一种未完全成熟番茄的资源化利用的方法与流程

本发明涉及一种未完全成熟番茄的资源化利用的方法，属于食品配料生产技术领域。

背景技术：

番茄在成熟过程中可大致分为4个时期，即绿熟期、变色期、坚熟期和完熟期，目前番茄加工(如番茄酱生产)过程中，均以完熟期的番茄为原料，一般有多达20％-25％的未完全成熟的番茄会被拣选出来，作为废弃物直接丢弃，造成资源的巨大浪费并对环境造成较大程度的污染。

番茄在生长过程中能形成多种次生代谢产物，如类胡萝卜素、多酚、生物碱等。番茄中最主要的生物碱是番茄碱，由一个四糖侧链和一个甾体苷元构成，大量存在于番茄的茎叶及未成熟的果实当中，能够保护番茄植株免受昆虫、病毒、细菌等的侵害。番茄碱的含量较高，使其具有一种苦涩味，并且食用较多后有可能导致呕吐、腹泻等肠道症状，有一定的细胞毒性和胚胎毒性，是未成熟番茄难以利用的一个原因。因此，亟需一种能够提高未完全成熟青番茄的资源化利用的方法。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种未完全成熟青番茄的资源化利用的方法，申请人研究发现，从变色期开始，番茄中番茄碱含量就已大幅降低，开始积累六氢、八氢番茄红素，并含有一定量的番茄红素，因此部分在番茄加工时被筛选掉、丢弃的成熟度较低的番茄也可以用于提取番茄红素与六氢、八氢番茄红素。六氢番茄红素(phytofluenec40h62)和八氢番茄红素(phytoenec40h64)是稀有的无色类胡萝卜素。在分子结构上，六氢番茄红素仅有5个共轭双键，八氢番茄红素有3个共轭双键，远少于其他有色类胡萝卜素(至少含有7个共轭双键)，在紫外光区有最大吸收(八氢番茄红素λmax＝286，六氢番茄红素λmax＝348)，因而能够通过吸收对皮肤有伤害的紫外辐射起到保护皮肤，防晒美白的作用。与番茄红素不同的是，六氢、八氢番茄红素在植物体内存在天然顺式结构，八氢番茄红素主要以15-顺的形式存在，而六氢番茄红素则以全反式和几个顺式异构体形式同时存在，顺式结构使其不易聚集形成晶体，因而更容易从食物基质中释放，在消化过程中易与混合胶束混合并被细胞吸收，生物可给率更高。

本发明提供了一种未完全成熟番茄的资源化利用的方法，所述方法是以处于未完全成熟的番茄或未完全成熟番茄制品为原料，通过控制其水分含量为20％～40％，再采用乙醇作为提取剂进行分离提取，分别得到含有六氢、八氢番茄红素提取物和含有番茄红素的提取物。通过将水分含量调整为20％-40％，以最大限度去除原料所含生物碱，同时不对番茄红素及六氢、八氢番茄红素含量造成影响，再利用溶解度差异进行分级提取，得到含较高六氢、八氢番茄红素的油树脂；同时，以乙醇提取六氢、八氢番茄红素后的残渣中，番茄红素的总量没有减少，但其中水溶性组分含量、水份含量大幅下降，这非常有利于后续的具有强烈疏水性的番茄红素的提取。

在本发明的一种实施方式中，所述未完全成熟番茄为变色期或坚熟期番茄。

在本发明的一种实施方式中，以未完全成熟的番茄为原料，需先经过打浆、酶解、浓缩、干燥得到水分含量为20％～40％的番茄浓缩浆。

在本发明的一种实施方式中，所述乙醇提取过程为：在避光环境下加入乙醇，使得番茄浆质量：乙醇体积＝1～2：100(w/v)，50～70℃搅拌提取2～4h。

本发明提供了一种应用上述方法制备得到的六氢、八氢番茄红素提取物，所述六氢、八氢番茄红素提取物中番茄碱含量不高于0.1％。

本发明提供了一种含有上述六氢、八氢番茄红素提取物的食品、保健品或化妆品。

本发明提供了一种应用上述方法制备得到的含有番茄红素的提取物，所述番茄红素提取物中番茄碱含量不高于0.1％。

本发明提供了一种含有上述番茄红素提取物的食品或保健品。

本发明提供了一种从番茄或番茄制品中提取六氢、八氢番茄红素和/或番茄红素的方法，所述方法是以番茄或番茄制品为原料，通过控制其水分含量为20％～40％，再采用乙醇作为提取剂进行分离提取，分别得到含有六氢、八氢番茄红素提取物和含有番茄红素的提取物。

