从番茄中提取的番茄红素粗品分离纯化研究毕业设计.docx

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从番茄中提取的番茄红素粗品分离纯化研究毕业设计

从番茄中提取的番茄红素粗品分离纯化研究

摘要

番茄红素是一种重要的天然类胡萝b素，它具有防癌抗癌，提高免疫力，延缓衰老等多种保健功能。

近年来，番茄红素作为一种功能性的天然色素，己引起越来越多的关注。

本文采用柱层析法对从番茄中提取的番茄红素粗品进行分离纯化。

进行了单因素试验，对影响纯化的几个因素（吸附剂、吸附温度、加样浓度、洗脱剂、洗脱温度、吸附容量、吸附速率、洗脱液用量、洗脱速率）进行了研究。

单因素试验避免了水平选择的盲目性，缩短了实验时间，结果表明,最佳分离条件为：

吸附剂D101大孔树脂;常温下吸附,洗脱;番茄红素油树脂与丙酮的比例为1∶10;洗脱剂为丙酮;吸附速率为45滴/min;洗脱流速为53滴/min。

本实验首先用的是静态试验法对吸附剂、吸附温度、洗脱温度、加样浓度、洗脱剂进行了选择，在用层析柱对吸附容量、吸附速率、洗脱液用量、洗脱速率进行了选择，用静态试验法降低了实验操作的难度，提高了实验效率，最后用层析柱消除了静态试验的弊端，保证了实验的可靠性，最后在用确定的各因素的最佳条件用层析柱对番茄红素粗品进行纯化。

本研究得出的番茄红素提取方法操作简单,成本较低,得率较高,适宜大规模生产,可望有一定经济效益。

关键词：

番茄红素纯化柱层析大孔树脂

ABSTRACT

Lycopeneisanimportantnaturalcarotenoids，ithasthefunctionofvarioushealthcares，suchasresistingcancer，increasingtheimmunityanddeferringdecrepitudeetc．Asapotentialfunctionalnaturalcolorant，moreandmorepeoplepayattentiontoit.

Separationandpurificationoflycopenebycolumnchromatogramwerestudied.Theresultsindicatedthattheoptimumconditionsofcolumnchromatogramthatabsorbent:

D101peucine,adsorptionanddesorptionatnormaltemperature,ratioofLycopeneoleoresinandacetone=1∶10,desorptionsolvent:

Acetone,theflowrateonadsorption:

3.5mL·min-1.TheanalyticresultofHPLCindicatedthattheHPLCchartofthesolutionafterchromatogramandthestandardlycopenesolutionwereresemblant.Itexpressedthatcolumnchromatogramcouldseparateandpurifylycopene.

KEYWORDS:

lycopenelycopeneoleoresincolumniationlayeranalyseD101peucine

前言

随着生活水平的日益提高，人们越来越关注自身的健康，希望通过饮食或医疗等手段来达到抵抗疾病、年益寿的目的。

衰老和抗衰老也就成了食品科学、营养科学研究的焦点，英国Harman的自由基学说认为活性氧自由基攻击生命大分子，导致蛋白质损伤、酶失活、膜脂过氧化、碳水化合物和核酸损伤是引起机体衰老的根本原因，也是诱发肿瘤等恶性疾病的重要原因。

细胞在正常的代谢过程中或者受到高能辐射，以及由于高压氧、药物（抗癌剂等）、香烟烟雾和光化学空气污染物等作用，都会刺激产生活性氧自由基。

天然植物中存在众多消除活性氧自由基的抗氧化类功能因子，从天然植物中提取生理活性成分作为功能因子，研制、开发和生产保健食品已被认为是世界上最有前途的朝阳产业。

美国九十年代初就投入大量资金研究利用植物提取物开发短期防癌食品，德国利用天然植物中有限成分来预防人类的某些疾病，如从胡萝卜、草莓中提取花青素来保护眼睛，从银杏中提取类黄酮和类脂来预防老年性痴呆等，其终端产品年销量达80亿美元，而番茄红素就是具有这样功能的天然活性物质。

