基于皂化法提取秦安蜜桃叶中番茄烃的工艺研究

石生益，杨劝生，王凌艳

（1.甘肃工业职业技术学院，甘肃 天水 741025；2.天水市麦积区花牛中学，甘肃 天水 741025）

秦安蜜桃以个大、色艳、味美、质优、环保、营养丰富而誉满国内外，曾有“天有王母蟠桃，地有秦安蜜桃”之美誉。历来被列为朝廷贡品，名扬四海。其副产物蜜桃叶富含糖甙、番茄烃、柚皮素、奎宁酸、鞣质和扁桃叶酸酰胺等多种生物活性物质，具有极其广泛的用途。其中，番茄烃（又名番茄红素）是一种共轭多烯结构的脂溶性植物色素，以超高的营养价值，被美国《时代》杂志列为“对人类健康贡献最大的食品”之首，享有“植物黄金”美称[1-2]；因其超出维E 100 倍的抗氧化活性，具有预防心血管疾病、抗癌、增强免疫力和延缓衰老等多种优越的生理功能，成为近年新型功能性天然色素研究的热点，堪称“21 世纪保健品大家族的新宠”，在中医药保健、食用色素、食品添加剂、化妆品等应用领域具有广阔的发展空间[3-4]。对于番茄烃的提取纯化，目前采用乙醚、丙酮、石油醚有机溶剂进行提取，存在制备过程复杂、生产成本高、溶剂残留量大等弊端。采用无机物质氢氧化钾溶液造化法提取蜜桃叶中番茄烃操作方便、工艺简单、无溶剂残留、产物含量及纯度高，有效弥补了现有提取法的不足[5]。

1 仪器与试剂

1.1 仪器

DR 6000 型紫外分光光度计，美国哈希公司产品；CPA 225D 型电子天平，北京赛多利斯仪器系统有限公司产品；BILON-DFT-200A 型高速万能粉碎机，上海比朗仪器有限公司产品；BSXT-02 型索氏提取器，上海祗美电子有限公司产品。

1.2 试剂

氢氧化钾（190605）、丙酮（180814），西陇科技有限公司提供；乙醚（2020090101）、正己烷（20180920801），成都市科隆化学品有限公司提供。以上试剂均为分析纯。

苏丹I 标准品（批号：110773-201614），中国食品药品检验研究院提供。

蜜桃叶，秦安县河湾蜜桃专业合作社、秦安县森发种植农民合作社、秦安县聚丰源果业科技有限公司、秦安县桃源果蔬农民合作社等10 个秦安蜜桃生产基地提供。

2 结果与分析

2.1 苏丹I 对照品储备液的制备

番茄烃标准品价格昂贵、见光易分解，因苏丹I与番茄烃具有非常接近的特征吸收峰，选择苏丹I标准品作替代番茄烃标准品开展试验[6]。

精密称取苏丹I 标准品12.5 mg，用乙醚溶解后，再用丙酮定容250 mL 容量瓶中，摇匀，即得苏丹I标准品储备溶液。

2.2 苏丹I 标准曲线的制备

分别精密量取苏丹I 储备液0.5，1.0，2.0，3.0，4.0，5.0 mL 置于10 mL 容量瓶中，各加正己烷至刻度，以试剂空白量为参比，于波长485 nm 处检测吸光度，并绘制质量-吸光度曲线，得线性回归方程为：Y=0.121 6X+0.000 3，R2=0.999 7，结果表明苏丹I 在2.5～25 μg/mL 范围内线性关系良好。

苏丹I 标准品吸光度曲线见图1。

图1 苏丹I 标准品吸光度曲线

2.3 供试品溶液的制备

采集果实成熟后蜜桃叶，晒干，粉碎成粗粉（过10 目）。每10.0 g 粗粉分别加入不同浓度的KOH溶液各120 mL，在不同温度下皂化后，滤过，滤液定容至100 mL，得供试品溶液，封口备用。

2.4 番茄烃含量测定

精密吸取“2.3”项下供试品溶液10.0 mL 置于50 mL 容量瓶中，同“2.2”项下方法测定吸光度[3]，利用回归方程求出稀溶液中番茄烃的质量浓度，再按下式计算番茄烃含量。

式中：W——番茄烃含量，%；

Y——稀溶液中番茄烃的质量浓度，mg/100 g；

V1——样品液总体积，mL；

W0——样品量，g；

V——测定体积，mL。

2.5 单因素试验

2.5.1 不同浓度KOH 溶液对番茄烃含量的影响

按照“2.3”项下制备方法，在温度60 ℃，皂化时间为40 min，KOH 溶液的浓度分别为0.1，0.2，0.5，0.8，1.0 mol/L 的条件下提取蜜桃中的番茄烃，按照“2.4”项下方法测定番茄烃的含量。当KOH 溶液的浓度为0.1～0.5 mol/L 时，番茄烃含量随KOH 浓度的增大而略呈上升趋势，当KOH 溶液的浓度为0.5 mol/L 时，番茄烃含量达到最大；当KOH 溶液的浓度超过0.5 mol/L 时，番茄烃含量随KOH 溶液浓度的增大略呈下降。因此，设计提取时工艺参数时，考虑KOH 溶液浓度在0.3～0.7 mol/L 为宜。

