专利名称：一种以西瓜为原料提取番茄红素的方法
技术领域：
本发明涉及以水果为原料提取番茄红素的方法，尤其是一种以西瓜为原料提取番茄红素的方法。
背景技术：
西瓜是在世界范围，尤其是在我国广泛种植的瓜果作物。据联合国粮农组织(FAO)公布，2002年世界西瓜总产约9000万吨，而中国的产量为6000万吨。西瓜在我国种植范围广，生长周期短，产量高，亩产可达4-6吨。由于西瓜种植的季节性强，通常是集中上市，不易贮存，而且西瓜产量也容易出现大小年，加上市场运作等因素，常常导致西瓜大量腐烂，造成严重损失。而缓解这一矛盾的主要方法是对西瓜进行深加工。
目前对西瓜加工通常是侧重于西瓜饮料及西瓜果酱的研制，这一点在ZL87106579、ZL89101182、CN1083325、CN1128113、CN1422560、CN1247035中有所陈述，但是，按照这样的方法处理，利用西瓜加工成直接食用的初级产品，对作为原料的西瓜品质(例如成熟程度)要求比较高，即使这样，西瓜经过热处理后会丧失原有的风味，依然难以符合消费者的口味，所以将西瓜加工成饮料或果酱的可操作性较差。可以说，西瓜深加工的出路问题并没有真正解决。
番茄红素是存在于水果、蔬菜中的一种天然色素，同时也是一种强抗氧化剂，抗氧化能力是维生素E的100多倍，远远超过其它诸如α胡萝卜素、β胡萝卜素的生物活性，能够有效清除体内的自由基，预防和修复细胞损伤，抑制DNA的氧化从而预防癌症的发生。大量研究表明，番茄红素能够有效预防前列腺癌、消化道癌、乳腺癌、子宫颈癌、皮肤癌、膀胱癌、心血管疾病，色斑沉着和白内障等，而且还能改善男性的性功能。因此，对番茄红素的研究已经成为国际上的研究热点，番茄红素的应用有着广阔的市场前景。
受原料因素的影响，目前番茄红素的开发生产主要是来自番茄或番茄产品，专利文献ZL95197151及ZL00129943都对此方法进行了阐述。除了从番茄中提取之外，还有文献CN00126828中利用化学合成的方法和CN00821634微生物发酵的方法。
但是，自然界中还存在另一种重要的番茄红素资源--西瓜，在红瓤品种的西瓜中，番茄红素的含量为4.8mg/100g鲜重。美国农业部2003年6月公布的营养数据表明，常年供应的红熟番茄中番茄红素平均含量为2.573mg/100g鲜重，西瓜中的番茄红素含量较番茄高近50％，所以西瓜是一个巨大的番茄红素资源。
CN1334328A研究超临界萃取番茄红素，虽然提到可以以西瓜为原料，但是其所有的方案和实施例的描述都是针对番茄酱，对于原料的处理方法并不适用于西瓜。如何从西瓜中提取番茄红素，到目前还没有任何专利公开及文献报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种以西瓜为原料提取番茄红素的方法，在可以大量制备番茄红素的同时，为西瓜的深加工提供了切实可行的出路。
本发明以西瓜为原料提取番茄红素的方法，可以包括以下步骤将去除种籽后的西瓜果肉打浆后过滤，分别收取滤渣和滤液，并对滤液离心，得离心沉淀物和胶体状态的上清液；离心沉淀物中加入有机溶剂进行提取，收取提取液，即为含有番茄红素的产品。
在具体操作中可以取出西瓜果肉，进行打浆，打浆后粗滤，滤掉西瓜种籽，取得的滤液进一步打浆，然后进行精细过滤，一般在20目以上，得到红色滤渣备用，而深红色浑浊状态的滤液可通过离心，离心速率可控制为2000-6000转/分，时间为5-30分钟，整个操作过程的温度不能超过50℃，防止番茄红素在高温下变质。由于西瓜中的番茄红素不溶于水，存在于西瓜果肉之中，细小的果肉颗粒悬浮在滤液中，使溶液呈现红色。对滤液进行上述离心后，所得红色沉淀中含有大量番茄红素。
