1材料和設(shè)備
1.1材料
新疆番茄皮渣；番茄紅素標(biāo)準(zhǔn)品：Sigma公司，純度95％；石油醚、正己烷、環(huán)己烷、丙酮、乙酸乙酯：分析純；95％工業(yè)乙醇；6＃溶劑油。
1.2設(shè)備
TDL－5－A臺式離心機：上海安亭科學(xué)儀器廠；JY92－2D型超聲波細胞粉碎機：寧波新芝生物科技股份有限公司；2SHB－III循環(huán)水式多用真空泵：鄭州長城科工貿(mào)有限公司；UVmini－1240紫外可見分光光度計：日本島津；RE－3000A旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器：上海亞榮生化儀器廠；電熱恒溫水浴鍋；電子天平等。
2試驗方法
2.1試驗流程
番茄皮渣→水洗離心→乙醇預(yù)處理→有機溶劑提取處理后的番茄皮渣→濾液真空減壓濃縮→番茄紅素油樹脂
2.2單因素試驗及響應(yīng)面分析試驗
稱取適量番茄皮渣，蒸餾水洗滌，5000r／min離心20min，得到的番茄皮渣用95％的乙醇1∶3（w／v）避光處理兩次，每次20min.把預(yù)處理后的皮渣用不同溶劑提取，確定超聲波輸出功率、料液比、提取總時間、超聲輻射時間等因素對提取率的影響，并通過響應(yīng)面分析試驗，得到最佳提取工藝。
2.3提取率及提取級數(shù)的確定
準(zhǔn)確稱取處理好的番茄皮渣多次浸提，直至提取液吸光度基本為零，可認為已經(jīng)把番茄紅素全部提出。收集各級提取液并測定其體積（V，mL）和吸光度值（A）。計算提取率：
提取率（％）＝dV×A（V×A）×100
2.4番茄紅素標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作及吸收光譜的確定
精確稱取番茄紅素標(biāo)品5.0mg，以正己烷定容于250mL棕色容量瓶中，配成標(biāo)準(zhǔn)溶液，稀釋后，用紫外分光光度計在200～600nm波長范圍內(nèi)掃描，確定吸收光譜，同時考慮β－胡蘿卜素在最大吸收波長處對吸光度的影響，選取測定波長。由可知，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線的測定波長為502nm.把標(biāo)準(zhǔn)溶液配成不同濃度的測定溶液，在選定波長處測定其吸光度值，以吸光度值對番茄紅素濃度作圖，得到番茄紅素標(biāo)準(zhǔn)曲線。得到回歸方程為y＝0.3187x＋0.0156，R2＝0.9991，番茄紅素濃度在0.285～3.990μg／mL范圍內(nèi)具有良好的線性關(guān)系。
3結(jié)果與討論
3.1提取溶劑的確定
本文選取石油醚、正己烷、丙酮、乙酸乙酯、6＃溶劑油5種試劑作為提取溶劑。分別稱取乙醇預(yù)處理后的番茄皮渣5份，每份5g，置于三角瓶中，各加入30mL上述溶劑，在超聲波細胞粉碎機中以輸出功率400W、超聲輻射時間5s，間歇時間5s，提取10min，抽濾得提取液。提取液減壓濃縮蒸干，50mL正己烷定容，稀釋10倍后，在502nm處測定吸光度值，試驗結(jié)果見1所示。
以上結(jié)果表明，乙酸乙酯提取效果好，且其價格低廉，常壓下沸點低，利于回收，因此選擇乙酸乙酯作為提取溶劑。
3.2單因素試驗
3.2.1超聲波輸出功率的確定把處理好的番茄皮渣均分為6份，每份5g，加入30mL乙酸乙酯，用超聲波細胞粉碎機在不同超聲波功率下超聲時間5s，間隔時間5s，提取10min，抽濾得提取液。測定并計算提取率。試驗結(jié)果如2所示。
試驗結(jié)果表明，功率對提取率有較大影響，輸出功率增大，有利于液體中空穴的形成，從而使番茄紅素溶出。且由可知，輸出功率增大到300W后，提取率增加不明顯，因此選擇超聲輸出功率300W作為適宜提取功率。
3.2.2提取料液比的確定把處理好的番茄皮渣均分為6份，每份5g，按不同比例加入乙酸乙酯，用超聲波細胞粉碎機在超聲波輸出功率300W下，超聲時間5s，間隔時間5s，提取10min，抽濾得提取液。測定并計算提取率。試驗結(jié)果如所示。
試驗結(jié)果表明，當(dāng)料液比增加時，提取率逐漸上升，但當(dāng)料液比達到1∶6時，提取率增加不再明顯，固液之間交換基本達到平衡。為節(jié)約溶劑且便于回收，可選擇1∶6的比例作為提取料液比。
