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第 29 第 1 期 高 师 理 科 学 刊 Vol. 29 No.1 2009 年 1 月 Journal of Science of TeachersCollege and University Jan. 2009 文章编号：1007-9831（2009）01-0072-04 超临界 CO2萃取番茄红素 苍久娜 1，汤敏顺2，郑永杰1 （1. 齐齐哈尔大学 化学与化学工程学院，黑龙江 齐齐哈尔 161006；2. 齐齐哈尔出入境检验检疫局，黑龙江 齐齐哈尔 161006） 摘要：采用超临界 CO2萃取技术从番茄皮中提取番茄红素，通过单因素实验和正交实验研究了不 同萃取压力、萃取温度、CO2流量和萃取时间对萃取率的影响确定了萃取的最佳条件为萃取压 力 26 MPa，萃取时间 3.0 h，萃取温度 40，CO2流量 30 kg/h，在此条件下番茄红素的萃取产量 为 26.34 mg/100 g 关键词：番茄红素；超临界 CO2；萃取 中图分类号：O658.2 文献标识码：A 番茄红素是类胡萝卜素的一种， 是由 11 个共轭双键及 2 个非共轭双键组成的直链型碳氢化合物， 具有 抗氧化、消除自由基、诱导细胞间接通讯、调控肿瘤增殖的功能，对子宫癌细胞、肺癌细胞、乳腺癌细胞 有显著抑制作用随着研究的不断深入，番茄红素必将成为 21 世纪营养保健品市场中的重要一员 1 番茄皮是番茄酱生产过程中的下脚料，其中含有丰富的番茄红素，是提取番茄红素的优质原料，但往 往被用作饲料或丢弃，造成极大的资源浪费研究表明，一般每 100 g 番茄皮中含番茄红素 20 mg 2 传统上，番茄红素的提取主要是采用溶剂浸提法该方法工艺简单，应用广泛，但得到的产品质量较 差，如纯度低、有异味和溶剂残留等，制约了其进一步推广 3而超临界 CO 2 萃取具有工艺简单、能耗低、 萃取剂便宜、无毒、易回收等特点，近年来得到了越来越多的关注本文在对原料进行有效预处理的基础 上 4，研究了超临界 CO 2萃取的各种单因素条件对番茄红素萃取量的影响，通过正交实验以萃取产量为标 准 5确定了最佳实验条件，为工业化生产番茄红素提供理论基础 1 实验材料与方法 1.1 主要仪器与材料 番茄皮（齐齐哈尔市番茄酱厂） ；番茄红素标准品（纯度 90%以上，美国 Sigma 公司） ；硫酸铵、二氯 甲烷（分析纯，天津市科密欧化学试剂开发中心） ；甲醇、四氢呋喃（色谱纯，天津市科密欧化学试剂开发 中心） 超临界 CO2萃取装置（TC-SFE-40-102Z，沈阳天成超临界萃取公司）；SHA-C 水浴恒温振荡器（江 苏金坛中大仪器厂）；高效液相色谱系统（大连依利特分析仪器有限公司）：P200紫外可变波长检测器、 Echrom98 色谱工作站 1.2 HPLC 条件 色谱柱为 Hypersil ODS（4.6 mm200 mm，5m） ；流动相的体积比为V（甲醇）V（四氢呋喃）=90 10；流速为 1.0 mL/min；检测波长为 472 nm；柱温为 30；进样量为 20 L 1.3 标准曲线的绘制 称取一定量的番茄红素标准品，用流动相配制成一系列标准溶液，以质量浓度为横坐标，峰面积为纵 坐标绘制标准曲线 收稿日期：2008-10-10 作者简介：苍久娜（1982-） ，女，黑龙江齐齐哈尔人，在读硕士研究生，主要从事仪器分析的研究E-mail： 第 1 期 苍久娜，等：超临界 CO2萃取番茄红素 73 1.4 样品前处理 将番茄皮去除杂质后冷冻 24 h，取出常温解冻后捣碎成泥并除去水分，加入 2%硫酸铵并 25水浴处 理 60 min，然后干燥、粉碎、过 40 目筛，储存在冰箱中备用 1.5 超临界 CO2法萃取番茄红素 取 100 g 干燥番茄样品于萃取釜中， 调节不同压力 （1434 MPa） 、 温度 （2545） 和 CO2流量 （10 35 kg/h） ，分别萃取 1.03.0 h，从分离釜中收集提取物后，用二氯甲烷溶解，定容，进行高效液相色谱分析， 根据标准曲线计算番茄红素的萃取产量 2 结果与讨论 2.1 番茄红素的高效液相色谱分析 图 1 和图 2 分别为番茄红素的标准品和超临界萃取物的色谱图 在图 1 中保留时间为 21.82 min 的是番 茄红素，28.14 min 处为-胡萝卜素，而图 2 中样品的保留时间 21.51 min 和 27.65 min 与其基本一致 2.2 单因素实验 2.2.1 萃取压力的影响 萃取压力对番茄红素产量的影响，见图 