萬壽菊花中葉黃素提取工藝的優化

李鳳偉 劉麗娜

摘要：為了研究采用ＡＳＥ－１００加速溶劑萃取儀提取萬壽菊（Ｔａｇｅｔｅｓ ｅｒｅｃｔａ Ｌ．）花中葉黃素的最佳工藝條件，采用五因素五水平正交試驗提取葉黃素，用高效液相色譜法測定皂化后的葉黃素產量。用ＡＳＥ－１００加速溶劑萃取儀提取葉黃素的最佳試驗參數為提取溫度８０ ℃、料液比１∶３０（ｍ／Ｖ，ｇ∶ｍＬ）、靜態萃取時間１０ ｍｉｎ、靜態周期數３、沖洗體積７０％。

關鍵詞：萬壽菊（Ｔａｇｅｔｅｓ ｅｒｅｃｔａ Ｌ．）花；葉黃素；提取；正交試驗

中圖分類號：Ｑ９４９．７８３．５；ＴＳ２０２．３ 文獻標識碼：Ａ 文章編號：0439－８114（２０12）18－4094-03

Optimization of Extraction Technology of Lutein from Marigold Flower

ＬＩ Ｆｅｎｇ－ｗｅｉ，ＬＩＵ Ｌｉ－ｎａ

（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ａｎｄ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｙａｎｃｈｅｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｙａｎｃｈｅｎｇ ２２４０５１，Ｊｉａｎｇｓｕ，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ ｏｐｔｉｍｉｚｅ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ ｌｕｔｅｉｎ ｆｒｏｍ ｍａｒｉｇｏｌｄ ｆｌｏｗｅｒ ｂｙ ＡＳＥ－１００ Ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ Ｓｏｌｖｅｎｔ Ｅｘｔｒａｃｔｏｒ， ｆｉｖｅ ｆａｃｔｏｒｓ－ｆｉｖｅ ｌｅｖｅｌｓ ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｄｅｓｉｇｎ ｗａｓ ａｐｐｌｉｅｄ． Ａｎｄ ｔｈｅ ｙｅｉｌｄ ｏｆ ｌｕｔｅｉｎ ｗａｓ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｂｙ ＨＰＬＣ ａｆｔｅｒ ｓａｐｏｎｉｆｉｃａｔｉｏｎ． Ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｌｕｔｅｉｎ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｆｒｏｍ ｍａｒｉｇｏｌｄ ｆｌｏｗｅｒ ｗｅｒｅ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ， ８０ ℃； ｓｏｌｉｄ ｔｏ ｌｉｑｕｉｄ ｒａｔｉｏ， １∶３０（ｍ／Ｖ， ｇ∶ｍＬ）； ｓｔａｔｉｃ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ， １０ ｍｉｎ； ｓｔａｔｉｃ ｃｙｃｌｅ， ３； ｆｌｕｓｈ ｖｏｌｕｍｅ， ７０％．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｍａｒｉｇｏｌｄ（Ｔａｇｅｔｅｓ ｅｒｅｃｔａ Ｌ．）flower； ｅｘｔｒａｃｔ； ｌｕｔｅｉｎ； ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ

萬壽菊（Ｔａｇｅｔｅｓ ｅｒｅｃｔａ Ｌ．）為菊科（Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）萬壽菊屬（Ｔａｔｅｇｅｓ）的植物，亦稱金盞菊、臭芙蓉、萬盞燈、蜂窩菊等［１］。萬壽菊花中葉黃素含量非常高，其他類胡蘿卜色素的含量非常低，是提取葉黃素的理想材料。目前對萬壽菊的研究多集中在萬壽菊花的葉黃素。葉黃素是一種天然的類胡蘿卜素，廣泛地分布在水果和蔬菜中，特別是在萬壽菊花中。早在２０世紀８０年代中期，西方醫學研究人員就發現植物所含天然葉黃素是一種性能優異的抗氧化劑［２］。將一定量的葉黃素添加到食品中，可防止人體因器官衰老引起一系列疾病的發生。大量流行病學證據表明，葉黃素對視覺有保護作用，并且具有預防白內障［３］和動脈硬化的作用，具有增強免疫力等功效［４］，特別在預防癌變發生、延緩癌癥發展等方面起著重要作用［５］，是目前國際上功能性食品成分研究中的一個熱點。

目前一般用有機溶劑法提取萬壽菊中葉黃素，操作較復雜。ＡＳＥ－１００加速溶劑萃取儀是一臺可從各種固體或半固體樣品中萃取有機組分的自動系統，通過提高溶劑溫度的方法加速傳統的萃取處理，在萃取過程中向萃取池中加壓以使萃取池中填充的溶劑始終處于液態。加熱后，提取物從樣品池中沖到標準的收集瓶中以備分析使用。通常ＡＳＥ－１００加速溶劑萃取儀提取一個樣品需要１５～２５ ｍｉｎ，提高了工作效率，減少了工作量，工藝流程簡單，操作方便，提取完全。試驗對用ＡＳＥ－１００加速溶劑萃取儀提取的萬壽菊花中葉黃素進行研究，以期為使用該儀器提取葉黃素提供參考。

