不同植物中類胡蘿卜素的提取和含量比較

張曉薇 馮佳茵

類胡蘿卜素是一種有色化合物，主要存在于黃色、橙色和紅色的植物組織，約有10% 的類胡蘿卜素是維生素A的前體，并具有抗癌活性，是人和動物食物中不可缺少的成分[1]，對于我國缺乏VA的人群，補充一定量的類胡蘿卜素非常有益，除了從蔬菜、水果或菌類等獲得外，還可以從富含類胡蘿卜素的藥食同源中藥材中獲得。類胡蘿卜素結構通式為C40分子，具有眾多衍生物；根據氧原子的有無分成2大類:一類為不含氧原子的，包括α-胡蘿卜素、β-胡蘿卜素以及番茄紅素等;另一類為含氧的，如葉黃素、玉米黃素[2]等。 類胡蘿卜素是植物體內的光吸收劑、光復合的保護劑，是肉食動物獲取維生素A的源泉，還是人體細胞膜上的重要組成成分之一。因此逐漸成為國內外學者研究熱點。尤其是β-胡蘿卜素可以預防、治療某些疾病，增強機體的免疫功能，延緩疾病的發生[3]。

紅花為菊科紅花屬植物紅花(CarthamustinctoriusL.)的干燥花，其抗氧化成分包含黃酮類等，具有多種生理活性，功效活血、通經散瘀止痛，對心腦血管，神經系統有一定作用[4]。中藥五味子(Schisandrachinensis(Turcz，)Baill)為紅棕色，在我國廣泛分布，主要含有三萜類化合物和木質素，功效斂肺止咳、固表止汗、固腎澀精，具有抗腫瘤、抗病毒的生物活性[5]。杭白菊(ChrysanthemummorifoliumRamat)收載于2010年版《中國藥典》的正品菊花，其化學成分包含黃酮類等抗氧化物質，功效疏散風熱，平抑肝陽，清肝明目，清熱解毒[6]。昆侖雪菊原產于美國中西部地區，目前我國新疆部分地區作為茶飲和保健菊栽培，功效破血疏肝、解疔散毒。其主要成分黃酮類化合物與咖啡酸衍生物作為自由基吸收劑都具有抗氧化作用，可清熱解毒，降壓降脂[7]。

不同樣品含有的類胡蘿卜素含量及存在形式各不不同，在提取過程中存在不能完全提取、操作過程中容易損失等問題，因此基于樣品類型選擇高效的提取方式對實際操作至關重要[8]。本研究就微波輔助提取法，超聲提取法，水浴提取法3種方法及在各種方法中不同提取劑對不同試樣中類胡蘿卜素的含量提取多少進行研究。

1 資料與方法

1.1 藥物和試劑紅花、五味子、昆侖雪菊、黃菊、金絲皇菊、杭菊、胎菊；β-胡蘿卜素對照品、丙酮、無水硫酸鈉、石油醚60～90、實驗室用蒸餾水。

1.2 儀器KQ2200DB型數控超聲波清洗器；UV5500-紫外可見分光光度計；恒溫干燥箱；分析天平；MG823LA3-NR(X)美的微波爐；HH-420恒溫水浴箱；JAB型電子天平。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品預處理將紅花、五味子、昆侖雪菊、黃菊、金絲皇菊、杭菊、胎菊于恒溫烘箱器80 ℃下干燥、研磨，密封保存待用。

1.2.2 對照品溶液的制備與標準曲線的繪制精密稱取β-胡蘿卜素對照品0.5 mg，用丙酮定容至100 ml，使其濃度為0.005 mg/ml，精確量取0 ml、1 ml、2 ml、3 ml、4 ml、5 ml分別用丙酮溶液定容至10 ml,在450 nm下測其吸光度值(A)。

1.2.3 樣品中類胡蘿卜素的各提取方法①樣品中類胡蘿卜素超聲提取工藝：類胡蘿卜素超聲提取工藝以曹靜亞等[9]為參考并進行改進。各稱取1.2.1中預處理后的1.0 g原試樣粉置于具塞三角錐形瓶中，以料液比1∶25(g/ml)加入丙酮或蒸餾水，密塞，搖勻，在超聲提取溫度為37 ℃下進行提取,超聲提取時間為20 min。冷卻至室溫后加無水Na2SO4的漏斗下過濾，收集濾液至50 ml的容量瓶中，定容。用紫外可見分光光度計在其最大吸收波長處進行測定。計算類胡蘿卜素含量。②樣品中類胡蘿卜素微波提取工藝：步驟方法均設定與①一致。其中微波火力設置為中火(40～60 ℃)，提取時間1～2 min。③樣品中類胡蘿卜素水浴提取工藝：步驟方法均設定與①一致。其中水浴箱溫度設置為100 ℃，水浴時間20 min。