在本发明的一种实施方式中，所述方法包括以下步骤：

1)原料筛选：选用处于变色期、坚熟期或完熟期，无霉烂、新鲜完好的番茄为初始原料，清洗干净，打浆过筛，过滤去籽；

2)果胶酶处理：添加果胶酶进行酶解，添加量为1000-3000u/l番茄浆，酶解温度25～60℃，酶解时间30～90min；

3)离心分离：酶解后的番茄浆冷却、离心分离，转速为5000～8000r/min，实现固液分离，去除原料中部分水溶物，获得番茄浓缩浆；

4)真空干燥：将步骤(3)中所得浓缩浆真空干燥，在真空度0.07～0.09mpa，40～60℃条件下干燥1～2h，使水分含量降低至20％～40％，同时避免番茄红素损失；

5)溶剂提取：称取一定质量步骤(4)中所得低水份番茄浆，在避光环境中加入无水乙醇作为溶剂，使其中低水份番茄浆质量：乙醇体积＝1～2：100(w/v)，50～70℃搅拌提取2～4h；

6)过滤分离：将步骤(5)中混合物过滤，分别收集提取液部分和固体残渣部分；

7)液体部分的处理：将步骤(6)中所得的乙醇提取液经旋转蒸发回收溶剂，得到含六氢、八氢番茄红素提取物产品；

8)固体部分的处理：将步骤(6)中所得的番茄残渣在避光环境中用合适的有机溶剂处理，使其中番茄渣质量：有机溶剂体积＝1～2：40(w/v)，室温搅拌提取1～4h，过滤收集提取液，提取液经旋转蒸发浓缩后获得番茄红素产品。

本发明的有益效果：

本发明提供了一种高效利用番茄资源，分级提取以获得高六氢、八氢番茄红素含量产品、番茄红素提取物的分级提取方法，有益效果主要体现在：1)将番茄浆的水份含量降低至20％-40％，以乙醇为溶剂进行提取，获得含量为0.9-1.1％六氢、八氢番茄红素含量的产品；2)成熟度较低(变色期、坚熟期)的番茄，也可以用作提取六氢、八氢番茄红素的原料，且提取得到的六氢、八氢番茄红素和番茄红素提取物中的番茄碱含量降低到0.1％以下，提高了资源的利用率；3)以乙醇提取六氢、八氢番茄红素后的残渣中，番茄红素的总量没有减少，但其中水溶性组分含量、水份含量大幅下降，这非常有利于后续的具有强烈疏水性的番茄红素的提取，使提取率大于85％，简化了番茄红素的提取条件并提高提取效率。