现代生活中,色素作为一种着色剂,已被广泛应用于食品,化妆品等与人体健康密切相关的行业。

天然植物色素与人工合成色素相比,原料来源充足,对人体无毒副作用,日益受到人们的重视,有着广阔的发展前景。

因此,研究番茄中番茄红素的提取与纯化的工艺条件具有重要的现实意义。

番茄红素是一种脂溶性天然色素,1903年Schunck发现番茄中的红色素的吸收光谱与胡萝卜素不同,将这种红色素命名为番茄红素（Lycopene）。

1910年Willstaller和Escher在对番茄红素的研究中指出,番茄红素是胡萝卜素的异构体,并首次确定了其分子式为C40H56,分子量为536.85。

番茄红素为番茄及其产品提供了鲜亮的红色,同时,具有抗氧化作用,能抗癌抑癌。

近年来,在世界番茄红素开发热潮中,我国科技界也开始重视和加强番茄红素的研究开发工作,并取得了一定进展。

但总体来说,我国番茄红素的生产和研究尚处于起步阶段,与国外相比差距还很大,至今国内市场番茄红素的生产和应用尚属空白

没有真正意义上的番茄红素产品。

本文根据番茄红素的结构及特性,探索柱色谱法分离纯化番茄红素的工艺条件,建立番茄红素提取制备的新方法。

本文以番茄红素的纯化工艺研究为主，主要采用柱色谱法纯化番茄红素，在论文的第一章主要介绍了番茄红素的理化性质以及一些生物活性，还有一些从番茄粗提物中纯化番茄红素的研究方法及现状；第二章主要介绍了利用柱色谱法纯化番茄红素的实验预备，粗品的提取以及粗品处理的方法和试验用到的仪器及实验材料与试剂和柱色谱纯化番茄红素的工艺过程；第三章对实验数据进行了处理；第四章对本论文做了简单的总结。

第1章绪论

1.1番茄红素的结构、性质及功能

1.1.1番茄红素的分子结构

番茄红素是一种脂溶性天然色素,是开链式的不饱和类胡萝卜素，1903年Schunck发现番茄中的红色素的吸收光谱与胡萝卜素不同,将这种红色素命名为番茄红素（Lycopene）。

1910年Willstaller和Escher在对番茄红素的研究中指出,番茄红素是胡萝卜素的异构体,并首次确定了其分子式为C40H56,分子量为536.85。

几乎所有来源于天然植物中的番茄红素都是反构型的，此构型最耐热，最稳定。

下图为番茄红素的结构式。

图1-1

1.1.2番茄红素的理化性质

作为脂肪烃，番茄红素不溶于水，难溶于甲醇等有机溶剂，可溶于乙醚、石油醚、己烷、丙酮，易溶于苯、二硫化碳、氯仿等，色泽为红色，熔点174

℃在472nm出有强吸收峰。

番茄红素是一种非环状平面直线型碳氢化合物，深红色针状晶体（从二氧化碳和乙醇混合液中的析出物），熔点为174℃（全反式），在472nm处有一强吸收峰。

不溶于水，难溶于甲醇、乙醇，可溶于脂肪、油脂、乙醚、石油醚、正己烷和丙酮，易溶于苯、氯仿、二硫化碳等有机溶剂[16]。

自然界中的番茄红素主要以全反式存在，只有小部分是顺式构型，并以5一顺、9一顺和13一顺型为主。

但在加工过程中，植物中的反式构型会向顺式构型转化。

动物体内则以顺式构型为主，人血清中的番茄红素含量为0.6~1.9μmol/mL，其中顺式构型的58％～73％。

番茄红素链上有11个碳－碳共轭双键，每个双键都可能存在2种构型。

理论上应有211（即2048）种异构体，但由于甲基化引起的位阻作用，大大限制了重排的数目，目前发现的异构体约有72种。

顺式异构体与反式异构体在化学和物理性质上有很大差别。

顺式构型的颜色弱，熔点低（小于174℃），消光系数小，极性强，更易溶解，并在紫外一可见光区的短波长处（350～365nm）会出现较强的吸收，而全反式的番茄红素无此吸收，通常可用此吸收峰来检验番茄红素中顺式异构体的存在与否。