在得到的离心沉淀物中加入有机溶剂就可以对所含红素进行提取，过滤分离出提取液，即为含有番茄红素的产品，按照通常的方法进行浓缩等处理即可。
由于西瓜果肉打浆后的滤渣中通常也会含有少量的红素，所以，生产中可考虑将该滤渣与上述沉淀物合并进行提取，提高收率。
同样，上述离心后的上清液为淡红色胶态溶液，仍含有部分的番茄红素，约占西瓜中番茄红素总量的10-20％，为了充分利用原料，也可以在离心上清液中加入絮凝剂和/或助滤剂进行沉降，其中，絮凝剂或助滤剂的加入量分别为上清液总量的0.1-10‰，絮凝剂可以是食品加工中常用的甲壳胺、聚丙烯酰胺、乙醇胺、及壳聚糖等，优选甲壳胺或壳聚糖；助滤剂可以是珍珠岩、石棉、纤维素、活性炭、硅藻土等，优选硅藻土。这样，不但可以进一步分离番茄红素，而且使得到的汁液澄清。
西瓜汁液含有大量的带负电荷的蛋白、果胶、纤维素及多糖等，通过适当的絮凝剂可实现进一步的沉降分离。甲壳胺是2-氨基葡萄糖分子以β1，4-苷键相连的高聚物，分子中存在游离胺基，能与质子结合形成代阳离子的大分子，具有优良的絮凝能力；壳聚糖又名甲壳素、甲壳质，白色无毒无味，为带正电荷的分子结构，是一种比较常用的絮凝剂。把带正电荷的甲壳素加入到带负电荷的汁液中，由于带正、负电荷的微粒间的相互静电作用，悬浮颗粒缠绕在壳聚糖上，使小颗粒变成大块颗粒，沉降下来。
硅藻土是一种形状复杂的多孔物质，主要成分SiO2，化学稳定性好，溶解性极低，是良好的助滤剂。加入硅藻土有助于沉降和下一阶段的离心过滤。
对于本发明的方法，按照上述机理，不论是絮凝剂还是助滤剂的选择都可以不是唯一的，对于本领域的普通技术人员来说，完全可以使用同样功效的产品实现。
该离心后的上清液经絮凝沉降一段时间后(也可以不使用絮凝剂或助滤剂而直接静置沉降)进行加热，以促进沉降，加热温度50-80℃(优选在50℃左右)，冷却后离心，离心速率可为2000-6000转/分；冷却后也可以过滤替代离心，但要求过滤介质的孔径小于100微米。离心或过滤得淡红色沉淀物，可以与前一步骤生成的沉淀物合并用于提取番茄红素。而经离心或过滤后的液体一般为淡黄色澄清透明的糖浆液，含糖量一般为5-15％。
经上述方法处理后的原料提取番茄红素时，可以按照现有技术中通用的方法直接提取番茄红素，也可以将得到的沉淀物先真空或冷冻干燥后再进行提取。
本发明方法采用有机溶剂提取的方法，在上述沉淀物和滤渣中，加入的有机溶剂与很多现有技术从番茄中提取红素的情况没有实质区别，可以是酯、酮、醇类等通常用于提取的有机溶剂，从食用角度，优选乙酸乙酯、丙酮、乙醇等安全溶剂。溶剂和物料的质量比一般为1∶1-6∶1，提取时间为5分钟-1小时，温度为30-60℃，提取后进行过滤。为了充分提取，可以反复提取多次，一般3次左右，得到的滤液中即含有大量番茄红素。
同样，滤液可以进行浓缩，浓缩温度一般不应高于60℃，防止番茄红素在高温下发生变质。一般可以采用真空浓缩的方法，控制在60℃以下，真空度0.05-0.1MPa为宜。
浓缩蒸干并回收有机溶剂，可以得到番茄红素含量大于5％的番茄红素树脂。如果需要生产高浓度的粉剂产品，可以采用低温结晶技术或者不同相溶剂萃取技术等方法进行。
从以上描述可以看到，本发明提供的提取番茄红素方法，利用了西瓜作为原料，得到番茄红素在含量上明显高于普通番茄红素产品(利用番茄得到的红素含量一般在3％左右)，而且其制备方法简便易行，原料来源广泛，成本低廉，本发明的实施有利于补充番茄红素生产的原料来源，同时，作为西瓜的一种深加工方法，也有效解决了西瓜季节性产量大、难以储存的现实问题，并且，对西瓜是否新鲜没有限定，可以采用那些已经不能食用的(例如人们常说的“熟透”或因长期放置已变质的)西瓜为原料，也可以如前面提到的，先对果肉打浆处理后再浓缩干燥保存，成为便于储藏和运输的中间原料，使该方法的实施不受季节限制。总之，本发明的方法具有重要的实际应用价值，而且易于推广。
