海帶巖藻黃素提取工藝的優(yōu)化

劉 梁， 勾 明 玥， 張 春 枝， 武 璽 卓， 李 曉 洋

( 大連工業(yè)大學(xué) 生物工程學(xué)院， 遼寧 大連 116034 )

0 引 言

巖藻黃素(fucoxanthin)是一種脂溶性天然類胡蘿卜素，占類胡蘿卜素總量的10%以上。它具有抗氧化活性、抗腫瘤活性、抗炎作用和抗肥胖作用[1-3]，可用于食品加工和動(dòng)物飼料中。同時(shí)，巖藻黃素是一種極好的健康食品，是預(yù)防癌癥和減肥的有效藥物。自然界中巖藻黃素大量存在于褐藻、硅藻及海洋軟體動(dòng)物中。海帶(Laminariajaponica)是一種常見的褐藻類植物，我國(guó)的海帶產(chǎn)量最高達(dá)40萬t，居世界首位。海帶中含有大量巖藻黃素，目前國(guó)內(nèi)有關(guān)巖藻黃素提取工藝的報(bào)道很少，還沒有達(dá)到工業(yè)化生產(chǎn)。本文以海帶為原料，利用有機(jī)溶劑提取法，對(duì)巖藻黃素的提取工藝進(jìn)行了優(yōu)化，不僅為海帶的開發(fā)利用提供了新的方向，同時(shí)為工業(yè)化生產(chǎn)提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材 料

海帶，市售；10% 巖藻黃素，大連醫(yī)諾生物有限公司；甲醇、乙醇、丙酮、二甲基亞砜為分析純。

1.2 方 法

1.2.1 海帶干粉的制備

新鮮的海帶用自來水清洗，用吸水紙去掉表面水分，置于40 ℃ 恒溫箱內(nèi)干燥至恒重；干燥后的海帶用多功能粉碎機(jī)粉碎，制得海帶干粉。

1.2.2 巖藻黃素的提取

稱取一定量的海帶干粉，加適量有機(jī)溶劑反復(fù)浸提數(shù)次，抽濾，合并濾液，稀釋適當(dāng)倍數(shù)，于445 nm出測(cè)定吸光值。

1.2.3 巖藻黃素得率的測(cè)定方法[4]

2 結(jié)果與討論

2.1 海帶甲醇提取液的全波長(zhǎng)掃描

將10%巖藻黃素甲醇溶液和海帶甲醇提取液在300～700 nm波長(zhǎng)進(jìn)行全波長(zhǎng)掃描，見圖1、2。

圖1 10%巖藻黃素甲醇溶液全波長(zhǎng)掃描Fig.1 Full wavelength scanner of 10% fucoxanthin

圖2 海帶甲醇提取液全波長(zhǎng)掃描Fig.2 Full wavelength scanner of methanol extract of Laminaria japonica

由圖1和圖2可知，海帶提取液與10%巖藻黃素的最大吸收峰位置基本一致，顯示出了巖藻黃素的特征吸收峰，最大吸收峰在445 nm，因此確定海帶甲醇提取液中主要為巖藻黃素。此外，圖2中665 nm 處有一個(gè)小的吸收峰，圖1中665 nm處略有突起，此處為葉綠素a的特征峰[5]，可見提取液中含有一定量的葉綠素。

2.2 提取溶劑的選擇

取一定量海帶干粉，分別加入5倍體積不同提取溶劑，40 ℃避光提取1 h，抽濾，將濾液稀釋適當(dāng)倍數(shù)，445 nm處測(cè)定吸光值，結(jié)果見表1。由表1可知，DMSO的提取效果最好，DMSO體積分?jǐn)?shù)大于70%，提取液顏色呈橘黃色，純度較高。其次是甲醇溶液，體積分?jǐn)?shù)在80%～90%提取效果最佳，在此范圍內(nèi)，提取液呈橘黃色。丙酮提取液呈深綠色，提取液中含有大量的葉綠素，不宜選用丙酮作為提取溶劑。DMSO效果雖好，但是成本較高，當(dāng)甲醇體積分?jǐn)?shù)在80%～90%，完全可以達(dá)到DMSO的提取效果，因此選用80% 甲醇水溶液作為提取溶劑。