不同浓度KOH 溶液对番茄烃含量的影响见图2。

图2 不同浓度KOH 溶液对番茄烃含量的影响

2.5.2 不同温度对番茄烃含量的影响

按照“2.3”项下制备方法，在KOH 溶液浓度为0.5 mol/L，皂化时间为30 min，提取温度分别为30，40，50，60，70，80 ℃的条件下提取蜜桃叶中的番茄烃，按照“2.4”项下方法测定番茄烃的含量。当提取温度为30～50 ℃时曲线呈上升趋势，番茄烃含量随温度的升高而显著增大；当温度为50～60 ℃时曲线变化平稳，番茄烃含量无明显变化；当提取温度超70 ℃时曲线随温度的增大呈明显下降，番茄烃含量随温度的升高而降低。因此，工艺设计提取温度应在40～70 ℃为宜。

不同提取温度对番茄烃含量的影响见图3。

图3 不同提取温度对番茄烃含量的影响

2.5.3 不同皂化时间对番茄烃含量的影响

按照“2.3”项下制备方法，在KOH 溶液浓度为0.4 mol/L，温度50 ℃，皂化时间分别为30，40，50，60，70，80，90，100 min 的条件下提取蜜桃叶中的番茄烃，按照“2.4”项下方法测定番茄烃的含量。皂化提取时间为30～50 min 时，番茄烃含量的迅速增加；在50～70 min 内番茄烃的含量变化比较缓慢；皂化时间超过70 mim，番茄烃的含量不再增加，略呈下降趋势。所以，在工艺设计中皂化提取时间以50～70 min 为宜。

不同皂化时间对番茄烃含量的影响见图4。

图4 不同皂化时间对番茄烃含量的影响

2.6 正交试验

在上述单因素试验结果的基础上，以KOH 溶液浓度（A）、提取温度（B）、皂化时间（C）为考查因素，每因素设定4 个层次水平，采用等L9（34）正交表进行试验[7-9]。

正交试验因素与水平设计见表1。

表1 正交试验因素与水平设计

从极差R 值的大小看出影响蜜桃叶番茄烃含量的因素依次为KOH 溶液浓度（A）＞提取温度（C）＞皂化时间（B）。由方差分析可知甲醇体积分数对蜜桃叶番茄烃含量影响最显著（p＜0.05），以A2B2C2组合为佳。

正交L16（43）试验结果见表2，番茄烃含量方差分析见表3。

表2 正交L16（43）试验结果

表3 番茄烃含量方差分析

2.7 验证试验

经分析优选出的A3B3C1、A2B1C3、A2B3C13 个工艺为较优组合方式，再对此工艺作进一步比对试验。分别称取秦安蜜桃叶粗粉5 份，各30 g，以蜜桃叶番茄烃含量为验证指标进行试验。表明A2B3C1为最合理的提取工艺，即用0.45 mol/L KOH 溶液于60 ℃下皂化提取40 min。

验证试验结果见表4。

表4 验证试验结果

3 讨论

番茄烃在化学结构上属于胡萝卜素，有极强的抗氧化能力，能破坏和清除单线态氧、羟基自由基、超氧自由基，避免脂蛋白和DNA 的氧化损伤，进而预防癌症等病变的发生。另外，用于治疗心血管疾病、抗氧化抗衰老等方面都有着重要意义，番茄烃广泛的功能也使日益引起国内外科研工作者的青睐，并利用番茄烃制造药品、保健品、食品、化妆品，已成为目前国际上研发利用含番茄烃成分资源的热点，但是番茄烃对光热氧气都不稳定、极易分解、又极大地限制了它的应用。经查阅资料，关于对秦安蜜桃叶中番茄烃的提取方法的研究鲜有报道，采用有机溶剂的提取过程复杂、收率低、成本高。

4 结论

通过对秦安蜜桃叶样品进行皂化处理提纯有效成分，用苏丹I 标准品替代番茄烃标准品，采用紫外可见分光光度法测定试样中番茄烃的含量，优选的提取工艺（0.45 mol/L KOH 溶液在60 ℃下皂化提取40 min）重现性和稳定性好，不仅降低了试验成本，而且节约了其他资提取源，实现蜜桃叶副产物的资源化利用，消除了蜜桃落叶对环境污染的弊端，增加蜜桃产业的经济效益，符合当地可持续绿色发展的战略，有着非常广阔的开发前景。但是，样品处理方法或许是直接影响天然番茄烃提取效率的最主要因素。秦安蜜桃中含有的大量水分，直接影响与水不混溶的有机溶剂同疏水性番茄烃接触，极大地影响了提取的效果。