專利名稱：一種以西瓜為原料提取番茄紅素的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以水果為原料提取番茄紅素的方法，尤其是一種以西瓜為原料提取番茄紅素的方法。
背景技術(shù)：
西瓜是在世界范圍，尤其是在我國廣泛種植的瓜果作物。據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)公布，2002年世界西瓜總產(chǎn)約9000萬噸，而中國的產(chǎn)量為6000萬噸。西瓜在我國種植范圍廣，生長周期短，產(chǎn)量高，畝產(chǎn)可達(dá)4-6噸。由于西瓜種植的季節(jié)性強(qiáng)，通常是集中上市，不易貯存，而且西瓜產(chǎn)量也容易出現(xiàn)大小年，加上市場運作等因素，常常導(dǎo)致西瓜大量腐爛，造成嚴(yán)重?fù)p失。而緩解這一矛盾的主要方法是對西瓜進(jìn)行深加工。
目前對西瓜加工通常是側(cè)重于西瓜飲料及西瓜果醬的研制，這一點在ZL87106579、ZL89101182、CN1083325、CN1128113、CN1422560、CN1247035中有所陳述，但是，按照這樣的方法處理，利用西瓜加工成直接食用的初級產(chǎn)品，對作為原料的西瓜品質(zhì)(例如成熟程度)要求比較高，即使這樣，西瓜經(jīng)過熱處理后會喪失原有的風(fēng)味，依然難以符合消費者的口味，所以將西瓜加工成飲料或果醬的可操作性較差。可以說，西瓜深加工的出路問題并沒有真正解決。
番茄紅素是存在于水果、蔬菜中的一種天然色素，同時也是一種強(qiáng)抗氧化劑，抗氧化能力是維生素E的100多倍，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其它諸如α胡蘿卜素、β胡蘿卜素的生物活性，能夠有效清除體內(nèi)的自由基，預(yù)防和修復(fù)細(xì)胞損傷，抑制DNA的氧化從而預(yù)防癌癥的發(fā)生。大量研究表明，番茄紅素能夠有效預(yù)防前列腺癌、消化道癌、乳腺癌、子宮頸癌、皮膚癌、膀胱癌、心血管疾病，色斑沉著和白內(nèi)障等，而且還能改善男性的性功能。因此，對番茄紅素的研究已經(jīng)成為國際上的研究熱點，番茄紅素的應(yīng)用有著廣闊的市場前景。
受原料因素的影響，目前番茄紅素的開發(fā)生產(chǎn)主要是來自番茄或番茄產(chǎn)品，專利文獻(xiàn)ZL95197151及ZL00129943都對此方法進(jìn)行了闡述。除了從番茄中提取之外，還有文獻(xiàn)CN00126828中利用化學(xué)合成的方法和CN00821634微生物發(fā)酵的方法。
但是，自然界中還存在另一種重要的番茄紅素資源--西瓜，在紅瓤品種的西瓜中，番茄紅素的含量為4.8mg/100g鮮重。美國農(nóng)業(yè)部2003年6月公布的營養(yǎng)數(shù)據(jù)表明，常年供應(yīng)的紅熟番茄中番茄紅素平均含量為2.573mg/100g鮮重，西瓜中的番茄紅素含量較番茄高近50％，所以西瓜是一個巨大的番茄紅素資源。
CN1334328A研究超臨界萃取番茄紅素，雖然提到可以以西瓜為原料，但是其所有的方案和實施例的描述都是針對番茄醬，對于原料的處理方法并不適用于西瓜。如何從西瓜中提取番茄紅素，到目前還沒有任何專利公開及文獻(xiàn)報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種以西瓜為原料提取番茄紅素的方法，在可以大量制備番茄紅素的同時，為西瓜的深加工提供了切實可行的出路。
