基于皂化法提取秦安蜜桃葉中番茄烴的工藝研究

石生益，楊勸生，王凌艷

（1.甘肅工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 天水 741025；2.天水市麥積區(qū)花牛中學(xué)，甘肅 天水 741025）

秦安蜜桃以個大、色艷、味美、質(zhì)優(yōu)、環(huán)保、營養(yǎng)豐富而譽滿國內(nèi)外，曾有“天有王母蟠桃，地有秦安蜜桃”之美譽。歷來被列為朝廷貢品，名揚四海。其副產(chǎn)物蜜桃葉富含糖甙、番茄烴、柚皮素、奎寧酸、鞣質(zhì)和扁桃葉酸酰胺等多種生物活性物質(zhì)，具有極其廣泛的用途。其中，番茄烴（又名番茄紅素）是一種共軛多烯結(jié)構(gòu)的脂溶性植物色素，以超高的營養(yǎng)價值，被美國《時代》雜志列為“對人類健康貢獻最大的食品”之首，享有“植物黃金”美稱[1-2]；因其超出維E 100 倍的抗氧化活性，具有預(yù)防心血管疾病、抗癌、增強免疫力和延緩衰老等多種優(yōu)越的生理功能，成為近年新型功能性天然色素研究的熱點，堪稱“21 世紀保健品大家族的新寵”，在中醫(yī)藥保健、食用色素、食品添加劑、化妝品等應(yīng)用領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展空間[3-4]。對于番茄烴的提取純化，目前采用乙醚、丙酮、石油醚有機溶劑進行提取，存在制備過程復(fù)雜、生產(chǎn)成本高、溶劑殘留量大等弊端。采用無機物質(zhì)氫氧化鉀溶液造化法提取蜜桃葉中番茄烴操作方便、工藝簡單、無溶劑殘留、產(chǎn)物含量及純度高，有效彌補了現(xiàn)有提取法的不足[5]。

1 儀器與試劑

1.1 儀器

DR 6000 型紫外分光光度計，美國哈希公司產(chǎn)品；CPA 225D 型電子天平，北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司產(chǎn)品；BILON-DFT-200A 型高速萬能粉碎機，上海比朗儀器有限公司產(chǎn)品；BSXT-02 型索氏提取器，上海祗美電子有限公司產(chǎn)品。

1.2 試劑

氫氧化鉀（190605）、丙酮（180814），西隴科技有限公司提供；乙醚（2020090101）、正己烷（20180920801），成都市科隆化學(xué)品有限公司提供。以上試劑均為分析純。

蘇丹I 標準品（批號：110773-201614），中國食品藥品檢驗研究院提供。

蜜桃葉，秦安縣河灣蜜桃專業(yè)合作社、秦安縣森發(fā)種植農(nóng)民合作社、秦安縣聚豐源果業(yè)科技有限公司、秦安縣桃源果蔬農(nóng)民合作社等10 個秦安蜜桃生產(chǎn)基地提供。

2 結(jié)果與分析

2.1 蘇丹I 對照品儲備液的制備

番茄烴標準品價格昂貴、見光易分解，因蘇丹I與番茄烴具有非常接近的特征吸收峰，選擇蘇丹I標準品作替代番茄烴標準品開展試驗[6]。

精密稱取蘇丹I 標準品12.5 mg，用乙醚溶解后，再用丙酮定容250 mL 容量瓶中，搖勻，即得蘇丹I標準品儲備溶液。

2.2 蘇丹I 標準曲線的制備

分別精密量取蘇丹I 儲備液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，以試劑空白量為參比，于波長485 nm 處檢測吸光度，并繪制質(zhì)量-吸光度曲線，得線性回歸方程為：Y=0.121 6X+0.000 3，R2=0.999 7，結(jié)果表明蘇丹I 在2.5～25 μg/mL 范圍內(nèi)線性關(guān)系良好。

蘇丹I 標準品吸光度曲線見圖1。

圖1 蘇丹I 標準品吸光度曲線

2.3 供試品溶液的制備

采集果實成熟后蜜桃葉，曬干，粉碎成粗粉（過10 目）。每10.0 g 粗粉分別加入不同濃度的KOH溶液各120 mL，在不同溫度下皂化后，濾過，濾液定容至100 mL，得供試品溶液，封口備用。

2.4 番茄烴含量測定

精密吸取“2.3”項下供試品溶液10.0 mL 置于50 mL 容量瓶中，同“2.2”項下方法測定吸光度[3]，利用回歸方程求出稀溶液中番茄烴的質(zhì)量濃度，再按下式計算番茄烴含量。

式中：W——番茄烴含量，%；

Y——稀溶液中番茄烴的質(zhì)量濃度，mg/100 g；

V1——樣品液總體積，mL；

W0——樣品量，g；

V——測定體積，mL。

2.5 單因素試驗

2.5.1 不同濃度KOH 溶液對番茄烴含量的影響

按照“2.3”項下制備方法，在溫度60 ℃，皂化時間為40 min，KOH 溶液的濃度分別為0.1，0.2，0.5，0.8，1.0 mol/L 的條件下提取蜜桃中的番茄烴，按照“2.4”項下方法測定番茄烴的含量。當KOH 溶液的濃度為0.1～0.5 mol/L 時，番茄烴含量隨KOH 濃度的增大而略呈上升趨勢，當KOH 溶液的濃度為0.5 mol/L 時，番茄烴含量達到最大；當KOH 溶液的濃度超過0.5 mol/L 時，番茄烴含量隨KOH 溶液濃度的增大略呈下降。因此，設(shè)計提取時工藝參數(shù)時，考慮KOH 溶液濃度在0.3～0.7 mol/L 為宜。

