專利名稱：番茄紅素的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及生物技術分離處理方法，尤其涉及一種采用生物酶法處理從番茄中獲得番茄紅素的制備方法。
背景技術：
番茄紅素是目前已知的最有效的抗氧化活性物質(zhì)，其抗氧化能力是β胡蘿卜素的3.2倍，更是維生素E的100倍?？茖W研究已經(jīng)證實，它具有延緩衰老、抑制腫瘤、提高人體免疫力、減少心血管疾病及預防癌癥等多種功效。
現(xiàn)在，普遍認為番茄紅素在營養(yǎng)中的作用要比目前所知的更為重要?，F(xiàn)有研究證據(jù)與事實表明，番茄紅素的生理功能包括以下幾個方面首先，作為一種高效的自由基清除劑，番茄紅素的基本功能是保護機體組織細胞生物膜上多不飽和脂肪酸免遭自由基的攻擊而氧化，同時也保護生命大分子物質(zhì)DNA免受氧化破壞，因而番茄紅素是細胞傷害、組織破裂的天然抑制劑，在預防包括衰老、腫瘤在內(nèi)的各種器質(zhì)性衰退病變方面起著重要的作用；其次，番茄紅素能夠抑制LDL膽固醇氧化產(chǎn)物的形成，可預防冠心病的發(fā)生；第三，番茄紅素還具有活化人體細胞的免疫功能，能夠有效地防治前列腺癌、胃癌、皮膚癌、乳腺癌、宮頸癌和心血管疾病。番茄紅素具有如此多的醫(yī)藥和保健功效，番茄紅素的制備方法及其產(chǎn)物的含量、穩(wěn)定性和保存受到了廣泛的關注。
番茄紅素提取方法較多，中國專利公開號為CN1298904A的專利申請公開了一種從番茄中生產(chǎn)含量為10％的番茄紅素的方法，采用加水攪拌、離心脫水，然后堿洗、水洗、干燥粉碎、加熱提取、閃蒸、結晶等多步驟的方法生產(chǎn)番茄紅素晶體，其不足之處是工藝條件及操作十分復雜，生產(chǎn)不易控制。中國專利公開號為CN1334328A的專利申請公開了一種采用超臨界液體萃取番茄紅素油樹脂的制備方法，即對番茄進行前處理后，直接用CO2或低分子烴類的超臨界液體對原料進行萃取而獲得番茄紅素油樹脂，其不足之處在于成本高，產(chǎn)量低。中國專利公開號CN1405235A的專利申請公開了一種番茄紅素的制備方法，即將番茄醬用乙醇或甲醇脫水再進行有機萃取，萃取液經(jīng)冷凍結晶干燥得到高含量的番茄紅素，再將上述產(chǎn)品用反相色譜進行分離純化真空濃縮冷凍得到高含量的番茄紅素，其不足之處在于生產(chǎn)工藝使用了大量的有機溶劑，包括有毒的甲醇、氯仿等，工藝條件及操作十分復雜，生產(chǎn)不易控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種工藝簡單、回收率高、無毒性的番茄紅素的制備方法，并為食品、保健、醫(yī)用方面提供相應含量的番茄紅素產(chǎn)品。
本發(fā)明的目的通過以下技術方案予以實現(xiàn)本發(fā)明提供的一種番茄紅素的制備方法，其步驟為(1)在番茄醬中加入番茄醬重量的0.2～0.4％的生物酶，控溫在30～40℃，酶解時間為6～7hr；所述的生物酶為果膠酶、蛋白酶或兩者按3～4∶1混合后的混合酶；(2)將步驟(1)的反應產(chǎn)物進行離心過濾，并用水沖洗番茄醬以除去殘余酶，番茄醬濾渣的含水量控制在80～85％，并經(jīng)冷凍后粉碎；(3)以含0.02～0.04％食品乳化劑的非極性或弱極性有機溶劑作為萃取劑對步驟(2)獲得的物料進行提取，用量為萃取劑∶物料＝6～8∶1(V/W)，分三次萃取，萃取溫度控制在58±1℃，萃取時間為30～60min；所述的萃取劑為丙酮、正己烷、石油醚或乙酸乙酯；所述的食品乳化劑為大豆磷脂、蔗糖脂肪酸酯、山梨醇脂肪酸酯或單甘酯；
