金盏花中叶黄素提取工艺研究
摘要:文章研究了从金盏花中提取叶黄素的强化工艺条件,对提取剂、皂化液浓度及皂化时间进行了考察,并确定出以二氯甲烷作提取剂、皂化液浓度为4%,皂化时间为2 h的适宜工艺条件。
粗提物经柱层析分离,重结晶,再经过超临界流体沉淀处理后,可提高叶黄素的纯度。
关键词:金盏花;叶黄素;超临界流体沉淀
中图分类号:S681.7 文献标识码:A 文章编号:1000-8136(2010)27-0011-02 金盏花又名金盏菊,为菊科金盏菊属植物。
金盏菊植株矮生,花朵密集,花色鲜艳夺目,花期又长。
金盏菊原产欧洲,我国金盏菊的栽培,是18世纪后从国外传入的,20世纪80年代后重瓣、大花和矮生金盏菊引入我国,金盏菊的面貌焕然一新,现已成为我国重要草本花卉之一。
金盏花主要成分是叶黄素和叶黄素酯,而叶黄素酯水解可得到叶黄素。
叶黄素又称为黄体素,系统命名为3,3`-二羟基-β,α-胡萝卜素,是天然类胡萝卜素的一种。
研究表明,它不仅是天然的着色剂,还具有保护视力,预防白内障(cataracts),防止动脉硬化及增强免疫力等重要作用。
[1]但是,由于叶黄素有8种同分异构体,人工合成工艺复杂,至今尚未成功,工业上只能从天然植物金盏花等中提取得到。
国内外对叶黄素的提取及检测方面研究比较多,[2]但对叶黄素纯化方面的报道相对少一些,[3]文章优化了从金盏花中提取叶黄素以及利用柱层析,重结晶和超临界流体沉淀技术进一步纯化叶黄素的工艺条件。
1实验部分
1.1原料、试剂和仪器
金盏花颗粒,正已烷、石油醚、二氯甲烷、苯、乙酸乙酯、四氢呋喃、甲醇均为分析纯试剂,CO2(纯度99.9%),索氏提取器、层析柱(50 cm×2 cm)、电子天平(上海天平仪器厂)、721型分光光度计、超临界流体沉淀设备。
1.2叶黄素的提取
取一定量金盏花颗粒装入滤纸筒,开口朝上放入索式提取器的提取筒内,纸筒开口端折回封口。
然后将适量溶剂装入圆底烧瓶,冷凝管中通冷却水,加热到60 ℃回流提取,直至索式提取器中提取液为无色为止,收集提取液,用旋转蒸发仪减压浓缩除去溶剂。
以氢氧化钾—甲醇为皂化液,对提取的浓缩液进行皂化。
用水洗至中性,过滤,再经过柱层析分离,得到橙黄色固体粉末,重结晶处理,得到橙黄色且有金属光泽的叶黄素粗品。
1.3超临界流体沉淀技术纯化叶黄素
超临界流体沉淀技术是利用超临界流体对溶质进行结晶的过程。
采用该技术制备超细微粒时,应根据物质在超临界二氧化碳中的溶解性,选用适当的超细化方法,由于叶黄素在超临界二氧化碳中微溶或不溶,这符合超临界流体强制分散溶液技术(SEDS)的要求,因此,文章选择超临界流体强制分散溶液技术对叶黄素进行重结晶处理。
实验工艺流程简图,见图1。
图1SEDS过程工艺流程简图
取一定量的叶黄素溶于二氯甲烷,配成2 mg/mL的溶液,在储槽中的二氯甲烷溶液经过平流泵进入到喷嘴壳层,来自钢瓶中的二氧化碳经隔膜式压缩机加压后成为超临界流体进入到喷嘴的管层,两者经二流式喷嘴出口高速喷出,由于超临界CO2与溶液混合后使得二氯甲烷溶液的过饱和度迅速增大,从而使溶液中的叶黄素以固体沉淀形式析出。
1.4叶黄素含量的测定
在紫外-可见分光光度计上测定叶黄素的二氯甲烷溶液吸收光谱,并在最大吸收波长处测定其吸光值,根据朗伯—比尔定律,按下列公式计算溶液中叶黄素的含量。
x=
式中,x:叶黄素的含量,g;
A:固定波长下的样品吸收值;
:吸光系数,为在1 cm光程长的比色皿中1%(w/v)浓度溶液的理论吸收值,在此取值为2 500;
y:样品总体积,mL。
2结果与讨论
2.1提取溶剂的选择
取相同质量的金盏花颗粒,在正已烷、石油醚、二氯甲烷、苯、乙酸乙酯、四氢呋喃、甲醇溶剂中浸相同时间,分别得到深浅不同的黄色油状液,对提取液稀释相同倍数后,在最大吸收波长450 nm处测定其吸光度值,测定结果见图2。
图2不同提取溶剂的吸光度
从图2可知,用二氯甲烷为提取剂得到的提取液的吸光度值最大,提取率最高,所以,实验中选用二氯甲烷为提取溶剂。
2.2皂化液浓度的选择
