全 文 ： 萱藻中主要类胡萝卜素的分析与鉴定
任丹丹*，任先见，王惜童，王 丽，汪秋宽，何云海
大连海洋大学食品科学与工程学院，辽宁省 大连市 116023

摘 要：论文采用有机溶剂浸提法从萱藻中提取类胡萝卜素，利用柱层析与薄层层析对萱藻主要类胡萝卜
素组分进行了分离纯化。利用可见吸收光谱、红外光谱与高效液相-质谱联用等检测手段对萱藻中主要类胡
萝卜素组分进行了分析鉴定，并通过高效液相法对萱藻中类胡萝卜素含量进行了测定。结果表明，萱藻中
主要类胡萝卜素为 β-胡萝卜素和岩藻黄素，其含量分别为 124.55 μg/g（dw）、2862.20 μg/g（dw）。
关键词：萱藻；类胡萝卜素；结构鉴定；含量

Analysis and Identification of Major Carotenoids from Scytosiphon Lomentaria
Dandan Ren *, Xianjian Ren, Xitong Wang, Li Wang, Qiukuan Wang, Yunhai He
College of Food Science and Engineering, Dalian Ocean University, Dalian, 116023, China

Abstract: Carotenoids from Scytosiphon Lomentaria were extracted by organic solvent method in this paper.
Carotenoids were separated and purified by column and thin-layer chromatography. The major carotenoids from
Scytosiphon Lomentaria were analyzed and identified by visible spectrum, Infrared Spectroscopy and HPLC-MS.
The contents of major carotenoids from Scytosiphon Lomentaria were determined by HPLC method. The results
showed that the major carotenoids from Scytosiphon Lomentaria were β-carotene and fucoxanthin, which contents
were 124.55 μg/g (dw) and 2862.20 μg/g (dw), respectively.
Key words: Scytosiphon Lomentaria；Carotenoids；Structural identification; Content

中图分类号：TS254.2 文献标志码：A
文章编号：

我国藻类资源丰富，其中褐藻资源的产量位于世界第一。目前国内外对褐藻中的海带、裙带菜等
品种的研究和开发较多，而对褐藻中的其它种类及其它海藻品种研究相对较少。萱藻俗称海麻线，是
一种尚未被开发的、食用价值和保健价值极高的褐藻品种，长期以来被我国沿海一带居民作为海洋蔬
菜珍品，深受人们喜爱。它主要生长在中、低潮带岩石上或石沼中，在我国沿海均有分布[1]。
类胡萝卜素（carotenoids）是一类重要的天然色素。它们主要合成于植物、藻类及光合细菌等物
种中，呈现出黄色、橙色或红色等色彩，是一类结构多样的脂溶性萜类化合物[2-6]。褐藻中普遍存在
一种特殊的类胡萝卜素——岩藻黄素。近年来，日本、韩国等国家对岩藻黄素进行了深入的研究，特
别是在其生物活性方面，如抗肿瘤活性、抗炎活性、降脂减肥作用等[7-12]，结果表明岩藻黄素具有很
好的降脂减肥作用，而且具有很强的抗肿瘤活性。我国对岩藻黄素资源的开发和利用较少，而国外，
特别是日本及欧美国家应用较多，将岩藻黄素作为抗癌、降脂和减肥等保健食品的功能性成分进行开
发利用。随着人们对岩藻黄素生理功能认识的不断增强，对其在食品、医药保健品等领域的应用开发
也越来越重视。本研究将针对萱藻中的类胡萝卜素进行研究，通过色谱及波谱方法鉴定其中所含主要
类胡萝卜素的结构，为今后萱藻类胡萝卜素的开发利用奠定基础。

*通讯作者：任丹丹（1980—），女，博士，副教授，研究方向：海洋生物资源利用， E-mail：rdd80@163.com。
基金项目：国家自然科学基金（31301449）；辽宁省高校优秀人才项目（LJQ2014077）； 辽宁省农业领域青
年科技创新人才项目（2015005）。

