刘林林，吴茂玉*

从番茄渣中提取番茄红素的研究现状

刘林林12，吴茂玉12*

（1.山东轻工业学院，山东 济南 250353；2.中华全国供销总社济南果品研究院，山东 济南 250014）

综述番茄渣利用的现状，确定从番茄渣中提取番茄红素的可行性，并介绍了番茄红素的理化性质及生理功能，以及从番茄渣中提取番茄红素的各种加工工艺，对从番茄渣中提取番茄红素的前景进行了展望。

导师简介：吴茂玉，男，研究员，硕士生导师。

1、前言

我国是世界番茄生产大国，年产番茄量达3000万吨以上。近年来，随着国际市场番茄加工产品的价格的不断提高，我国的番茄制品的产量也不断升高。我国在2009年加工番茄的产量达865万吨，同比增长35.6%，占全球加工番茄产量的20.5%，居世界第三位[1]。随着番茄深加工产业的不断发展，产生了大量的番茄废渣。目前，我国对于番茄渣的处理，只有一小部分用作鸡饲料，其它的则直接废弃掉，既浪费了资源，又污染环境。

番茄红素是一种在番茄中含量相对较高的天然脂溶性色素，其具有多中生理功能，被称为“植物黄金”[2-4]。番茄红素虽然在自然界分布较广，但含量较少，目前仅能从番茄、西瓜等中提取，其中从番茄及其制品中提取番茄红素的研究占大多数。番茄加工制品的废料番茄渣中作为一种废弃物，含有相对较高的番茄红素，因而从番茄渣中提取番茄红素既节省了新鲜番茄资源，又充分利用了番茄渣提高其附加值，防止了环境污染，是一个可行有效的方案。

2、番茄渣的组成成分

番茄皮渣主要由果皮和种子组成，其中番茄籽的含量一般在55%左右,番茄皮的含量在42%-45%左右。番茄皮渣中含有丰富的蛋白质、脂肪、膳食纤维、番茄红素以及维生素E等。番茄渣的主要成分的含量如表1[5]：

另外，番茄渣中还独特的含有相对较高番茄红素。据研究发现番茄皮中番茄红素含量最大，其次为番茄籽，再次为番茄酱，且番茄红素的提取率的大小关系同样是番茄皮>番茄籽>番茄酱[6]。

3、番茄渣的处理及利用现状

3.1 当做工业垃圾处理

番茄是我国主要的蔬菜品种，由于不耐贮藏，相当一部分要加工成番茄酱(汁)罐头，仅四川拥有“二线三锅”规模的番茄酱生产厂就有十多家。而且随着农业产业化的迅猛发展，番茄加工数量的仍会上升，皮渣还会不断增多[7]。番茄加工中要产生大量皮渣，往往作为工业废弃物倒掉，没有及时清运的皮籽则严重影响加工厂的排水水质和厂区卫生。这不仅污染环境，而且也是对食物资源的极大浪费。

3.2 作为饲料替代品

番茄渣含有丰富的蛋白质、脂肪、膳食纤维、维生素E等，可以将番茄皮渣烘干后作为牲畜饲料的替代品[8-10]，因此一小部分皮籽直接被用低价售给农民做为牲畜饲料,这样虽然可以避免污染，也可以取得一定的经济效益，但增值有限。

4、番茄红素的理化性质及生理功能

4.1 番茄红素的理化性质

番茄红素(lycopene)是一种重要的类胡萝卜素, 由11个共轭双键及2个非共轭碳-碳双键组成的直链型碳氢化合物，其分子式为C40H56。天然存在于植物中的番茄红素主要以全反式形式存在，只有小部分以顺式结构存在，在人体血液及组织中，番茄红素是以异构体混合物的形式存在，顺式异构体占多数[11,12]。

番茄红素作为一种天然的脂溶性色素，不溶于水，可溶于脂肪、油脂、乙醚、石油醚和丙酮，难溶于甲醇、乙醇[13]。这给番茄红素的提取与利用带来了一定的困难。

4.2 番茄红素的生理功能

番茄红素的抗氧化清除自由基[14-16]、诱导细胞间信息传递、抑制细胞增殖、增加免疫力等功能,对预防疾病起着关键的作用。它具有防癌抗癌[17-20]、保护心血管[20-25]、抗衰老[27-29]、增强免疫力[27-33]等多种生物功能。此外，番茄红素还具有提高男性生殖健康,预防高血糖等作用。

5、从番茄渣中提取分离番茄红素的工艺

从番茄渣中提取分离番茄红素的方法主要有有机溶剂提取法、超临界CO2萃取法、微波法、超声波法、高压脉冲辅助提取法等。

5.1 有机溶剂萃取法

原理：番茄红素是一种不饱和双键的脂肪烃，它不溶于水，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。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[34]。

提取工艺流程：番茄渣→有机溶剂浸提→过滤→滤液→测吸光度→提纯→成品

有机溶剂萃取法提取番茄红素的主要影响是浸提因素是料液比、温度、pH、时间等。刘殿锋等通过研究发现，氯仿是从番茄渣中提取番茄红素的最佳溶剂，且最佳提取条件：料液比1:4(g:mL)，浸提时间为5h，浸提温度50℃, pH为5[35]。张泽生研究了番茄皮经乙醇处理后再取番茄红素的工艺，研究结果发现以乙酸乙酯为提取溶剂,料液比1:6，提取温度50℃，提取时间1 h，3级提取,番茄红素提取率可达98%以上[36]。