本發(fā)明以西瓜為原料提取番茄紅素的方法，可以包括以下步驟將去除種籽后的西瓜果肉打漿后過濾，分別收取濾渣和濾液，并對濾液離心，得離心沉淀物和膠體狀態(tài)的上清液；離心沉淀物中加入有機(jī)溶劑進(jìn)行提取，收取提取液，即為含有番茄紅素的產(chǎn)品。
在具體操作中可以取出西瓜果肉，進(jìn)行打漿，打漿后粗濾，濾掉西瓜種籽，取得的濾液進(jìn)一步打漿，然后進(jìn)行精細(xì)過濾，一般在20目以上，得到紅色濾渣備用，而深紅色渾濁狀態(tài)的濾液可通過離心，離心速率可控制為2000-6000轉(zhuǎn)/分，時間為5-30分鐘，整個操作過程的溫度不能超過50℃，防止番茄紅素在高溫下變質(zhì)。由于西瓜中的番茄紅素不溶于水，存在于西瓜果肉之中，細(xì)小的果肉顆粒懸浮在濾液中，使溶液呈現(xiàn)紅色。對濾液進(jìn)行上述離心后，所得紅色沉淀中含有大量番茄紅素。
在得到的離心沉淀物中加入有機(jī)溶劑就可以對所含紅素進(jìn)行提取，過濾分離出提取液，即為含有番茄紅素的產(chǎn)品，按照通常的方法進(jìn)行濃縮等處理即可。
由于西瓜果肉打漿后的濾渣中通常也會含有少量的紅素，所以，生產(chǎn)中可考慮將該濾渣與上述沉淀物合并進(jìn)行提取，提高收率。
同樣，上述離心后的上清液為淡紅色膠態(tài)溶液，仍含有部分的番茄紅素，約占西瓜中番茄紅素總量的10-20％，為了充分利用原料，也可以在離心上清液中加入絮凝劑和/或助濾劑進(jìn)行沉降，其中，絮凝劑或助濾劑的加入量分別為上清液總量的0.1-10‰，絮凝劑可以是食品加工中常用的甲殼胺、聚丙烯酰胺、乙醇胺、及殼聚糖等，優(yōu)選甲殼胺或殼聚糖；助濾劑可以是珍珠巖、石棉、纖維素、活性炭、硅藻土等，優(yōu)選硅藻土。這樣，不但可以進(jìn)一步分離番茄紅素，而且使得到的汁液澄清。
西瓜汁液含有大量的帶負(fù)電荷的蛋白、果膠、纖維素及多糖等，通過適當(dāng)?shù)男跄齽┛蓪崿F(xiàn)進(jìn)一步的沉降分離。甲殼胺是2-氨基葡萄糖分子以β1，4-苷鍵相連的高聚物，分子中存在游離胺基，能與質(zhì)子結(jié)合形成代陽離子的大分子，具有優(yōu)良的絮凝能力；殼聚糖又名甲殼素、甲殼質(zhì)，白色無毒無味，為帶正電荷的分子結(jié)構(gòu)，是一種比較常用的絮凝劑。把帶正電荷的甲殼素加入到帶負(fù)電荷的汁液中，由于帶正、負(fù)電荷的微粒間的相互靜電作用，懸浮顆粒纏繞在殼聚糖上，使小顆粒變成大塊顆粒，沉降下來。
硅藻土是一種形狀復(fù)雜的多孔物質(zhì)，主要成分SiO2，化學(xué)穩(wěn)定性好，溶解性極低，是良好的助濾劑。加入硅藻土有助于沉降和下一階段的離心過濾。
對于本發(fā)明的方法，按照上述機(jī)理，不論是絮凝劑還是助濾劑的選擇都可以不是唯一的，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，完全可以使用同樣功效的產(chǎn)品實現(xiàn)。
該離心后的上清液經(jīng)絮凝沉降一段時間后(也可以不使用絮凝劑或助濾劑而直接靜置沉降)進(jìn)行加熱，以促進(jìn)沉降，加熱溫度50-80℃(優(yōu)選在50℃左右)，冷卻后離心，離心速率可為2000-6000轉(zhuǎn)/分；冷卻后也可以過濾替代離心，但要求過濾介質(zhì)的孔徑小于100微米。離心或過濾得淡紅色沉淀物，可以與前一步驟生成的沉淀物合并用于提取番茄紅素。而經(jīng)離心或過濾后的液體一般為淡黃色澄清透明的糖漿液，含糖量一般為5-15％。