网络出版时间：2016-10-10 15:37:38
网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1759.TS.20161010.1537.015.html
1 材料与方法
1.1 材料与仪器
萱藻（Scytosiphon Lomentaria） 大连黑石礁市场；β-胡萝卜素和岩藻黄素标准品 SIGMA-
ALDRICH 公司；丙酮、石油醚、正己烷等常规试剂均为分析纯；高效液相色谱 HPLC 所用甲醇、乙
腈、乙酸乙酯均为色谱纯。
旋转蒸发器（RE-52CS） 上海亚荣生化仪器厂；恒温水浴锅（B-220） 上海亚荣生化仪器厂；
电热鼓风干燥箱（101-1B） 上海实验仪器厂有限公司；紫外可见分光光度计（PE Lambda25）
PerkinElmer Co.；红外光谱仪（Frontier） PerkinElmer Co.；高效液相色谱仪（Agilent 1260，配二级
管阵列检测器） Agilent Co.；色谱柱（Zorbax SB-C18） Agilent Co.；液相色谱-质谱联用仪
（LTQ-Orbitrap XL TM） Thermo Fisher Co.。
1.2 实验方法
1.2.1 萱藻类胡萝卜素的提取与纯化 准确称取一定量新鲜萱藻，利用组织捣碎机捣碎，按料液比 1:3
（w/v）加入混合有机溶剂石油醚丙酮（1:1，v/v）避光浸提，浸提液在 40℃下减压浓缩，即得总类
胡萝卜素粗提物[13,14]。采用硅胶柱层析对萱藻总类胡萝卜素进行分离纯化，以石油醚-丙酮混合溶剂作
为洗脱液，按照 90: 10，80: 20，70: 30，60: 40 的比例进行洗脱，分别收集主要黄色色带：色带 1 和
色带 2。利用薄层层析法对柱层析得到的色带做进一步的分离和纯化。以混合试剂正己烷-乙酸乙酯-
丙酮-无水甲醇（27:4:2:2, v/v/v/v）为展层剂，将分离出的目标色带刮下，用丙酮溶解过滤、浓缩[13,14]，
即得萱藻类胡萝卜素 y1和 y2。
1.2.2 萱藻类胡萝卜素的纯度检验 利用 HPLC 进行类胡萝卜素色谱分析及纯度检测。条件：色谱柱：
Agilent Zorbax SB-C18 色谱柱，粒径 5 μm，4.6mm ×150mm；流动相 A 相为甲醇：水（90:10），流动
相 B 相为乙酸乙酯。线性梯度洗脱条件：0min：100%A，0%B，流速为 0.5 mL/min；10 min：80%A，
20%B, 流速为 0.5 mL/min；14 min：50%A，50%B 流速为 0.5 mL/min；25 min：40%A，60%B，流速
为 0.5 mL/min。柱温为 30 ℃，检测波长为 450 nm，进样量为 5 μL。
1.2.3 萱藻类胡萝卜素的结构鉴定
1.2.3.1 薄层层析 以混合试剂正己烷-乙酸乙酯-丙酮-无水甲醇（27:4:2:2, v/v/v/v）作为展层剂，将分
离纯化得到的类胡萝卜素组分 y1和 y2与 β-胡萝卜素和岩藻黄素标准品用硅胶 G 薄层层析展开，进行
比较分析。
1.2.3.2 可见光谱及化学定性测试 将萱藻类胡萝卜素 y1和 y2组分分别溶解于适量的丙酮、无水乙醇、
氯仿和二硫化碳等有机溶剂中，并以相应的有机溶剂作空白对照，进行可见光谱全波长扫描[15]。扫描
范围 360～700 nm，调整最大吸光度在 0.1～1.5 之间。
环氧基团测试：在各类胡萝卜素组分的氯仿和乙醇溶液中，各加入 1 滴 0.1 mol/L 的盐酸甲醇溶
液，观察其颜色变化。然后，用紫外可见分光光度计对处理前后的样品进行光谱扫描，扫描范围 360～
700nm，并比较吸收光谱的变化。
羰基基团测试：在各类胡萝卜素组分的乙醇溶液中，加入少量固体四氢硼钠进行还原反应，于
30 s，5 min，30 min 检测吸收光谱的变化。
1.2.3.3 红外光谱测定 称取 100～150 mg 干燥的 KBr 粉末置于玛瑙研钵中，反复研磨至 KBr 粒径为
100 目左右，将含有样品的 KBr 粉末压成透明薄片，利用傅立叶变换红外光谱仪进行扫描，扫描光谱
范围 400～4000 cm-1，分辨率 4 cm-1。
1.2.3.4 高效液相-电喷雾质谱（HPLC-ESI-MS）检测 色谱条件：色谱柱：Agilent Zorbax SB-C18，
粒径 5 μm，2.1 mm×150 mm；进样量 5 μL，柱温常温，检查波长为 450 nm。洗脱条件：甲醇：乙腈：
水=50:40:10，流速 0.08 mL/min，洗脱时间 40 min。质谱条件：Fybrid FT MS Combines a Linear Ion Trap
MS and the Orbitrap Mass Analyzer；离子源：ESI；检出模式：正离子；扫描范围：100～800 m/z。
1.2.4 HPLC 法测定萱藻类胡萝卜素的含量 采用 HPLC 对萱藻总色素及岩藻黄素标准品进行梯度洗
脱分离测定。色谱柱：Agilent Zorbax SB-C18 色谱柱，粒径 5 μm，4.6 mm ×150 mm。流动相及梯度
洗脱条件同 1.2.2，柱温为 30 ℃，检测波长为 450 nm，进样量为 5 μL。
准确称取 1 mg 岩藻黄素标准品，定容至 5 mL 丙酮中，即可得到浓度为 200 μg/mL 的岩藻黄素标
准工作母液，-18 ℃保存。临用前，分别稀释至 10、50、100、150、200 μg/mL 等浓度进行 HPLC 分
析，进样体积 5 μL。以峰面积和浓度作线性回归，得到标准曲线。
根据回归方程计算萱藻中岩藻黄素的含量，由 HPLC 面积归一法得到各类胡萝卜素的相对比例，
再通过萱藻中岩藻黄素的含量来确定其它类胡萝卜素的相对含量。
2 结果与分析
2.1 萱藻类胡萝卜素薄层色谱分析
根据图 1 中萱藻类胡萝卜素的薄层色谱图，可发现萱藻中类胡萝卜素主要由极性较小的胡萝卜素
类和极性较大的叶黄素类组成。其中萱藻色带 y1的 Rf值与 β-胡萝卜素标准品的 Rf值相近，萱藻色带
y2 的 Rf值与岩藻黄素标准品 Rf值相近，初步推测 y1组分可能为 β-胡萝卜素，y2组分可能为岩藻黄素。

