番茄紅素的提取及其在功能性食品上的應(yīng)用

.1番茄紅素概述番茄紅素（Lycopene）最早出現(xiàn)在1875年，是類胡蘿卜素（Carotenoid）的一種，屬于脂溶性的類胡蘿卜素，主要存在于茄科植物西紅柿的成熟果實(shí)中[1-2]，是植物中所含的一種天然色素，自然界中番茄紅素主要存在于番茄、西瓜、李子、桃和木瓜等水果中[3]，番茄紅素由于人體內(nèi)不能合成，因此只能通過飲食的方式獲取。它是目前在自然界的植物中被發(fā)現(xiàn)的最強(qiáng)抗氧化劑之一，富含維生素E、維生素C、黃酮、胡蘿卜素、多酚等活性成分[4]，具有“植物黃金”的美稱。其分子式為C40H56，相對分子質(zhì)量536.85。1.2番茄紅素提取方法目前，對于番茄紅素的提取主要有傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑提取法及超聲波提取法和微波提取法等。1.2.1有機(jī)溶劑提取法溶劑提取法是最古老的提取番茄紅素的一種方法，也是最簡便，最基本的一種提取方法。其主要是利用相似相溶原理[5]，將番茄紅素從番茄等蔬果中提取出來，由于番茄紅素是脂溶性色素，故常用的番茄色素提取劑有石油醚、乙酸乙酯，丙酮、氯仿等，馬祥麟[6]與王曉軍[7]等均利用新鮮番茄，通過多種有機(jī)溶劑對番茄紅素進(jìn)行對比，包括乙醇，乙醚，丙酮，氯仿，乙酸乙酯，正乙烷，環(huán)乙烷等，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，用乙酸乙酯對番茄紅素提取的提取率最高。林德菊[8]等以番茄醬為原料，通過正交試驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)方法，優(yōu)化了番茄紅素提取方法，其番茄紅素提取率為15.564mg/100g。1.2.2超聲波提取法超聲波輔助提取法主要是利用超聲波產(chǎn)生的強(qiáng)烈空化、振動(dòng)和熱效應(yīng)等，使植物細(xì)胞的細(xì)胞壁破裂，令番茄紅素更快的溶出，促進(jìn)溶劑和活性成分雙向轉(zhuǎn)移，提高提取效率[9-10]。蘇文貴[11]等利用超聲波提取法對番茄醬進(jìn)行了番茄紅素的提取，通過響應(yīng)面法對番茄紅素的提取工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，再超聲波功率620W，提取時(shí)間24min，提取溫度48℃的條件下，番茄紅素的提取率為89.19%。Li[12]等比較了超聲提取法、溶劑浸提法及索式提取法三種番茄紅素的方法，其所得到的提取率分別為189.8μg/g、153.9μg/g、68.3μg/g，可見，超聲提取的提取率比溶劑浸提及索式提取的番茄紅素提取了都要高，并且，采用超聲提取法得到的番茄紅素可以直接用作食品添加劑。1.2.3微波提取法微波輔助提取法是將微波與傳統(tǒng)有機(jī)溶劑提取法相結(jié)合的一種新型技術(shù)，使植物細(xì)胞吸收了大量的微波能，其內(nèi)部產(chǎn)生了大量熱量，細(xì)胞內(nèi)部的溫度突然升高，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)的壓力急速上升，最終使細(xì)胞膨脹破裂，使細(xì)胞內(nèi)容物溶出[13]。馬倩雯[14]等以新鮮番茄為原料，利用微波法對其進(jìn)行番茄紅素的提取，在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了正交實(shí)驗(yàn)，確定了在微波功率400W，提取時(shí)間30s，料液比1∶2，pH為7.0的條件下，進(jìn)行3次提取的最佳提取工藝，此時(shí)的番茄紅素提取率可達(dá)0.593mg/g。李佳[15]等以新鮮番茄為原料，采用超聲波-微波聯(lián)用法輔助提取番茄紅素，采用正交實(shí)驗(yàn)法確定了最佳的提取工藝為：超聲溫度50℃，超聲時(shí)間40min，微波功率325W，微波時(shí)間40s，料液比1∶17（g∶mL）。在此工藝條件下，番茄紅素提取率為1.293mg/g。1.3番茄紅素功能及應(yīng)用番茄紅素具有抗氧化、抗癌，降低核酸損傷、預(yù)防心血管疾病、抑制基因突變，降血脂及提高免疫力等多種生物學(xué)作用[16-19]。研究表明，番茄紅素的抗氧化能力是β-胡蘿卜素的2倍多，維生素E的100倍，是自然界最強(qiáng)的延緩衰老的抗氧化劑[20]。已經(jīng)有研究表明，番茄紅素可以添加在化妝品中，制成具有可以減緩皮膚衰老的化妝品[21]。隨著對番茄紅素研究的不斷深入，越來越多的學(xué)者都在研究番茄紅素的抗腫瘤作用。