(4)將萃取后得到的萃取液進行過濾，減壓回收溶劑，可獲得含量為6～8％的番茄紅素油樹脂。
本發(fā)明采用濕法萃取，水分含量對經(jīng)酶解的番茄醬渣原料的影響很大。以原料中番茄紅素原有含量為100％計，含水量大于85％時，原料中番茄紅素的損失很小；含水量降至70％時，番茄紅素保有率為90％；含水量降至60％時，番茄紅素的損失已達到30～40％，說明高溫和較長時間干燥都會造成番茄紅素的損失。同時，在存放過程中水分的含量對番茄紅素的穩(wěn)定性也有影響。通過考察經(jīng)酶解的番茄醬渣原料中含水量分別為87.3％、81％和75.2％三種情況下番茄紅素含量的變化，從試驗結果可以看出，當原料樣品中含水量為87.3％時，樣品中番茄紅素的損失隨時間變化相對最小，放置3周后，以原料中番茄紅素原有含量為100％計，其中番茄紅素的保有率仍可達80％；而原料樣品含水量在80％以下時，存放2周左右，番茄紅素的含量已下降到70％以下。因此，番茄醬渣應保持至少80％以上的含水量，并應及時進行番茄紅素的提取。
番茄紅素對氧、光、熱具有不穩(wěn)定性。取經(jīng)酶解并冷凍粉碎后的番茄醬，用力擠壓使其中的含水量降至65～70％左右，考察其在不同存放過程中番茄紅素的變化情況。將上述番茄醬分別于-20℃、5℃和25℃環(huán)境中，分別在以下四種情況下存放1)光照+空氣；2)光照+惰性氣體；3)避光+空氣；4)避光+惰性氣體，(避光是指將樣品存放在黑色膠袋中；光照是指存放在室內(nèi)散射光下；惰性氣體是指通過充惰性氣體來驅(qū)趕出樣品周圍的空氣)，每隔3～4天取樣測定其中番茄紅素的含量，觀察其變化規(guī)律。以原料中番茄紅素原有含量為100％計，記錄番茄醬中所保有的番茄紅素隨時間的變化情況。根據(jù)試驗結果，在樣品含水量為65～70％、保存溫度相同的條件下，在避光+惰性氣體時番茄醬中番茄紅素保有率最高，而在光照+空氣時則較低。各種條件中，溫度對番茄紅素的影響更大，溫度越高則番茄紅素的損失越大。因此，為使番茄紅素不被破壞，經(jīng)冷凍粉碎后的番茄醬濾渣可在避光和惰性氣體下保存。
本發(fā)明的經(jīng)上述濕法萃取獲得的含量為6～8％的番茄紅素油樹脂產(chǎn)物還可進一步進行精制處理，以制取更高含量的番茄紅素油樹脂，其步驟為(a)將上述濕法萃取獲得的番茄紅素油樹脂產(chǎn)物，加2倍(V/W)75％的乙醇充分攪拌、洗滌后分離；(b)取洗滌后的剩余部分在50～70℃溫度下以60～80rpm的速度攪拌20～30min，然后停止加熱，至其自然降至室溫后，在20～40rpm的速度下邊攪拌邊加入乙酸乙酯及0.2～0.8％的硅藻土，乙酸乙酯的用量由番茄紅素的含量決定，以確保番茄紅素油樹脂物料的溶解；本發(fā)明優(yōu)選的乙酸乙酯用量為乙酸乙酯∶番茄紅素油樹脂物料＝4～6∶1(V/W)；(c)將溶解后的物料在室溫下靜置12hr后，在2000rpm條件下離心10min，分離渣和液體；(d)將渣用一倍量(V/W)的乙酸乙酯洗滌后，再次以2000rpm速度離心10min，分離渣和液體；(e)將步驟c和步驟d離心處理后獲得的液體合并，然后過濾，減壓回收溶劑，可獲得含量為10～15％的番茄紅素油樹脂。