不同濃度KOH 溶液對番茄烴含量的影響見圖2。

圖2 不同濃度KOH 溶液對番茄烴含量的影響

2.5.2 不同溫度對番茄烴含量的影響

按照“2.3”項下制備方法，在KOH 溶液濃度為0.5 mol/L，皂化時間為30 min，提取溫度分別為30，40，50，60，70，80 ℃的條件下提取蜜桃葉中的番茄烴，按照“2.4”項下方法測定番茄烴的含量。當提取溫度為30～50 ℃時曲線呈上升趨勢，番茄烴含量隨溫度的升高而顯著增大；當溫度為50～60 ℃時曲線變化平穩(wěn)，番茄烴含量無明顯變化；當提取溫度超70 ℃時曲線隨溫度的增大呈明顯下降，番茄烴含量隨溫度的升高而降低。因此，工藝設(shè)計提取溫度應(yīng)在40～70 ℃為宜。

不同提取溫度對番茄烴含量的影響見圖3。

圖3 不同提取溫度對番茄烴含量的影響

2.5.3 不同皂化時間對番茄烴含量的影響

按照“2.3”項下制備方法，在KOH 溶液濃度為0.4 mol/L，溫度50 ℃，皂化時間分別為30，40，50，60，70，80，90，100 min 的條件下提取蜜桃葉中的番茄烴，按照“2.4”項下方法測定番茄烴的含量。皂化提取時間為30～50 min 時，番茄烴含量的迅速增加；在50～70 min 內(nèi)番茄烴的含量變化比較緩慢；皂化時間超過70 mim，番茄烴的含量不再增加，略呈下降趨勢。所以，在工藝設(shè)計中皂化提取時間以50～70 min 為宜。

不同皂化時間對番茄烴含量的影響見圖4。

圖4 不同皂化時間對番茄烴含量的影響

2.6 正交試驗

在上述單因素試驗結(jié)果的基礎(chǔ)上，以KOH 溶液濃度（A）、提取溫度（B）、皂化時間（C）為考查因素，每因素設(shè)定4 個層次水平，采用等L9（34）正交表進行試驗[7-9]。

正交試驗因素與水平設(shè)計見表1。

表1 正交試驗因素與水平設(shè)計

從極差R 值的大小看出影響蜜桃葉番茄烴含量的因素依次為KOH 溶液濃度（A）＞提取溫度（C）＞皂化時間（B）。由方差分析可知甲醇體積分數(shù)對蜜桃葉番茄烴含量影響最顯著（p＜0.05），以A2B2C2組合為佳。

正交L16（43）試驗結(jié)果見表2，番茄烴含量方差分析見表3。

表2 正交L16（43）試驗結(jié)果

表3 番茄烴含量方差分析

2.7 驗證試驗

經(jīng)分析優(yōu)選出的A3B3C1、A2B1C3、A2B3C13 個工藝為較優(yōu)組合方式，再對此工藝作進一步比對試驗。分別稱取秦安蜜桃葉粗粉5 份，各30 g，以蜜桃葉番茄烴含量為驗證指標進行試驗。表明A2B3C1為最合理的提取工藝，即用0.45 mol/L KOH 溶液于60 ℃下皂化提取40 min。

驗證試驗結(jié)果見表4。

表4 驗證試驗結(jié)果

3 討論

番茄烴在化學(xué)結(jié)構(gòu)上屬于胡蘿卜素，有極強的抗氧化能力，能破壞和清除單線態(tài)氧、羥基自由基、超氧自由基，避免脂蛋白和DNA 的氧化損傷，進而預(yù)防癌癥等病變的發(fā)生。另外，用于治療心血管疾病、抗氧化抗衰老等方面都有著重要意義，番茄烴廣泛的功能也使日益引起國內(nèi)外科研工作者的青睞，并利用番茄烴制造藥品、保健品、食品、化妝品，已成為目前國際上研發(fā)利用含番茄烴成分資源的熱點，但是番茄烴對光熱氧氣都不穩(wěn)定、極易分解、又極大地限制了它的應(yīng)用。經(jīng)查閱資料，關(guān)于對秦安蜜桃葉中番茄烴的提取方法的研究鮮有報道，采用有機溶劑的提取過程復(fù)雜、收率低、成本高。

4 結(jié)論

通過對秦安蜜桃葉樣品進行皂化處理提純有效成分，用蘇丹I 標準品替代番茄烴標準品，采用紫外可見分光光度法測定試樣中番茄烴的含量，優(yōu)選的提取工藝（0.45 mol/L KOH 溶液在60 ℃下皂化提取40 min）重現(xiàn)性和穩(wěn)定性好，不僅降低了試驗成本，而且節(jié)約了其他資提取源，實現(xiàn)蜜桃葉副產(chǎn)物的資源化利用，消除了蜜桃落葉對環(huán)境污染的弊端，增加蜜桃產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟效益，符合當?shù)乜沙掷m(xù)綠色發(fā)展的戰(zhàn)略，有著非常廣闊的開發(fā)前景。但是，樣品處理方法或許是直接影響天然番茄烴提取效率的最主要因素。秦安蜜桃中含有的大量水分，直接影響與水不混溶的有機溶劑同疏水性番茄烴接觸，極大地影響了提取的效果。