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香樟叶叶绿素的提取及稳定性研究



全 文 :香樟叶叶绿素的提取及稳定性研究
孙崇鲁
(浙江医药高等专科学校,浙江宁波 315100)
摘 要:通过正交试验优化香樟叶叶绿素提取工艺,并对香樟叶叶绿素的稳定性进行了研究。结果表明,提取香樟叶
叶绿素的优化工艺:以乙醇:丙酮=1 ∶ 1为提取剂,料液比 1 ∶ 6(g/mL),提取温度 60℃,提取时间 4.0 h。稳定性研究表
明:色素对酸和高温的耐受性差,光照能加速色素降解;大多数金属离子对其影响不大,但 Fe3+明显影响其稳定性;色
素对 H2O2敏感。
关键词:香樟叶;叶绿素;提取;稳定性
Extraction and Stability of Chlorophyll from Cinnamomum Camphora Leaves
SUN Chong-lu
(Zhejiang Pharmaceutical College, Ningbo 315100, Zhejiang, China)
Abstract:Extraction conditions of chlorophyll from Cinnamomum camphora leaves and their stability were
investigated by orthogonal test in this study. The optimal extraction conditions of chlorophyll are determined as
follows: using the mixture of acetone and alcohol with 1 ∶ 1 ratio as extraction solvent, the ratio of material to
solvent 1 ∶ 6, extraction temperature 60℃ and extraction time 4.0 h. The chlorophyll exhibited a poor stability to
acidity, heat and sunlight. No significant effect of metallic ions was found at low concentration. However, Fe3+
had a negative effect. It was sensitive to H2O2.
Key words:lotus leaves; chlorophyll; extraction; stability
作者简介:孙崇鲁(1981—),男(汉),实验师,硕士研究生,研究方向:
天然产物提取及应用。
樟树系樟树属的常绿乔木植物,是我国亚热带绿
阔叶林的主要树种之一,它在我国资源丰富。樟树具
有驱虫、防腐耐蛀的功能。樟树叶有提取色素、香料等
用来制成植物农药,制备氧化剂和医药产品等。且樟
树叶为可再生资源,其应用前景广阔[1]。植物中叶绿素
含量是植物生理生化及生态调查中的一个重要测量
参数,它不仅是表达植物生物量的一个指标,也是检
测植物健康程度及环境因子的关键指标[2]。叶绿素作
为一种天然色素广泛应用于医药、食品、化妆品等行
业[3-5],随着人们生活水平的提高,对天然色素的需求
量也日趋增长。本试验对香樟叶叶绿素提取工艺进行
优化,并对其稳定性进行了初步研究,旨在为香樟叶
叶绿素的提取和香樟叶综合开发利用提供理论参考。
1 主要仪器与试剂
UVmini-1240型紫外可见分光光度计:岛津(中
国)有限公司,香樟叶采自浙江医药高等专科学校校
内,丙酮、乙醚、乙醇、石油醚、氯仿、甲醇、抗坏血酸等
均为分析纯。
2 方法
2.1 叶绿素提取的工艺流程[6-7]
香樟叶→洗净→吸干表面水分→剪碎→称量→