經(jīng)上述方法處理后的原料提取番茄紅素時，可以按照現(xiàn)有技術(shù)中通用的方法直接提取番茄紅素，也可以將得到的沉淀物先真空或冷凍干燥后再進(jìn)行提取。
本發(fā)明方法采用有機(jī)溶劑提取的方法，在上述沉淀物和濾渣中，加入的有機(jī)溶劑與很多現(xiàn)有技術(shù)從番茄中提取紅素的情況沒有實質(zhì)區(qū)別，可以是酯、酮、醇類等通常用于提取的有機(jī)溶劑，從食用角度，優(yōu)選乙酸乙酯、丙酮、乙醇等安全溶劑。溶劑和物料的質(zhì)量比一般為1∶1-6∶1，提取時間為5分鐘-1小時，溫度為30-60℃，提取后進(jìn)行過濾。為了充分提取，可以反復(fù)提取多次，一般3次左右，得到的濾液中即含有大量番茄紅素。
同樣，濾液可以進(jìn)行濃縮，濃縮溫度一般不應(yīng)高于60℃，防止番茄紅素在高溫下發(fā)生變質(zhì)。一般可以采用真空濃縮的方法，控制在60℃以下，真空度0.05-0.1MPa為宜。
濃縮蒸干并回收有機(jī)溶劑，可以得到番茄紅素含量大于5％的番茄紅素樹脂。如果需要生產(chǎn)高濃度的粉劑產(chǎn)品，可以采用低溫結(jié)晶技術(shù)或者不同相溶劑萃取技術(shù)等方法進(jìn)行。
從以上描述可以看到，本發(fā)明提供的提取番茄紅素方法，利用了西瓜作為原料，得到番茄紅素在含量上明顯高于普通番茄紅素產(chǎn)品(利用番茄得到的紅素含量一般在3％左右)，而且其制備方法簡便易行，原料來源廣泛，成本低廉，本發(fā)明的實施有利于補(bǔ)充番茄紅素生產(chǎn)的原料來源，同時，作為西瓜的一種深加工方法，也有效解決了西瓜季節(jié)性產(chǎn)量大、難以儲存的現(xiàn)實問題，并且，對西瓜是否新鮮沒有限定，可以采用那些已經(jīng)不能食用的(例如人們常說的“熟透”或因長期放置已變質(zhì)的)西瓜為原料，也可以如前面提到的，先對果肉打漿處理后再濃縮干燥保存，成為便于儲藏和運輸?shù)闹虚g原料，使該方法的實施不受季節(jié)限制?？傊?，本發(fā)明的方法具有重要的實際應(yīng)用價值，而且易于推廣。


圖1為利用本發(fā)明的優(yōu)選方法制備番茄紅素的工藝流程示意圖。
具體實施例方式
以下通過具體實施例詳細(xì)說明本發(fā)明的實現(xiàn)，旨在幫助閱讀者進(jìn)一步理解本發(fā)明的內(nèi)容，但不能對本發(fā)明的實施范圍構(gòu)成任何限制。
實施例1取紅瓤西瓜果肉10kg，其番茄紅素含量為4.5mg/100g鮮重(可以根據(jù)文獻(xiàn)Journal of AOAC International，Vol.78，No.2，pp.491-496，1995或Food Research International，Vol.31，No.10，pp.737-741，1998提供的方法進(jìn)行檢測)，進(jìn)行打漿，打漿后進(jìn)行粗濾，過濾掉西瓜種籽，取得的濾液進(jìn)一步打漿，然后進(jìn)行細(xì)過濾，濾布孔徑30目，得到紅色濾渣約0.5kg備用，和大約9.5kg深紅色渾濁狀態(tài)濾液。濾液進(jìn)行離心，離心速率為2000轉(zhuǎn)/分，時間為30分鐘，溫度25℃，得到約0.9kg紅色沉淀備用，和淡紅色膠態(tài)離心上清液約8.4kg。