研究表明，番茄紅素可以抑制多種腫瘤的發(fā)生發(fā)展，如前列腺癌、食管癌、白血病、肉瘤等[22-23]。另外，張衛(wèi)佳[24]等做研究發(fā)現(xiàn)，番茄紅素提取物的有效成分具有解酒的作用，可見，番茄紅素也可用于解酒要的制作。1.4番茄紅素國內(nèi)外進(jìn)展目前，國內(nèi)外大部分還在采用傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑提取法進(jìn)行番茄紅素的提取，但是這種方法提取率較低，且純度較低，而由于番茄紅素的抗氧化、抗癌，抗腫瘤等作用，對番茄紅素的需求量比較大，導(dǎo)致番茄紅素的價(jià)格較高，含量5%的番茄紅素價(jià)格在500~800元/kg，所以需要提高番茄紅素的提取率。Katherine[25]等以新鮮西瓜為原料，采用超臨界CO2流體萃取法技術(shù)對其中的番茄紅素進(jìn)行提取，其確定的最佳工藝參數(shù)為萃取溫度為70℃、壓力為20.7MPa、乙醇體積為15%，此時(shí)番茄紅素得率為(103±6)μg/g，大大提高了番茄紅素的提取率。Gemma[26]等人利用高壓脈沖電場輔助提取法提取西瓜汁中的番茄紅素，所得的西瓜汁中番茄紅素含量為7.006mg/100mL，是未經(jīng)高壓脈沖電場輔助提取法處理的1.13倍，并且能夠100%的保全其抗氧化活力。1.5研究目的及意義番茄紅素具有抗氧化、抗癌、降血脂等多種生物活性，現(xiàn)已成為人們研究的熱點(diǎn)，但是傳統(tǒng)方法提取率較低，需要更多的高效率的提取番茄紅素的方法。本試驗(yàn)以市售新鮮番茄為原料，將番茄洗凈、切丁，使用超聲波法提取番茄中的番茄紅素，然后通過響應(yīng)面分析法優(yōu)化番茄紅素的超聲波提取工藝條件，旨在提高提取率，得到高純度的番茄紅素，并對番茄紅素進(jìn)行了抗氧化研究，將其與Vc的抗氧化性進(jìn)行了對比，為植物果膠的提取及其在食品、制藥及化工等行業(yè)的應(yīng)用提供了理論依據(jù)，并為番茄資源的深度開發(fā)開辟了新的途徑。2.1原料市售番茄，采購于撫順天天樂超市2.2試驗(yàn)試劑番茄紅素標(biāo)準(zhǔn)品，蘇丹紅Ⅰ號色素、無水乙醇、乙酸乙酯、DPPH溶液、硫酸亞鐵、維生素C、過氧化氫、水楊酸等均為分析純：國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。2.3儀器設(shè)備可見分光光度計(jì)721：上海精密科學(xué)儀器有限公司；恒溫水浴鍋HH-6：常州國華電器有限公司；電子天平JD100-3：沈陽龍騰電子有限公司；低速臺式離心機(jī)TDL-40B：上海安亭科學(xué)儀器廠；pH計(jì)PHS-3CU：上海精密科學(xué)儀器有限公司。2.4番茄紅素的提取試驗(yàn)方法2.4.1樣品預(yù)處理挑選新鮮，表面光滑的番茄，去蒂，洗凈后，在番茄頂部劃十字，置于沸水中煮2min~3min后去皮，用榨汁機(jī)將去皮的番茄打成勻漿，之后將番茄糊于4000r/min的離心機(jī)中離心30mins，棄去上層的水分，再用無水乙醇反復(fù)洗滌至濾液無色，以去除剩余的水分及部分水溶性糖[27-28]。2.4.2番茄紅素標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制及標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制精確稱取0.10g蘇丹紅I號，用無水乙醇溶解后，置于100mL容量瓶中，并定溶至刻度線。用移液槍精確移取2.0mL、2.2mL、2.4mL、2.6mL、2.8mL、3.0mL、3.2mL、3.4mL蘇丹紅I號色素溶液，置于50mL容量瓶中，并加入無水乙醇至刻度線，分別配置成相當(dāng)于40μg/mL、44μg/mL、48μg/mL、52μg/mL、56μg/mL、60μg/mL、64μg/mL、68μg/mL番茄紅素的蘇丹紅I號色素標(biāo)準(zhǔn)溶液。以無水乙醇為空白對照，用紫外分光光度計(jì)在472nm處測定其吸光度值，并制作番茄紅素標(biāo)準(zhǔn)曲線。以番茄紅素質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，吸光度值為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。2.4.3番茄紅素的提取及其含量的測定稱取10.0g經(jīng)預(yù)處理過的番茄于錐形瓶中，向錐形瓶中加入50mL的乙酸乙酯，調(diào)整其提取pH為值為7.0，于的50℃的水浴中提取60min。待提取完畢后過濾，棄去濾渣，所得濾液稀釋20倍后用紫外分光光度計(jì)測定其在472nm處的吸光度值。