胡萝卜素的提取工艺研究
◎万屏南熊丽萍卢秋晓
目前，生产胡萝卜素的方法主要有化学合成、生物发酵和动植物天然提取。通过化学合成或生物发酵生产的胡萝卜素存在结构单一，甚至有致畸形的作用或百分含量不高等缺点。天然提取法提取胡萝卜素的过程简单，适宜常规化生产。业内人士以金盏菊花为原料研究了胡萝卜素的提取条件。研究了从胡萝卜中提取Ｂ一胡萝卜素的工艺，用石油醚一丙酮混合液提取，提取率达９０％以上，研究表明，混合溶剂优于单一溶剂。胡萝卜素分子中均含有共轭多烯结构，在丙酮、石油醚、己烷、二硫化碳等中溶解度较大，不溶于水、丙二醇等极性溶剂。不同提取剂有不同的适用范围，如乙醚适用于提取干燥样品，氯仿一甲醇适用于提取果脯类，石油醚一丙酮一己烷适用于提取新鲜植物性食物。本论文将用丙酮一石油醚一坛
正己烷三种溶剂混合作提取剂，以胡萝卜为原料，用饱和氯化钠溶液对原料进行预处理，甲醇沉淀多糖，分光光度法检测结果，对从胡萝卜中提取胡萝卜素的工艺参数进行探讨，并对胡萝卜素的抗氧化性进行研究。实验原料及试剂和仪器丙酮，石油醚，正己烷，氯化钠，双氧水，甲醇，氨水，ＡＲ级。胡萝
㈨肿鲥ｏ，ｅ…眦…ａ，，栅鲫，囵 万方数据论坛卜（市售），通过检测胡萝卜素的含量为３．４ｍｇ／１００９，Ｂ一胡萝卜素标准品（进口）。ＰｅｒＫｉｎＥｌｍｅｒ公司的ＰＥＬＡＭＢＤａ紫外可见分光光度计和付立叶红外光谱仪；上海第三仪器厂的７２１型分光光度计。１、提取方法及最大吸收波长的测定胡萝ｂ经饱和氯化钠溶液浸泡１２ｈ，目的是使胡萝卜失水并破碎其组织；粉碎后立即加入稳定剂氨水和甲醇，是为了防止胡萝Ｉ－素被氧化，胡萝ｂ素在弱碱性环境下稳定存在：使甲醇浓度达５０％以上是为了沉淀胡萝卜中的多糖。取石油醚的提取液（以下实验料液比均为４．０９／５０ｍｌ混合液，参比液均为相应比例的混合液）５ｍｌ，用石油醚定容到５０ｍｌ，用石油醚作参比，测得的紫外可见光谱如图１所示．显示出胡萝卜素的特征吸收峰，一个主峰在４５０ｎｍ，两个肩峰分别在４４２ｎｍ和４７０ｎｍ。由此可知，胡萝卜素的最大吸收波长为４５０ｎｍ。以下的实验中所有吸光度的值都是在４５０ｎｍ处测定。胡萝卜素的标准曲线如图２所示。
图１胡萝卜素的紫外可见光谱图
图２胡萝ｂ素的标准曲线图２、混合深剂的比例确定影响胡萝卜素的提取率主要的因素是固液比，混合溶剂比例，提取温度和提取时间。丙酮，石油醚，正己烷三种溶剂以不同比例混合，滤液经定容，在４５０ｎｍ下测定各自的吸光度。提取时间均为１ｈ，温度为２５℃，分别测定提取后的吸光度，计算提取率。３、温度确定温度是影响提取率的一个重要因素，过高温度会影响胡萝ｂ素的稳定性，造成胡萝卜素的损失。在以上确定的最佳溶剂比下，温度分别为２５℃、３０℃、Ｉｎ中国石油和化工·综合版３５℃，４５℃、４５℃、５０℃，分别测定吸光度，计算提取率。４、时间选择胡萝卜素的提取是一个扩散传质过程，滤饼内部胡萝卜素的浓度高，外部溶剂中胡萝卜素的浓度低，二者之间的浓度差构成了传质的推动力，促使内部的胡萝卜素不断地向外部溶剂中扩散，直至内外达到平衡，这时提取液中胡萝卜素的浓度达到最大值，为确定胡萝ｂ素在该体系中达到平衡的时间，在上述的最佳溶剂比和提取温度下，测定其吸光度，计算提取率，比较不同的浸取时间对胡萝卜素浸出率影响。５、正交实验设计根据单因素实验确定的条件范围，设计３因素３水平正交实验。６、抗氧化性能研究利用Ｈ：ｏ：作为氧化剂，验证胡萝卜素的抗氧化性。从同一提取液中各取５ｍｌ置于相同的避光具塞瓶中，分别加入浓度为０．８％、１．６％、３．２％、６．４％、１２．８％的Ｈ２０２。放置５ｈ后，测定其吸光度。结果与讨论１、单因素实验混合溶剂比例选择由表１可知，第４组比例提取效果较好。表１不同溶剂比例吸光度比较提取剂１２３４５６７８丙酮（ｎｄ）４０３０２５２０２０１５１０１０石油醚（ｍ１）５５７．５１５１０１２．５１５２０正己烷（ｍ１）５１５１７．５１５１０２２．５２５２０吸光度（Ａ）０．４５０Ｏ．６６１０．６３５０．６８００．６３９Ｏ．３１１Ｏ．１６４Ｏ．２３１温度选择在不同温度下，同提取一小时，比较其吸光度，结果如表２所示。当温度低于４０ｑＧ时，吸光度随温度的升高而增大，相应的胡萝卜素的提取量也增大，当温度高于４００（２时，温度升高，吸光度而下降，这可能因为大部分的胡萝卜素已经被提取出来了，温度的增加已经不能对提取产生影响。当温度４０。（２时，吸光度最大，提取效果也最好。表２不同温度提取效果比较常温温度℃３０３５４０４５５０（２５）吸光度（Ａ）０．６８００．５０３０．８７４０．９０８０．８６１
