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茄紅素是植物果實和蔬菜中天然存在的一種類胡蘿蔔素,類胡蘿蔔素類物質都是重要的抗氧化劑,但蕃茄紅素在許多方面不同於β-胡蘿蔔素和葉黃素。茄紅素( 分子式 C40H56 ) 是一種明亮紅色的類胡蘿蔔素顏料, 在番茄和其它紅色果子如西瓜和西柚中也有。番茄紅素是人體最常見和最有力的類胡蘿蔔素抗氧劑之一。它的英文名Lycopene是從番茄的種類分類, (茄屬)Solanum lycopersicum中而來得。

茄紅素

1色素

茄紅素的顏色是由於碳的共軛雙鍵(即單鍵及雙鍵交互出現的結構)。其中的雙鍵降低了電子躍升到 高能階所需的能量,使分子吸收更長波長的可見光。茄紅素吸收大多數的可見光,因此是紅色。
番茄紅素不溶於水,可做為食物色素。多孔材料(包括多數塑膠)很容易被番茄紅素染色。
若紡織品剛剛沾到番茄汁液,可以輕易的清除。但若塑膠被茄紅素染色,茄紅素會擴散到塑膠內,無論用熱水、肥皂、清潔劑都無法清除(不過用漂白水可以破壞茄紅素的結構)。

2穩定性

植物體內的茄紅素比較穩定,作為一種不飽和高聚物,經提純分離后的天然茄紅素易於發生氧化反應,穩定性較差。光、溫度、氧氣、極度、pH值、金屬離子等均會影響茄紅素的穩定性。茄紅素對光十分敏感,日光、紫外光照射下損失極快。茄紅素耐熱穩定性較好,熱損失少。常見金屬離子對茄紅素的穩定性影響不一,K +、Na +、Mg2+、Zn2+ 對其穩定性影響不大,Fe 2+、Cu2+ 引起的茄紅素損失較大,而Fe3+ 、Al3+ 引起的損失較少。添加V V 等抗氧化劑可以減少茄紅素的損失。

3特性

化學
茄紅素屬於烴類類胡蘿b素,含有11個共軛雙鍵及2個非共軛雙鍵,伸展的共軛雙鍵使其具有顏色和抗壞血酸活性,以及猝滅單線態氧( o2)和清除過氧化氫等作用,茄紅素沒有VA活性。
抗氧化
茄紅素是有效的抗氧化劑,通過物理或化學方式捕捉高效猝滅單線態氧、抑制自由基的產生或直接清除自由基等發揮抗氧化作用。茄紅素的抗氧化能力在天然類胡蘿蔔素中是最強的,這與其獨特的長鏈不飽和分子結構有關。茄紅素猝滅單線態氧的速率是B一胡蘿蔔素的2倍,是 α-生育酚的100倍。茄紅素是目前自然界中被發現最強的一種抗氧化劑,其碎滅單線態氧和中和自由基能力也是最強的。茄紅素能接受不同電子的激發,生成基態氧或三重態氧番茄紅素。一個三重態氧茄紅素,可消除數千個單線態氧自由基。因此,茄紅素通過抗氧化能力能有效保護生物膜免受氧自由基的損傷作用,延緩細胞和人體的衰老。   在抗氧化方面,國外測定,如每天食用5-10mg蕃茄紅素,則明顯提高血清中蕃茄紅素的量,也明顯
降低脂肪和蛋白質的氧化作用。脂肪和蛋白質的氧化產物對人體是有害的。
降低膽固醇
可降低血漿中膽固醇含量,每天食用60mg蕃茄紅素3個月後可使膽固醇濃度下降14%。
在用小鼠過量服用后(每天3000mg/kg),4-13周后未見異常,表明蕃茄紅素沒有任何副作用。
目前看來,茄紅素是抗癌(抑制)和防癌的一種好的膳食補充劑。蕃茄紅素是油溶的,也可水溶。在國際上,茄紅素是人們關注的一種良好補充劑,國際需求量日益增加。在國內也在逐漸引起人們的關注。
美容
富含Vc、Va、Vb、Ve等多種維他命原素。具有抗氧化的能力,增強免疫力和抗老化,消除造成人體疾病和老化的元兇自由基。靚典高效茄紅素有機溫泉美白系列就是運用茄紅素豐富的維他命原素來消除造成人體疾病和老化的元兇自由基。
啟動修復胰島細胞
茄紅素卓越的修復功能可啟動、修復受損衰老的胰島細胞,促使胰島素正常分泌;快速分解超出生理標準的血糖成分,促進高濃度血糖生物氧化,形成水和二氧化碳,排出體外;消除「三多一少」症,安全降糖。
保護皮膚
紫外線輻射可以導致皮膚燒傷、老化和引發皮膚癌,其原因是紫外線與單線態氧和自由基的產生有關。類胡蘿b素在植物體內的作用之一就是猝滅紫外線產生的氧化產物,現在認為其作用機理和類胡蘿b素在人類皮膚中的作用相似。最近的研究發現,受陽光照射的皮膚比相鄰不受陽光照射的皮膚內番茄紅素含量下降3l% 46% ,而增加皮膚內番茄紅素的含量可以防止或減輕紫外線對皮膚的損傷,從而起到保護皮膚的作用。