樣品番茄紅素含量計(jì)算公式為：番茄紅素含量（μg/mL）=式中：C為用回歸方程計(jì)算出的稀釋后的番茄紅素的質(zhì)量濃度（μg/mL）；V為番茄紅素提取液體積（mL）；N為稀釋倍數(shù)；m為樣品質(zhì)量（g）。2.4.4超聲波輔助提取時(shí)間的確定準(zhǔn)確稱取10.0g處理后的番茄5份，分別置于錐形瓶中，料液比為1：5，提取pH為值為7.0的條件下，先在不同的超聲波作用時(shí)間下進(jìn)行預(yù)處理，之后在提取時(shí)間為60min，提取溫度為50℃的條件下進(jìn)行番茄紅素的提取，待提取完畢后過濾，棄去濾渣所得濾液稀釋20倍后用紫外分光光度計(jì)測定不同超聲波輔助時(shí)間提取番茄紅素的吸光度，并計(jì)算番茄紅素含量，確定最佳的超聲波輔助時(shí)間。2.4.5單因素水平的確定1、提取溫度對番茄紅素含量的影響準(zhǔn)確稱取10.0g處理后的番茄7份，分別置于錐形瓶中，料液比為1：5，提取pH為值為7.0的條件下，先在最佳超聲波作用時(shí)間下進(jìn)行預(yù)處理，之后在提取時(shí)間為60min的條件下，改變提取溫度，進(jìn)行番茄紅素的提取，待提取完畢后過濾，棄去濾渣，所得濾液稀釋20倍后用紫外分光光度計(jì)測定不同提取溫度提取番茄紅素的吸光度，并計(jì)算番茄紅素含量，探究不同提取溫度對番茄紅素含量的影響。2、提取時(shí)間對番茄紅素含量的影響準(zhǔn)確稱取10.0g處理后的番茄7份，分別置于錐形瓶中，料液比為1：5，提取pH為值為7.0的條件下，先在最佳超聲波作用時(shí)間下進(jìn)行預(yù)處理，之后在提取溫度為50℃的條件下，改變提取時(shí)間，進(jìn)行番茄紅素的提取，待提取完畢后過濾，棄去濾渣，所得濾液稀釋20倍后用紫外分光光度計(jì)測定不同提取時(shí)間提取番茄紅素的吸光度，并計(jì)算番茄紅素含量，探究不同提取時(shí)間對番茄紅素含量的影響。3、提取pH值對番茄紅素含量的影響準(zhǔn)確稱取10.0g處理后的番茄7份，分別置于錐形瓶中，料液比為1：5的條件下，改變提取pH值，先在最佳超聲波作用時(shí)間下進(jìn)行預(yù)處理，之后在提取溫度為50℃的條件下，改變提取時(shí)間，進(jìn)行番茄紅素的提取，待提取完畢后過濾，棄去濾渣，所得濾液稀釋20倍后用紫外分光光度計(jì)測定不同提取pH值提取番茄紅素的吸光度，并計(jì)算番茄紅素含量，探究不同提取pH值對番茄紅素含量的影響。4、料液比對番茄紅素含量的影響準(zhǔn)確稱取10.0g處理后的番茄7份，分別置于錐形瓶中，提取pH為值為7.0的條件下，改變料液比，先在最佳超聲波作用時(shí)間下進(jìn)行預(yù)處理，之后在提取時(shí)間為60min，提取溫度為50℃的條件下進(jìn)行番茄紅素的提取，待提取完畢后過濾，棄去濾渣，所得濾液稀釋20倍后用紫外分光光度計(jì)測定不同料液比提取番茄紅素的吸光度，并計(jì)算番茄紅素含量，探究不同料液比對番茄紅素含量的影響。2.4.6響應(yīng)面試驗(yàn)根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果和CentralCompositeDesign(CCD)設(shè)計(jì)原理，運(yùn)用DesignExpert8.0.6軟件進(jìn)行響應(yīng)面設(shè)計(jì)，以提取時(shí)間，料液比，提取pH值及提取溫度為考察因素，建立響應(yīng)值與影響因素間的數(shù)學(xué)模型，優(yōu)化番茄紅素的最佳提取工藝。試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素和水平見表2.1：表2.1CentralCompositeDesign試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素和水平Table2.1FactorsandlevelsofCentralCompositeDesignexperimentdesign因素水平-2-1012提取溫度（A）/℃3035404550提取時(shí)間（B）/min4050607080提取pH值（C）56789料液比（D）/(mL/mL)1:41:51:61:71:82.4.7番茄紅素抗氧化活性試驗(yàn)1、番茄紅素對DPPH·清除能力的測定參考Adetuyi[29]等和任順成[30]等的方法略作改動(dòng)，測定番茄紅素對DPPH的清除率。首先配制一定濃度梯度的番茄紅素提取液。試驗(yàn)時(shí)，向1-5號容量瓶中加入一定濃度的番茄紅素提取液，6-10號容量瓶中加入一定濃度的Vc溶液，然后加入10.0mL濃度為0.1mg/mL的DPPH溶液，定容至刻度，輕輕震蕩搖勻。之后在室溫下避光反應(yīng)30min后，用紫外分光光度計(jì)于517nm處，測定其吸光度。