不同植物中類(lèi)胡蘿卜素的提取和含量比較

張曉薇 馮佳茵

類(lèi)胡蘿卜素是一種有色化合物，主要存在于黃色、橙色和紅色的植物組織，約有10% 的類(lèi)胡蘿卜素是維生素A的前體，并具有抗癌活性，是人和動(dòng)物食物中不可缺少的成分[1]，對(duì)于我國(guó)缺乏VA的人群，補(bǔ)充一定量的類(lèi)胡蘿卜素非常有益，除了從蔬菜、水果或菌類(lèi)等獲得外，還可以從富含類(lèi)胡蘿卜素的藥食同源中藥材中獲得。類(lèi)胡蘿卜素結(jié)構(gòu)通式為C40分子，具有眾多衍生物；根據(jù)氧原子的有無(wú)分成2大類(lèi):一類(lèi)為不含氧原子的，包括α-胡蘿卜素、β-胡蘿卜素以及番茄紅素等;另一類(lèi)為含氧的，如葉黃素、玉米黃素[2]等。 類(lèi)胡蘿卜素是植物體內(nèi)的光吸收劑、光復(fù)合的保護(hù)劑，是肉食動(dòng)物獲取維生素A的源泉，還是人體細(xì)胞膜上的重要組成成分之一。因此逐漸成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究熱點(diǎn)。尤其是β-胡蘿卜素可以預(yù)防、治療某些疾病，增強(qiáng)機(jī)體的免疫功能，延緩疾病的發(fā)生[3]。

紅花為菊科紅花屬植物紅花(CarthamustinctoriusL.)的干燥花，其抗氧化成分包含黃酮類(lèi)等，具有多種生理活性，功效活血、通經(jīng)散瘀止痛，對(duì)心腦血管，神經(jīng)系統(tǒng)有一定作用[4]。中藥五味子(Schisandrachinensis(Turcz，)Baill)為紅棕色，在我國(guó)廣泛分布，主要含有三萜類(lèi)化合物和木質(zhì)素，功效斂肺止咳、固表止汗、固腎澀精，具有抗腫瘤、抗病毒的生物活性[5]。杭白菊(ChrysanthemummorifoliumRamat)收載于2010年版《中國(guó)藥典》的正品菊花，其化學(xué)成分包含黃酮類(lèi)等抗氧化物質(zhì)，功效疏散風(fēng)熱，平抑肝陽(yáng)，清肝明目，清熱解毒[6]。昆侖雪菊原產(chǎn)于美國(guó)中西部地區(qū)，目前我國(guó)新疆部分地區(qū)作為茶飲和保健菊栽培，功效破血疏肝、解疔散毒。其主要成分黃酮類(lèi)化合物與咖啡酸衍生物作為自由基吸收劑都具有抗氧化作用，可清熱解毒，降壓降脂[7]。

不同樣品含有的類(lèi)胡蘿卜素含量及存在形式各不不同，在提取過(guò)程中存在不能完全提取、操作過(guò)程中容易損失等問(wèn)題，因此基于樣品類(lèi)型選擇高效的提取方式對(duì)實(shí)際操作至關(guān)重要[8]。本研究就微波輔助提取法，超聲提取法，水浴提取法3種方法及在各種方法中不同提取劑對(duì)不同試樣中類(lèi)胡蘿卜素的含量提取多少進(jìn)行研究。

1 資料與方法

1.1 藥物和試劑紅花、五味子、昆侖雪菊、黃菊、金絲皇菊、杭菊、胎菊；β-胡蘿卜素對(duì)照品、丙酮、無(wú)水硫酸鈉、石油醚60～90、實(shí)驗(yàn)室用蒸餾水。

1.2 儀器KQ2200DB型數(shù)控超聲波清洗器；UV5500-紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)；恒溫干燥箱；分析天平；MG823LA3-NR(X)美的微波爐；HH-420恒溫水浴箱；JAB型電子天平。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品預(yù)處理將紅花、五味子、昆侖雪菊、黃菊、金絲皇菊、杭菊、胎菊于恒溫烘箱器80 ℃下干燥、研磨，密封保存待用。

1.2.2 對(duì)照品溶液的制備與標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制精密稱取β-胡蘿卜素對(duì)照品0.5 mg，用丙酮定容至100 ml，使其濃度為0.005 mg/ml，精確量取0 ml、1 ml、2 ml、3 ml、4 ml、5 ml分別用丙酮溶液定容至10 ml,在450 nm下測(cè)其吸光度值(A)。

1.2.3 樣品中類(lèi)胡蘿卜素的各提取方法①樣品中類(lèi)胡蘿卜素超聲提取工藝：類(lèi)胡蘿卜素超聲提取工藝以曹靜亞等[9]為參考并進(jìn)行改進(jìn)。各稱取1.2.1中預(yù)處理后的1.0 g原試樣粉置于具塞三角錐形瓶中，以料液比1∶25(g/ml)加入丙酮或蒸餾水，密塞，搖勻，在超聲提取溫度為37 ℃下進(jìn)行提取,超聲提取時(shí)間為20 min。冷卻至室溫后加無(wú)水Na2SO4的漏斗下過(guò)濾，收集濾液至50 ml的容量瓶中，定容。用紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)在其最大吸收波長(zhǎng)處進(jìn)行測(cè)定。計(jì)算類(lèi)胡蘿卜素含量。②樣品中類(lèi)胡蘿卜素微波提取工藝：步驟方法均設(shè)定與①一致。其中微波火力設(shè)置為中火(40～60 ℃)，提取時(shí)間1～2 min。③樣品中類(lèi)胡蘿卜素水浴提取工藝：步驟方法均設(shè)定與①一致。其中水浴箱溫度設(shè)置為100 ℃，水浴時(shí)間20 min。

