全 文 ：第 31 卷 第 5 期 青 海 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版 ) Vol. 31 No. 5
2013 年 10 月 Journal of Qinghai University(Natural Science Edition) Oct. 2013
收稿日期:2013 － 04 － 11
基金项目:青海省重点企业技术创新项目(2011 － JC － 44)
作者简介:张志强(1969—) ，男，河北徐水人，教授。研究方向:化工分离。
万寿菊叶黄素的提取与皂化条件的研究
张志强，凡前峰，李佳佳，张 晗，靳瑞芝
(青海大学化工学院，青海 西宁 810016)
摘要:为了提高叶黄素的收率，需要优化叶黄素酯的提取和皂化条件，采用单因素实验设计确
定万寿菊叶黄素的提取和皂化条件。实验结果表明:采用正己烷 －丙酮 －无水乙醇 －甲苯
(10∶7∶6∶7，v /v)混合溶剂作为提取剂，提取温度为 45 ℃，提取时间为 20 min，以每毫升甲醇溶
液中含 0. 4 g氢氧化钾为皂化剂，在 55 ℃下进行热皂化，提取及皂化效果较佳。
关键词:万寿菊;叶黄素;提取;皂化
中图分类号:TS202. 3 文献标志码:A 文章编号:1006 － 8996(2013)05 － 0039 － 05
Lutein extraction and saponification from marigold
ZHANG Zhiqiang，FAN Qianfeng，LI Jiajia，ZHANG Han，JIN Ｒuizhi
(School of Chemical Engineering，Qinghai University，Xining 810016，China)
Abstract:In order to improve the yield of lutein，it is necessary to optimize the conditions of lutein
extraction and saponification. In this paper，optimal processing conditions were determined on the
base of single-factor experiment. The extraction agent was a mixture of hexane-acetone-ethanol-
methylbenzene with volume ratio of 10∶7∶6∶7 and the extraction was at 45 ℃ for ca 20 min. Hot sa-
ponificaton at 55 ℃ with potassium hydroxide in methanol 0. 4 g /ml was used.
Key words:marigold;lutein;extraction;saponification
万寿菊(Tagetes erecta)又名臭芙蓉，为菊科万寿菊属一年生草本植物［1］。在我国西北种植的万寿
菊花产量高、色素含量高，种植面积逐年增长［2］。万寿菊是生产叶黄素的重要原料，过去相当长的时期
内，在食品、医药、饮料等行业中，人工合成色素一直占据统治地位，随着人们生活水平的提高，人们对健
康的要求也越来越高，绿色无公害产品将成为 21 世纪的主流产品，叶黄素的相应产品也有了很大的市
场潜力，这就对万寿菊叶黄素的提取与皂化有了更高的要求。本文研究了万寿菊叶黄素的提取及皂化
条件，以期对同一种万寿菊原料获得更高的叶黄素收率。
1 实验试剂与仪器
1. 1 实验材料
购自内蒙古自治区赤峰市鑫卉公司的万寿菊干花颗粒。
1. 2 实验试剂与仪器
正己烷、丙酮、甲苯、无水乙醇、甲醇、氢氧化钾、无水硫酸钠等均为 A. Ｒ. 级，天津百世化工有限公
司生产;硅胶、硅藻土、氧化镁为层析专用试剂，上海建信有限公司试剂厂生产;叶黄素标准品(95%) ，
上海融禾医药科技发展有限公司提供。
高速万能粉碎机(FW －200) ，天津市华鑫仪器厂;数显恒温水浴锅(HH － 4) ，江苏金坛市晶玻实验
仪器厂;电子天平(AB104 － N) ，梅特勒—托利多仪器(上海)有限公司;可见分光光度计(722) ，上海菁
DOI:10.13901/j.cnki.qhwxxbzk.2013.05.015
青海大学学报 第 31 卷
华科技仪器有限公司;循环水真空泵(SHI － III) ，上海亚荣生化仪器厂。
2 实验原理
2. 1 万寿菊中叶黄素酯的提取原理
叶黄素在万寿菊中是以与月桂酸、肉豆蔻酸、油酸以及亚麻酸所形成的酯形式存在，叶黄素酯的提
取方法主要有有机溶剂浸提法、超临界 CO2萃取法、超声波辅助法等。实验选用有机溶剂浸提法提取万
寿菊叶黄素酯。根据相似相溶原理，即被提取组分在极性相近的有机溶剂中的溶解度大。
2. 2 万寿菊中叶黄素酯的皂化原理