按下式計(jì)算清除率：清除率%=1-A式中：A1為DPPH溶液與樣品溶液吸光度；A2為僅加入樣品的吸光度；A0為僅加DPPH的吸光度。2、番茄紅素對羥基自由基（·OH）清除能力的測定參考郝麗琴等[31]和劉鈺華等[32]的方法略作改動(dòng)，測定番茄紅素對羥基自由基（·OH）的清除率。首先配制一定濃度梯度的番茄紅素提取液。根據(jù)Fenton方法建立氫氧自由基生成體系。首先在25mL容量瓶中依次加入6.0mmoL/L的硫酸亞鐵溶液2.0mL，然后向1-5號容量瓶中加入一定濃度的番茄紅素提取液，6-10號容量瓶中加入一定濃度的Vc溶液，輕輕震蕩搖勻。隨后加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%過氧化氫溶液2.0mL，輕輕搖勻后靜置15min，其次加入6.0mmoL/L水楊酸溶液2.0mL，輕輕震蕩并靜置30min。最后用蒸餾水定容至刻度，在50℃水浴中恒溫反應(yīng)30min后，以蒸餾水作為參比，在510nm下測得吸光度數(shù)值并計(jì)算清除率：清除率%=1-A式中：A0為蒸餾水吸光度數(shù)值；Ai為加入番茄紅素提取液測定吸光度；Aj僅番茄紅素提取液吸光度數(shù)值。

3結(jié)果與分析3.1茄紅素標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制制作番茄紅素標(biāo)準(zhǔn)曲線，以吸光度為縱坐標(biāo)（Y），番茄紅素含量（μg/mL）為橫坐標(biāo)（X），得到的標(biāo)準(zhǔn)曲線方程:y=0.0855x-0.0022；R2=0.9991。圖3.1番茄紅素標(biāo)準(zhǔn)曲線Figure3.1LycopeneStandardCurve3.2番茄紅素的提取3.2.1超聲波輔助提取時(shí)間的確定料液比為1：5，提取pH為值為7.0的條件下，分別以超聲波輔助提取時(shí)間為5min、10min、15min、20min、25min進(jìn)行輔助提取。提取時(shí)間為60min，提取溫度為50℃的條件下進(jìn)行番茄紅素的提取，確定最佳超聲波的提取時(shí)間，結(jié)果如圖3.2所示。圖3.2超聲波作用時(shí)間對番茄紅素提取率的影響Figure3.2EffectofultrasonictimeonextractionrateofLycopene由圖3.2可以看出，隨著超聲時(shí)間的逐漸增加，番茄紅素含量先增加后迅速加少，原因可能是隨著超聲時(shí)間的增加，使其溫度不斷升高，進(jìn)而促進(jìn)了番茄紅素的溶出，同時(shí)，合適的超聲時(shí)間可以有效的使細(xì)胞破碎，使番茄紅素有效的溶出；而過長時(shí)間的超聲則會導(dǎo)致溫度過高，破環(huán)番茄紅素的分子結(jié)構(gòu)，使番茄紅素分解導(dǎo)致番茄紅素含量下降。當(dāng)超聲波作用時(shí)間為15min時(shí)，番茄紅素含量達(dá)到最大，為53.68μg/mL，可確定最佳超聲波的提取時(shí)間為15min。3.2.2提取溫度對番茄紅素提取率的影響料液比為1：5，提取pH為值為7.0的條件下，在最佳的超聲波提取時(shí)間15min下進(jìn)行番茄紅素的輔助提取，提取時(shí)間為60min，改變提取溫度分別為30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃的條件下進(jìn)行番茄紅素的提取，確定最佳提取溫度，結(jié)果如圖3.6所示。圖3.6提取溫度對番茄紅素提取率的影響Figure3.6EffectofextractiontemperatureonextractionrateofLycopene由圖3.6可以看出，隨著提取溫度的逐漸增加，番茄紅素含量先增加后緩慢下降，溫度較低，不能使番茄紅素有效的溶入提取劑中，導(dǎo)致番茄紅素提取率較低，隨著溫度的提升，番茄紅素提取率不斷升高，在40℃時(shí)有最大提取率，此時(shí)番茄紅素的含量為61.66μg/mL；而隨著溫度的繼續(xù)升高，番茄紅素的含量逐漸下降，可能是由于過高的溫度破壞了番茄紅素的結(jié)構(gòu)，使番茄紅素發(fā)生了分解，導(dǎo)致番茄紅素含量下降。3.2.3提取時(shí)間對番茄紅素提取率的影響料液比為1：5，提取pH為值為7.0的條件下，在最佳的超聲波提取時(shí)間15min下進(jìn)行番茄紅素的輔助提取，提取溫度為50℃，提取時(shí)間分別為30min、40min、50min、60min、70min、80min、90min的條件下進(jìn)行番茄紅素的提取，確定最佳的提取時(shí)間，結(jié)果如圖3.3所示。