图 1 萱藻类胡萝卜素薄层色谱图
Fig. 1 Thin layer chromatogram of carotenoids from Scytosiphon Lomentaria
注：1β-胡萝卜素标品，2 岩藻黄素标品，3 萱藻色带 y1，4 萱藻色带 y2，5 萱藻总类胡萝卜素

2.2 萱藻类胡萝卜素的 HPLC 分析
图 2 列出了薄层纯化后萱藻类胡萝卜素组分 y1和 y2的 HPLC 色谱图，在梯度洗脱条件下，其保
留时间分别为 28.113 min、9.659 min，峰面积百分比分别为 91.341%、96.219%。通过二极管阵列检
测器在 y1 和 y2 色谱峰的峰前沿、峰顶点、峰后沿三个位置采集光谱，发现三个位置的光谱均保持一
致，表明这些色谱峰纯度较高[16]，符合做理化检测、仪器分析及结构鉴定的要求。

A B
图 2 萱藻类胡萝卜素组分 y1、y2的 HPLC 色谱图（A：y1；B：y2）
Fig. 2 HPLC chromatogram of fractions y1 and y2 from Scytosiphon lomentaria（A：y1；B：y2）
2.3 萱藻类胡萝卜素的可见光谱及化学定性测试分析
萱藻类胡萝卜素 y1 和 y2 组分在不同溶剂中的最大吸收光谱、环氧基团测试及羰基基团测试结果
见表 1。
表 1 萱藻类胡萝卜素的可见光谱及化学定性测试分析
Table 1 Visible absorption spectra and chemical tests of carotenoids from Scytosiphon Lomentaria
组分 溶剂 λmax（nm） λmax 标品(nm) 环氧实验
蓝移
环氧基团 羰基实验
蓝移
羰基基团 初步推断
y1 乙醇 425 449 477 428 451 478 无变化