3.2.3超聲提取總時間的確定把處理好的番茄皮渣均分為6份，每份5g，按1∶6的比例加入乙酸乙酯，用超聲波細胞粉碎機在超聲輸出功率300W下，超聲輻射時間5s，間隔時間5s，提取不同的時間，http://www.cncsb.org/ypnew_view.asp?id=3401抽濾得提取液。測定并計算提取率。試驗結(jié)果如所示。
試驗結(jié)果表明，提取總時間對提取率的影響很大，在超聲時間到6min時，提取率達到最大值，提取率增加不再明顯。因此可選擇6min作為提取總時間。
3.2.4超聲輻射時間的確定把處理好的番茄皮渣均分為6份，每份5g，按1∶6的比例加入乙酸乙酯，用超聲波細胞粉碎機在超聲波輸出功率300W下，以不同的超聲輻射時間提取6min，間隔時間5s，抽濾得提取液。測定并計算提取率。試驗結(jié)果如所示。
試驗結(jié)果表明，在超聲波總輻射時間固定的條件下，采用較短的輻射時間、多次輻射方式，有利于細胞破碎和提取率的提高。這可能是因為超聲波通過空化效應(yīng)破碎細胞的過程實際是空化泡形成、振動、膨脹、壓縮和崩潰閉合的過程，這需要一段較為短暫的時間來完成。因此選擇3s作為超聲輻射時間。
3.3響應(yīng)面分析試驗
根據(jù)BOX中心組合設(shè)計原理，設(shè)計4因素3水平響應(yīng)面分析試驗，共有27個試驗點，24個為分析因子，3個為零點。以提取率（％）為評價指標(biāo)，具體試驗設(shè)計及結(jié)果見2.
3.3.1響應(yīng)面分析方差分析以提取率（％）為評價指標(biāo)，用SAS程序進行分析，并由此得出回歸方程、響應(yīng)面分析圖和方差分析。經(jīng)回歸擬合后，各試驗因子對響應(yīng)面的影響可用下列函數(shù)方程表示：回歸方程為：
Y1＝80.17＋1.359167X1＋0.248333X2＋0.298333X3＋0.149167X4－4.229167X21－0.015X1X2＋0.05X1X3＋0.1575X1X4－0.920417X2＋0.015X2X3－0.005X2X4－1.242917X23＋0.25X3X4－0.896667X24
用SAS程序?qū)?7個試驗點的響應(yīng)值進行回歸分析，分別得到回歸方程方差分析如表3所示。
由表3可知，用上述回歸方程描述各因子與響應(yīng)值關(guān)系時，其因變量與自變量之間的線性關(guān)系是顯著的（P＜0.0001），線性相關(guān)系數(shù)R2＝97.3％，說明回歸方程擬合度較好。各項的方差分析結(jié)果表明，方程的一次項、二次項高度顯著（P＜0.0001）。
3.3.2響應(yīng)面分析曲面分析根據(jù)回歸方程，作響應(yīng)曲面圖，考察所擬合的響應(yīng)曲面的形狀，分析超聲功率（W）、料液比（w／v）、超聲總時間（min）、超聲輻射時間（s）對番茄紅素提取率的的影響，響應(yīng)面分析效果如6￣11所示。
根據(jù)回歸模型，由響應(yīng)曲面圖和優(yōu)化分析圖可知超聲功率（P＜0.0001）影響顯著，提取時間（P＜0.1）次之。在超聲波作用下番茄紅素提取的最佳工藝條件為：超聲波功率300W，超聲總時間6min，料液比為1∶6，超聲輻射時間為3s，在此試驗條件下，提取率可達到80％以上。
3.4提取級數(shù)的確定
稱取處理好的番茄皮渣5g，以最優(yōu)工藝條件萃取番茄紅素，反復(fù)進行多次提取直至萃取液吸光度基本為零，http://www.cncsb.org/ypnew_view.asp?id=3401可認為已經(jīng)把番茄紅素全部提出。計算各次提取率，試驗結(jié)果如12所示。
試驗結(jié)果表明，當(dāng)達到三級提取時，番茄紅素響應(yīng)面圖已基本提取完全，確定提取級數(shù)為三級，番茄紅素提取率為98％以上。
4結(jié)論
綜合上述試驗結(jié)果及分析可知，超聲波提取番茄皮渣中番茄紅素的最優(yōu)工藝條件為：以乙酸乙酯為提取溶劑，95％乙醇按1∶3的比例對番茄皮脫水處理，提取的超聲輸出功率300W，料液比1∶6，超聲提取時間6min，超聲輻射時間3s，三級提取，此條件下番茄紅素提取率可達98％以上。采用超聲波輔助提取番茄紅素，可大大縮短提取時間，避免因提取時間過長而造成的番茄紅素氧化損失，提取率較高、成本低、投資少，適宜大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

超聲波幫輔萃取番茄構(gòu)件里番茄紅素的技藝探討