全 文 ： 2011, Vol. 32, No. 22 食品科学 ※工艺技术124
富硒小麦苗中β-胡萝卜素的提取及纯化
焦宇知，翟玮玮
(江苏食品职业技术学院，江苏 淮安 223003)
摘 要：对小麦苗中类胡萝卜素超声波辅助提取工艺进行优化，用氧化镁交换层析柱分离和纯化β-胡萝卜素，高
效液相色谱法梯度洗脱分离并测定β-胡萝卜素质量浓度和纯化过程含量。结果表明，小麦苗中类胡萝卜素超声波
辅助提取最佳工艺参数为料液比 1:50(g/mL)、石油醚:丙酮为 95:5(V/V)、超声功率 300W、提取时间 50min、室温
条件下提取 3次，最优条件下总类胡萝卜素含量 12.85mg/g、β-胡萝卜素含量 4.86mg/g；提取液在波长 447nm处检
测到有多处吸收峰，表明富硒小麦苗有色物质组成复杂；氧化镁交换层析柱纯化β-胡萝卜素得率达到 93.37%；纯
化液在保留时间 17.138min处出峰，且保留时间 16.726min仍有小峰出现，纯化所得β-胡萝卜素峰可能含有多种结
构相似的物质。
关键词：富硒小麦苗；β- 胡萝卜素；超声波；高效液相色谱法
Extraction and Purification ofβ-Carotene in Selenium-enriched Wheat Seedling
JIAO Yu-zhi，ZHAI Wei-wei
(Jiangsu Food Science College, Huai
，
an 223003, China)
Abstract ：Ultrasound-assisted extraction and subsequent MgO column chromatography was used to purifyβ -carotene from
elenium-enriched wheat seedling. The quantitative analysis ofβ -carotene was performed using high performance liquid
chromatography (HPLC). Using orthogonal array design method, the optimal process parameters for ultrasound-assisted
extraction of carotenoids from wheat seedling were petroleum ether-acetone mixture with a ratio of 95:5 (V/V) as the extraction
solvent at a material/liquid ratio of 1:50 for triple repeated extraction at room temperature under the assistance of 300 W
ultrasound power for 50 min each time. Under the optimal extraction conditions, the yield of carotenoids andβ -carotene from
wheat seedling were up to 12.85 mg/g and 4.86 mg/g, respectively. Multiple adsorption peaks of the obtained extract were observed
at 447 nm, which suggested that the composition of pigments in wheat seedling was complicated. The recovery ofβ -carotene
was 93.37% after purification by MgO column chromatography. The purifiedβ -carotene presented an absorption peak at the
retention times of 17.138 min and 16.726 min, respectively, suggesting the possible presence of some compounds with similar
chemical structures.
Key words：wheat seedling；β-carotene；ultrasound；high performance liquid chromatography (HPLC)