浸提→离心→测吸光度值
2.2 单因素试验
按参考文献[8-9]的方法,分别对香樟叶叶绿素提取
过程中所用的提取剂、提取剂浓度、提取时间、料液比、
提取温度进行单因素试验。
2.3 正交试验
据香樟叶叶绿素提取的单因素试验结果,对料液
比、温度、提取时间进行 L9(33)正交试验,以确定浸提
叶绿素的优化条件。
2.4 香樟叶叶绿素稳定性的研究[10-12]
取一定量的香樟叶叶绿素提取液,稀释 10倍,分
基础研究
食品研究与开发
Food Research And Development
2012年 11月
第 33卷第 11期
61
别在不同条件下处理后,测定波长 665 nm处的吸光度
值,分析不同因素对香樟叶叶绿素稳定性的影响。
3 结果与分析
3.1 单因素对香樟叶叶绿素提取效果的影响
3.1.1 浸提溶剂的选择
称取香樟叶 5 g,以甲醇、95 %乙醇、丙酮、乙醚、氯
仿、乙醇:丙酮=1 ∶ 1、石油醚等 7种溶剂为提取剂,料
液比 1 ∶ 50(g/mL)于常温条件下分别浸提 1 d,量取
1 mL提取液于 10 mL的容量瓶中,定容后,于波长
665 nm处测吸光度值,结果见图 1。
由图 1可以看出,除了氯仿、石油醚外,其余提取
剂对香樟叶叶绿素的提取率都较高,最高的是混合溶
剂。故试验采用无水乙醇:丙酮=1 ∶ 1混合溶剂作为提
取剂。
3.1.2 提取剂浓度的选择
称取香樟叶 5 g,分别用无水乙醇:丙酮=4 ∶ 1、2 ∶ 1、
1 ∶ 1、1 ∶ 2、1 ∶ 4及丙酮和无水乙醇为提取剂,料液比
1 ∶ 50(g/mL),于常温条件下分别浸提 1 d。,量 1 mL取
液于 10 mL的容量瓶中,定容后,于波长 665 nm处测
吸光度值,结果见图 2。
可以看出,无水乙醇 ∶丙酮=1 ∶ 1时,提取效果较好。
3.1.3 料液比的选择
称取香樟叶 5 g,以无水乙醇∶丙酮=1∶1 为提取
剂,料液比分别为 1∶5、1∶6、1∶7、1∶8、1∶9、1∶10(g:mL)
于常温条件下分别浸提 1 d,量取 0.5mL提取液于 10mL
的容量瓶中,定容后,于波长 665 nm处测吸光度值,结
果见图 3。
由图 3可以看出,料液比为 1 ∶ 6(g/mL)时,提取
效果优于其他情况。
3.1.4 提取温度的选择
称取香樟叶 5 g,以无水乙醇:丙酮=1 ∶ 1为提取
剂,料液比分别为 1 ∶ 6(g/mL),分别在 30、40、50、60、
70、80、90 ℃加热回流提取 2 h,提取液定容后,于波长
665 nm处测吸光度值,结果见图 4。
由图 4可以看出,30 ℃~70 ℃时提取液吸光度值
明显增大,但当温度超过 70 ℃以后,提取液吸光度值
开始下降,可能和叶绿素本身的热稳定性有关。选定
70℃作为进一步研究的温度条件。
3.1.5 提取时间的选择
称取香樟叶 5 g,以选定的溶剂、料液比,在 70 ℃
分别浸提 1.0 h、2.0 h、3.0 h、4.0 h、5.0 h,提取液定容
后,于波长 665 nm处测吸光度值,结果见图 5。
由图 5可以看出,提取时间为 2.0 h时,提取效果
最好。
3.2 正交试验
经过单因素试验,确定正交试验因素水平,见表1,
试验结果见表 2。
由表 2可知,3个因素影响次序是 B>C>A,优化提
取工艺是 A3B2C2,料液比 1 ∶ 6(g/mL)、温度 60℃、提取
图 1 溶剂对香樟叶叶绿素提取效果的影响
Fig.1 Effects of different solvents on extraction of chlorophyll
from Cinnamomum camphora leaves
溶剂种类
丙酮 乙醚
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
甲醇