圖3.3提取時(shí)間對番茄紅素提取率的影響Figure3.3EffectofextractiontimeonextractionrateofLycopene由圖3.3可以看出，隨著提取提取時(shí)間的逐漸增加，番茄紅素含量先增加后減小，當(dāng)番茄紅素的提取時(shí)間為60min時(shí)具有最大的提取率，此時(shí)番茄紅素的含量為55.67μg/mL，可能由于長時(shí)間的熱效應(yīng)破環(huán)了番茄紅素內(nèi)部的溫度和壓力逐漸升高，對番茄紅素產(chǎn)生破壞作用的影響，從而使番茄紅素的含量降低。3.2.4提取pH值對番茄紅素提取率的影響料液比為1：5，改變提取pH值分別為3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0的條件下，在最佳的超聲波提取時(shí)間15min下進(jìn)行番茄紅素的輔助提取，提取時(shí)間為60min，提取溫度為50℃的條件下進(jìn)行番茄紅素的提取，確定最佳提取pH值，結(jié)果如圖3.5所示。圖3.5提取pH值對番茄紅素提取率的影響Figure3.5EffectofpHvalueonextractionrateofLycopene由圖3.5可以看出，隨著提取pH值的逐漸增加，番茄紅素含量先增加后迅速減小，出現(xiàn)這種情況的主要原因是，番茄紅素的穩(wěn)定性較差，自身并不穩(wěn)定，在過酸或過堿的條件下，使本就不穩(wěn)定的番茄紅素變得更加不穩(wěn)定，導(dǎo)致其提取率的快速下降，所以，在pH值為7.0的中性條件下，番茄紅素的提取率最高，此時(shí)的含量為52.61μg/mL。3.2.5料液比對番茄紅素提取率的影響在提取pH為值為7.0，料液比分別為1：5、1：10、1：15、1：20、1：25的條件下，在最佳的超聲波提取時(shí)間15min下進(jìn)行番茄紅素的輔助提取，提取時(shí)間為60min，提取溫度為50℃的條件下進(jìn)行番茄紅素的提取，確定最佳提取料液比，如圖3.4所示。圖3.4料液比對番茄紅素提取率的影響Figure3.4Effectofsolid-liquidratioonextractionrateofLycopene由圖3.4可以看出，隨著提取料液比的逐漸增加，番茄紅素含量先增加后減小，可能由于加入的提取劑過少，不能將樣品完全溶解，使溶液的粘度過大，不能使番茄紅素分子自由移動(dòng)，使其擴(kuò)散速度減慢，導(dǎo)致番茄紅素的含量較低；隨著料液比的增加，番茄紅素提取率增加緩慢，為了節(jié)約資源，故最佳料液比為1：6，此時(shí)番茄紅素含量為57.22μg/mL。3.3響應(yīng)面分析法優(yōu)化紅菇多糖的提取工藝3.3.1回歸模型的建立及方差分析根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，選取番茄紅素含量為考察響應(yīng)值，進(jìn)行提取溫度（A）、提取時(shí)間（B）、提取pH值（C）及料液比（D）的4因素5水平的CentralCompositeDesign(CCD)試驗(yàn)設(shè)計(jì)。響應(yīng)面分析方案與結(jié)果見表3.1。利用Design-Expert8.0.6軟件對表3.1試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合，獲得以番茄紅素含量為響應(yīng)值的回歸方程：番茄紅素含量=+60.10+2.64A-0.53B+0.44C+1.37D+0.58AB+0.60AC+1.28AD+1.99BC-0.97BD+1.57CD-2.35A2-1.73B2-0.32C2-0.24D2。表3.1響應(yīng)面分析方案及試驗(yàn)結(jié)果Table3.1ProgramandexperimentalresultsofRSM試驗(yàn)號A提取溫度/℃B提取時(shí)間/minC提取pH值D料液比/(mL/mL)番茄紅素含量/μg/mL1-1-11154.61211-1155.853-1-1--157.124000060.9651-1-1160.426000060.3770-20054.198000061.0891-1-1-157.4510002060.01111-11-151.321211-1-154.491300-2057.1314-11-1147.6915-111154.4916-111-153.1417000058.5318-11-1-153.1819111163.57201-11162.1921000059.6222000060.0323200056.7224000-255.7525020051.6726000262.0227-1-1-1155.9128-200044.1929-1-11-149.2730111-158.32表3.2回歸方程的方差分析結(jié)果顯示：回歸模型極顯著（P<0.0001），失擬項(xiàng)不顯著（P>0.05），回歸模型的決定系數(shù)為R2=0.9802，調(diào)整系數(shù)為R2Adj=0.9617，說明該回歸模型與試驗(yàn)擬合較好，可以用于對番茄紅素提取率的理論預(yù)測。