不含环氧

无变化

不含羰基

β-胡萝卜素
丙酮 428 453 480 429 454 482
氯仿 434 460 488 433 461 488
CS2 455 481 510 455 482 510
y2 乙醇 449 4689 449 469 蓝移
7-26nm
单环氧 蓝移
27nm
含酮基 岩藻黄素
丙酮 446 468 446 469
氯仿 459 482 459 481
CS2 450 476 505 450 477 506
萱藻类胡萝卜素各组分的可见光谱呈现出了类胡萝卜素典型的二指、三指峰图谱[17,18,19]，且各组
分在无水乙醇、丙酮、氯仿和二硫化碳中的最大吸收波长能与标准品基本一致。此外，经 HCl 处理后，
萱藻类胡萝卜素组分 y1颜色没有发生变化，也没有产生蓝移现象，推测其分子中不含 5,6 或 5,8-环氧
基团；而组分 y2颜色由黄色变为蓝色，波长变化在 7～26 nm 间，可以推测 y2分子中含有单环氧基团。
在萱藻类胡萝卜素的乙醇溶液中加入少量 NaBH4后，组分 y1波谱一直没有发生变化，说明其分子中
不含有羰基；组分 y2在 30 s 内其波谱没有发生任何变化，推测其分子中不含有醛基，但加入 NaBH4 30
min 后 y2最大吸收波长蓝移 27 nm，可以推断 y2分子中含有酮基。综合以上结果，可初步推测萱藻类
胡萝卜素 y1和 y2组分分别为 β-胡萝卜素和岩藻黄素。

2.4 萱藻类胡萝卜素的红外光谱分析
测定了萱藻类胡萝卜素的红外光谱，并对其组分主要特征吸收峰的振动模式作出解析，见表 2。
表 2 萱藻类胡萝卜素红外光谱分析
Fig.2 Analysis of FT-IR spectrum of carotenoids from Scytosiphon Lomentaria
振动波数（cm-1）
振动模式
y1 y2
— 3450 υ-OH(-OH 伸缩振动)
2957 2958 υ-CH2(C-H 伸缩振动)
2926 2923 υas CH2/ CH3(C-H 不对称伸缩振动)
2860 2852 υs CH2/ CH3(C-H 对称伸缩振动)
— 1919 υ C=C=C(C=C=C 伸缩振动)
— 1730 υ C=O(C=O 伸缩振动)
1628 1658 υ C=C(C=C 伸缩振动)
1457 1462 δas CH2/ CH3(C-H 不对称弯曲振动)
1378 1378 δas CH3(C-H 对称弯曲振动)
— 1270 υ C-O(C-O 伸缩振动)
— 1118 υ C-O(C-O 伸缩振动)
— 1073 υ C-O(C-O 伸缩振动)
965 965 δ=CH(=C-H 面外弯曲振动)
注：— 表示未见相应峰; υ (stretching vibration，伸缩振动)，υas (asymmetrical stretching vibration，不对称伸缩振动)，υas (symmetrial
stretching vibration，对称伸缩振动)，δ（bending vibration，弯曲振动)，δas(asymmetrical bending vibration，不对称弯曲振动)，δs
(symmetrical bending vibration，对称弯曲振动)。
从表 2 可知，萱藻类胡萝卜素组分 y2在 3450 cm-1处有明显的-OH 峰，表明 y2结构中含有-OH 基
团。在 2800～3000 cm-1范围内 y1、y2均有很强的 C-H 伸缩振动峰，此处为类胡萝卜素均有的吸收峰。
y2在 1919 cm-1处有明显的吸收峰，这是邻二烯的特征吸收峰[17]，表明 y2分子中存在邻二烯结构。y2
在 1730 cm-1处也有明显的吸收峰，这是 C=O 双键特征吸收峰，表明 y2分子中存在羰基基团。y1、y2
分别在 1628 cm-1和 1658 cm-1处吸收峰为 C=C 烯键的伸缩振动，可以推断 y1、y2分子中含有 C=C 双
键。在 1000～1300 cm-1范围内出现的 C-O 单键振动峰，表明 y2分子中存在 C-O 单键结构。y1、y2均
在 965 cm-1处有一个明显的吸收峰，此峰为双键中 C-H 键面外扭摆振动，属反式二取代乙烯的特征峰。
通过对萱藻类胡萝卜素各组分红外光谱的分析可以推测出，y1、y2分子中均含有甲、亚甲基和双
键，且以不饱和 C-H 链为主体。此外，y2分子中还含有 C=O、-OH、C=C 基团，呈现含氧类胡萝卜
素的特征。而 y1分子中不含此类基团，推测为不含氧的胡萝卜素。