在離心上清液中加入甲殼胺30g及硅藻土5g，沉降10分鐘，液體中有大量絮狀物出現(xiàn)并有下沉現(xiàn)象，加熱，溫度在約50℃，冷卻后離心，離心速率為2000轉(zhuǎn)/分，30分鐘，得到淡黃色離心液8kg為西瓜糖漿，淡紅色沉淀物0.3kg備用。
將以上所有離心沉淀物和過濾所得的濾渣進(jìn)行合并，共約1.7kg，成為提取番茄紅素的中間原料，加入乙酸乙酯10kg提取，提取時間為5分鐘，溫度為30℃，提取后進(jìn)行過濾，濾渣反復(fù)提取3次，濾液合并進(jìn)行真空濃縮并回收有機(jī)溶劑，真空度為0.05MPa，濃縮溫度30℃，得到番茄紅素樹脂5g，其中番茄紅素含量為8.4％。番茄紅素含量的檢測方法可以參考如上列舉的文獻(xiàn)，以下實施例相同。
在西瓜收獲季節(jié)，對前期工藝處理得到的中間原料可以先進(jìn)行真空或冷凍干燥而留在西瓜淡季再實施紅素提取，以充分利用季節(jié)，提高番茄紅素的生產(chǎn)能力，或運往非西瓜種植地區(qū)繼續(xù)完成紅素提取，以有利于安排緩解西瓜產(chǎn)地的壓力。
實施例2取紅色西瓜果肉10kg，其番茄紅素含量為3.8mg/100g鮮果重，進(jìn)行打漿，打漿后進(jìn)行粗濾，過濾掉西瓜種籽，取得的濾液進(jìn)一步打漿，然后進(jìn)行精細(xì)過濾，濾布孔徑20目，得到紅色濾渣0.5kg備用，和9.5kg深紅色渾濁狀態(tài)濾液。濾液進(jìn)行離心，離心速率6000轉(zhuǎn)/分，時間為5分鐘，溫度44℃左右，得到0.8kg紅色沉淀備用，和淡紅色膠態(tài)離心上清液8.7kg。
在離心上清液中加入殼聚糖24g及硅藻土8g，沉降30分鐘，液體中有大量絮狀物出現(xiàn)并有下沉現(xiàn)象，進(jìn)行加熱，加熱溫度不高于80℃，時間不超過5分鐘，冷卻后離心，離心速率6000轉(zhuǎn)/分，時間為約5分鐘，得到淡黃色離心液8.4kg為糖漿，淡紅色離心沉淀物0.3kg備用。
將以上所有離心沉淀物和過濾所得的濾渣進(jìn)行合并，共1.6kg，加入1.6-2.0kg丙酮進(jìn)行提取，提取時間為1小時，溫度為45℃，提取后進(jìn)行過濾，濾渣反復(fù)提取3次，濾液合并進(jìn)行真空濃縮，真空度為0.1MPa，濃縮溫度35℃，得到番茄紅素樹脂5g，其中番茄紅素含量為6.5％。
實施例3取西瓜果肉10kg，其番茄紅素含量為3.0mg/100g鮮果重，進(jìn)行打漿，打漿后進(jìn)行粗濾，過濾掉西瓜種籽，取得的濾液進(jìn)一步打漿，然后進(jìn)行細(xì)過濾，濾布孔徑30目，得到紅色濾渣0.5kg備用，和9.5kg深紅色渾濁狀態(tài)濾液。濾液進(jìn)行離心，離心速率為4000轉(zhuǎn)/分，時間為約15分鐘，溫度為45℃，得到0.8kg紅色沉淀備用，和淡紅色膠態(tài)離心上清液8.7kg。
在離心上清液中加入殼聚糖9g及硅藻土9g，沉降30分鐘后加熱，加熱溫度60℃，冷卻后進(jìn)行過濾，過濾介質(zhì)的孔徑100微米，得到淡黃色濾液8.4kg為糖漿，淡紅色沉淀物0.3kg備用。
將以上所有離心沉淀物和過濾所得的濾渣進(jìn)行合并，共1.6kg，真空干燥，得干燥物約0.8kg，加入4.8kg乙酸乙酯進(jìn)行提取，提取時間為45分鐘，溫度為約60℃，提取后進(jìn)行過濾，對濾渣反復(fù)提取3次，濾液合并進(jìn)行真空濃縮，真空度為0.07MPa，濃縮溫度40℃，得到番茄紅素樹脂4.5g，其中番茄紅素含量為6％。
