天然維生素E分析的樣品前處理方法研究新進(jìn)展

曹江平，解啟龍，邸宏偉，梁永鋒

(1.寧夏師范學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，寧夏 固原 756000；2.寧夏師范學(xué)院 六盤山資源工程技術(shù)研究中心，寧夏 固原 756000；3.中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所 煤轉(zhuǎn)化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西 太原 030001)

天然維生素E(Vitamin E，VE)，又名生育酚，是一種人類及動(dòng)物體必需的脂溶性維生素，廣泛存在于水果、蔬菜及油脂中，有α-，β-，γ-，δ-生育酚和α-，β-，γ-，δ-生育三烯酚等8 種異構(gòu)體[1]。VE對(duì)生物體有多種有益的生理功能，主要有抗氧化(清除體內(nèi)自由基、避免脂質(zhì)過(guò)氧化)[2-4]、促進(jìn)生殖機(jī)能(防護(hù)生殖損傷、維持精子活性及保護(hù)精子DNA)[5-6]、抗衰老(延緩皮膚衰老)[7]、改善脂質(zhì)代謝及肝肺功能[8-10]、抗癌(延緩癌細(xì)胞增殖與分化)等作用[11-12]。

樣品前處理是分析檢測(cè)過(guò)程的重要環(huán)節(jié)，前處理過(guò)程工作量大、耗時(shí)最長(zhǎng)，一定程度上決定了整個(gè)分析檢測(cè)結(jié)果的優(yōu)劣[13-16]，對(duì)于食品、生物、環(huán)境等復(fù)雜基質(zhì)樣品的分析過(guò)程，如何選擇性分離分析目標(biāo)物至關(guān)重要[17-19]。近年來(lái)，食品中天然維生素E的提取方法發(fā)展迅速，出現(xiàn)了皂化法[20-24]、溶劑提取法[25-26]、加壓溶劑提取法[27-28]、超臨界流體萃取法[29-30]、固相萃取法[31-32]等提取方法，本文綜述了這些方法，評(píng)述了其優(yōu)缺點(diǎn)，并展望其發(fā)展趨勢(shì)。

1 皂化法

1.1 皂化-溶劑萃取法

皂化-溶劑萃取法是我國(guó)現(xiàn)行國(guó)標(biāo)采用的提取飼料中VE的仲裁方法[20]，該方法是在加入KOH強(qiáng)堿條件下，使用沸水浴使樣品中微酸性生育酚經(jīng)水解反應(yīng)游離出來(lái)，用乙醚、石油醚、己烷等有機(jī)溶劑萃取，經(jīng)分液、洗滌、干燥、旋蒸、定容等步驟完成萃取過(guò)程。Aoun等[21]用該法提取了茴香中的α-生育酚，皂化完成后，用乙腈-甲醇(1∶1)萃取，萃取率大于95%；Knecht等[22]也用該法萃取了蔬菜中生育酚和生育三烯酚，皂化完成后用正己烷萃取生育酚，萃取率大于84%。該法出現(xiàn)較早，發(fā)展較成熟，結(jié)果信度高，已廣泛應(yīng)用于谷物、藥物、果蔬、乳品、化妝品、植物油、飼料等樣品中生育酚的提取。但存在溶劑用量大、操作步驟多、過(guò)程冗繁等缺點(diǎn)。

1.2 皂化-分散液液微萃取法

皂化-分散液液微萃取法是在國(guó)標(biāo)方法的基礎(chǔ)上，在皂化后銜接了使用極微量溶劑萃取的分散液液微萃取方法，可減少有機(jī)溶劑的耗量。本課題組[23]曾于2015年提出了皂化-分散液液微萃取技術(shù)提取枸杞中α-生育酚的方法，枸杞在皂化處理后，用少量四氯化碳(100 μL)代替國(guó)標(biāo)方法中大量的乙醚(200 mL)萃取α-生育酚，節(jié)省有機(jī)溶劑約2 000倍，而且簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)操作，萃取率為85%～106%，可見此法準(zhǔn)確度較高。并于2016年[24]使用[C8MIM][PF6]代替四氯化碳，建立了基于離子液體的分散液液微萃取技術(shù)提取谷物中α-生育酚的方法，萃取率達(dá)到86%～106%，該法同樣有萃取率、重復(fù)率、準(zhǔn)確度高的優(yōu)點(diǎn)。此法是對(duì)皂化-溶劑萃取法的改進(jìn)，大大減少了有機(jī)溶劑用量，對(duì)操作人員健康有利且避免了環(huán)境問(wèn)題，但仍采用了皂化反應(yīng)，需要耗費(fèi)較多能量、溶劑和時(shí)間。