本發(fā)明的經(jīng)上述濕法萃取或精制處理后獲得的番茄紅素油樹脂產(chǎn)物還可進一步進行超臨界CO2萃取，以制取脫溶后的番茄紅素油樹脂，其步驟為將所述獲得的番茄紅素油樹脂產(chǎn)物在萃取釜20～25Mpa，50～60℃；分離器110～15Mpa，40～45℃；分離器210～12Mpa，40～45℃的操作條件下處理3～4hr，可獲得含量為16～30％的番茄紅素油樹脂本發(fā)明的經(jīng)超臨界CO2萃取獲得的番茄紅素油樹脂產(chǎn)物還可進一步進行微膠囊化制粒，以制取番茄紅素粉劑，其步驟為(I)將大豆蛋白和麥芽糊精按1∶1～3的質(zhì)量比例混合作為壁材，加入蒸餾水并微熱使其溶解作為水相溶液；在所述超臨界CO2萃取后獲得的番茄紅素油樹脂產(chǎn)物中添加0.1％的異VC鈉和BHT、10％的大豆卵磷脂作為油相溶液；(II)將水相溶液置于均質(zhì)機中，緩慢加入油相溶液均質(zhì)30min，使番茄紅素分散于壁材中；再將均質(zhì)后得到的乳化液溶于水，使其固形物含量為10～35％，然后在入口溫度為120～140℃，出口溫度為80～100℃的條件下進行噴霧干燥，獲得含量為1～3.5％的番茄紅素粉劑。
本發(fā)明具有以下有益效果(1)溶劑提取用量小，回收成本低、提取率高，工藝方法簡單，適合于工業(yè)化生產(chǎn)。
(2)在經(jīng)過濕法萃取后的番茄紅素油樹脂，用超臨界二氧化碳萃取進行脫除溶劑和濃縮油樹脂，不需加萃取溶劑，工藝簡單、合理。
(3)可獲得不同級別的番茄紅素制品。經(jīng)酶解后濕法萃取獲得的含量為6～8％的番茄紅素油樹脂可用于功能性、保健食品原料；經(jīng)精制處理后含量為10～15％的番茄紅素油樹脂可用于化妝品原料；超臨界二氧化碳萃取脫溶后的含量為16～30％番茄紅素可用于高檔食品及化妝品；含量為1～3.5％水溶性番茄紅素粉劑可用于飲料等水相食品中。
具體實施例方式
本發(fā)明實施例所用番茄醬由新疆優(yōu)源生物技術有限責任公司提供。
實施例1在番茄醬中加入番茄醬重量的0.2％的果膠酶，控溫在30℃，酶作用時間6hr。將反應產(chǎn)物進行離心過濾，并用水沖洗番茄醬以除殘余酶。番茄醬濾渣的含水量為85％，經(jīng)冷凍粉碎后待用，存放時將此物料置于黑色膠袋中，并充氮氣來驅(qū)趕出物料周圍的空氣。然后將上述番茄醬濾渣物料用含0.02％大豆卵磷脂的正己烷有機溶劑進行濕法萃取，用量為萃取劑∶物料＝8∶1(V/W)，分三次提取，提取溫度控制在58±1℃，提取時間為30min。將萃取后得到的萃取液進行過濾，減壓回收溶劑，獲得含量為6.87％番茄紅素油樹脂。
將上述酶解后濕法萃取獲得的產(chǎn)品再進行精制處理，以制取更高含量的番茄紅素油樹脂。即將2kg重量的上述番茄紅素油樹脂，加2倍(V/W)75％的乙醇充分攪拌、洗滌后分離。取洗滌后的剩余部分在溫度為60℃下以60～80rpm的速度攪拌30min，然后停止加熱，至其自然降至室溫后，在20～40rpm的速度下邊緩慢攪拌加入4∶1(V/W)的乙酸乙酯及0.5％的硅藻土，以確保番茄紅素的溶解。將溶解后的物料在室溫下靜置12hr后，在2000rpm的速度下離心10min，分離渣和液體。將渣再用一倍量(V/W)的乙酸乙酯洗滌后，做與前述條件相同的離心處理，分離渣和液體，將上述兩次離心處理后的液體合并，然后過濾，減壓回收溶劑，獲得含量為11.24％的番茄紅素油樹脂。