图1为利用本发明的优选方法制备番茄红素的工艺流程示意图。
具体实施例方式
以下通过具体实施例详细说明本发明的实现，旨在帮助阅读者进一步理解本发明的内容，但不能对本发明的实施范围构成任何限制。
实施例1取红瓤西瓜果肉10kg，其番茄红素含量为4.5mg/100g鲜重(可以根据文献Journal of AOAC International，Vol.78，No.2，pp.491-496，1995或Food Research International，Vol.31，No.10，pp.737-741，1998提供的方法进行检测)，进行打浆，打浆后进行粗滤，过滤掉西瓜种籽，取得的滤液进一步打浆，然后进行细过滤，滤布孔径30目，得到红色滤渣约0.5kg备用，和大约9.5kg深红色浑浊状态滤液。滤液进行离心，离心速率为2000转/分，时间为30分钟，温度25℃，得到约0.9kg红色沉淀备用，和淡红色胶态离心上清液约8.4kg。
在离心上清液中加入甲壳胺30g及硅藻土5g，沉降10分钟，液体中有大量絮状物出现并有下沉现象，加热，温度在约50℃，冷却后离心，离心速率为2000转/分，30分钟，得到淡黄色离心液8kg为西瓜糖浆，淡红色沉淀物0.3kg备用。
将以上所有离心沉淀物和过滤所得的滤渣进行合并，共约1.7kg，成为提取番茄红素的中间原料，加入乙酸乙酯10kg提取，提取时间为5分钟，温度为30℃，提取后进行过滤，滤渣反复提取3次，滤液合并进行真空浓缩并回收有机溶剂，真空度为0.05MPa，浓缩温度30℃，得到番茄红素树脂5g，其中番茄红素含量为8.4％。番茄红素含量的检测方法可以参考如上列举的文献，以下实施例相同。
在西瓜收获季节，对前期工艺处理得到的中间原料可以先进行真空或冷冻干燥而留在西瓜淡季再实施红素提取，以充分利用季节，提高番茄红素的生产能力，或运往非西瓜种植地区继续完成红素提取，以有利于安排缓解西瓜产地的压力。
实施例2取红色西瓜果肉10kg，其番茄红素含量为3.8mg/100g鲜果重，进行打浆，打浆后进行粗滤，过滤掉西瓜种籽，取得的滤液进一步打浆，然后进行精细过滤，滤布孔径20目，得到红色滤渣0.5kg备用，和9.5kg深红色浑浊状态滤液。滤液进行离心，离心速率6000转/分，时间为5分钟，温度44℃左右，得到0.8kg红色沉淀备用，和淡红色胶态离心上清液8.7kg。
在离心上清液中加入壳聚糖24g及硅藻土8g，沉降30分钟，液体中有大量絮状物出现并有下沉现象，进行加热，加热温度不高于80℃，时间不超过5分钟，冷却后离心，离心速率6000转/分，时间为约5分钟，得到淡黄色离心液8.4kg为糖浆，淡红色离心沉淀物0.3kg备用。
将以上所有离心沉淀物和过滤所得的滤渣进行合并，共1.6kg，加入1.6-2.0kg丙酮进行提取，提取时间为1小时，温度为45℃，提取后进行过滤，滤渣反复提取3次，滤液合并进行真空浓缩，真空度为0.1MPa，浓缩温度35℃，得到番茄红素树脂5g，其中番茄红素含量为6.5％。
实施例3取西瓜果肉10kg，其番茄红素含量为3.0mg/100g鲜果重，进行打浆，打浆后进行粗滤，过滤掉西瓜种籽，取得的滤液进一步打浆，然后进行细过滤，滤布孔径30目，得到红色滤渣0.5kg备用，和9.5kg深红色浑浊状态滤液。滤液进行离心，离心速率为4000转/分，时间为约15分钟，温度为45℃，得到0.8kg红色沉淀备用，和淡红色胶态离心上清液8.7kg。