權(quán)利要求
1.一種以西瓜為原料提取番茄紅素的方法，其特征在于，包括以下步驟1)去除種籽后的西瓜果肉打漿后過濾，分別收取濾渣和濾液，并對濾液離心，得離心沉淀物和膠態(tài)上清液；2)離心沉淀物中加入有機(jī)溶劑進(jìn)行提取，收取提取液，即為含有番茄紅素的產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還選擇性包括在所述膠態(tài)上清液中加入絮凝劑和/或助濾劑，使其中的顆粒絮凝沉降，分離沉淀物，將該沉淀物與離心沉淀物合并后，再進(jìn)行有機(jī)溶劑的提取。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述絮凝劑為甲殼胺或殼聚糖；助濾劑為硅藻土；絮凝劑或助濾劑加入量分別為上清液總量的0.1-10‰。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述絮凝沉降過程中加熱到50-80℃，冷卻后進(jìn)行分離。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述離心沉淀物可以與濾渣合并后再進(jìn)行有機(jī)溶劑的提取。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述離心濾液的溫度不能高于50℃。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述有機(jī)溶劑選自酯、酮、醇類有機(jī)溶劑，與待提取物料的比率為1∶1-6∶1；
8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的方法，其特征在于，有機(jī)溶劑提取的溫度為30-60℃。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述提取后的濾液可以進(jìn)行濃縮，濃縮溫度不超過60℃。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述加入有機(jī)溶劑進(jìn)行提取前，可以對得到的離心沉淀物進(jìn)行真空或冷凍干燥。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種以西瓜為原料提取番茄紅素的方法。本發(fā)明方法包括步驟1)去除種籽后的西瓜果肉打漿，分別收取濾渣和濾液，并對濾液離心，得離心沉淀物和膠態(tài)上清液；2)離心沉淀物中加入有機(jī)溶劑進(jìn)行提取，收取提取液，即為含有番茄紅素的產(chǎn)品。本發(fā)明提供的提取番茄紅素的方法，利用西瓜作為原料，得到番茄紅素產(chǎn)品中有效成分含量明顯高于普通番茄直接制得番茄紅素產(chǎn)品，而且其制備方法簡便易行，原料來源廣泛成本低廉，本發(fā)明的實施有利于補(bǔ)充番茄紅素生產(chǎn)的原料來源，同時，作為西瓜的一種深加工方法，也有效解決了西瓜季節(jié)性產(chǎn)量大，難以儲存的現(xiàn)實問題。
文檔編號C07C7/10GK1611467SQ20031010334
公開日2005年5月4日 申請日期2003年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月29日
發(fā)明者趙曉燕, 馬越 申請人:北京市農(nóng)林科學(xué)院