1.2.4 β-胡蘿卜素最大吸收波長(zhǎng)的確定將各種提取溶劑下的各試樣類(lèi)胡蘿卜素溶液稀釋定容后，以提取溶劑作為空白，用紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)從350～600 nm進(jìn)行全波段掃描，確定提取液的最大吸收波長(zhǎng)。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 類(lèi)胡蘿卜素最大吸收波長(zhǎng)確定經(jīng)測(cè)定可知，各種有機(jī)提取劑提取下所得的類(lèi)胡蘿卜素提取物均在450 nm附近處出現(xiàn)最大吸收峰，在420 nm和480 nm有典型的最大吸收峰，符合類(lèi)胡蘿卜素的特征吸收，故本實(shí)驗(yàn)確定450 nm為最大吸收波長(zhǎng)。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程：Y=176.8X-0.0014，R2=0.9982。見(jiàn)表1、圖1。

表1 β-胡蘿卜素標(biāo)準(zhǔn)曲線

圖1 β-胡蘿卜素標(biāo)準(zhǔn)曲線

2.3 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.3.1 不同提取法對(duì)于各試樣中類(lèi)胡蘿卜素提取的影響通過(guò)不同提取法對(duì)類(lèi)胡蘿卜素提取的結(jié)果見(jiàn)圖2。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析微波提取較水浴、超聲效果好。故以微波提取作為最佳提取工藝，即以蒸餾水為提取溶劑，料液比1∶25(g/ml),微波提取溫度設(shè)定為中火，提取時(shí)間為1～2 min的工藝。7種試樣中總類(lèi)胡蘿卜素吸光度大小依次為紅花>昆侖雪菊>五味子>金絲皇菊>胎菊>黃菊花>杭菊。

圖2 不同藥材類(lèi)胡蘿卜素在水浴、超聲、微波提取條件下吸光度對(duì)比

2.3.2 不同提取溶劑對(duì)于各試樣中類(lèi)胡蘿卜素提取的影響類(lèi)胡蘿卜素均能較好地溶解于丙酮、石油醚及混合溶劑中，但單獨(dú)使用丙酮作為提取劑，其對(duì)于提取各試樣中類(lèi)胡蘿卜素總體要好于其他有機(jī)提取劑，可能由于丙酮的性質(zhì)既可溶于水溶性物質(zhì)又可以溶于脂溶性物質(zhì)，而類(lèi)胡蘿卜素則包括水溶性類(lèi)胡蘿卜素和脂溶性類(lèi)胡蘿卜，故丙酮所萃取的總類(lèi)胡蘿卜素含量要高于其他有機(jī)提取劑。以丙酮為提取溶劑，料液比1∶25(g/ml)，微波提取溫度設(shè)定為中火，提取時(shí)間為1～2 min。7種試樣中總類(lèi)胡蘿卜素吸光度大小依次為紅花>黃菊花>昆侖雪菊>胎菊>金絲皇菊>五味子>杭菊。結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 不同藥材在丙酮-石油醚不同配比溶劑下類(lèi)胡蘿卜素的吸光度對(duì)比

3 討論

本實(shí)驗(yàn)在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)試樣中類(lèi)胡蘿卜素提取工藝進(jìn)行比較和優(yōu)化。通過(guò)運(yùn)用水浴法、微波法、超聲法3種提取方法進(jìn)行類(lèi)胡蘿卜素含量的提取；實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，以蒸餾水為提取劑，微波提取法效率較其他高，故日常生活中提取β-胡蘿卜素可采用微波工藝，但效率遠(yuǎn)不及采用有機(jī)溶劑。針對(duì)該方法中的提取劑進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整比較，發(fā)現(xiàn)應(yīng)用丙酮作為提取劑,提取藥材中的類(lèi)胡蘿卜素要比前人文獻(xiàn)中所采用的丙酮石油醚按比例混合作為萃取劑，提取總胡蘿卜素含量的效率更高。從使用試劑的安全性、成本、色素提取的性質(zhì)和質(zhì)量考慮，選丙酮為本實(shí)驗(yàn)中最佳有機(jī)提取劑。

綜合上述，本實(shí)驗(yàn)的最佳處理?xiàng)l件為：提取溶劑為丙酮，料液比1∶25(g/ml)，微波提取溫度設(shè)定為中火，提取時(shí)間為1～2 min。用微波法處理樣品溶液，優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)為省時(shí)、耗能低、提取樣品色澤較好，因此常被用為植物界天然色素的提取技術(shù)。超聲提取法簡(jiǎn)便快速，但存在一定的局限性，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不能很好地控制超聲波功率；水浴則時(shí)間長(zhǎng)，而且高溫也會(huì)造成一些類(lèi)胡蘿卜素的氧化。故微波提取具有時(shí)間短、效率高、能很好地減少類(lèi)胡蘿卜素的氧化的優(yōu)勢(shì)，可以作為提取類(lèi)胡蘿卜素的一種經(jīng)濟(jì)、有效的方法。