以二氯甲烷为提取剂,选择相同的皂化时间,根据叶黄素含量的测定公式,计算出叶黄素含量。
考察不同浓度的KOH-甲醇皂化液对叶黄素含量的影响,结果见图3。
图3不同浓度的皂化液对叶黄素含量的影响
图4不同皂化时间对叶黄素含量的影响
从图3可知,随着皂化液浓度的增大,叶黄素含量也在增
加,当皂化液浓度大于4%时,叶黄素含量开始降低。
所以,文章选择KOH-甲醇皂化液浓度为4%,考虑到叶黄素受热易分解等因素,实验选择室温条件下进行皂化提取。
2.3皂化时间的选择
固定其他实验条件,考察不同皂化时间对叶黄素含量的影响,结果见图4。
从图4中可以看出,皂化时间增加,叶黄素的含量也随着增加,当皂化时间超过2 h时,叶黄素的含量增长减慢。
所以,本文选择2 h为皂化时间。
2.4超临界流体沉淀技术纯化叶黄素
文章选用超临界流体强制分散溶液技术对叶黄素粗品进行纯化处理,利用图1的工艺流程,选用溶液浓度为2 mg/mL,沉淀釜压力为16 MPa,温度为40 ℃,流量为5 mL/min的实验条件对叶黄素粗品进行纯化。
利用721型分光光度计,选择波长450 nm,测定样品的百分透光率,计算样品中叶黄素的含量,其中1为未使用超临界流体沉淀技术的样品;2为使用超临界流体沉淀技术纯化后的样品,结果见表1。
表1叶黄素的含量
序
号样品
质量(g) 百分透光率百分透光率平均值吸光度含量(%)
1 2 3
1 0.0030
2 26.0 26.2 26.1 26.1 0.5868 88.32
2 0.00298 32.2 32.1 32.1 32.1 0.4930 97.57
由表1可知,本文利用超临界流体强制分散溶液技术得到的叶黄素样品的纯度最高,可达97.57%。
3结束语
以二氯甲烷为提取剂,用索氏提取器提取金盏花颗粒中的叶黄素酯,用4%KOH-甲醇皂化液对得到的叶黄素酯进行皂化,室温下皂化2 h,再经柱层析,重结晶,最后利用超临界流体强制分散溶液技术可明显提高叶黄素的纯度。
参考文献
1 惠伯棣.类胡萝卜素化学及生物化学[M].中国轻工业出版社,2005
2 Roberta Piccaglia, Mauro Marotti, Siliva Grandi, Lutein and Lutein Ester content in Different Types of Tagetes Patula and T. ereeta[J].Industrial Crops and Products, 1998.8: 45～51
3 杜桂彩、郭群群等.高纯度叶黄素的制备及稳定性研究[J].精细化工,2004(21):447～449
4 惠伯棣、唐粉芳等.万寿菊干花中叶黄素的实验室制备[J].食品科学,2006(6):157～160
A Study on Extraction of Lutein from Marigold and Its Purification
Qin Lifang
Abstract:The technology of fitting conditions (the solvent, saponified concentration and saponification time)for extracting lutein from marigold is studied. The optimal conditions are as follows: CH2Cl2 — the extracting solvent, saponified solution-4% and saponification time-2 hours. After column chromatographic scparation, tc-crystallization treatment and suppercrtical fluid precipitation treatment, the purity of lutein is improved.
Key words:marigold; lutein; suppercrtical fluid precipitation。