5.2 超临界CO2提取法

原理：物质在较高的压力下，液相和气相差别缩小，达到某一温度与压力时，差别消失合成一相，此状态成为临界点，此时的温度和压力分别称为临界温度和临界压力，当温度和压力超过临界点时，其流体的性质介于液体和气体之间，称为超临界流体。超临界流体具有气液两重性的特点，既有与气体相当的高渗透能力和低的粘度，又有与液体相近的密度和对物质优良的溶解能力。它可从原料中提取出有用成分，从而实现所需要的分离目的，特别适于番茄红素等热敏性成分[37]。

提取工艺：番茄皮渣→真空干燥粉碎→过筛→称重→装萃取槽、密封→控制适宜的工作参数→静态、动态萃取→降压分离→由分离柱获得番茄红素→产品质量检测。

影响超临界CO2提取法效率的主要因素有萃取压力，萃取时间，萃取温度，提携剂等。一些学者的研究总结如表2：

5.3 超声波法辅助提取

原理：超声波是指频率为20千赫～50兆赫左右的电磁波，它是一种机械波，需要能量载体-介质-来进行传播。超声波能使溶剂和样品之间产生声波空化作用，导致溶液内气泡的形成、增长和爆破压缩，从而使固体样品分散，增大样品与萃取溶剂之间的接触面积，提高目标物从固相转移到液相的传质速率。

流程：番茄渣→水洗离心→有机溶剂提取→过滤→滤液→真空回收溶剂→番茄红素油树脂

超声波法提取率的主要影响因素有超声波输出功率、料液比、提取总时间、超声辐射时间等。蔡基智，周芳梅研究了超声波辅助提取番茄红素的工艺，并通过正交试验确定最佳工艺条件：料液比为1:5(g:mL)，超声波输出功率为80 W，提取时间为20 min，提取温度为40 ℃，pH值为6，番茄红素的提取得率为62.52μg/g[38]。张泽生等用乙醇预处理番茄渣后，再用超声波提取番茄皮渣中番茄红素，研究发现：以乙酸乙酯为提取溶剂,95%乙醇按1:3的比例对番茄皮脱水处理,提取的超声输出功率300 W,料液比1:6,超声提取时间6 min,超声辐射时间3 s,三级提取,此条件下番茄红素提取率可达98%以上[39]。

5.4 微波预处理法提取

原理：微波对萃取物料是内加热作用，使强极性分子溶剂将产生瞬时极化，并做极性变换运动，这就使固液浸取扩散过程所受到阻力减小，促进扩散过程进行。同时由于吸收微波能，细胞内部温度迅速上升，使其细胞内部压力超过细胞壁膨胀承受能力，促使细胞破裂，表现为遍布微孔，使溶剂易于穿透细胞壁。微波法可以使细胞内有效成分自由流出，在较低的温度条件下萃取介质捕获并溶解，从而在较低温度下比较彻底的提取番茄红素。

工艺流程：番茄皮渣→粉碎过筛→加入浸润剂→微波预处理→有机溶剂提取→滤液真空减压浓缩→紫外分光光度计检测

苏亚洲等研究了微波预处理法提取番茄皮中番茄红素的提取工艺。研究的最佳工艺条件为：以乙酸乙酯为浸润剂和提取剂，浸润溶剂用量8ml，液料比8:1，微波功率720w，微波预处理60s[40]。

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5.5 超高压法提取

原理：超高压提取、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。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，提高有效成分回收率。用超高压法提取番茄渣中的番茄红素能够取得较好效果。

工艺流程：称取番茄渣→加入浸提液→真空包装→高压处理→过滤浓缩→计算提取率

超高压法提取番茄红素主要受压力大小、保压时间、固液比及提取次数的影响。靳学远等通过实验研究发现从番茄渣中超高压提取番茄红素的最佳工艺条件为压力300MPa、保压时间5min、固液比1:10、提取3次、番茄红素提取率可达83.2%[41]。超高压提取番茄红素，时间短、提取率高，是一种适宜的提取番茄红素的方法。

5.6 高压脉冲电场辅助提取法

表2

原理：高压脉冲电场（HIPEF）是近年来兴起的非热处理技术，在处理热敏性物质方面具有巨大的优势。由于高压脉冲电场的处理不会造成原料温度的升高，且高压脉冲电场可破坏植物细胞膜，增加细胞内物质溶出。因而采用高压脉冲电场处理可以有效地保护番茄红素提取物的生理活性，并使有机溶剂易渗透穿过物质的细胞壁和细胞膜，很好地将番茄红素从细胞中溶出[42]。

工艺流程：番茄皮渣→蒸馏水洗涤→离心过滤→95%的乙醇预处理→脱水→加浸提液→高压脉冲处理→冷却处理测提取率

高压脉冲提取的影响因素主要是提取溶剂、电场强度、脉冲数、料液比、提取温度以及提取次数。金声琅、殷涌光等研究发现：高压脉冲电场辅助提取番茄皮渣的番茄红素的最佳工艺是以乙酸乙酯为提取溶剂、电场强度30 kV/cm、液料比9 mL/g、脉冲数8、温度30℃、单次提取，番茄红素提取率能达到96.7%[43]。

6、展望

番茄皮渣是番茄加工的废弃物，且其番茄红素的含量并不比果肉中的低。我国是番茄加工生产的大国，在加工番茄制品的同时也产生大量的番茄废渣。番茄红素是一种具有多种生理功能的天然的脂溶性色素，近年来对它的提取与应用越来越热。番茄渣作为一种独特的含有大量番茄红素的加工下脚料，从中提取番茄红素可以大大提高番茄废渣的附加值，节省了其它提取资源，取得良好的经济效益，还摆脱季节和地域上的限制,增加番茄产业的经济效益, 符合我国的可持续发展战略，其开发前景非常广阔。

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*通讯联系人

中华供销总社济南果品研究院研究项目

刘林林(1987-)，女，硕士研究生，研究方向：功能食品与食品添加剂，13698615128；jxk1987@163.com。