从苦瓜籽假种皮提取番茄红素的方法

摘要

本发明涉及一种利用葫芦科植物苦瓜的假种皮提取番茄红素的方法。其包括：A对成熟的脱籽的鲜苦瓜籽假种皮进行发酵，B将成熟的脱籽的鲜苦瓜籽假种皮进行压滤，C真空干燥，粉碎制得粗番茄红素粉，D利用有机溶剂对已粉碎的番茄红素粉进行提取，真空浓缩提取液，制得番茄红素油树脂；E用乙醇浸洗番茄红素油树脂，除去在步骤D中提取番茄红素油树脂时残留的毒性较大的有机溶剂，过滤除去乙醇液，制得提纯的番茄红素油树脂。

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用葫芦科植物苦瓜的假种皮提取番茄红素的方法。

背景技术

番茄红素(Lycopene)是类胡萝卜素的一种，呈红色，分子式C₄₀H₅₆，分子量为536.85，纯品在自然界为深红色针状晶体，由于最早从番茄中分离制得，故称番茄红素。番茄红素是目前在自然界中发现抗氧化能力最强的类胡萝卜素，其清除单线态氧的速率常数是目前常用抗氧化剂维生素E的100倍，是β-胡萝卜素的两倍之多。番茄红素能有效地预防前列腺癌，对子宫癌、肺癌细胞的抑制作用显著高于β-胡萝卜素和α-胡萝卜素。番茄红素是很有前途的一种功能性天然色素，可以广泛的应用于保健食品、医药、化妆品和天然色素等行业。

番茄红素主要存在于番茄、苦瓜等植物中，现有番茄红素的提取工艺都是利用番茄作为提取原料，主要是因为番茄这种植物原料分布比较广泛，容易得到。

利用番茄作为原料提取番茄红素的例子有许多，例如，公开号为CN1328093叙述了一种天然色素，特别是番茄红素的制备方法。该生产工艺流程简单叙述为：番茄酱→酶解→浸取→分离→浸取液→浓缩→脱溶→标准化处理→番茄红素树脂。

顺便提及一下番茄红素油树脂的物理化学性质，番茄红素油树脂为暗红色油状液体。不溶于水，其色素属类胡萝卜素类，纯品为针状深红色晶体。熔点174℃，易溶于二硫化碳(1g/50ml)、沸腾乙醚(1g/3L)、正乙烷(1g/14L，0℃)，溶于氯仿和苯，微溶于乙醇和甲醇，不溶于水。在植物体中较稳定，制成的纯品易氧化，可吸收氧达30％。

CN1364832公开了一种从番茄中萃取分离番茄红素的方法，主要步骤为：1)制备番茄干粉；2)装填番茄干粉，保证超临界二氧化碳流动和分布均匀；3)启动萃取分离装置，调整二氧化碳和提携剂的流量，调节萃取器和两级分离器的压力；4)在超临界二氧化碳为流动状态条件下，从番茄中连续萃取分离番茄红素有效成分；5)卸出分离产物。本发明采用超临界二氧化碳对番茄红素进行萃取分离，不仅具有萃取分离速度快、萃取效率高和分离产物纯度高等优点，而且运行成本低、生产中无三废排放和不产生二次污染。

CN1370241公开了一种获得番茄红素的方法。该方法是从毛霉目的真菌，例如Blakeslea，Choanephora或Phycomyces的深层培养基中进行提取。主要步骤为：1)用醇对生物合成的天然原料(如发酵培养基)直接进行处理，并分离湿的纯化的生物质；2)通过干燥与裂解或降解，对纯化的生物质进行调理；3)用一种有机溶剂对番茄红素进行固相—液相萃取；4)浓缩富集提取液；5)加入醇进行沉淀/结晶。

但是由于番茄中番茄红素的含量相对苦瓜籽较少，成熟番茄中的番茄红素含量仅为3-14mg/100g，要想达到规模化生产，就要消耗掉大量的植物番茄，这就增加了原料加工的成本。利用毛霉目的真菌深层培养基中进行提取受到环境、条件的限制，培养基不易培养或者造成生产质量的不稳定。