中图分类号：TS202.3 文献标识码：A 文章编号：1002-6630(2011)22-0124-04
收稿日期：2011-06-30
基金项目：江苏省“青蓝工程”项目(苏教师[2007]2号)；江苏省食品加工工程技术研究开发中心平台项目(苏教财[2010]69号)；
国家科技部星火计划项目(2011GA690094)；江苏省教育厅高校科研成果产业化推进项目(JHB2011-76)；
淮安市科技局工业科技支撑项目(HAG2010054)
作者简介：焦宇知(1979—)，男，讲师，硕士，研究方向为功能性食品因子的开发及应用。E-mail：ningmen3749574@163.com
β-胡萝卜素在人体内可转化成 VA，具有强抗氧
化、抑制癌细胞增殖、提高机体免疫力和改善视力等
功能，可作为食品添加剂和营养增补剂[1-5]。目前β-胡
萝卜素的提取研究主要集中于果蔬、藻类和真菌，对
麦苗中β- 胡萝卜素的提取和分离纯化研究很少，本实
验拟采用超声辅助提取法从富硒小麦苗中提取总类胡萝
卜素，并用氧化镁柱纯化β- 胡萝卜素，采用高效液相
色谱法(high performance liquid chromatography，HPLC)
分离和测定β-胡萝卜素含量及得率，从而为廉价的小麦
苗资源的深度开发提供参考。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
麦种(淮麦 19) 淮安市农业科学研究院；β-胡萝卜
125※工艺技术 食品科学 2011, Vol. 32, No. 22
素标准样品 美国 Sig ma 公司；其他试剂均为色谱
纯或分析纯。
1.2 仪器与设备
TU-1900型紫外分光光度计 北京普析通用有限公
司；KQ2200B型超声波清洗器 昆山市超声仪器有限
公司；Agilent Zorbax SB C18色谱柱(250mm× 4.6mm，
5μm)(配DAD检测器) 美国安捷伦公司；RE52型旋转
蒸发仪 上海亚荣生化仪器厂。
1.3 方法
1.3.1 富硒小麦苗粉的制备
麦种放入25mg/L的亚硒酸钠溶液中浸泡24h(以培养
液没过麦种为准)，于植物培养箱中避光培养，清水洗
净后改用等量自来水培养，每日两次。待出芽后，在
自然光照和室温条件下培养，等出苗后 1cm左右采用等
体积的 40mg/L亚硒酸钠溶液培养，10日左右后改为清水
培养，取 15cm左右的叶片，采用 0.5g/100mL过氧乙酸浸
泡 5min消毒，再洗净，浸入 1g/100mL食盐水，90℃漂
烫 2min，冷水漂洗后，低温真空干燥，粉碎后过 80目
筛，得到富硒小麦苗粉。
1.3.2 富硒小麦苗粉中类胡萝卜素的提取[6-10]
富硒小麦苗粉→加丙酮和石油醚→超声辅助提取→
减压蒸馏→浸膏(类胡萝卜素粗品)→丙酮溶解、定容→
类胡萝卜素提取液
称取 1.0000g的富硒小麦苗粉，置于 100mL的锥形
瓶中，按照一定的比例加入丙酮和石油醚混合提取剂，
超声波辅助提取 3次，旋转蒸发回收有机溶剂，得到膏
状类胡萝卜素粗品，加入丙酮溶解，定容至 100mL，得
到类胡萝卜素提取液。
1.3.3 富硒小麦苗粉中总类胡萝卜素含量和β-胡萝卜
素的测定
取 2mL类胡萝卜素提取液，用丙酮定容至 100mL，
在此波长处测定吸光度，按照下式计算总类胡萝卜素
含量。

A×V×F×10
Y总类胡萝卜素 /(mg/g)＝————————

2500×m
式中：Y总类胡萝卜素为总类胡萝卜素含量 /(mg/g)；A为富
硒小麦苗粉提取液在可见光区最大吸收波长处的吸光度
(选择 447nm)；V为提取液总体积(100mL)；F为测定时
稀释倍数，50；2500 为类胡萝卜素经验吸光系数；m
为富硒小麦粉质量 / g。
取 1mL提取液，用丙酮定容至 100mL，用HPLC法
测定提取液中β-胡萝卜素质量浓度 /(mg/L)。
1.3.4 氧化镁交换层析柱纯化β-胡萝卜素
取 8g氧化镁，干法装柱，柱底加入玻璃纤维，氧
化镁层高约 8cm，同时加入 1cm高的无水碳酸钠及 20mL
石油醚，管下部插入抽滤瓶中，抽滤，当接近碳酸钠
表面时，取 10mL提取液加入层析管中，当提取液接近
碳酸钠表面时，用 97:3(V/V)的石油醚 -丙酮混合有机溶
剂作为洗脱剂冲洗柱体，当黄色层移至柱下部时，立
即接收，直至黄色全部洗脱，洗脱液呈无色为止。洗
脱液减压蒸馏后得到纯化后的β- 胡萝卜素，用石油醚
溶解定容至 100mL，取 2mL，用石油醚定容至 100mL，
用 HPLC法测定β-胡萝卜素质量浓度。