附图说明

图1为番茄浆中六氢番茄红素液相色谱图：峰1为六氢番茄红素异构体1，峰2为全反式六氢番茄红素。

图2为番茄浆中八氢番茄红素液相色谱图：峰1为八氢番茄红素异构体1，峰2为15-顺八氢番茄红素。

图3为番茄浆中番茄红素液相色谱图：峰1为13-顺番茄红素，峰2为9-顺番茄红素，峰3为全反式番茄红素，峰4为5-顺番茄红素。

图4为番茄不同成熟时期番茄红素、六氢番茄红素、八氢番茄红素含量，图中dw为干重。

图5为番茄不同成熟时期番茄碱的含量，图中dw为干重。

图6为不同提取剂番茄红素和六氢、八氢番茄红素的提取效率。

具体实施方式

以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解实施例是为了更好地解释本发明，不用于限制本发明。

1、番茄红素及六氢、八氢番茄红素检测方法：

番茄浆含量检测：取0.5g番茄浆，加入20ml甲醇：丙酮：正己烷＝1：1：2室温搅拌提取20min，抽滤收集上清液，残渣继续重复提取直至无色。上清液用分液漏斗分液，收集上层有机相，旋转蒸干后用乙酸乙酯溶解，并用甲基叔丁基醚：甲醇＝1：1稀释至适当的浓度供测。提取物含量检测：取适量六氢、八氢番茄红素提取物或番茄红素产品用乙酸乙酯溶解，并用甲基叔丁基醚：甲醇＝1：1稀释至适当的浓度供测。采用高效液相色谱—二极管阵列检测器检测样品。液相检测条件：色谱柱：c30柱(5μm，250mm×4.6mm)，液相条件：柱温30℃；流速1ml/min；进样量20μl；流动相a为甲醇：甲基叔丁基醚：水＝450：25：25，流动相b为甲基叔丁基醚：甲醇＝400：100，采用梯度洗脱的方法，流动相b梯度变化为0min到20min，b相由45％变为50％；20min到28min，b相由50％到95％；28min到32min，b相维持95％；32min到34min，b相由95％到100％；34min到37min，b相维持100％；37min到40min，b相由100％变为45％，总共运行45min。检测波长：八氢番茄红素286nm，六氢番茄红素348nm，番茄红素471nm。

2、番茄碱含量的测定：

取1番茄冻干粉末，加入40ml2％乙酸-甲醇溶液，磁力搅拌提取40min，抽滤收集上清液，滤渣重复上述步骤两次，合并滤液。滤液旋转蒸发浓缩至5ml左右，用0.2mol/l的盐酸溶液溶解浓缩液，再用氨水将ph值调至11。将调好ph的溶液置于65℃水浴50min后取出冷却，于4℃冰箱放置过夜，取出后在4℃下10000r/min离心10min，取沉淀，将沉淀用氮气吹干后复溶于2ml甲醇中。检测方法：采用高效液相色谱-蒸发光检测器(hplc-elsd)对tmt进行检测。液相检测条件：色谱柱：c18柱(5μm，250mm×4.6mm)，液相条件：柱温30℃；流速1ml/min；进样量20μl；elsd漂移管温度80℃，载气流速2.5l/min。流动相a相为0.1％甲酸-水溶液，流动相b为0.1％甲酸-乙腈；采用梯度洗脱的方法，流动相b梯度变化为0min到5min，b相由30％变为40％；5min到20min，b相保持40％；20min到22min，b相由40％变为30％；22min到25min，b相保持30％，总运行时间为25min。

3、含水量的测定：按照国标gb5009.3-2016《食品中水分的测定》进行测定水分含量测定。

4、果胶酶购于上海阿拉丁科技有限公司，酶活为30000u/g。

实施例1：一种未完全成熟番茄的资源化利用的方法

(1)原料筛选：选用坚熟期、无霉烂、新鲜完好的番茄为原料，清洗干净，打浆，过滤去籽。

(2)果胶酶处理：添加果胶酶1500u/l番茄浆，酶解温度55℃，酶解时间45min。

(3)离心分离：酶解后的番茄浆冷却后离心分离，转速为8000r/min，实现固液分离，去除原料中部分水溶物，获得番茄浓缩浆。

(4)真空干燥：将步骤(3)中所得浓缩浆真空干燥，在0.07mpa，60℃条件干燥1h，最终得到番茄粉水分含量为34.2％，六氢番茄红素和八氢番茄红素的总含量为0.85mg/g，番茄红素含量为2.12mg/g。

(5)溶剂提取：称取20g步骤(4)中所得低水份番茄浆，在避光环境中加入无水乙醇作为溶剂，使其中低水份番茄浆质量：乙醇体积＝1：100(w/v)，60℃搅拌提取2h。

(6)过滤分离：将步骤(5)中混合物过滤，分别收集提取液部分和固体残渣部分。

(7)液体部分的处理：将步骤(6)中所得的乙醇提取液经旋转蒸发(真空度0.1mpa，转速120r/min)回收溶剂，提取率为84.94％，得到含六氢、八氢番茄红素含量0.95％提取物1.52g，番茄碱含量为0.011％。