從回歸方程系數(shù)顯著性檢驗(yàn)可知，各因素對番茄紅素提取率影響程度依次為：提取溫度>料液比>提取時(shí)間>提取pH值；交互項(xiàng)AD、BC、CD極顯著（P<0.001）；二次項(xiàng)A2、B2對番茄紅素提取率有極顯著的影響（P<0.0001）。表3.2響應(yīng)面分析方案及試驗(yàn)結(jié)果Table3.2ProgramandexperimentalresultsofRSM方差來源平方和自由度均方F值Pro>F顯著性Model587.611441.9753.04<0.0001SignificantA166.741166.74210.70<0.0001**B6.6216.628.360.0112**C4.6514.655.870.0285**D45.32145.3257.27<0.0001**AB5.3615.366.770.0200**AC5.7415.747.250.0167**AD26.16126.1633.06<0.0001**BC63.28163.2879.97<0.0001**BD15.02115.0218.970.0006**CD39.63139.6350.07<0.0001**A2151.721151.72191.72<0.0001**B282.39182.39104.11<0.0001**C22.8612.863.620.0765*D21.6411.642.070.1708殘差11.87150.79失擬項(xiàng)7.40100.740.830.6281notsignificant純誤差4.4750.89總和599.48293.3.2響應(yīng)面數(shù)據(jù)分析及紅姑多糖最佳提取工藝研究番茄紅素提取工藝優(yōu)化的響應(yīng)面及其等高線見圖3.7。圖3.7列出了自變量中交互作用極顯著（P<0.001）的3項(xiàng)AD、BC和CD。3組圖形比較直觀的反應(yīng)了各因素對響應(yīng)值的影響，比較3組圖形可以看出，提取溫度和料液比對番茄紅素提取率影響較為顯著，表現(xiàn)為曲線較陡峭；提取時(shí)間和提取pH值次之，曲線比較平緩。同時(shí)，3組圖形的交互作用也都是比較明顯的等高線趨向于橢圓形。如3.7中a圖所示提取溫度和料液比以及兩者交互作用對番茄紅素提取率的影響。從圖可以看出，當(dāng)提取溫度恒定時(shí)，隨著料液比的增大番茄紅素的提取率表現(xiàn)出先增加后降低的趨勢，但比較平緩；當(dāng)保持料液比不變時(shí)，番茄紅素提取率隨提取溫度的提高先上升后緩慢下降。如3.7中b圖所示為提取時(shí)間和提取pH值及兩者交互作用對番茄紅素提取率的影響。當(dāng)提取時(shí)間恒定時(shí)，隨著提取pH值的增加，番茄紅素提取率逐漸減??；當(dāng)提取pH值不變時(shí)，隨提提取時(shí)間的增加，番茄紅素提取率快速下降。如3.7中c圖所示為料液比和提取pH值的交互作用對番茄紅素提取率的影響，從圖中等高線變化趨勢可以看出隨著提取溫度和料液比的提高，番茄紅素提取率表現(xiàn)為先逐漸升高的趨勢。比較下圖可以看出，提取pH和提取溫度對多糖提取率的影響最為明顯。圖3.7各因素交互效應(yīng)對番茄紅素提取率影響曲面圖Figure3.7SurfaceDiagramofInteractionEffectsofVariousFactorsonLycopeneExtractionRate運(yùn)用DesignExpert8.0.6的響應(yīng)面分析軟件對試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化，得到番茄紅素的最佳提取條件：提取溫度為44.98℃、料液比為1：7、提取時(shí)間為63.08min、提取pH值為8.0，番茄紅素提取率預(yù)測值可達(dá)到最大值為65.2465%。為增加實(shí)際操作的方便，將上述最優(yōu)的提取條件簡化為：提取溫度為45℃、料液比為1：7、提取時(shí)間為63min、提取pH值為8.0，在此條件下對菠蘿蜜皮進(jìn)行3次番茄紅素的提取，其番茄紅素的平均提取率為64.84%，和預(yù)測值接近，說明了此響應(yīng)面法優(yōu)化得到的番茄紅素提取工藝在實(shí)踐操作中可行。