将滤液合并,静置可析出晶体。

这种方法既可洗脱极性物质如叶黄素、胡萝卜素及农药,又可避免溶解番茄红素［6］，但通过有机溶剂萃取这种方法获得产品质量较其它萃取方法差,且产品纯度低。

4超临界CO2法萃取番茄红素超临界CO2萃取技术是食品工业新兴的一项萃取和分离技术。

它利用超临界CO2作萃取剂,从液体或固体物料中萃取、分离和活性物质的活性。

工艺简单,能耗低,萃取剂无毒,易回收。

4.1超临界CO2萃取原理超临界流体萃取是指用超临界流体为溶剂,从固体或液体中萃取可溶组分的传质分离操作。

首先解释一下，什么叫超临界状态：超临界为超临界流体，是介于气液之间的一种既非气态又非液态的物态，这种物质只能在其温度和压力超过临界点时才能存在。

超临界流体的密度较大，与液体相仿，而它的粘度又较接近于气体。

因此超临界流体是一种十分理想的萃取剂。

超临界二氧化碳萃取分离过程就是以CO2为萃取剂的萃取技术。

超临界二氧化碳萃取分离的原理就是利用超临界二氧化碳对某些特殊天然产物具有特殊溶解作用，从而利用超临界二氧化碳的溶解能力与其密度的关系，即利用压力和温度对超临界二氧化碳溶解能力的影响而进行的。

在超临界状态下，将超临界流体与待分离的物质接触，使其有选择性地把极性大小、沸点高低和分子量大小的成分依次萃取出来。

进而通过控制条件，借助减压，升温的方法使超临界流体变成普通气体，被萃取物质则完全或基本析出，从而达到分离提纯的目的，所以超临界流体二氧化碳萃取过程是由萃取和分离组合而成的。

4.2超临界CO2萃取装置超临界萃取装置可以分为两种类型，一是研究分析型，二是制备生产型，前者主要应用于小量物质的分析，或为生产提供数据，后者主要是应用于批量或大量生产。

因为番茄红素广阔的应用前景，必将会引起大规模的生产，因此这里介绍的提取分离方法主要是制备生产型。

装置大体可分为八部分，即八个系统：萃取剂供应系统，低温系统、高压系统、萃取系统、分离系统、改性剂供应系统、循环系统和计算机控制系统。

具体包括二氧化碳注入泵、萃取器、分离器、压缩机、二氧化碳储罐、冷水机等一系列设备。

由于萃取过程在高压下进行，所以对设备以及整个管路系统的耐压性能要求较高，因此，生产过程实现计算机自动监控，可以大大提高系统的安全性，可靠性，并降低运行成本。

4.3超临界CO2萃取的特点(1) SFE提取方法,由于全过程不用有机溶剂,因此萃取物绝无残留溶媒,同时也防止了提取过程对人体的毒害和对环境的污染。

(2)超临界CO2萃取可以在接近室温(35-40℃)及CO2气体笼罩下进行提取，能把高沸点，低挥发度、易热解的物质在其沸点温度以下萃取出来。

(3)萃取和分离合二为一，在超临界状态下，通过 CO2压力和温度的调节，将所需物质在高压下取出，而在低压下又能被释放和分离，这一过程进行的既迅速又快捷［7］。

(4)CO2是一种不活泼的气体,萃取过程不发生化学反应,无味、无臭、无毒，故安全性好。

(5)CO2价格便宜，纯度高，容易取得，且在生产过程中循环使用，从而降低成本。

4.4超临界CO2萃取的流程经番茄红素原料进行打浆，并且压榨过滤，通过真空冷冻作用进行干燥，在经过粉碎，过筛等操作，将粗粉末和己烷(1: 2)放入抽提罐,形成均质混合系,使原料中的色素从己烷中溶出, CO2从钢瓶出来,经气体净化器进入液化槽液化(一般液化温度在0～5℃左右)［8］,然后由高压柱塞泵经预热器、净化器打入萃取缸,升压到预定的值,使之成为超临界流体。

这时萃取便在萃取缸中进行在一定条件下，接触超临界CO2，当溶有萃取物的流体从萃取缸中进入分离系统减压后,因CO2溶解能力下降,萃取物与CO2分离。

萃取物从分离器的底部放出,CO2从分离器上经净化器后进入液化槽,循环使用。

番茄红素是一种有着广泛发展前景的的色素，目前的分离提取方法，主要是利用有机溶剂萃取和超临界的方法从番茄的果皮中提取，比较两种提取方法，虽然有机溶剂萃取有着步骤复杂，分离困难，产品纯度低的缺陷，但是由于有机溶剂萃取对于设备的要求不高，目前它还是一种很流行的方法，而超临界CO2萃取方法，因为安全无污染符合低碳生活的理念也被人们广泛接受，同时它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,超临界萃取设备投资高,操作成本较高等。