1.2.4 β-胡蘿卜素最大吸收波長的確定將各種提取溶劑下的各試樣類胡蘿卜素溶液稀釋定容后，以提取溶劑作為空白，用紫外-可見分光光度計從350～600 nm進行全波段掃描，確定提取液的最大吸收波長。

2 實驗結果

2.1 類胡蘿卜素最大吸收波長確定經測定可知，各種有機提取劑提取下所得的類胡蘿卜素提取物均在450 nm附近處出現最大吸收峰，在420 nm和480 nm有典型的最大吸收峰，符合類胡蘿卜素的特征吸收，故本實驗確定450 nm為最大吸收波長。

2.2 標準曲線標準曲線回歸方程：Y=176.8X-0.0014，R2=0.9982。見表1、圖1。

表1 β-胡蘿卜素標準曲線

圖1 β-胡蘿卜素標準曲線

2.3 單因素實驗結果

2.3.1 不同提取法對于各試樣中類胡蘿卜素提取的影響通過不同提取法對類胡蘿卜素提取的結果見圖2。從實驗結果分析微波提取較水浴、超聲效果好。故以微波提取作為最佳提取工藝，即以蒸餾水為提取溶劑，料液比1∶25(g/ml),微波提取溫度設定為中火，提取時間為1～2 min的工藝。7種試樣中總類胡蘿卜素吸光度大小依次為紅花>昆侖雪菊>五味子>金絲皇菊>胎菊>黃菊花>杭菊。

圖2 不同藥材類胡蘿卜素在水浴、超聲、微波提取條件下吸光度對比

2.3.2 不同提取溶劑對于各試樣中類胡蘿卜素提取的影響類胡蘿卜素均能較好地溶解于丙酮、石油醚及混合溶劑中，但單獨使用丙酮作為提取劑，其對于提取各試樣中類胡蘿卜素總體要好于其他有機提取劑，可能由于丙酮的性質既可溶于水溶性物質又可以溶于脂溶性物質，而類胡蘿卜素則包括水溶性類胡蘿卜素和脂溶性類胡蘿卜，故丙酮所萃取的總類胡蘿卜素含量要高于其他有機提取劑。以丙酮為提取溶劑，料液比1∶25(g/ml)，微波提取溫度設定為中火，提取時間為1～2 min。7種試樣中總類胡蘿卜素吸光度大小依次為紅花>黃菊花>昆侖雪菊>胎菊>金絲皇菊>五味子>杭菊。結果見圖3。

圖3 不同藥材在丙酮-石油醚不同配比溶劑下類胡蘿卜素的吸光度對比

3 討論

本實驗在單因素實驗的基礎上，對試樣中類胡蘿卜素提取工藝進行比較和優化。通過運用水浴法、微波法、超聲法3種提取方法進行類胡蘿卜素含量的提取；實驗結果表明，以蒸餾水為提取劑，微波提取法效率較其他高，故日常生活中提取β-胡蘿卜素可采用微波工藝，但效率遠不及采用有機溶劑。針對該方法中的提取劑進行優化調整比較，發現應用丙酮作為提取劑,提取藥材中的類胡蘿卜素要比前人文獻中所采用的丙酮石油醚按比例混合作為萃取劑，提取總胡蘿卜素含量的效率更高。從使用試劑的安全性、成本、色素提取的性質和質量考慮，選丙酮為本實驗中最佳有機提取劑。

綜合上述，本實驗的最佳處理條件為：提取溶劑為丙酮，料液比1∶25(g/ml)，微波提取溫度設定為中火，提取時間為1～2 min。用微波法處理樣品溶液，優點表現為省時、耗能低、提取樣品色澤較好，因此常被用為植物界天然色素的提取技術。超聲提取法簡便快速，但存在一定的局限性，在實驗過程中不能很好地控制超聲波功率；水浴則時間長，而且高溫也會造成一些類胡蘿卜素的氧化。故微波提取具有時間短、效率高、能很好地減少類胡蘿卜素的氧化的優勢，可以作為提取類胡蘿卜素的一種經濟、有效的方法。