在离心上清液中加入壳聚糖9g及硅藻土9g，沉降30分钟后加热，加热温度60℃，冷却后进行过滤，过滤介质的孔径100微米，得到淡黄色滤液8.4kg为糖浆，淡红色沉淀物0.3kg备用。
将以上所有离心沉淀物和过滤所得的滤渣进行合并，共1.6kg，真空干燥，得干燥物约0.8kg，加入4.8kg乙酸乙酯进行提取，提取时间为45分钟，温度为约60℃，提取后进行过滤，对滤渣反复提取3次，滤液合并进行真空浓缩，真空度为0.07MPa，浓缩温度40℃，得到番茄红素树脂4.5g，其中番茄红素含量为6％。
权利要求
1.一种以西瓜为原料提取番茄红素的方法，其特征在于，包括以下步骤1)去除种籽后的西瓜果肉打浆后过滤，分别收取滤渣和滤液，并对滤液离心，得离心沉淀物和胶态上清液；2)离心沉淀物中加入有机溶剂进行提取，收取提取液，即为含有番茄红素的产品。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还选择性包括在所述胶态上清液中加入絮凝剂和/或助滤剂，使其中的颗粒絮凝沉降，分离沉淀物，将该沉淀物与离心沉淀物合并后，再进行有机溶剂的提取。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述絮凝剂为甲壳胺或壳聚糖；助滤剂为硅藻土；絮凝剂或助滤剂加入量分别为上清液总量的0.1-10‰。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述絮凝沉降过程中加热到50-80℃，冷却后进行分离。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述离心沉淀物可以与滤渣合并后再进行有机溶剂的提取。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述离心滤液的温度不能高于50℃。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有机溶剂选自酯、酮、醇类有机溶剂，与待提取物料的比率为1∶1-6∶1；
8.根据权利要求1或7所述的方法，其特征在于，有机溶剂提取的温度为30-60℃。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述提取后的滤液可以进行浓缩，浓缩温度不超过60℃。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加入有机溶剂进行提取前，可以对得到的离心沉淀物进行真空或冷冻干燥。
全文摘要
本发明公开了一种以西瓜为原料提取番茄红素的方法。本发明方法包括步骤1)去除种籽后的西瓜果肉打浆，分别收取滤渣和滤液，并对滤液离心，得离心沉淀物和胶态上清液；2)离心沉淀物中加入有机溶剂进行提取，收取提取液，即为含有番茄红素的产品。本发明提供的提取番茄红素的方法，利用西瓜作为原料，得到番茄红素产品中有效成分含量明显高于普通番茄直接制得番茄红素产品，而且其制备方法简便易行，原料来源广泛成本低廉，本发明的实施有利于补充番茄红素生产的原料来源，同时，作为西瓜的一种深加工方法，也有效解决了西瓜季节性产量大，难以储存的现实问题。
文档编号C07C7/10GK1611467SQ20031010334
公开日2005年5月4日 申请日期2003年10月29日 优先权日2003年10月29日
发明者赵晓燕, 马越 申请人:北京市农林科学院