(8)固体部分的处理：将步骤(6)中所得的番茄残渣在避光环境中用乙酸乙酯处理，使其中番茄残渣：乙酸乙酯＝1：40(w/v)，室温搅拌提取2h，过滤收集提取液，提取液经旋转蒸发浓缩(真空度0.1mpa，转速120r/min)后获得番茄红素4.17％的提取物0.89g，提取率达87.53％，番茄碱含量为0.072％。

实施例2：

(1)原料筛选：选用坚熟期、无霉烂、新鲜完好的番茄为原料，清洗干净，打浆过筛，过滤去籽。

(2)果胶酶处理：添加果胶酶2000u/l番茄浆，酶解温度60℃，酶解时间30min。

(3)离心分离：酶解后的番茄浆冷却后离心分离，转速为6000r/min，实现固液分离，去除原料中部分水溶物，获得番茄浓缩浆。

(4)真空干燥：将步骤(3)中所得番茄浓缩浆真空干燥，在0.08mpa，55℃条件下干燥2h，此时番茄粉中含水量为22.4％，六氢番茄红素和八氢番茄红素的总含量为0.97mg/g，番茄红素含量为2.52mg/g。

(5)溶剂提取：称取20g步骤(4)中所得低水份番茄浆，在避光环境中加入无水乙醇作为溶剂，使其中低水份番茄浆质量：乙醇体积＝1：80(w/v)，70℃搅拌提取3h。

(6)过滤分离：将步骤(5)中混合物过滤，分别收集提取液部分和固体残渣部分。

(7)液体部分的处理：将步骤(6)中所得的乙醇提取液经旋转蒸发(真空度0.1mpa，转速120r/min)回收溶剂，提取率为83.35％，得到含六氢、八氢番茄红素含量达1.05％产品1.54g，番茄碱含量为0.016％。

(8)固体部分的处理：将步骤(6)中所得的番茄残渣在避光环境中用丙酮：乙酸乙酯＝1：1处理，使其中番茄粉质量：混合溶剂体积＝1：35(w/v)，室温搅拌提取3h，过滤收集提取液，提取液经旋转蒸发浓缩(真空度0.1mpa，转速120r/min)后获得番茄红素4.41％的提取物0.99g，提取率达86.62％，番茄碱含量为0.069％。

实施例3：

(1)原料筛选：选用变色期、无霉烂、新鲜完好的番茄为原料，清洗干净，打浆过筛，过滤去籽。

(2)果胶酶处理：添加果胶酶1000u/l番茄浆，酶解温度50℃，酶解时间90min。

(3)离心分离：酶解后的番茄浆冷却后离心分离，转速为7000r/min，实现固液分离，去除原料中部分水溶物，获得番茄浓缩浆。

(4)真空干燥：将步骤(3)中所得番茄浓缩浆真空干燥，在0.08mpa，50℃条件下干燥2h，此时番茄粉中含水量为25.9％，六氢番茄红素和八氢番茄红素的总含量为0.91mg/g，番茄红素含量为2.47mg/g。

(5)溶剂提取：称取20g步骤(4)中所得干燥低水份番茄浆，在避光环境中加入无水乙醇作为溶剂，使其中低水份番茄浆质量：乙醇体积＝1：100(w/v)，50℃搅拌提取4h。

(6)过滤分离：将步骤(5)中混合物过滤，分别收集提取液部分和固体残渣部分。

(7)液体部分的处理：将步骤(6)中所得的乙醇提取液经旋转蒸发(真空度0.1mpa，转速120r/min)回收溶剂，提取率为86.52％，得到含六氢、八氢番茄红素含量达0.87％产品1.81g，番茄碱含量为0.068％。