將上述精制處理后獲得的產(chǎn)品再進行超臨界CO2萃取，以制取脫溶后的番茄紅素油樹脂。即將上述精制處理后獲得的番茄紅素油樹脂在萃取釜22Mpa，55℃；分離器114Mpa，40℃；分離器210Mpa，40℃的條件下處理3hr，獲得含量為24.82％番茄紅素油樹脂。
將超臨界CO2萃取獲得的番茄紅素油樹脂再經(jīng)微膠囊化進行制粒，制成微膠囊制劑以確保產(chǎn)品活性。即將大豆蛋白和麥芽糊精按1∶2的質(zhì)量比例混合作為壁材，加入蒸餾水并微熱使其溶解作為水相溶液。另將所獲得的番茄紅素油樹脂添加0.1％異VC鈉和BHT、10％大豆卵磷脂作為油相溶液。然后將水相溶液置于均質(zhì)機中，緩緩加入油相溶液均質(zhì)30min，使番茄紅素分散于壁材中。再將此乳化液溶于水，使其固形物含量為34％，在入口溫度為120℃，出口溫度為85℃下進行噴霧干燥，獲得含量為3.13％的番茄紅素粉劑。
實施例2在番茄醬中加入番茄醬重量的0.2％的混合酶，即將果膠酶與蛋白酶按4∶1混合后，直接加入到欲處理的原料中。處理時加入原料10倍重的水，控溫于35℃，酶作用時間6hr。將反應物料進行離心過濾，并用水沖洗番茄醬以除殘余酶。番茄醬濾渣的含水量為85％，經(jīng)冷凍粉碎后待用，存放時將此物料置于黑色膠袋中，并充氮氣來驅(qū)趕出物料周圍的空氣。然后將上述番茄醬濾渣物料用含0.02％大豆卵磷脂的正己烷有機溶劑進行濕法萃取，用量為萃取劑∶物料＝8∶1(V/W)，分三次提取，提取溫度控制在58℃，提取時間為30min。將萃取后得到的萃取液進行過濾，減壓回收溶劑，獲得含量為7.46％的番茄紅素油樹脂。
將上述酶解后濕法萃取獲得的產(chǎn)品再進行超臨界CO2萃取，以制取脫溶后的番茄紅素油樹脂。即將上述酶解后濕法萃取獲得的番茄紅素油樹脂在萃取釜22Mpa，55℃；分離器114Mpa，40℃；分離器210Mpa，40℃的條件下處理3hr，獲得含量為19.21％的番茄紅素油樹脂。
將超臨界C02萃取獲得的番茄紅素油樹脂再經(jīng)微膠囊化進行制粒，制成微膠囊制劑以確保產(chǎn)品活性。即將大豆蛋白和麥芽糊精按1∶3的質(zhì)量比例混合作為壁材，加入蒸餾水并微熱使其溶解作為水相溶液。另將所獲得的番茄紅素油樹脂添加0.1％異VC鈉和BHT、5％大豆卵磷脂作為油相溶液。然后將水相溶液置于均質(zhì)機中，緩緩加入油相溶液均質(zhì)30min，使番茄紅素分散于壁材中。再將此乳化液溶于水，使其固形物含量為15％，在入口溫度為130℃，出口溫度為90℃下進行噴霧干燥，獲得含量為1.21％的番茄紅素粉劑。
權利要求
1.一種番茄紅素的制備方法，其步驟為(1)在番茄醬中加入番茄醬重量的0.2～0.4％的生物酶，控溫在30～40℃，酶解時間為6～7hr；(2)將步驟(1)的反應產(chǎn)物進行離心過濾，并用水沖洗番茄醬以除去殘余酶，番茄醬濾渣的含水量控制在80～85％，并經(jīng)冷凍后粉碎；(3)以含0.02～0.04％食品乳化劑的非極性或弱極性有機溶劑作為萃取劑對步驟(2)獲得的物料進行提取，用量為萃取劑∶物料＝6～8∶1(V/W)，分三次萃取，萃取溫度控制在58±1℃，萃取時間為30～60min；(4)將萃取后得到的萃取液進行過濾，減壓回收溶劑，可獲得含量為6～8％番茄紅素油樹脂。
2.根據(jù)權利要求1所述的番茄紅素的制備方法，其步驟(1)中所述的生物酶為果膠酶、蛋白酶或兩者按3～4∶1混合后的混合酶。