CN1230574(申请号为98112414.3)公开了一种利用苦瓜假种皮作为原料来提取番茄红素的工艺。具体步骤简述为：在假皮中加入40％的甲醇、抗氧化剂和碳酸镁→加入石英砂磨碎→抽气过滤→用40％甲醇洗涤→用丙酮提取色素→加入乙醚→加入饱和食盐水洗涤→充入氮气→加入20％KOH对乙醚色素层进行碱化→色素分离、精制→用有机溶剂溶解→膜过滤器过滤→采用液相色谱层析法分离、精制。从以上制备过程可以看出，其制备工艺比较复杂。而且，虽然成熟苦瓜的假种皮中番茄红素的含量可达20-60mg/100g，但番茄红素的回收率较低，难以形成规模化生产。

苦瓜属葫芦科植物，其在我国以及世界广泛分布，作为一种日常蔬菜大量栽培。

本发明基于上述制备番茄红素的优缺点，研究出一种既利用番茄红素含量较高的成熟苦瓜假种皮作为原料，又可利用一种简单高效的提取方法来制备番茄红素的技术方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是利用简单高效的方法从苦瓜籽假种皮提取番茄红素。

本发明的第一技术方案叙述的提取番茄红素的方法为：A将成熟的脱籽的鲜苦瓜籽假种皮进行压滤，B真空干燥，粉碎制得粗番茄红素粉，C然后利用有机溶剂对已粉碎的番茄红素粉进行提取，真空浓缩提取液，制得番茄红素油树脂；D最后用乙醇浸洗番茄红素油树脂，除去在步骤C中提取番茄红素油树脂时残留的毒性较大的有机溶剂，过滤除去乙醇液，制得提纯的番茄红素油树脂。

步骤A中所述的压滤方法为常规的压滤方法，目的是尽量去掉苦瓜籽假种皮中的水分。

步骤B中所述真空干燥的温度t≤60℃，优选为30≤t≤60℃；粉碎的颗粒平均粒径在30目以上，优选为平均粒径为65目。粉碎的颗粒粒径在30目以下时，颗粒中的番茄红素不易溶解到有机溶剂中，粉碎的颗粒粒径大于65目以上时，粉碎需要很长的时间。粉碎设备为常规粉碎设备。

步骤C中所用的有机溶剂没有特别限定，只要可以溶解番茄红素即可，可以选自甲苯、苯、三氯甲烷、二氯甲烷、正己烷、丙酮、乙酸乙酯或者它们之间的混合溶剂。优选为二氯甲烷与丙酮的混合溶剂，其体积比为：4∶1-1∶1，优选为2∶1-2∶1.5。

所述的提取温度t≤60℃，优选为30≤t≤60℃。

提取时，番茄红素粉(g)与溶剂(ml)的比例关系为：1g∶4ml-1g∶12ml，优选为1g∶6ml-1g∶10ml，更优选为1g∶8ml。

最终番茄红素油树脂中番茄素的含量为5-35重量％。

步骤D中，所用的乙醇浓度最好在75-95％，以下所指的乙醇浓度均指体积浓度。

本发明的第二技术方案为：在本发明第一技术方案之前对成熟的脱籽的鲜苦瓜籽假种皮进行发酵，发酵条件为在20-45℃，优选为在30-35℃下自然发酵或者在PH＜7的条件下加入酵母菌进行厌氧发酵，发酵时间为8-72小时，优选为26-48小时。

所述的酵母菌没有特别限定，只要能够分解苦瓜籽假种皮中的糖分即可。公知的酵母菌，如台湾台酿企业生产的台湾酵母菌396号(F-396)，还有河南风都酵母厂生产的古巴I酵母菌以及四川亨达酵母有限责任公司生产的Basse R字酵母菌等。