(8)固体部分的处理：将步骤(6)中所得的番茄残渣在避光环境中用正己烷处理，使其中番茄粉质量：正己烷体积＝1：25(w/v)，室温搅拌提取4h，过滤收集提取液，提取液经旋转蒸发浓缩(真空度0.1mpa，转速120r/min)后获得番茄红素4.39％的提取物0.96g，提取率达85.31％，番茄碱含量为0.093％。

实施例4：

(1)原料筛选：选用完熟期番茄为原料，清洗干净，打浆过筛，过滤去籽。

(2)果胶酶处理：添加果胶酶3000u/l番茄浆，酶解温度45℃，酶解时间90min。

(3)离心分离：酶解后的番茄浆冷却后离心分离，转速为7000r/min，实现固液分离，去除原料中部分水溶物，获得番茄浓缩浆(番茄红素含量为1.28mg/g，六氢、八氢番茄红素含量为0.48mg/g)。

(4)真空干燥：取步骤(3)中所得番茄浓缩浆100g真空干燥，在0.08mpa，50℃条件下干燥1.5h，此时低水份番茄浆番茄中含水量为26.1％，六氢番茄红素和八氢番茄红素的总含量为0.89mg/g，番茄红素含量为2.39mg/g。

(5)溶剂提取：将步骤(4)中所得干燥低水份番茄浆，在避光环境中加入无水乙醇作为溶剂，使其中低水份番茄浆质量：乙醇体积＝1：90(w/v)，50℃搅拌提取4h。

(6)过滤分离：将步骤(5)中混合物过滤，分别收集提取液部分和固体残渣部分。

(7)液体部分的处理：将步骤(6)中所得的乙醇提取液经旋转蒸发(真空度0.1mpa，转速120r/min)回收溶剂，提取率为82.61％，得到含六氢、八氢番茄红素含量达0.92％产品4.31g，未检出番茄碱。

(8)固体部分的处理：将步骤(6)中所得的番茄残渣在避光环境中用乙酸乙酯提取，使其中番茄粉质量：乙酸乙酯体积＝1：20(w/v)，室温搅拌提取1h，过滤收集提取液。一次提取率达88.50％，提取液经旋转蒸发浓缩(真空度0.1mpa，转速120r/min)后获得含番茄红素4.34％提取物2.61g，番茄碱含量为0.062％。

实施例5：番茄原料的选择

参考实施例1的方法，区别仅在于，选择不同成熟度的番茄为原料，包括青熟期、变色期、坚熟期和成熟期的番茄为原料，其他条件同实施例1，结果见表1。

表1

如表1所示，将处于变色期及坚熟期的番茄提取时，六氢/八氢番茄红素提取物及番茄红素提取物中番茄碱的含量均小于1％，且与成熟期时的含量差异较小，远低于青熟期的番茄提取物，因而处于变色期及坚熟期的废弃番茄可再利用。

实施例6：水分含量的选择

参考实施例1的方法，区别仅在于，分别将水分含量调整为11.2％、20.6％、34.2％、41.2％、50.1％、62.6％，其他条件同实施例1，结果见表2。如表2所示，当番茄浆中的水分含量大于40％时，六氢/八氢番茄红素的提取率开始下降，番茄碱含量增多，且水分含量较多使其纯度显著降低；而当水分含量过低(如10％)时，番茄浆中的番茄红素遭到破坏，含量减少纯度降低，因而将水分含量控制在20-40％是较优条件。

表2

实施例7：提取剂种类的选择

参考实施例1的方法，区别仅在于，将提取剂乙醇替换成乙酸乙酯、正己烷、丙酮，，其他条件同实施例1，具体步骤如下：

(1)原料筛选：选用坚熟期、无霉烂、新鲜完好的番茄为原料，清洗干净，打浆，过滤去籽。

(2)果胶酶处理：添加果胶酶1500u/l番茄浆，酶解温度55℃，酶解时间45min。

(3)离心分离：酶解后的番茄浆冷却后离心分离，转速为8000r/min，实现固液分离，去除原料中部分水溶物，获得番茄浓缩浆。

(4)真空干燥：将步骤(3)中所得浓缩浆真空干燥，在0.07mpa，60℃条件干燥1h，最终得到番茄粉水分含量为34.2％，六氢番茄红素和八氢番茄红素的总含量为0.85mg/g，番茄红素含量为2.12mg/g。