95%
乙醇
氯仿 混合
溶剂
石油醚
图 3 料液比对香樟叶叶绿素提取效果的影响
Fig.3 Effects of the ratio of material to liquid on extraction of
chlorophyll from Cinnamomum camplora leaves
料液比/(g/mL)
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
1∶4




1∶5 1∶6 1∶7 1∶8 1∶9 1∶10
图 2 混合溶剂配比对香樟叶叶绿素提取效果的影响
Fig.2 Effects of different ratio of mixed solvents on extraction of
chlorophyll from Cinnamomum camphora leaves
乙醇∶丙酮
1.2
1
0.8
0.6
0.4
乙醇




4∶1 2∶1 1∶1 1∶2 1∶4 丙酮
温度/℃
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
30




40 50 60 70 80 90
图 4 提取温度对香樟叶叶绿素提取效果的影响
Fig.4 Effects of temperature on extraction of chlorophyll from
Cinnamomum camphora leaves
孙崇鲁:香樟叶叶绿素的提取及稳定性研究 基础研究
62
时间 4.0 h。按 A3B3C2进行 3次平行试验,测得平均吸
光度值为 1.609。
3.3 香樟叶叶绿素的稳定性研究
3.3.1 光照对香樟叶叶绿素稳定性的影响
取经 10倍稀释的叶绿素提取液,于太阳光下分别
照射 1、2、3、4、5、6 h后测定其吸光度值。结果见图 6。
图 6表明,随着叶绿素在自然光条件下暴露时间
的增长,叶绿素提取液的吸光度值在持续下降,当光
照 4h时,叶绿素吸光度值下降为 0.201,而后 4 h吸光
度值变化很小,至 6 h时,吸光度值为 0.184。
3.3.2 温度对香樟叶叶绿素稳定性的影响
取叶绿素提取液置于 75 ℃~95 ℃的水浴锅中温
育 1 h,冷却后测定其吸光度值,结果见表 3。
表明,叶绿素在 85℃前吸光度值明显减小,但 85℃
温育后其吸光度值降低幅度不大,即香樟叶叶绿素具
有一定耐高温性。
3.3.3 pH对香樟叶叶绿素稳定性的影响
取叶绿素提取液,调节提取液的 pH分别为 1、3、
5、7、9、11、13,测定其吸光度值,结果见图 7。
表明,随着 pH的增加,香樟叶叶绿素的吸光度值
也在增加,当 pH≥7时,其吸光度明显下降,即 pH对
香樟叶叶绿素的稳定性影响较大。
3.3.4 香樟叶叶绿素的耐氧化性和耐还原性
取定容后的叶绿素提取液 10 mL,分别加入 5 %
的抗坏血酸溶液、5%的过氧化氢溶液 1mL,结果见表4。
表 1 因素水平表
Table 1 Factors and levels of orthogonal test
水平
因素
A时间/h B温度/℃ C料液比/(g/mL)
1 2 50 1:5
2 3 60 1:6
3 4 70 1:7
表 2 优化提取条件 L9(33)正交试验设计及结果
Table 2 Design and results of orthogonal test of optimization of
extraction conditions
试验号 A时间 B温度 C料液比 测得吸光度值
1 1 1 1 1.020
2 2 2 2 1.428
3 3 3 3 1.165
4 1 2 3 1.066
5 2 3 1 1.204
6 3 1 2 1.185
7 1 3 2 1.278
8 2 1 3 0.960
9 3 2 1 1.559
K1 3.364 3.165 3.783
K2 3.592 4.053 3.891
K3 3.909 3.647 3.191
R 0.545 0.888 0.700
图 6 光照对香樟叶叶绿素的影响
Fig.6 Effects of light on stability of chlorophyll from
Cinnamomum camphora leaves
时间/h
1.6
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0




2 4 6 71 3 5
表 3 温度对荷叶叶绿素稳定性的影响
Table 3 Effects of temperature on stability of chlorophyll from
Cinnamomum camphora leaves
温度/℃ 25 75 85 95
吸光度值 1.430 1.086 0.883 0.871
色素残存率/% 100 75.9 61.8 60.9
图 7 pH值对香樟叶叶绿素稳定性的影响
Fig.7 Effects of pH value on stability of chlorophyll
pH
1.4
1.3
1.2
1.1
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
1