1.3.5 β-胡萝卜素的液相色谱分离和测定[11-14]
β-胡萝卜素标准品、提取液和纯化液分别在 420～
500nm波长处扫描，得到其最大吸收波长。
液相色谱条件色谱柱：Agilent Zorbax SB C 18色
谱柱(250mm× 4.6mm，5μm)；柱温 30℃；进样体积
20μL；流动相：乙腈 -异丙醇 -甲醇；采用梯度洗脱：
0~10min，乙腈 -异丙醇 -甲醇(60:15:25，V/V)；11～
25min，乙腈 -异丙醇 -甲醇(30:50:20，V/V)；25～30min，
乙腈 -异丙醇 -甲醇(60:15:25，V/V)；流速1mL/min。DAD
检测波长为可见光区最大波长(447nm)。将标准对照品配
成 0、0.1、0.2、0.4、0.8、1.6mg/L梯度溶液，混合
标准品色谱分析条件同上，得到标准品浓度 -峰面积标
准曲线。
2 结果与分析
2.1 富硒小麦苗粉中类胡萝卜素的提取
因素
水平 A 料液 B 石油醚: C 超声波 D 提取
比(g/mL) 丙酮(V/V) 功率 /W 时间 /min
1 1:40 97:3 250 30
2 1:50 95:5 300 50
3 1:60 93:7 350 70
表 1 富硒小麦苗粉中类胡萝卜素的提取正交试验因素水平表
Table 1 Coded values and corresponding experimental values of the
optimization parameters used in orthogonal array design
试验号 A B C D 总类胡萝卜素含量 /(mg/g)
1 1 1 1 1 9.85
2 1 2 2 2 11.72
3 1 3 3 3 11.75
4 2 1 2 3 12.26
5 2 2 3 1 12.28
6 2 3 1 2 12.65
7 3 1 3 2 11.29
8 3 2 1 3 11.98
9 3 3 2 1 11.84
k1 11.11 11.13 11.49 11.32
k2 12.40 11.99 11.94 11.89
k3 11.70 12.08 11.77 12.00
R 1.29 0.95 0.45 0.67
表 2 富硒小麦苗粉中类胡萝卜素的提取正交试验设计及结果
Table 2 Orthogonal array design layout and experimental results
2011, Vol. 32, No. 22 食品科学 ※工艺技术126
在单因素试验的基础上[15]确定影响富硒小麦苗粉中
类胡萝卜素提取的 4个主要因素，分别为料液比、溶剂
比例(石油醚 -丙酮)、超声功率和提取时间，以总类胡
萝卜素含量为指标，进行正交试验，因素水平见表 1，
结果见表 2。
从表 2可以看出，影响富硒小麦苗粉中类胡萝卜素
提取工艺因素的主次关系为 A＞ B＞D＞ C。料液比影
响最大，料液比过小，可能导致类胡萝卜素在减压蒸
馏过程中的损失；溶剂比例对总类胡萝卜素的含量影响
显著程度次之，丙酮比例的增加对于总类胡萝卜素的含
量的提高有正相关，可能与丙酮的比例提高一定程度上
改变了提取溶剂的极性有关；提取时间对总类胡萝卜素
的含量影响较小，当提取时间达到 50min时，提取率增
加幅度显著下降，超声波功率对总类胡萝卜素的含量影
响最小。最佳工艺条件为 A 2B 3C 2D 3，综合考虑溶剂比
例为95:5和93:7以及提取时间为50min和70min时总类胡
萝卜素含量无明显增加，因此，选择最佳工艺条件为
A2B2C2D2，即料液比 1:50、石油醚:丙酮 95:5(mL/mL)、
超声功率 300W、提取时间 50min。在最优条件下的验
证实验结果表明，总类胡萝卜素含量为 12.85mg/g。
2.2 富硒小麦苗粉中类胡萝卜素的分离
从图 1 可以看出，β- 胡萝卜素标准溶液在波长
447nm处出现最大吸收峰，因此测定波长选择 447nm。
β- 胡萝卜素标准品、类胡萝卜素提取液和氧化镁
柱层析后的 HPLC色谱图见图 2～4。
由图 3可知，在波长 447nm处类胡萝卜素提取液
HPLC可以分离检测到含有多处吸收峰，说明其中类胡
萝卜素种类很多，且从图 3各峰面积对比可以看出，β-
胡萝卜素在富硒小麦苗中质量浓度较高，但含量最高的
有色物质出现在保留时间 13.728min处，其组成有待进
一步分析。从图 3 还可以看出，经过梯度洗脱后，β-
胡萝卜素可以较好的得以分离，但是从图 4 可以看出，
在β-胡萝卜素(保留时间17.138min)附近有一个小峰(保留
时间 16.726min)，说明图 3中的β-胡萝卜素出峰处是一