2 溶劑提取法

VE為脂溶性維生素，可用弱極性有機(jī)溶劑直接萃取，操作簡(jiǎn)便快捷，被廣泛應(yīng)用。同時(shí)，為了提高萃取效率，往往以超聲波、微波、渦旋、索氏提取等輔助萃取操作。Demirkaya等[25]用乙醇溶解血漿后采用渦旋輔助己烷-二氯甲烷(9∶1)直接萃取其中的VE，平均萃取率為97%，實(shí)現(xiàn)了血漿樣品中VE的高效提取。本課題組[26]也于2017年用該法萃取了枸杞中VE，在加入抗壞血酸保護(hù)的條件下，按液料比30∶1加入乙醚在超聲波萃取儀中萃取VE，并與國(guó)標(biāo)皂化-溶劑萃取法進(jìn)行比較，萃取率為83%～106%。此法操作簡(jiǎn)捷、萃取率高、樣品適用范圍廣，但有機(jī)溶劑消耗量大、萃取時(shí)間長(zhǎng)，完成萃取后為了達(dá)到儀器的檢測(cè)限，往往需再次進(jìn)行濃縮，揮干溶劑的過(guò)程因加熱易引起VE的損失。

3 加壓溶劑萃取法

加壓溶劑萃取通常在快速溶劑萃取儀中進(jìn)行，在高溫高壓狀態(tài)下使溶劑的極性降低，從而實(shí)現(xiàn)高效萃取。萃取過(guò)程一般需加入硅藻土等分散劑，可以提高樣品和萃取溶劑的接觸表面積，提高萃取效率并減少溶劑的使用量。Bustamante-Rangel等[27]用該法萃取了谷物中生育酚和生育三烯酚，以硅藻土為分散劑，甲醇為萃取劑，在溫度50 ℃、壓力110 bar條件下，5 min得到了91%～109%的萃取率。Delgado等[28]在溫度50 ℃、壓力1 600 psi條件下，以甲醇為萃取劑，5 min內(nèi)萃取了嬰兒奶粉中視黃醇乙酸酯和生育酚，萃取率達(dá)92%～106%。加壓溶劑萃取法自動(dòng)化程度高、溶劑耗量少，且因加入分散劑，大大提高了萃取效率和萃取率，但萃取儀器較昂貴，且樣品裝填對(duì)操作人員要求較高，一般只適用于固體樣品。

4 超臨界流體萃取法

超臨界流體萃取法是一種備受青睞的綠色提取方法，該法使用超臨界CO2為萃取劑，在超臨界萃取儀中進(jìn)行萃取，操作條件溫和，對(duì)VE破壞少，能很好保持其生理活性，可同時(shí)完成萃取與分離過(guò)程，且CO2無(wú)毒、價(jià)廉、可回收利用，有著非常優(yōu)異的萃取特性。Carlucci等[29]應(yīng)用該法萃取了麥芽中3種生育酚，80 ℃、50 bar超臨界條件下萃取，結(jié)果滿意。Lucas等[30]以此法提取了橄欖樹葉中4種生育酚，313～333 K、25～45 MPa超臨界條件下萃取，操作2 h萃取率達(dá)到74%～97%，與正己烷索氏提取法結(jié)果相比，萃取結(jié)果較優(yōu)，且效率更高。然而，該操作所用高壓的超臨界儀器對(duì)萃取壓力精度要求高、設(shè)備價(jià)格昂貴，且CO2微弱的酸性可能會(huì)影響操作環(huán)境的pH值，進(jìn)而影響適用樣品范圍。