3 由图 3 可知，番茄红素的产量随压力的升高而先增大后减小，在 26 MPa 处有最大值这是由于压力 增大，CO2 的密度增大，其极性也随压力的升高而上升，从而增大了 CO2的溶解能力，减少了物质间的传 质距离， 有利于番茄红素的提取 但是压力高于 26 MPa 以后对提取影响不大， 因此最佳提取压力为 26 MPa 2.2.2 萃取温度的影响 萃取温度对番茄红素产量的影响，见图 4 由图 4 可知，随着萃取温度的升高，番茄红素的产量也不断增大，温度升到 40时达到最大值后产量 开始减少，这主要是因为温度继续升高，在一定程度上降低了 CO2密度，从而导致其溶解能力降低，使番 茄红素的产量减少同时，也可能番茄红素高温下不稳定，容易分解，导致番茄红素产量降低 0 5 10 15 20 25 5152535 萃取压力/MPa 产量/mg 0 5 10 15 20 25 20253035404550 温度/ 产量/mg 2.2.3 萃取时间的影响 萃取时间对番茄红素产量的影响，见图 5 图 3 萃取压力对产量的影响图 4 萃取温度对产量的影响 图 1 番茄红素标准品色谱图图 2 番茄红素样品色谱图 74 高 师 理 科 学 刊 第 29 卷 由图 5 可知，时间越长越有利于萃取，但是时间太长产量反而会有所减少，因此选择 2.5 h 2.2.4 萃取流量的影响 萃取流量对番茄红素产量的影响，见图 6 由图 6 可知，随着 CO2流量的增加，番茄红素的产量先升高后下降这主要是因为 CO2流量增加，溶 剂量增大；当 CO2流量过大时，溶剂 CO2与原料的接触时间减少，从而使番茄红素的产量减少 0 5 10 15 20 25 01234 时间/h 产量/mg 2.3 正交实验 在单因素实验的基础上进行正交实验，选择萃取的最佳条件，结果见表 1 从表 1 可以看出，影响番茄红素萃取的各因素的主次顺序为 CDAB，即温度压力流量时间得 出的最佳萃取条件为 A2B3C2D2， 在此基础上做了验证实验， 提取量达到 26.34 mg/100 g， 因此， 压力 26 MPa、 时间 3.0 h、温度 40和流量 30 kg/h 是萃取番茄红素的最佳实验条件 表 1 超临界 CO2萃取番茄红素的正交实验结果 3 结论 影响超临界 CO2萃取的主要因素有萃取压力、萃取温度、CO2流量、萃取时间等，各因素的显著性关 系为 C（温度） D（压力） A （流量） B（时间） ，各因素的最佳水平组合为 A2B3C2D2萃取番茄红素 的最佳工艺实验条件为萃取压力 26 MPa，萃取温度 40，CO2 流量 30 kg/ h，萃取时间 3.0 h；在此条件下 番茄红素的产量为 26.34 mg/100 g 参考文献： 1 成坚，曾庆孝番茄红素的性质及生理功能研究进展J食品与发酵工业，2000，26（2） ：75-79 2 李进，赵红艳，曾卫军，等番茄皮渣色素及其稳定性研究J西北植物学报，2002，22（5） ：1 231-1 235 3 李琳，吴永娴，曾凡坤番茄红素的研究进展J食品科学，2000，21（5） ：8 -11 4 冯阳阳，褚悦，杜为民，等不同含氮化合物提取液对番茄红素提取的影响J沈阳农业大学学报，2007，38（4） ： 618- 620 5 Ummihan Topal，Mitsuru Sasaki，Mptpnobu GotoExtraction of lycopene from tomato skin with supercritical carbon dioxide：effect of operating conditions and solubility analysisJJ.Agric.Food Chem ，2006（54） ：5 604-5 610 0 5 10 15 20 25 0102030 40 流量/kgh -1 产量/mg 图 5 萃取时间对产量的影响图 6 萃取流量对产量的影响 序号 A 流量/kgh -1 B 时间/h C 温度/ D 压力/MPa 产量/mg （100 g） -1 1 1（25） 1（2.0） 1（35） 1（22） 14.42 2 1 2（2.5） 2（40） 2（26） 20.54 3 2 3（3.0） 3（45） 3（30） 19.79 4 2（30） 1 2 3 20.86 5 2 2 3 1 19.98 6 2 3 1 2 19.05 7 3（35） 1 3 2 21.36 8 3 2 1 3 16.85 9 3 3 2 1 20.16 1 k 18.250 