3.4番茄紅素抗氧化性能的測定3.4.1番茄紅素對DPPH清除能力的測定分別配制質(zhì)量濃度為5μg/mL的番茄紅素溶液和質(zhì)量濃度為0.2mg/mL的Vc溶液，然后向1-5號試管中分別加入0.4mL、0.6mL、0.8mL、1.0mL和1.2mL的番茄紅素提取液，6-10號試管中分別加入0.4mL、0.6mL、0.8mL、1.0mL和1.2mL的Vc溶液。然后加入10.0mL濃度為0.1mg/mL的DPPH·溶液，定容至刻度，輕輕震蕩搖勻。之后在室溫下避光反應(yīng)30min后，用紫外分光光度計(jì)于517nm處測定其吸光度，并計(jì)算清除率。圖3.8番茄紅素對DPPH清除能力Figure3.8ThescavengingcapacityoflycopenetoDPPH從圖3.8中可以看出，在試驗(yàn)濃度范圍內(nèi)，所有番茄紅素樣品對DPPH表現(xiàn)出較好的清除能力，并隨著番茄紅素濃度的逐漸增加，DPPH的清除率也隨之提高，可見，DPPH的清楚效果對劑量有明顯的依賴性。由圖可以看出，在番茄紅素添加量為小于1.0mL時(shí)，對DPPH的清除率小于Vc對DPPH的清除率，但是在番茄紅素添加量為1.2mL時(shí)，其DPPH的清除率大于Vc對DPPH的清除率，此時(shí)番茄紅素對DPPH的清除率可達(dá)到83.74%，Vc對DPPH的清除率為81.23%，與番茄紅素對DPPH的清除率相近。綜以上分析：番茄紅素具有較好的清除DPPH的能力，而且其清除能力隨著番茄紅素濃度不斷增大而逐漸提高。3.4.2番茄紅素對羥基自由基（·OH）清除能力的測定分別配制質(zhì)量濃度為5μg/mL的番茄紅素溶液和質(zhì)量濃度為0.2mg/mL的Vc溶液，在1-10號試管中依次加入6.0mmoL/L的硫酸亞鐵溶液2.0mL，然后向1-5號試管中分別加入1.0mL、1.2mL、1.4mL、1.6mL和1.8mL的番茄紅素提取液，6-10號試管中分別加入1.0mL、1.2mL、1.4mL、1.6mL和1.8mL的Vc溶液，輕輕震蕩搖勻。隨后加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%過氧化氫溶液2.0mL，輕輕搖勻后靜置15min，其次加入6.0mmoL/L水楊酸溶液2.0mL，輕輕震蕩并靜置30min。最后用蒸餾水定容至刻度，在50℃水浴中恒溫反應(yīng)30min后，以蒸餾水作為參比，在510nm處測定吸光值，并計(jì)算清除率。圖3.9番茄紅素對羥基自由基清除能力Figure3.9Thescavengingabilityoflycopenetohydroxylradicals從圖3.9中可以看出，在試驗(yàn)濃度范圍內(nèi)，所有番茄紅素樣品對Fenton反應(yīng)體系產(chǎn)生的羥基自由基（·OH）都表現(xiàn)出較好的清除能力，并隨著番茄紅素濃度的逐漸增加，羥基自由基（·OH）的清除率也隨之提高，可見，羥基自由基（·OH）的清楚效果對劑量有明顯的依賴性。由圖可以看出，在番茄紅素添加量為小于1.6mL時(shí)，對羥基自由基（·OH）的清除率小于Vc對羥基自由基（·OH）的清除率，但是在番茄紅素添加量為1.8mL時(shí)，其對羥基自由基（·OH）的清除率大于Vc對羥基自由基（·OH）的清除率，此時(shí)番茄紅素對羥基自由基的清除率可達(dá)到45.69%，Vc對羥基自由基（·OH）的清除率為44.42%，與番茄紅素對羥基自由基的清除率相近。綜以上分析：番茄紅素具有較好的清除羥基自由基（·OH）的能力，而且其清除能力隨著番茄紅素濃度不斷增大而逐漸提高。試驗(yàn)在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，確定出最優(yōu)的番茄紅素提取的單因素條件，然后采用響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)，確定番茄紅素的最佳提取工藝條件為：超聲波輔助提取時(shí)間為15min，提取溫度為45℃、料液比為1：7、提取時(shí)間為63min、提取pH值為8.0，在此條件下對菠蘿蜜皮進(jìn)行3次番茄紅素的提取，其番茄紅素的平均提取率為64.84%。通過查閱相關(guān)資料對比可知，本試驗(yàn)所用的番茄紅素的工藝所得果膠含量明顯高于傳統(tǒng)提取法，而且操作簡便，省時(shí)節(jié)能，可為日后番茄紅素的提取與研究提供一定的借鑒和幫助。試驗(yàn)同時(shí)表明番茄紅素具有一定的抗氧化性，隨著番茄紅素濃度的提高，對羥基自由基及DPPH的清除能力逐漸增強(qiáng)，在番茄紅素的添加量為1.2mL時(shí)對DPPH的最大清除率為83.74%，在番茄紅素的添加量為1.8mL時(shí)對羥基自由基（·OH）最大清除率為45.69%，在同樣的條件下，番茄紅素的清除效果與Vc的清除效果相近。此外將番茄紅素添加在食品中不僅能提高食品的功能價(jià)值，也能有一定的殺菌作用，可為番茄紅素的開發(fā)利用開辟了一個(gè)新的途徑。