本发明的技术方案取得的效果：大大简化了工艺、缩短了生产周期、降低了能耗。

具体实施方式

实施例1

称取12kg成熟的脱籽鲜苦瓜假种皮，在32℃下进行48小时自然发酵，压滤，滤饼在60℃下进行真空干燥，粉碎，制得0.8kg番茄红素粉。

取100g已粉碎的番茄红素粉，在60℃下用二氯甲烷与丙酮的混合溶剂回流提取两次，每次用二氯甲烷267ml，丙酮133ml，合并提取液，真空浓缩，得10g番茄红素油树脂，番茄红素的含量为6.8％(wt)。用40ml90％乙醇浸洗番茄红素油树脂，过滤，得3g番茄红素含量为22.5％(wt)的番茄红素油树脂。

实施例2

称取100g已粉粹的、由例1制备的番茄红素粉，用乙酸乙酯在55℃温度下浸提两次，每次用乙酸乙酯400ml，合并提取液，真空浓缩，得9g番茄红素油树脂，番茄红素的含量为6.3％(wt)。用30ml 95％乙醇浸洗番茄红素油树脂，过滤，得2.8g番茄红素含量为20.2％(wt)的番茄红素油树脂。

实施例3

称取100g已粉粹的，由例1制备的番茄红素粉，用二氯甲烷与丙酮的混合溶剂回流提取两次，每次用二氯甲烷200ml，丙酮200ml，合并提取液，真空浓缩，得9.4g番茄红素油树脂，番茄红素的含量为6.6％(wt)。用40ml 90％乙醇浸洗番茄红素油树脂，过滤，得2.9g番茄红素含量为20.9％(wt)的番茄红素油树脂。

实施例4

称取12kg成熟的脱籽鲜苦瓜假种皮，压滤，滤饼在50℃下进行真空干燥，粉碎，制得1.2kg番茄红素粉。

称取100g已粉粹的番茄红素粉，用二氯甲烷与丙酮的混合溶剂回流提取两次，每次用二氯甲烷267ml，丙酮133ml，合并提取液，真空浓缩，得5.2g番茄红素油树脂，番茄红素的含量为6.9％(wt)。用25ml 90％乙醇浸洗番茄红素油树脂，过滤，得1.5g番茄红素含量为23.3％(wt)的番茄红素油树脂。

实施例5

称取12kg成熟的脱籽鲜苦瓜假种皮，利用台湾酵母菌396号发酵，压滤，滤饼在50℃下进行真空干燥，粉碎，制得1.0kg番茄红素粉。

取100g已粉碎的番茄红素粉，在60℃下用甲苯溶剂浸提取两次，合并提取液，真空浓缩，得8.8g番茄红素油树脂，番茄红素的含量为6.0％(wt)。用35ml 90％乙醇浸洗番茄红素油树脂，过滤，得2.6g番茄红素含量为20.0％(wt)的番茄红素油树脂。

下面是本发明与CN1230574公开的提取番茄红素工艺的对比数据。

本发明的步骤简述为：发酵→压滤→干燥、粉碎→用有机溶剂提取并浓缩提取液→加入乙醇除去残留物。

CN1230574公开的具体步骤简述为：在假皮中加入40％的甲醇、抗氧化剂和碳酸镁→加入石英砂磨碎→抽气过滤→用40％甲醇洗涤→用丙酮提取色素→加入乙醚→加入饱和食盐水洗涤→充入氮气→加入20％KOH对乙醚色素层进行碱化→色素分离、精制→用有机溶剂溶解→膜过滤器过滤→采用液相色谱层析法分离、精制。

表1为本发明实施例与依照CN1230574公开的实施例制备的对比例1的对比数据。以下数据均以100kg成熟的脱籽鲜苦瓜假种皮作为原料来计算。

表1

    番茄红素回收率依照实施例1    97％依照实施例2    89％依照实施例3    92％依照实施例4    75％依照实施例5    90％依照对比例1    40％

通过以上对比可以看出本发明的提取番茄红素工艺相对于CN1230574大大简化了，而且番茄红素回收率大为增加。

本发明的范围并不局限在具体的细节以及说明书中描述的代表性实施例。因此，在不背离本发明的发明构思情况下所作的各种变化均属权利要求的保护范围之内。