4提取分離方法

茄紅素的提取分離方法主要有有機溶劑提取法、酶反應法、微生物發酵法、人工合成法、超臨界CO 萃取法、微波法等。其中最傳統的方法是溶劑提取法(即浸提法),但傳統的浸提方法存在著浸提時間長、勞動強度大、原料與處理能耗大、熱敏性組份易破壞等缺點。化學合成的茄紅素中含多種異構體和雜質,因而禁止在保健品中使用,市場份額銳減;而天然提取法受限於原料,成本難於進一步降低且生產明顯受季節影響。因而,開發微生物發酵生產法近年來呈現明顯的優勢。茄紅素在自然界中分佈十分廣泛。現階段,人們逐漸意識到合成色素對人體的危害,因此從天然植物中提取茄紅素成為較普遍的方法。
超臨界co2萃取
原理:物質在較高的壓力下,液相和氣相差別縮小,達到某一溫度與壓力時,差別消失合併成一相,此狀態成為臨界點,此時的溫度和壓力分別稱為臨界溫度和臨界壓力,當溫度和壓力超過臨界點時,其流體的性質介於液體和氣體之間,稱為超臨界流體。超臨界流體具有氣液兩重性的特點,既有與氣體相當的高滲透能和低的粘度,又有與液體相近的密度和對物質優良的溶解能力。它可從原料中提取出有用成分,從而實現所需要的分離目的,特別適於茄紅素等熱敏性成分。
工藝流程:新鮮大紅番茄原料 打漿 壓榨過濾一真空乾燥一粉碎一過篩一稱重一裝萃取槽、密封 控制適宜的工作參數一+靜態、動態萃取一降壓分離一由分離柱獲得番茄紅素一產品質量檢測
參數選擇:
提攜劑的使用:提攜劑為無水乙醇、乙酸乙酯、乙酸甲酯、大豆色拉油等,用量30mL/100g乾料,提攜劑最好為大豆色拉油。
萃取壓力選擇:在相同溫度和其他條件下,增加壓力可以增加CO:密度,對番茄紅素的溶解能力增強,減少了物質問的傳質距離,增加了傳質速率和濃度差,有利於物質的萃取,但隨著萃取壓力的增加,提取率並不呈線性增長關係。同時根據設備壓力使用範圍和操作費用,萃取壓力選擇30MPa較為適宜。萃取溫度選擇:萃取溫度對萃取效果有雙重影響,溫度升高有利於溶質揮發性的增加和提高物料的擴散係數,有利於番茄紅素的萃取,但另一方面,達到一定的溫度后,繼續升高溫度又降低了COz的密度和濃度,從而導致CO 溶解能力的降低,對萃取不利。
萃取時間選擇:具體時間根據萃取設備的型號選擇確定。
兩步皂化法
原理:先用KOH溶液對預處理的番茄進行第一次鹼洗皂化,除去番茄中大部分脂肪酸甘油酯及各種遊離脂肪酸,然後用有機溶劑提取得到番茄紅素粗提物,再對粗提物進行二次皂化,使番茄細胞碎片中的蛋白質、脂肪酸、脂肪酸甘油酯分開,形成水溶性皂化物,釋放出其中包含的水不溶性番茄紅素,最後用重結晶法得到純度較高的番茄紅素晶體。
工藝流程:新鮮番茄一清洗 冷凍脫水一有機溶劑進行預處理 水浴中加鹼皂化_+水洗至中性混合溶劑提取一獲得富含茄紅素的萃取液_+減壓蒸餾濃縮一番茄紅素油樹脂 番茄紅素油樹脂與丙三醇混合均勻 加入KoH 的乙醇溶液, 充分反應后加蒸餾水混勻一靜置分層,將油相水洗至中性一再用乙醇洗2~3次 處理后的油樹脂在50℃ 丙酮中溶解,除去不溶物,常溫放置8h,得到番茄紅素晶體。

微波法

原理:萃取時,微波穿透萃取介質並滲透深入到物質細胞內部,使物料內部的極性分子隨外電磁場的變化而發生激烈的碰撞和摩擦,使物料內部的溫度迅速升高,從而引起細胞破裂,使細胞內的有效性成分自由流出而被溶劑溶解。
工藝流程:新鮮番茄洗凈 打漿一加入有機溶劑微波加熱提取 過濾一真空蒸發有機溶劑 成品
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