2.5 萱藻类胡萝卜素的液质联用分析
由于组分 y1分子的极性较小，不易电离，利用 HPLC-ESI-MS 进行液质联用分析时，未得到有效
的离子，故此部分仅对 y2组分进行 HPLC-ESI-MS 分析。

A

B

C
图 3 萱藻组分 y2的高效液相色谱-电喷雾质谱图（A:高效液相色谱图，B:离子流图，C:质谱图）
Fig.3 HPLC-MS of y2 from Scytosiphon Lomentaria (A: HPLC profile; B: Ion chromatogram; C:Mass spectrum)
图 3 为萱藻类胡萝卜素组分 y2在 ESI 正离子电离方式下获得的质谱图。m/z 659.4318 是分子加合
了一个氢原子而产生的准分子离子峰[M+H]+，m/z 681.4409 是分子加合了一个钠原子而产生的
[M+Na]+离子峰，m/z 697.3914 是分子加合了一个钾原子而产生的[M+K]+离子峰，由此推测萱藻类胡
萝卜素组分 y2的相对分子质量为 658。图 3 中，m/z 641.4204 是[M+H-H2O]+离子峰，m/z 623.4212 是
[M+H-2H2O]+离子峰，而 m/z 581.3998、m/z 411.2683 均为岩藻黄素的特征碎片离子峰[12]。由此可推
断萱藻类胡萝卜素组分 y2为岩藻黄素。
通过薄层色谱、可见吸收光谱、化学反应测试、红外光谱及液质联用的分析结果，可确定萱藻中
含量的主要类胡萝卜素为 β-胡萝卜素和岩藻黄素。

2.6 萱藻类胡萝卜素含量的测定
以峰面积为纵坐标，以进样浓度为横坐标，绘制岩藻黄素标准曲线，可得到岩藻黄素的标准曲
线线性回归方程为 y=76.16x+207（浓度范围 10 μg/mL～200 μg/mL），相关系数 R2=0.9990。在此浓度
范围内，进样浓度与峰面积成线性关系。
以岩藻黄素为标准，测定萱藻中岩藻黄素的含量，再由面积归一法计算其它类胡萝卜素的相对
含量[20]，结果如下：
表 3 萱藻主要类胡萝卜素的相对含量
Table 3 The relative contents of major carotenoids in Scytosiphon Lomentaria


岩藻黄素 β-胡萝卜素
峰面积（%） 含量（μg/g dw） 峰面积（%） 含量（μg/g dw）
萱藻 78.82 2862.20 3.43 124.55
萱藻中的类胡萝卜素主要以岩藻黄素为主，其含量较高，达到 2862.20 μg/g (dw)，远高于新鲜海
带中类胡萝卜素的含量 723.07 μg/g (dw)[14]，因此萱藻是一种很好的岩藻黄素资源，具有一定的开发
利用价值。

3 结论
随着人们对海藻中类胡萝卜素研究的不断深入，海藻中所特有的类胡萝卜素—岩藻黄素越来越受
到人们的关注。由于岩藻黄素结构中含有独特的邻二烯结构，导致在某些生物活性及功能作用中体现
出其独特性，如减肥作用、降糖及降血脂作用[9,12]。因此，寻找及开发藻类中的岩藻黄素资源是近些
年来人们所关注的重点。经本文研究发现，萱藻中主要类胡萝卜素为 β-胡萝卜素和岩藻黄素，其含量
分别为 124.55 μg/g（dw）、2862.20 μg/g（dw）。由于其岩藻黄素含量较高，可作为岩藻黄素新资源进
行开发利用。
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