(5)分别用乙醇、乙酸乙酯、丙酮、正己烷这四种食品工业用加工助剂为提取剂，取步骤(4)中所得干燥低水份番茄浆2g，加入20ml不同种类提取剂，在50℃条件下提取20min，抽滤收集滤液，残渣重复提取两次，合并滤液旋转蒸干后用乙酸乙酯溶解，并用甲基叔丁基醚：甲醇＝1：1稀释至适当的浓度供测。以相同条件下甲醇：丙酮：正己烷＝1：1：2为提取剂测得的干燥低水份番茄浆六氢/八氢番茄红素及番茄红素含量为对照，计算提取率，结果见图6。

由图6可知，虽然乙酸乙酯、丙酮、正己烷对六氢/八氢番茄红素的提取效率均较高，但同时会将番茄红素提取出来，无法获得较纯的六氢/八氢番茄红素提取物，而乙醇对六氢/八氢番茄红素的提取率在80％左右，且番茄红素几乎不溶于乙醇之中。因此，可以利用其溶解度差异进行分级提取，获得高六氢、八氢番茄红素含量产品及番茄红素油树脂。

表3

对比表1可发现，将番茄浆中水分含量降至20％-40％，能有效提高六氢、八氢番茄红素的提取物的纯度，避免番茄红素的损失；并且番茄浓缩浆经乙醇提取处理后，有利于提高后续番茄红素提取的效率及油树脂的纯度。

对比例1：现有番茄红素提取工艺

现有番茄红素提取工艺：以番茄酱为原料、乙酸乙酯为提取剂，得到的番茄红素最佳提取条件为：浸提温度45℃，液料比3：1，时间35min，一次提取率为72.98％(李芳,孔令明,冯作山.天然番茄红素提取方法的实验研究[j].现代食品科技,2006(04):74-77.)。

按上述的工艺，以与实施例4相同的完熟期番茄为原料，经原料筛选、打浆，酶解、离心分离后获得番茄浓缩浆(经测定，其中番茄红素含量为1.28mg/g)，含水量为60.3％取番茄浓缩浆100g，以乙酸乙酯为提取剂，浸提温度45℃，液料比3：1,时间35min，一次提取率为70.4％，经三次提取旋转蒸发后获得番茄红素含量为3.72％的油树脂2.82g，番茄红素提取率为81.95％；而同样番茄浓缩浆100g，根据本发明技术方案(实施例4)的工艺处理(室温、一次提取)，可得到含番茄红素4.34％的油树脂2.61g，番茄红素提取效率可达88.50％，同时可以得到含六氢、八氢番茄红素含量达0.92％的提取物产品4.31g。

对比例2：

(1)选取与实施例4相同的完熟期番茄原料，经原料筛选、打浆，酶解、离心分离后获得相同番茄浓缩浆(番茄红素含量为1.28mg/g，六氢、八氢番茄红素含量为0.48mg/g)含水量为60.3％。

(2)溶剂提取：称取100g步骤(1)中所得的番茄浆，在避光环境中加入无水乙醇作为溶剂，使其中低水份番茄浆质量：乙醇体积＝1：100(w/v)，60℃搅拌提取2h。

(3)过滤分离：将步骤(5)中混合物过滤，分别收集提取液部分和固体残渣部分。

(4)液体部分的处理：将步骤(6)中所得的乙醇提取液经旋转蒸发(真空度0.1mpa，转速120r/min)回收溶剂，提取率为75.65％，得到含六氢、八氢番茄红素含量0.51％提取物7.12g。

(5)固体部分的处理：将步骤(6)中所得的番茄残渣在避光环境中用乙酸乙酯处理，使其中番茄残渣：乙酸乙酯＝1：40(w/v)，室温搅拌提取2h，过滤收集提取液，提取液经旋转蒸发浓缩(真空度0.1mpa，转速120r/min)后获得番茄红素4.05％的提取物2.71g，提取率达85.75％。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

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