18.880 16.773 18.187 2 k 19.963 19.123 20.520 20.317 3 k 19.457 19.667 20.337 19.167 R 1.713 0.787 3.747 2.130 第 1 期 苍久娜，等：超临界 CO2萃取番茄红素 75 Extraction of lycopene by supercritical carbon dioxide CANG Jiu-na 1，TANG Min-shun2，ZHENG Yong-jie1 （1. School of Chemistry and Chemisical Engineering，Qiqihar University，Qiqihar 161006，China； 2. Qiqihar Entry-exit Inspection and Quarantine Bureau，Qiqihar 161006，China） Abstract：Abstract：Lycopene was extracted from tomato skin using supercritical carbon dioxide method. Factors affecting extraction yields， such as extraction temperature， extraction pressure， CO2 flow and extraction time， were studied by single and orthogonal experiments. The results obtained show that optimal process conditions were as follows， extraction pressure was 26 MPa，extraction time was 3.0 h，extraction temperature was 40，CO2 flow rate was 30 kg/h. The extraction rate was up to 26.34 mg/100 g in this condition. Key wordsKey words：lycopene；supercritical carbon dioxide；extraction 提高电气工程自动化专业毕业设计质量的方法 闵永智，李晓东 针对怎样提高毕业设计的质量问题，通过对电气工程及其自动化专业毕业设计的指导，在教学实践中总结出几点体会 1 激发兴趣，合理选题 1.1 了解学生，把握尺度 要想做好毕业设计，必须要了解自己所带的学生首先要了解学生的学习成绩及学习能力其 次，了解学生的爱好、兴趣以及工作去向最后要了解学生的动手能力及学习过程中的“强”项和“弱”项所在 1.2 因材施教，量身定做 毕业设计选题应因材施教、因人而异，即根据每个学生自身不同的特点制订不同类型的毕业设 计课题基本可分为：读研类，可安排理论研究型课题；已签单位类，就以用人单位为导向，安排课题；自由类，老师掌握， 合理安排，为将来工作打下基础这样一来，学生的积极性也很高，教师因势利导，就很容易达到毕业设计的目的 1.3 选题科学，难易适中 选题还要考虑到难易适中，符合学生的实际水平对学习差的学生，如果题目过难，学生不知 道如何着手，就会产生一种“反正不会”的思想而敷衍了事，对这类学生，只要达到综合锻炼的要求即可而对学习好、动 手能力强的学生，如果题目过于简单，因缺乏挑战性而容易丧失兴趣，草草了事 2 时间缺乏，提前准备 毕业设计教学一般安排在第八学期，在这期间，部分学生要参加招聘会，还有部分学生要参加研究生面试、用人单位面 试及公务员考试等，结果造成学生投入毕业设计的时间和精力严重不足，进度常常滞后，当然就无法保证毕业设计的质量 因此，将毕业设计的选题时间调整至第7学期开始，通过毕业设计选题讲座，让学生结合意愿和兴趣去选择这样在第7 学期期末时就可以和学生定好题目及任务，让他们开始收集资料，做好文献综述及开题报告的准备到第8学期开学时，学 生就可以直接进入实质性的设计工作 3 严把进度，重在执行 首先在开始阶段，要求学生依据任务书自觉、独立地查阅大量资料，努力完成文献综述和开题报告在这期间要求学 生至少查阅20篇相关文献、资料（其中至少1篇英文文献），并在写作格式上严格要求这个阶段指导教师要十分重视对学 生进行具体帮助，可给学生做一些如文献检索、word排版等专题讲座，并给出一些设计实例作为参考拟定出详实可行的设 计进程计划，并对开题报告进行小组