萬(wàn)壽菊中葉黃素提取工藝研究現(xiàn)狀

劉 樂(lè)，展俊嶺，高子怡，趙二勞

(忻州師范學(xué)院化學(xué)系，山西 忻州 034000)

1 引言

葉黃素，學(xué)名3,3，-二羥基-α-胡蘿卜素，是一種廣泛存在于花卉、蔬菜、水果中的天然色素[1]。葉黃素不但具有增色作用，還具有營(yíng)養(yǎng)與醫(yī)療保健功能，可抗氧化、清除自由基，預(yù)防和治療由老年性視黃斑退化引發(fā)的視力退化和失明等癥，以及心腦血管硬化、冠心病和腫瘤等疾病[2]，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、化妝品、保健品以及飼料等領(lǐng)域[3]。萬(wàn)壽菊又名金盞菊、太陽(yáng)菊、山金菊、臭芙蓉、常春花等，為菊科萬(wàn)壽菊屬一年生草本花卉，我國(guó)北方地區(qū)大面積種植，資源豐富[4]。相關(guān)研究表明萬(wàn)壽菊中葉黃素含量較高[5，6]，是提取葉黃素的理想材料。目前，我國(guó)從萬(wàn)壽菊中提取葉黃素的研究不少，本文梳理概述我國(guó)萬(wàn)壽菊中葉黃素提取工藝研究現(xiàn)狀，為深入研究萬(wàn)壽菊中葉黃素的提取及其功能活性提供參考。

2 溶劑浸提工藝

溶劑浸提是依據(jù)相似相溶原理，利用葉黃素在不同溶劑中的溶解度不同，選用溶解度相對(duì)高的溶劑盡量多的將葉黃素溶解出來(lái)。魯明等[7]研究了萬(wàn)壽菊中葉黃素的浸提，通過(guò)單因素結(jié)合正交試驗(yàn)的方法，優(yōu)化的最佳浸提工藝為：正己烷為溶劑，料液比(g/mL)為1∶4，提取溫度40 ℃，提取次數(shù)2次，提取時(shí)間第一次3.0 h，第二次2.0 h，該工藝條件下，葉黃素浸膏得率為12.7%。汪殿蓓等[8]研究了萬(wàn)壽菊中葉黃素的乙酸乙酯浸提，由響應(yīng)面法優(yōu)化的最佳工藝為：料液比(g/mL)為1∶16.15，提取溫度32 ℃，提取時(shí)間55 min。張志強(qiáng)等[9]優(yōu)化的萬(wàn)壽菊葉黃素浸提和皂化工藝為：以正己烷-丙酮-無(wú)水乙醇-甲苯(10∶7∶6∶7，V/V)混合溶液為提取劑，提取溫度45 ℃，提取時(shí)間20 min，以含0.4 g/mL 氫氧化鉀的甲醇溶液為皂化劑，55 ℃下進(jìn)行熱皂化。張丹等[6]研究了萬(wàn)壽菊中黃色素浸提，采用正交試驗(yàn)確定的最佳溶劑為石油醚，最佳浸提工藝為：料液比(g/mL)為1∶8，浸提溫度30 ℃，浸提時(shí)間60 min。崔振海等[2]研究得到的萬(wàn)壽菊葉黃素浸提工藝為：以3∶2(v/v)氯仿-乙醇混合溶液為提取劑，料液比(g/mL)1∶10，浸提時(shí)間2.0 h，浸提次數(shù)為2次。溶劑浸提是萬(wàn)壽菊中提取葉黃素最基本的方法，該提取工藝簡(jiǎn)單、成本較低，但也存在提取時(shí)間長(zhǎng)、提取率較低、產(chǎn)品雜質(zhì)含量多、有機(jī)溶劑殘留等問(wèn)題，一定程度上限制了其的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

3 微波輔助提取工藝

微波輔助提取就是利用微波的瞬時(shí)穿透式加熱方式，導(dǎo)致植物細(xì)胞壁破碎，促進(jìn)有效成分溶出，有效提高產(chǎn)品的得率。徐霞等[10]研究了萬(wàn)壽菊中葉黃素的微波輔助提取，確定的工藝條件為：以石油醚為提取劑，微波功率240 W，料液比(g/mL)為1∶25，提取時(shí)間45 s。該工藝下葉黃素產(chǎn)量為13.43 mg/g。陳連文等[11]通過(guò)正交試驗(yàn)優(yōu)化的萬(wàn)壽菊中葉黃素微波輔助提取較優(yōu)工藝為：95%的乙醇為提取劑，微波功率為320 W，料液比(g/mL)為1∶100，提取時(shí)間30 s。而成功等[12]研究確定的萬(wàn)壽菊色素最佳微波輔助提取工藝條件為：乙酸乙酯為提取劑，微波功率560 W，料液比(g/mL)為1∶20，提取時(shí)間20 s。范建鳳等[13]則研究了微波-表面活性劑協(xié)同提取萬(wàn)壽菊中葉黃素，由正交試驗(yàn)優(yōu)化的工藝條件為：乙酸乙酯為提取劑，質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.03%的表面活性劑Tween-20為助提劑，微波功率400 W，料液比(g/mL)為1∶60，提取時(shí)間2.0 min。該工藝下，葉黃素提取量為3.209 mg/g。顯見(jiàn)，微波輔助提取可顯著縮短提取時(shí)間，提高提取率，降低成本，但由于適于工業(yè)化生產(chǎn)的微波設(shè)備研發(fā)相對(duì)滯后，現(xiàn)僅限于實(shí)驗(yàn)室研究。