１材料與方法

１．１材料

１．１．１原料與試劑橙色萬壽菊花是在２００６年８月末采于吉林省敦化市，經吉林農業大學園藝學院胡全德教授鑒定為菊科植物萬壽菊花；葉黃素標準品購自天津尖峰天然產物研究開發有限公司；正己烷、丙酮、Ｈ３ＰＯ４晶體、Ｎａ２ＣＯ３、ＫＯＨ、ＨＡｃ均為分析純；甲醇為色譜純；水為杭州娃哈哈純凈水。

１．１．２儀器與設備ＥＹＥＬＡ旋轉蒸發儀購自上海愛朗儀器有限公司，ＧＢ２０４電子分析天平購自德國賽多利斯集團，ＡＳＥ－１００加速溶劑萃取儀購自戴安中國有限公司，ＴＵ１８００紫外可見分光光度計購自北京普析通用儀器有限公司，Ａｇｉｌｅｎｔ１１００高效液相色譜儀購自美國Ａｇｉｌｅｎｔ公司。

１．２方法

１．２．１葉黃素產量測定的色譜條件色譜柱為Ｃ１８（４．６ ｍｍ×１５０．０ ｍｍ，５ μｍ），流動相為體積比為９３．５∶６．５的甲醇、水混合液，流速為１．０ ｍＬ／ｍｉｎ，波長為４４４ ｎｍ，柱溫為２５ ℃。

１．２．２標準曲線的繪制精確稱取２０．０５ ｍｇ葉黃素標準品置于２５ ｍＬ容量瓶中，用丙酮溶解、定容。精確量取０．１、０．５、１．０、３．０、５．０、７．０ ｍＬ溶液分別置于１０ ｍＬ容量瓶中，用丙酮定容，塞上塞子，旋轉振搖１ ｍｉｎ，分別吸取上述標準品溶液各２０ μＬ，用高效液相色譜法進行測定。以峰面積ｙ為縱坐標，標準品溶液濃度ｘ為橫坐標繪制標準曲線，回歸方程為

■＝９９ ５０２．０００ｘ＋９５．８５９，相關系數ｒ＝０．９９９ ４。

１．２．３正交設計方案影響提取的因素有提取溫度、料液比、靜態萃取時間、靜態周期數和沖洗體積。為了找出最佳的提取條件組合，設計了Ｌ２５（５６）正交方案，因素與水平見表１。

１．２．４葉黃素的提取方法取萬壽菊花的花瓣置于４０ ℃烘箱中４８ ｈ，然后粉碎，過６０目篩，取６０目花瓣粉末干燥備用。葉黃素是一類具有聚異戊二烯結構的脂溶性色素，常用有機溶劑進行提取，本試驗采用正己烷進行提取。稱取一定量干燥的萬壽菊花粉末，置于萃取池中，用正己烷溶劑在不同提取溫度、料液比、靜態萃取時間、靜態周期數、沖洗體積（用占萃取池體積的百分比表示）下進行五因素五水平正交試驗提取葉黃素，３次重復，結果取平均值。提取結束后將提取液用旋轉蒸發儀濃縮至一定體積，得到葉黃素油脂，避光于低溫保存，備用。

１．２．５葉黃素的皂化由于葉黃素在萬壽菊中是以與月桂酸、肉豆蔻酸、油酸以及亞麻酸酯化的形式存在的，經過了有機溶劑的萃取后，它們的存在形式并沒有發生變化，因而進一步純化前必須要經過皂化處理，將葉黃素還原為單體形式。

１）前處理。將得到的葉黃素油脂濃縮到一定體積后加到三角瓶中，攪拌，水浴溫度控制為４０ ℃。加入適量的２５ ｇ／Ｌ Ｎａ２ＣＯ３溶液，混合振蕩５ ｍｉｎ，棄除水相，３次重復。將得到的油脂再轉入另一個三角瓶中，加入適量的１０ ｇ／Ｌ Ｈ３ＰＯ４，混合振蕩５ ｍｉｎ，棄除水相，３次重復。最終得到精制的油脂。

２）皂化。將油脂加入到三角瓶中，勻速攪拌，慢慢加入適量的４００ ｇ／Ｌ ＫＯＨ溶液，溫度控制為６０ ℃，反應８ ｈ，反應完畢后薄層掃描，結果顯示油脂的皂化率約為８０％［６］。薄層色譜法是一種簡單常用的測量皂化程度的方法，采用普通硅膠板［７］，展開劑為體積比７∶３的正己烷、丙酮混合液。