3.根據(jù)權利要求1所述的番茄紅素的制備方法，其步驟(3)中所述的萃取劑為丙酮、正己烷、石油醚或乙酸乙酯；所述的食品乳化劑為大豆磷脂、蔗糖脂肪酸酯、山梨醇脂肪酸酯或單甘酯。
4.根據(jù)權利要求1所述的番茄紅素的制備方法，其步驟(2)中所述的經(jīng)冷凍粉碎后的番茄醬濾渣在避光和惰性氣體下保存。
5.根據(jù)權利要求1所述的番茄紅素的制備方法，所述獲得的番茄紅素油樹脂產(chǎn)物還進行精制處理，其步驟為(a)將所述獲得的番茄紅素油樹脂產(chǎn)物，加2倍(V/W)75％的乙醇充分攪拌、洗滌后分離；(b)取洗滌后的剩余部分在50～70℃溫度下以60～80rpm的速度攪拌20～30min，然后停止加熱，至其自然降至室溫后，在20～40rpm的速度下邊攪拌邊加入乙酸乙酯及0.2～0.8％的硅藻土，以確保番茄紅素油樹脂物料的溶解；(c)將溶解后的物料在室溫下靜置12hr后，在2000rpm條件下離心10min，分離渣和液體；(d)將渣用一倍量(V/W)的乙酸乙酯洗滌后，再次以2000rpm速度離心10min，分離渣和液體；(e)將步驟c和步驟d離心處理后獲得的液體合并，然后過濾，減壓回收溶劑，可獲得含量為10～15％的番茄紅素油樹脂。
6.根據(jù)權利要求5所述的番茄紅素的制備方法，其步驟(b)中所述乙酸乙酯的用量為乙酸乙酯∶番茄紅素油樹脂物料＝4～6∶1(V/W)。
7.根據(jù)權利要求1或5所述的番茄紅素的制備方法，所述獲得的番茄紅素油樹脂產(chǎn)物還進行超臨界CO2萃取，其步驟為將所述獲得的番茄紅素油樹脂產(chǎn)物在萃取釜20～25Mpa，50～60℃；分離器110～15Mpa，40～45℃；分離器210～12Mpa，40～45℃的操作條件下處理3～4hr，可獲得含量為16～30％的番茄紅素油樹脂。
8.根據(jù)權利要求7所述的番茄紅素的制備方法，所述超臨界CO2萃取后獲得的番茄紅素油樹脂產(chǎn)物還進行微膠囊化制粒，其步驟為(I)將大豆蛋白和麥芽糊精按1∶1～3的質(zhì)量比例混合作為壁材，加入蒸餾水并微熱使其溶解作為水相溶液；在所述超臨界CO2萃取后獲得的番茄紅素油樹脂產(chǎn)物中添加0.1％的異VC鈉和BHT、10％的大豆卵磷脂作為油相溶液；(II)將水相溶液置于均質(zhì)機中，緩慢加入油相溶液均質(zhì)30min；再將均質(zhì)后得到的乳化液溶于水，使其固形物含量為10～35％，然后在入口溫度為120～140℃，出口溫度為80～100℃的條件下進行噴霧干燥，獲得含量為1～3.5％的番茄紅素粉劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種番茄紅素的制備方法，首先采用生物酶法對番茄醬進行處理，然后使用含食品乳化劑的非極性或弱極性有機溶劑作為萃取劑進行濕法萃取而獲得番茄紅素油樹脂產(chǎn)品。再經(jīng)過精制處理、超臨界二氧化碳萃取、微膠囊化技術可獲得不同含量級別的番茄紅素油樹脂或番茄紅素粉劑。本發(fā)明提供的一種番茄紅素的制備方法溶劑提取用量小、回收成本低、提取率高、工藝方法簡單，適合于番茄紅素的工業(yè)化生產(chǎn)，其產(chǎn)品可廣泛應用于保健食品、飲料和化妝品的生產(chǎn)。
文檔編號C09B61/00GK1493622SQ0314682
公開日2004年5月5日 申請日期2003年9月15日 優(yōu)先權日2003年9月15日
發(fā)明者劉立國, 劉遠紅 申請人:廣州優(yōu)寶工業(yè)有限公司