本論文經(jīng)過幾個(gè)月的時(shí)間已全部完成，在這段充滿努力與奮斗的經(jīng)歷中，帶給我學(xué)生生涯無限的激情和巨大收獲。本論文從選題到完成，每一步都是在王珊珊老師的指導(dǎo)下完成的，傾注了導(dǎo)師大量的心血。導(dǎo)師淵博的專業(yè)知識，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，樸實(shí)無華、平易近人的人格魅力對我影響深遠(yuǎn)。不僅使我樹立了遠(yuǎn)大的學(xué)術(shù)目標(biāo)、掌握了基本的研究方法，還使我明白了許多待人接物與為人處事的道理。在此，謹(jǐn)向?qū)煴硎境绺叩木匆夂椭孕牡母兄x!本論文的順利完成，也離不開各位老師、同學(xué)和朋友們的關(guān)心與幫助。在此感謝生命工程院所有老師的指導(dǎo)和幫助；同時(shí)感謝和我一起完成此試驗(yàn)的小組的同學(xué)們，感謝你們的關(guān)心、支持和幫助；最后還要感謝我的母校沈陽工學(xué)院，這里有我三年來最美好的回憶，是這里給了我深造的機(jī)會，讓我能夠繼續(xù)學(xué)習(xí)和提高。金無足赤，人無完人。由于我的學(xué)術(shù)水平有限，所寫論文難免有不足之處，懇請各位老師和同學(xué)批評指正！最后，祝愿所有老師和同學(xué)們身體健康、工作順利；祝愿母校年年桃李，歲歲芬芳！王慶發(fā)，吳彤嬌，梁鐸等.番茄紅素提取純化及穩(wěn)定性改善技術(shù)的研究進(jìn)展[J].食品工業(yè)科技，2017(21):314-320.陳瑤.番茄紅素生產(chǎn)工藝研究進(jìn)展[J].化工設(shè)計(jì)通訊，2016(12).林澤華，任嬌艷.天然番茄紅素提取工藝研究進(jìn)展[J].食品科學(xué)技術(shù)學(xué)報(bào)，2014，32(5):50-55.王藝旋，楊志偉，單天嬌.番茄紅素提取的研究進(jìn)展[J].安徽化工，2016(6).王慶發(fā)，吳彤嬌，梁鐸等.番茄紅素提取純化及穩(wěn)定性改善技術(shù)的研究進(jìn)展[J].食品工業(yè)科技，2017(21):314-320.馬祥麟.超聲預(yù)處理番茄紅素提取工藝的研究[J].蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，12(2):7-8.王曉軍，高寧，王斌.超聲波法提取番茄紅素的研究[J].應(yīng)用化工，2012，41(10):1747-1750.林德菊，邵佳佳，張宇燕等.番茄中番茄紅素提取工藝條件的優(yōu)化研究[J].世界科學(xué)技術(shù)：中醫(yī)藥現(xiàn)代化，2015(9):1938-1942.王記蓮，劉德駒，金紹娣.正交試驗(yàn)法優(yōu)化鹽地堿蓬中黃酮的超聲提取工藝[J].黑龍江畜牧獸醫(yī)，2015(1):24-26.WANGJ,SUNBG,CAOYP等.Optimisationofultrasound-as－sistedextractionofphenoliccompoundsfromwheaatbran[J].FoodChem,2007,106(2):804-810蘇文貴，李學(xué)文，文剛等.超聲波輔助提取番茄紅素的工藝研究[J].新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2013(1):71-75.LiAN,LiS,XuDP,etal.OptimizationofUltrasound-AssistedExtractionofLycopenefromPapayaProcessingWastebyResponseSurfaceMethodology[J].FoodAnalyticalMethods,2015,8(5):1207-1214.董汝晶.多糖提取方法的研究進(jìn)展[J].農(nóng)產(chǎn)品加工：學(xué)刊（下），2014(4):46-48.馬倩雯，王曉軍.微波法提取番茄紅素的研究[J].應(yīng)用化工，2016，45(1).李佳，閆唯，劉鈺華等.番茄中番茄紅素超聲-微波輔助提取及其抗氧化活性研究[J].中國食品添加劑，2017(8).KoboriCN,WagnerR,PadulaM,etal.Formationofvolatilecompoundsfromlycopenebyautoxidationinamodelsystemsimulatingdehydratedfoods[J].FoodResearchInternational,2014,63:49-54.許文玲，李雁，王雪霞.番茄紅素的提取及生理功能的研究[J].農(nóng)產(chǎn)品加工．學(xué)刊，2006(7):4-7.齊若寧.番茄紅素的生理功