4 超聲輔助提取工藝

超聲輔助提取就是利用超聲波的空化、機(jī)械、以及熱效應(yīng)，有效破壞植物細(xì)胞壁，使葉黃素能夠快速、高效地進(jìn)入提取溶劑中，提高提取效率。孟麗等[5]研究了萬(wàn)壽菊干花中葉黃素酯的超聲輔助提取，由正交試驗(yàn)優(yōu)化的最佳提取工藝條件為：正己烷為提取劑，料液比(g/mL)為1∶30，超聲功率500 W，超聲時(shí)間40 min。此工藝下，葉黃素酯提取量可達(dá)到15.5 mg/g。楊云裳等[14]研究了萬(wàn)壽菊中葉黃素的超聲輔助提取，實(shí)驗(yàn)確定的最佳工藝條件為：以含乙醇40%的石油醚-乙醇溶液為提取劑，料液比(g/mL)為1∶10，提取溫度40 ℃，抗壞血酸用量為7.5%，超聲頻率100 kHz。丁燕等[4]則研究了萬(wàn)壽菊葉黃素的超聲輔助皂化提取，由正交試驗(yàn)優(yōu)化的最佳提取工藝為：1 g萬(wàn)壽菊原料加入15%氫氧化鈉乙醇溶液4.0 mL，超聲功率500 W，皂化溫度65 ℃，皂化時(shí)間3.0 h。該工藝條件下，葉黃素提取量為0.8734 mg/g。超聲輔助能提高葉黃素的溶出速度，縮短提取時(shí)間，提高收率，也節(jié)省溶劑的消耗，減少高溫對(duì)葉黃素的影響，有效解決超聲波對(duì)環(huán)境的污染問(wèn)題后，超聲輔助提取具有廣闊的應(yīng)用前景。

5 超臨界CO2萃取工藝

利用超臨界CO2從萬(wàn)壽菊中提取葉黃素就是將萬(wàn)壽菊花經(jīng)發(fā)酵、干燥、粉碎后，用超臨界CO2以乙醇作夾帶劑萃取萬(wàn)壽菊花浸膏，然后用氫氧化鉀皂化萬(wàn)壽菊花浸膏[15]。馬清香等[16]研究了萬(wàn)壽菊中葉黃素的超臨界CO2萃取，確定的最佳工藝為：萬(wàn)壽菊粒徑40目，萃取溫度60 ℃，萃取壓力30 MPa，流速15 L/h，萃取時(shí)間6h。宋大巍等[17]以萬(wàn)壽菊干花顆粒為原料，對(duì)超臨界CO2萃取萬(wàn)壽菊黃色素工藝進(jìn)行了研究，通過(guò)響應(yīng)面確定的最佳萃取工藝條件為：萃取溫度60 ℃，萃取壓力48.6 MPa，萃取時(shí)間180 min，此工藝下，萬(wàn)壽菊黃色素的得率可達(dá)8.41 mg/g。超臨界CO2萃取具有工藝簡(jiǎn)單、能耗低、環(huán)境友好、安全、無(wú)毒、不破壞活性成分等優(yōu)點(diǎn)，是一種適于工業(yè)化產(chǎn)生應(yīng)用的萬(wàn)壽菊葉黃素萃取工藝，值得深入研究。

6 結(jié)語(yǔ)

葉黃素作為一種天然色素，兼具增色與營(yíng)養(yǎng)功效，應(yīng)用潛力巨大。從萬(wàn)壽菊中提取葉黃素，我國(guó)有明顯的資源優(yōu)勢(shì)。目前，雖然我國(guó)有關(guān)萬(wàn)壽菊中提取葉黃素的研究不少，但相對(duì)而言，相關(guān)研究還不夠系統(tǒng)，萬(wàn)壽菊葉黃素產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的效益還不高。今后應(yīng)借鑒其它天然色素提取的現(xiàn)代化技術(shù)，創(chuàng)新萬(wàn)壽菊葉黃素提取工藝，深入研究萬(wàn)壽菊葉黃素與其功能活性的關(guān)系，拓寬葉黃素的應(yīng)用領(lǐng)域，使萬(wàn)壽菊葉黃素在發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)、促進(jìn)人類健康生活中發(fā)揮更大的作用。

ResearchProgressonExtractionTechnologyoftheLuteininMarigold

Liu Le, Zhan Junling, Gao Ziyi, Zhao Erlao

(DepartmentofChemistry,XinzhouTeachersUniversity,Xinzhou,Shanxi, 034000,China)

Abstract: The lutein is a kind of natural pigment, which was served as colorant and bioactive substances. Thus, it should be possessed a good application prospect of industrialization, such as food, cosmetics, fodder and so on. The research progresses on the extraction technology of lutein in marigold were reviewed in this article, which provided a reference for its further research and development.

Keywords: marigold; lutein; extraction