5 9 133 7 11
提取时间/t
1.3
1.25
1.2
1.15
1.1
1.05
1




2 3 4 5
图 5 提取时间对香樟叶叶绿素提取效果的影响
Fig.5 Effects of time on extraction of chlorophyll from
Cinnamomum camphora leaves
表 4 氧化还原剂对叶绿素的影响
Table 4 Effects of oxidizer and reducer on stability of chlorophyll
from Cinnamomum camphora leaves
试剂
吸光度值
颜色变化
初始值 10 min 60 min
H2O2 1.431 0.801 0.797 绿色明显变暗
抗坏血酸 1.431 1.194 1.161 绿色略微变浅
孙崇鲁:香樟叶叶绿素的提取及稳定性研究基础研究
63
3 结论
实验的结果表明,影响葛叶总黄酮提取率的主要
因素是提取温度,其次是提取时间,总黄酮提取率随温
度升高,提取时间延长而增加,影响最小的是溶剂体
积。而三者因素对葛蔓的影响均不大,因此,根据实验
的实际情况可将提取温度设定为 80℃~100℃、提取时
间为 30 min~40 min、溶剂体积为 50 mL~60 mL,即可达
到最佳的提取效果。
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91
收稿日期:2012-04-10
加入 5 %抗坏血酸使绿色略微变浅,其吸光度值
略微下降。但加入 5%过氧化氢使绿色明显变暗,其吸
光度值明显下降。因此,香樟叶叶绿素耐还原性较好,
但氧化剂对其稳定性有一定影响。
3.3.5 金属离子对叶绿素稳定性的影响
取叶绿素提取液,分别加入浓度为 1 mg/mL 的
Al3+、Zn2+、Na+、Fe3+、Ca2+、Cu2+和 Mg2+,观察叶绿素溶液
颜色变化,1h后测定其吸光度值,结果见表 5。
Ca2+、K+、Na+、Cu2+、Pb2+、Zn2+对该叶绿素无明显影
响,Fe3+对叶绿素的影响较大,使溶液变为黑色。
4 结论
通过对香樟叶叶绿素提取条件的研究,得出香樟
叶叶绿素提取的优化工艺是以乙醇:丙酮=1 ∶ 1为提
取剂,料液比 1 ∶ 6(g/mL),提取温度 60 ℃,提取时间
4.0 h。优化工艺下香樟叶叶绿素吸光度值为 1.609。对
香樟叶叶绿素的稳定性研究表明,光照影响香樟叶叶
绿素的稳定性,当光照时间达 4h时,叶绿素吸光度值
急剧下降;叶绿素在 85 ℃前吸光度值明显减小,但
85 ℃后其吸光度值降低幅度不大,即香樟叶叶绿素具
有一定耐高温性;pH对香樟叶叶绿素的稳定性影响较
大,随着 pH的增加,香樟叶叶绿素的吸光度值也在增
加,当 pH≥7时,其吸光度明显下降;香樟叶叶绿素耐
还原性较好,但氧化剂对其稳定性有一定影响;Ca2+、
K+、Na+、Cu2+、Pb2+、Zn2+对该叶绿素无明显影响,Fe3+对
叶绿素的影响较大。因此在香樟叶叶绿素的提取、加
工处理、储存和使用过程中,应尽可能在避光、低温、中
性条件下进行,防止 H2O2、抗坏血酸、Fe3+等的不良影
响。可考虑制备相应的盐类以提高其稳定性。
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收稿日期:2012-03-23
表 5 金属离子对荷叶叶绿素稳定性的影响
Table 5 Effects of metal ion on stability of chlorophyll from
Cinnamomum camphora leaves
金属离子 对照 Ca2+ Fe3+ K+ Na+ Cu2+ Pb2+ Zn2+
颜色变化 绿色 绿色 黑色 绿色 绿色 绿色 绿色 绿色
(上接第 27页)
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孙崇鲁:香樟叶叶绿素的提取及稳定性研究 基础研究
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