０．７４５ 万方数据醚：正己烷为２０：１５：１５，温度为４０。（２，做不同提取时间实验，结果如表３。较好的提取时间为１．５ｈ、２ｈ、２．５ｈ，其中最佳提取时间为２．５ｈ。提取时间短，胡萝ｔ－素浓度未达到平衡，提取液的吸光度小，浓度低，提取率低，而提取时间过长，不仅降低生产效率，还会因胡萝卜素的氧化降解影响提取效果。表３不同提取时间吸光度比较时间０－５１．Ｏ１．５２．０２．５３。０３．５４．Ｏ（ｈ）吸光０．５３２０．６２９０．６３００．６４５０．６６１０．６２８０．６３００．６３０度（Ａ）、正爻实验根据上述初试结果，选取混合溶剂比例（Ａ）、提取温度（Ｂ）、提取时间（Ｃ）３个因素３水平进行正交实验，以确定最优工艺参数，考核指标为提取液的吸光度，选用Ｌ９（３３）正交设计，结果如下表４所示：表４正交实验因素水平表因素水平（Ａ（Ｖ／Ｖ）Ｂ（）Ｃ（ｈ）１３０：５：１５３５１．５２２０：１５：１５４０２．Ｏ３２０：１０：２０４５２．５根据正交实验水平表，采用Ｌ９（３３）正交设计，做９个实验，结果如表５所示：表５正交实验结果ｌ实验号吸光度（４５０ｒａｍ）
ｋｌ０．４４４０．４４００５４３Ｋ３０４４６０．４３００４０１注：ｋ１、ｌ【２、ｋ３分别代表各水平因素的水平提取率平均数；Ｒ代表因素极差由表５数据可知：影响因素Ｃ＞Ｂ＞Ａ。综合单一因素时的吸光度等多种因素考虑，较佳的提取工艺为ＡＢＣ，即溶剂比例为丙酮：石油醚：正己烷为２０：１０：坛２０（Ｖ／Ｖ），提取温度为４０℃，提取时间为１．５ｈ，此时的吸光度为０．５６８。３、含量的测定标准曲线的绘制取Ｂ一胡萝卜素标准应用液（浓度为５０ｕｇ／ｍ１）１．０、２．０、３．０、４．０、５．０、６．０、７．０、８．０、９．０、１０．０ｍ１分别置于干燥的具塞锥形瓶中，加石油醚至２０ｍｌ，分别测定吸光度，标准曲线如图２所示，对应Ｂ一胡萝卜素含量依次为２．５、５．０、７．５、１０．０、１２．５、１５．０、１７．５、２０．０、２２．５、２５．０ｕｇ／ｍｌ。含量及提取率由表５上吸光度为０．５６８的一组含量在标准曲线上对应的含量为１４．２ｕｇ／ｍｌ，通过计算可知１０％胡萝卜中所含胡萝卜素为２．８４ｍｇ，所以提取率为２．８４／３．４×１００％＝８３．５％。本实验仅仅用了滤饼作原料，其实滤液中也含有一定量的胡萝卜素，因为没有对胡萝卜浆进行真空干燥，而胡萝卜素又很容易被氧化，因此本实验采用了抽滤后用滤饼这种方法，造成了胡萝卜汁的浪费。胡萝卜打浆后，对其进行真空干燥，然后研磨。过筛称重，再进行提取，静置分液，测吸光度并计算含量。效果有望更好。４、抗氧气由表６可知，Ｈ２０２的浓度高达１２．８％时与没加Ｈ２０２样品的吸光度相差不大，说明胡萝ｔ－素具有很好的抗氯化性能。其抗氧化机理在于它具有共轭不饱和双键的特性，这一特性使之可以清除单线态氧及其自由基，中断过氧化的链式反应，在人体内具有重要的生理作用。表６不同浓度Ｈｐ：对胡萝卜素的影响浓度（％）ＯＯ．８１．６３．２６．４１２．８吸光度（Ａ）０．４５００．４５００．４４８０．４３９０．４４３０．４３２结论：本论文以廉价易得、胡萝卜素的含量比较高的胡萝卜为原料，通过预处理后，抽滤得滤饼，然后利用混合溶剂进行提取。通过正交实验法确定了从胡萝卜中提取胡萝卜素的三个最佳工艺参数，它们分别为：溶剂比例为丙酮：石油醚：正己烷为２：１：２（体积比）；提取温度为４０。Ｃ；提取时间为１．５ｈ，结果该工艺操作的提取率达８３．５％。利用Ｈ２０：作为氧化剂对提取后的胡萝卜素的抗氧化性进行了简单研究，表明胡萝卜素具有一定的抗氧化性能，具体的抗氧化机理及抗氧化过程有待于进一步的探讨。
ⅢⅢ鲋ｍ…眦…ａ，，砒ｍ，困 万方数据胡萝卜素的提取工艺研究作者：万屏南， 熊丽萍， 卢秋晓作者单位：刊名：中国石油和化工（综合版）英文刊名：CHINA PETROLEUM AND CHEMICAL INDUSTRY年，卷(期)：2006(4)被引用次数：1次 1.吕乔璐.黄梅.任其龙 蚕沙叶绿素铜钠盐生产废液中β-胡萝卜素的大孔吸附树脂分离方法[期刊论文]-蚕业科学2008(1) 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_zgsyhhg200604019.aspx