微波法从三孢布拉霉菌菌丝体中提取番茄红素
2007-09-29 08:31:34   来源：本站原创   评论：0 点击：

番茄红素是一种类胡萝卜素,存在于水果和蔬菜中,是番茄、红辣椒、红葡萄中的红色物质的成分之一[1]。番茄红素的抗氧化能力至少是β-胡萝卜素的两倍[2],猝灭单线态氧能力是VE的100倍,清除自由基的能力也优于其他类胡萝卜素[3]。能有效地预防前列腺癌,对子宫癌、肺癌细胞的抑制作用显著高于β-胡萝卜素、α-胡萝卜素。而且,人体内番茄红素的含量与人的寿命相关[4-5]。其特有的功能与性质颇令人瞩目,以致引发了世界性的对番茄红素生产技术及应用开发的研究热潮。微波萃取技术是提取天然植物中有效成分的一项新兴技术。微波是一种频率在300 MHz至300 GHz之间的高频电磁波。利用微波萃取时,微波能穿透萃取介质并渗透深入到物质细胞内部,使物料内部的极性分子随外电磁场的变化而发生激烈的碰撞和摩擦,使物料内部的温度迅速升高,从而引起细胞破裂,使细胞内的有效成分自由流出而被溶剂溶解[6]。采用微波法萃取物时间短,效率高,回收率高,能耗低,溶剂用量少。
1材料与方法
1.1材料与仪器
三孢布拉霉菌菌丝体;正己烷(医药级)、石油醚、二氯甲烷、丙酮、乙酸乙酯:均为分析纯。格兰仕WP800T改装提取装置;美国Alltech公司HPLC仪;426型泵;Linear201型UV紫外检测器;Allchrom色谱工作站。
1.2实验方法
先将三孢布拉霉菌发酵液中得到的三孢布拉霉菌菌丝体进行预处理,具体方法如下:三孢布拉霉菌菌丝体用布氏漏斗进行抽滤,然后以固液比1∶2,加入95%乙醇混合均匀布氏漏斗进行抽滤,所得物料筛成均匀颗粒45℃烘干,最后以固液比1∶1加入丙酮球磨。在不同条件下进行微波提取,然后过滤,提取液适当稀释后用高效液相色谱法测定,最后计算提取率。
1.3提取率的计算
在最佳的浸提条件下做浸提实验,测定各次的浸提率,确定浸提级数。测定提取率的操作方法是:在最优浸提条件下,多次浸提一定量的三孢布拉霉菌菌丝体,直至浸提液无色,分别收集各次浸提色素溶液并测定其体积(V)和对应的浓度(c)。然后合并各次提取液的提取量得到总提取量。
每次的提取率用以下公式计算:提取率=(V×c)(/V1×c1+V2×c2+...)×100%
1.4微波提取番茄红素的单因素实验
1.4.1提取溶剂的选择
称取相同重量的三孢布拉霉菌球磨后菌丝体8 g,分别加入正己烷、石油醚、二氯甲烷、丙酮、乙酸乙酯800 mL,在微波功率400 W的情况下,搅拌频率150 r/min,萃取1 min后,液相检测萃取液中番茄红素的含量,确定最佳的萃取溶剂。
1.4.2微波辐射功率的选择
取三孢布拉霉菌球磨后菌丝体8 g,加入800 mL正己烷,搅拌频率150 r/min分别在不同功率下提取5 min,液相检测萃取液中番茄红素的含量。
1.4.3微波辐射时间的选择
取三孢布拉霉菌球磨后菌丝体8 g,加入800 mL正己烷,搅拌频率150 r/min,提取功率400 W,不同时间提取,液相检测萃取液中番茄红素的含量。
1.4.4液固比的选择
分别取三孢布拉霉菌球磨后菌丝体8 g,加入不同体积的正己烷,在微波提取功率400 W,搅拌频率150 r/min,提取时间8 min的条件下分别检测提取液中番茄红素的含量。
1.4.5搅拌频率的选择
称取三孢布拉霉菌球磨后菌丝体8 g,在微波功率400 W,液固比100:1,提取时间8 min的条件下,分别按不同搅拌频率提取,液相检测萃取液中番茄红素的含量。
1.4.6提取级数的选择
称取三孢布拉霉菌球磨后菌丝体8 g,在微波功率400W,液固比100∶1,提取时间8min,搅拌频率78 r/min的条件下,多次提取直至物料变白,液相检测每次萃取液中番茄红素的含量。
2结果与讨论
2.1提取溶剂的选择
微波条件下,不同溶剂对番茄红素的提取影响如表1。

表1表明,二氯甲烷的萃取效果最好,石油醚较好,但考虑到二氯甲烷毒性大,石油醚的价格贵,正己烷的极性小,并考虑到产品溶剂残留问题,溶剂回收等问题,本实验选正己烷作为萃取溶剂。
2.2微波辐射功率的选择
微波辐射功率对提取率的影响如图1。

由图1可知,当功率为400 W时,提取率最高,功率小于400 W,物料溶剂温度低,扩散缓慢,提取率不理想;功率过大时,温度上升太高,番茄红素的氧化损失明显,故本实验选用400 W作为实验条件。
2.3微波辐射时间的选择
微波辐射时间对提取率的影响如图2。

由图2表明,在8 min内提取率明显提高,随着时间延长,提取量增长不大,然后开始下降。原因可能是开始时温度逐渐升高,混合越来越充分,提取量增加,8 min时混合已经很均匀溶剂温度较高,提取量已经较可观,继续延长时间,温度过高,氧化带来的损失明显。
2.4液固比的选择
液固比对提取率的影响如图3。由图3看出,提取量先明显增大然后增大至平衡,原因可能是这样的当溶剂量较大时,由于浓度差扩大,传质比较充分,故提取量明显增大,溶剂量增至一定程度时传质已经很充分,提取率上升不明显。从节省成本,减少回收时间等方面出发本实验选择液固比选择100∶1。
2.5搅拌频率的选择
搅拌频率对提取率的影响如图4。

图4可见,搅拌频率大小对提取的效率影响不大,基本上不变,从节省能源方面考虑选择搅拌频率最小78 r/min。
2.6提取级数的选择
各次提取的提取率结果如表2。

由表2数据表明,二次提取的提取率已经达到94.2%,从经济上考虑将提取级数定为二级提取。
2.7正交实验结果
按照所设计三水平三因素L(933)正交设计实验,实验结果如表3、表4。

由表4可知,在正交实验的3个因子中,时间对提取率的影响最大,由极差数据R可见,各因子对提取率的影响依次为:提取时间>微波功率>液固比。
3结论
利用微波法考察从三孢布拉霉菌菌丝体中提取番茄红素的不同因素的影响,并通过正交实验确定在微波条件下提取番茄红素的最佳工艺条件为:用正己烷作为提取剂,微波功率为400 W,提取时间为10 min搅拌频率为78 r/min,液固比为80∶1,提取级数为2,提取效果最好。与传统提取方法相比,微波法萃取时间短,效率高,回收率高,能耗低,溶剂用量少,有很好的应用前景。