表1 不同溶劑對(duì)提取效果的影響Tab.1 Effect of different solvent on fucoxanthin extraction

2.3 巖藻黃素提取條件的優(yōu)化

2.3.1 提取溫度對(duì)提取效果的影響

取等量的海帶干粉，以料液比1∶5加入80%甲醇水溶液，分別置于20、30、40、50 ℃水浴浸提1 h，抽濾，將濾液稀釋適當(dāng)倍數(shù)，445 nm處測(cè)定吸光值，計(jì)算巖藻黃素得率，結(jié)果見圖3。

圖3 溫度對(duì)巖藻黃素提取效果的影響Fig.3 Effect of extraction temperature on fucoxanthin extraction

由圖3可知，溫度對(duì)巖藻黃素提取效果的影響較大，隨著溫度的升高，巖藻黃素得率也隨著增大。提高溫度可以增加巖藻黃素在甲醇中的溶解度和擴(kuò)散系數(shù)，從而提高巖藻黃素得率。40～50 ℃巖藻黃素得率變化不大，巖藻黃素對(duì)熱不穩(wěn)定，因此選取40 ℃作為最適提取溫度。

2.3.2 浸提時(shí)間對(duì)提取效果的影響

取等量的海帶干粉，以料液比1∶5加入80%甲醇水溶液，分別置于40 ℃水浴浸提30、45、60、75、90 min，抽濾，將濾液稀釋適當(dāng)倍數(shù)，445 nm處測(cè)定吸光值，計(jì)算巖藻黃素得率，結(jié)果見圖4。

圖4 提取時(shí)間對(duì)巖藻黃素提取效果的影響Fig.4 Effect of extraction time on fucoxanthin extraction

由圖4可知，提取時(shí)間對(duì)巖藻黃素提取效果影響較大，隨著提取時(shí)間的延長(zhǎng)，巖藻黃素得率逐漸上升。料液比增大時(shí)，海帶組織中的巖藻黃素含量與提取液中的巖藻黃素含量差增大，從而得率增大。30～60 min上升趨勢(shì)明顯，60 min后上升幅度較小，因此提取時(shí)間為60 min為宜。

2.3.3 料液比對(duì)提取效果的影響

取等量的海帶干粉，分別以不同料液比(1∶3、1∶5、1∶10、1∶15)加入80%甲醇水溶液，置于40 ℃水浴浸提1 h，抽濾，將濾液稀釋適當(dāng)倍數(shù)， 445 nm處測(cè)定吸光值，計(jì)算巖藻黃素得率，結(jié)果見圖5。

圖5 料液比對(duì)巖藻黃素提取效果的影響Fig.5 Effect of solid-liquid ratio on fucoxanthin extraction

由圖5可知，料液比對(duì)巖藻黃素提取效果影響較大，隨著料液比的增大，巖藻黃素得率呈上升趨勢(shì)，料液比1∶10 ～ 1∶15之間趨勢(shì)逐漸很小。從實(shí)際生產(chǎn)考慮，選取料液比為1∶10為宜，料液比過大，造成溶劑的浪費(fèi)。

2.3.4 浸提次數(shù)對(duì)提取效果的影響

取等量海帶粉，采用80%甲醇水溶液、1∶10的料液比，分別40 ℃水浴浸提1、2、3次，每次提取1 h，抽濾，合并濾液，將濾液稀釋適當(dāng)倍數(shù)，445 nm處測(cè)定吸光值，計(jì)算巖藻黃素得率，結(jié)果見圖6。

圖6 提取次數(shù)對(duì)巖藻黃素提取效果的影響Fig.6 Effect of extraction times on fucoxanthin extraction

由圖6可知，提取2次比提取1次巖藻黃素得率增加了48.7%，而提取3次僅僅比提取2次增加不到1%，則提取2次即可，提取2次的提取率為95.3%。

3 結(jié) 論

通過巖藻黃素甲醇溶液紫外可見光譜，確定了巖藻黃素的最大吸收峰在445 nm處，利用公式計(jì)算巖藻黃素得率。

考察了甲醇、丙酮和DMSO 3種溶劑提取巖藻黃素的效果，從得率及純度的考慮，選取80%甲醇作為提取溶劑。

巖藻黃素的最佳提取條件為80%甲醇、料液比1∶10、40 ℃提取1 h、提取2次，巖藻黃素得率為0.556 mg/g，提取率為95.3%。

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