5 固相萃取法

固相萃取是近年發(fā)展起來(lái)的一種溶劑用量少的新型樣品前處理技術(shù)，包括樣品液的吸附、淋洗和洗滌，可實(shí)現(xiàn)分析物的分離、純化和富集，與傳統(tǒng)的樣品前處理技術(shù)相比，具有回收率高、分離效果好、溶劑使用少、操作簡(jiǎn)捷的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于食品、藥品、環(huán)境等樣品的預(yù)處理。Grigoriadou等[31]應(yīng)用該法提取了橄欖油中的鯊烯和生育酚，樣品吸附在硅膠柱后，以正己烷和正己烷-乙醚(99∶1)洗滌分析物，萃取率達(dá)85%以上，并將此法成功應(yīng)用于20種實(shí)際樣品的提取。陳樹東等[32]應(yīng)用該法提取了植物油中4種維生素E異構(gòu)體，將植物油用正己烷溶解吸附后，用正已烷-二氯甲烷(9∶1)淋洗，異丙醇-水-冰乙酸(100∶2.5∶1.5)洗脫，萃取率為88%～99%，方法操作簡(jiǎn)便，結(jié)果準(zhǔn)確可靠。然而此法所用固相萃取小柱價(jià)格昂貴且不可回收利用，使用過(guò)程易出現(xiàn)堵塞而影響操作，主要適用于液體樣品，固體樣品較難適用，且操作過(guò)程不可加熱、重復(fù)性差等問(wèn)題仍待解決。總之，不同的前處理方法有各自的特點(diǎn)，在不同樣品有成功應(yīng)用，表1總結(jié)了樣品前處理方法在食品、化妝品等樣品中維生素E分析的成功應(yīng)用。

表1 食品、化妝品等樣品中維生素E分析的樣品前處理方法的應(yīng)用Table 1 Application of sample pretreatment of vitamin E in food and cosmetics analysis

(續(xù)表1)

AnalyteSampleExtractionmethodReference4種生育酚、3種生育三烯酚菠菜、玉米、果汁加壓溶劑萃取(甲醇/丙醇=1∶1)[63]胡蘿卜素、生育酚、生育三烯酚油粕加壓溶劑萃取(正己烷)[64]類胡蘿卜素、生育酚、脂肪酸、谷甾醇西紅柿副產(chǎn)物超臨界CO2萃取，乙醇、正己烷索氏提取[65]鯊烯、生育酚莧屬植物超臨界CO2萃取[66]α?生育酚蘆薈膠和皮、杏樹葉超臨界CO2萃取[67]β?胡蘿卜素、α?生育酚南瓜超臨界CO2萃取[68]鯊烯、α?生育酚、β?胡蘿卜素油橄欖固相萃取[69]α?生育酚、α?生育酚乙酸酯牛奶、奶粉、藥品固相萃取[70]α、γ、δ?生育酚西紅柿液液萃取-分散固相萃取[71]

6 結(jié) 語(yǔ)

天然維生素E對(duì)生物體具有重要的生理功能，但因樣品基質(zhì)復(fù)雜，其分析檢測(cè)的樣品處理成為研究的重要領(lǐng)域，開發(fā)選擇性好、萃取率高的樣品前處理方法對(duì)其分析檢測(cè)至關(guān)重要。皂化法是出現(xiàn)早、準(zhǔn)確度高的方法，但操作過(guò)程使用大量有機(jī)溶劑，不利于操作人員健康及環(huán)境保護(hù)，且操作冗繁；溶劑提取法操作環(huán)節(jié)少，但同樣有使用溶劑量大的缺點(diǎn)，且萃取操作時(shí)間較長(zhǎng)，效率低下；加壓溶劑提取法可使用常態(tài)下的極性溶劑提取脂溶性目標(biāo)物，甚至用亞臨界水作溶劑，提取效率高、綠色環(huán)保，但儀器較昂貴，操作難度高；超臨界流體萃取法使用CO2作萃取劑，無(wú)毒、安全、可靠，但同樣有儀器較貴的缺點(diǎn)；固相萃取法選擇性好，且能在萃取過(guò)程實(shí)現(xiàn)分析物的富集，但萃取所用設(shè)備較昂貴，重復(fù)性不足。為了解決這些問(wèn)題，開發(fā)新的分離材料，與其他樣品前處理方法結(jié)合或者發(fā)展新的提取方法，如磁性離子液體-分散液液微萃取、磁性固相萃取、QuEChERS等高準(zhǔn)確度、高效、低耗、環(huán)保的提取方法將是今后研究的重點(diǎn)。

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