３）ｐＨ的調節。皂化完畢后轉入三角瓶中，加入適量的水，水浴溫度控制為５０ ℃，滴加２５０ ｇ／Ｌ ＨＡｃ，充分振蕩，調節至ｐＨ ５，繼續攪拌３０ ｍｉｎ，轉入分液漏斗中，棄除水相，再用去離子水洗至中性。真空干燥得到油相。

１．２．６葉黃素產量的測定將皂化后的葉黃素用丙酮溶解并定容到５００ ｍＬ容量瓶中，搖勻后按１．２．１的方法測定。葉黃素產量（Ｙ）的計算：Ｙ（ｍｇ）＝Ｗ×５００，Ｗ為測得樣品液峰面積對應的葉黃素濃度（ｍｇ／ｍＬ），５００為溶液體積的數值（ｍＬ）。

２結果與分析

在正交試驗中，每個萃取過程３次重復，３次重復值的離差小于５％，取３次結果的平均值為正交試驗的結果進行方差分析，正交試驗結果見表２，方差分析結果見表３。

由表２可知，各因素對葉黃素提取結果的影響為料液比＞靜態萃取時間＞靜態周期數＞提取溫度＞沖洗體積。采用ＡＳＥ－１００加速溶劑萃取儀提取葉黃素的最佳工藝條件為Ａ５Ｂ５Ｃ２Ｄ３Ｅ４，即提取溫度８０ ℃、料液比１∶３０、靜態萃取時間１０ ｍｉｎ、靜態周期數３、沖洗體積７０％。最優條件下的葉黃素產量為１４７．７５ ｍｇ，大于正交試驗結果。由表３可知，提取溫度、料液比、靜態萃取時間、靜態周期數和沖洗體積對葉黃素提取的影響都不顯著。

ＡＳＥ－１００加速溶劑萃取儀是采用高壓進行提取的，所以試驗均采用６０目原料進行提取。萬壽菊油脂應避免用８０ ℃以上高溫長時間加熱，所以在正交試驗中選擇提取溫度為８０ ℃以下進行篩選。試驗結果表明，最佳提取溫度為８０ ℃，說明提取溫度高時葉黃素產量較高；１０ ｍｉｎ為最佳靜態萃取時間，說明１０ ｍｉｎ的靜態萃取就已經很完全，繼續增加靜態萃取時間對葉黃素的提取影響很小，這更說明了ＡＳＥ－１００加速溶劑萃取儀具有提取速度快的特點；靜態周期數３為最佳提取次數，說明３次提取就已經很完全，繼續增加提取次數對葉黃素的提取影響很小。由圖１和圖２可知，在此高效液相色譜條件下測定樣品中葉黃素的產量時，方法快速、準確，分離度好。

３結論

采用ＡＳＥ－１００加速溶劑萃取儀提取萬壽菊中葉黃素的最佳工藝條件為提取溫度８０ ℃、料液比１∶３０、靜態萃取時間１０ ｍｉｎ、靜態周期數３、沖洗體積７０％。萬壽菊花中葉黃素產量較高，用ＡＳＥ－１００加速溶劑萃取儀提取葉黃素的方法操作簡便、提取效率高，適合于工業化生產。

參考文獻：

［１］ 王新國，徐漢虹，趙善歡．殺蟲植物萬壽菊的研究進展［Ｊ］． 西安聯合大學學報，２００２，５（２）：５－１０．

［２］ ＹＥＵＭ Ｋ Ｊ，ＡＬＤＩＮＩ Ｇ，ＣＨＵＮＧ Ｈ Ｙ，ｅｔ ａｌ． Ｔｈｅ ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ ｏｆ ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔ ｎｕｔｒｉｅｎｔｓ ｉｎ ｈｕｍａｎ ｐｌａｓｍａ ｄｅｐｅｎｄ ｏｎ ｔｈｅ ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ａｔｔａｃｋｉｎｇ ｒａｄｉｃａｌ ｓｐｅｃｉｅｓ［Ｊ］． Ｔｈｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎｕｔｒｉｔｉｏｎ，２００３，１３３（８）：２６８８－２６９１．

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［６］ 王振，韓魯佳，王唯涌． 萬壽菊中葉黃素的提取皂化工藝［Ｊ］． 中國農業大學學報，２００６，１１（２）：３１－３４．

［７］ 陳利梅，戴桂芝，孫小凡． 萬壽菊黃色素穩定性的研究［Ｊ］．食品與藥品，２００５，７（６）：３６－３９．

收稿日期：２０１１－１１－０９

作者簡介：李鳳偉（１９８０－），女，遼寧北票人，講師，碩士，主要從事天然產物方向的研究，（電話）１３８１５５７６６１７（電子信箱）ｌｉｆｅｎｇｗｅｉ１９８０＠１２６．ｃｏｍ。