种混合物，杂质可能是与β- 胡萝卜素结构相似且极性
相似的一种或多种物质。
从图 5和图 6比较可以看出，提取液经纯化后，相
当部分在 447nm和 475nm吸收峰以外有吸收的物质被去
图 2 β-胡萝卜素标准品 HPLC图 (β-胡萝卜素质量浓度 0.41mg/L)
Fig.2 HPLC chromatogram ofβ-carotene standard
100
80
60
40
20
0
m
A
U
时间 /min
5 10 15 20 25 30
图 3 类胡萝卜素提取液 HPLC图
Fig.3 HPLC chromatogram of carotenoid extract
100
80
60
40
20
0
m
A
U
时间 /min
5 10 15 20 25 30
图 1 β- 胡萝卜素标准溶液在可见光区扫描图
Fig.1 Scanning spectrum ofβ-carotene standard solution
0.16
0.14
0.12
0.08
0.04
0.00
A
波长 /nm
420 440 460 480 500
图 4 类胡萝卜素提取液经氧化镁柱层析后的 HPLC图
Fig.4 HPLC chromatogram of β-carotene purified from carotenoid
extract by MgO column chromatography
160
140
120
100
80
60
40
20
0
m
A
U
时间 /min
5 10 15 20 25 30
图 5 类胡萝卜素提取液可见光扫描图
Fig.5 Scanning spectrum of carotenoid extract
0.16
0.14
0.12
0.08
0.04
0.00
A
波长 /nm
420 440 460 480 500
127※工艺技术 食品科学 2011, Vol. 32, No. 22
除或浓度下降，且图 5和图 6最大吸收峰都表现出与β-
胡萝卜素标准溶液一致，同时，提取液中在 13.728min
处出峰的物质或混合物虽然可能质量浓度较高，但不影
响提取液最大吸收峰与β- 胡萝卜素标准溶液一致。
2.3 富硒小麦苗粉中β-胡萝卜素含量的测定
β-胡萝卜素标准曲线
Y = 2.2437X－ 0.015
(X为峰面积，Y为质量浓度 /(mg/L))
相关系数 0.9992
富硒小麦苗粉提取液中β-胡萝卜素含量 A/(mg/L) 48.64
富硒小麦苗粉中β-胡萝卜素含量 /
4.86
(mg/g)(以提取率 100%计)
氧化镁柱层析后β-胡萝卜素含量 B/(mg/L) 45.42
氧化镁柱层析后β-胡萝卜素得率(A/B)× 100 93.37%
表 3 β-胡萝卜素标准品标准曲线及富硒小麦苗中β-胡萝卜素
含量
Table 3 Standard curve ofβ-carotene and purity and recovery of
β-carotene from carotenoids extracted from wheat seedling
从表 3可以看出，富硒小麦苗粉中β-胡萝卜素含
量为 4.86mg/g，高于文献报道的大麦苗中β-胡萝卜素
含量(4.268mg/g)[16]，经氧化镁柱层析分离纯化后，β-胡
萝卜素得率达 93.37%。
3 结 论
富硒小麦苗中类胡萝卜素超声波辅助提取最佳工艺
参数为料液比 1:50(g/mL)、石油醚:丙酮为 95:5(V/V)、超
声功率 300W、提取时间 50min。最优化条件下总类胡
萝卜素含量达 12.85mg/g，富硒小麦苗粉中β-胡萝卜素
含量为 4.86mg/g，提取液在波长 447nm处检测到有多处
吸收峰，富硒小麦苗有色物质组成复杂。
氧化镁交换层析柱纯化β-胡萝卜素得率 93.37%；
液相色谱分析表明，β-胡萝卜素在保留时间 17.138min
处出峰，且保留时间 16.726min仍有小峰出现，纯化所
得β- 胡萝卜素峰可能含有多种结构相似的物质。
参 考 文 献 ：
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图 6 类胡萝卜素纯化液可见光扫描图
Fig.6 Scanning spectrum ofβ -carotene purified from carotenoid
extract by MgO column chromatography
0.16
0.14
0.12
0.08
0.04
0.00
A
波长 /nm
420 440 460 480 500