多双键结构使番茄红素的化学性质非常活泼，极不稳定。

凡对其他类胡萝卜素可造成降解的物理或化学因素包括光照、温度的升高、ｐＨ降低、与氧接触以及表面活性剂等均可使它降解。

番茄红素纯品在日光下12ｈ基本损失殆尽，紫外光下3ｄ损失40％，且温度越高降解越快。

因此在提取番茄红素时要避免阳光，可在红光或黄光下进行。

番茄红素对碱和氧化剂较稳定，酸对番茄红素有破坏作用，且随酸浓度的增加，其稳定性下降。

还原剂如VE、VC及BHT（二丁基羟基甲苯）可延缓其氧化。

番茄红素的所有共轭和非共轭双键都在同一平面上，这使它在消除自由基和淬灭单线态氧的反应中为速率最大的一种类胡萝卜素，其淬灭有物理和化学两种方式，并以物理淬灭为主。

物理方式是通过把激发态氧的能量传递给番茄红素，产生基态的氧和激发态的三线态番茄红素，再通过三线态番茄红素和周围介质之间相互的分子振动和转动作用,使能量散发，同时产生基态番茄红素。

在这种物理淬灭的循环过程中，番茄红素本身没有发生变化，类似于催化剂的作用。

化学灭氧量占总灭氧量的百分率不到0.05％，它主要是通过番茄红素分子与氧作用发生分解的方式来完成。

有关番茄红素与氧作用的研究发现，在亚甲基蓝光敏剂的存在下，番茄红素与氧作用裂解为小分子量化合物的短链结构。

1.1.3番茄红素的功能

番茄红素（Lycopene）是类胡萝卜素的一种，是一种很强的抗氧化剂，具有极强的清除自由基的能力，对防治前列腺癌、肺癌、乳腺癌、子宫癌等有显著效果，还有预防心脑血管疾病、提高免疫力、延缓衰老等功效，有植物黄金之称，被誉为“21世纪保健品的新宠”。

它是自然界中最强的抗氧化剂，其抗氧化作用是胡萝卜素的2倍，VE的100倍。

在清除人体“万病之源”――自由基方面，番茄红素的作用比β-胡萝卜素更强大。

2003年，美国《时代》杂志把番茄红素列在“对人类健康贡献最大的食品”之首，番茄红素也因此被称为“植物中的黄金”。

目前，番茄红素已在欧美、日本和我国港台地区被广泛接受。

对防治前列腺疾病、前列腺癌、肺癌、胃癌、乳癌有奇效，有效抑制癌细胞的扩散和复制，被西方国家称为“植物黄金”，保护细胞DNA免受自由基损害，防止细胞病变、突变、癌变；含强力抗氧化生物活物质，能促使细胞的生长和再生，美容袪皱，延缓衰老，维技皮肤健康。

番茄红素是植物中所含的一种天然色素，是迄今为止自然界中被发现的最强抗氧化剂之一。

主要存在于茄科植物西红柿的成熟果实中。

它是目前自然界中被发现的最强抗氧化剂。

科学证明，人体内的单线态氧和氧自由基是侵害人体自身免疫系统的罪魁祸首。

番茄红素清除自由基的功效远胜于其他类胡萝卜素和维生素E，其淬灭单线态氧速率常数是维生素E的100倍。

它可以有效的防治因衰老，免疫力下降引起的各种疾病。

番茄红素的功效：

对防治前列腺疾病、前列腺癌、肺癌、胃癌、乳癌有奇效；有效抑制癌细胞的扩散和复制，被西方国家称为“植物黄金”；保护细胞DNA免受自由基损害，防止细胞病变、突变、癌变；含强力抗氧化生物活物质；能促使细胞的生长和再生，美容祛皱，延缓衰老，维技皮肤健康。

1.2番茄红素的稳定性

番茄红素为番茄及其产品提供了鲜艳的红色，番茄红素同时具有重要的生物学活性，因此，保持其稳定性，减少其在加工和储存中的损失十分必要。

番茄红素是多不饱和碳氢化合物，分子中有11个共扼及2个非共扼双键。

因此番茄红素的稳定性很差，容易发生顺反异构化和氧化降解。

尤其是高纯度番茄红素由于缺少其他物