叶黄素酯经过有机溶剂的浸提后仍然以酯的形式存在，为了获得叶黄素单体就必须采用皂化水解
的方法，脱去叶黄素上的脂肪酸官能团。其反应方程见图 1。
图 1 万寿菊叶黄素皂化反应
Fig. 1 The chemical equation of lutein saponification
3 实验方法
3. 1 原料预处理
万寿菊干花颗粒在 65 ℃下烘 12 h，经粉碎后过 60 目筛［3］，筛下物作为实验原料冷藏备用。
3. 2 实验步骤
3. 2. 1 叶黄素酯的提取
(1)提取剂。叶黄素属于类胡萝卜素的一种，叶黄素酯在中性条件下难溶于水、甲醇等极性较大的
有机溶剂，易溶于极性小的溶剂。因此选用正己烷(A)、石油醚(B)、丙酮(C)、正己烷 －丙酮 －无水乙
醇 －甲苯(10∶7∶6∶7，v /v) (D)、丙酮 －石油醚(1∶1，v /v) (E)、无水乙醇(F)等单一或混合溶剂进行提
取实验。
(2)提取温度。叶黄素酯在 70 ℃以上容易氧化变质，且温度升高易导致溶剂挥发，增加溶剂的损
失。所以，提取温度不宜超过 70 ℃。提取温度选取 22. 5(室温)、35、45、55、65 ℃进行实验。
(3)提取时间。提取时间过短会造成叶黄素酯浸提不完全，影响叶黄素的收率。提取时间过长会
造成设备生产能力的下降，选取提取时间为 20、40、60、80 min进行实验。
3. 2. 2 叶黄素的皂化
(1)皂化液。分别配制氢氧化钾 －甲醇饱和溶液、氢氧化钠 －甲醇饱和溶液，加入叶黄素酯的浸提
液中进行皂化。
(2)皂化液浓度。分别配制 0. 10、0. 15、0. 25、0. 30、0. 35、0. 40 g /mL浓度的皂化液进行皂化。
(3)皂化方式。根据文献［4］报道，皂化方式对叶黄素酯的皂化有较大影响，热皂化比冷皂化效果
更佳。热皂化是在 55 ℃水浴皂化 20 min，冷皂化是在室温下避光皂化 12 h。
4 分析方法
叶黄素酯和叶黄素单体均为色素，而万寿菊中色素的成分较为单一。在低浓度下叶黄素的浓度与
溶液的吸光值成正比，即吸光值越高，叶黄素含量越高，叶黄素的收率就越高。因此，通过比较吸光值的
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第 5 期 张志强等:万寿菊叶黄素的提取与皂化条件的研究
大小可选取提取、皂化的工艺条件。
4. 1 仪器的校正
准确称取标准参比物苯基偶氮乙苯酚 0. 124 g，溶于 500 mL丙酮 －异丙醇为(1∶1，v /v)的混合溶剂
中，再用该溶剂稀释 25 倍，用 722 型可见光分光光度计测得的在 A474下的吸光值，在 A474下的理论吸光
值为 0. 561［4］。
4. 2 吸收波长的确定
测得叶黄素溶液从 400 ～ 500 nm的吸光值，如图 2 所示。
图 2 不同波段的吸光值
Fig. 2 The absorbance of different wavelengths
由图 2 可知，叶黄素溶液在 444 nm和 474 nm处有两个吸收峰，并在 444 nm 处有最大吸收峰。根
据参考文献［5］可知，在 444 nm处胡萝卜素对叶黄素的测定有干扰，因此本实验选择在 474 nm处测定
叶黄素的吸光值。
4. 3 分析步骤
称取一定量的万寿菊干粉加入 100 mL三角瓶中，加入一定量的提取剂后摇匀。在避光条件下水浴
加热，回流提取一定时间后自然冷却至室温。用移液管移取上清液加入棕色容量瓶中，并加入皂化液皂
化。皂化完成后，加入一定量的正己烷，并用 10%硫酸钠溶液定容，并避光放置 1 h。用移液管小心吸
取 2 mL上清液，加入层析柱中进行吸附。先加入胡萝卜素洗脱剂，使胡萝卜素洗脱，然后用叶黄素洗脱剂
洗下叶黄素，并用叶黄素洗脱剂作为空白溶液，采用 722型可见分光光度计在 λ =474 nm处测定吸光值。
5 结果与分析
5. 1 万寿菊叶黄素酯的提取
5. 1. 1 提取剂的选择
由图 3 可知，溶剂种类对提取效果影响较大，主要是由于溶剂的极性差异使其对叶黄素及叶黄素酯
的溶解能力不同，以正己烷 －丙酮 －无水乙醇 －甲苯(10∶ 7∶ 6∶ 7，v /v)混合溶剂为提取剂的浸提液的吸
光值最高，正己烷 －丙酮 －无水乙醇 －甲苯(10∶7∶6∶7，v /v)混合溶剂对叶黄素酯的提取较完全。
图 3 提取剂对提取效果的影响
Fig. 3 The effect of different agents on extraction
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青海大学学报 第 31 卷
5. 1. 2 提取温度的选择
由图 4 可知，随着温度越高，吸光值明显增大，叶黄素酯的溶解度明显增加，实验表明温度升高有利
于叶黄素酯向提取剂中扩散。但提取温度达到 35 ℃后，提取液的吸光值趋于稳定，温度变化对叶黄素
吸光值的影响小。因此，选取提取温度为 45 ℃。
图 4 提取温度对提取效果的影响
Fig. 4 The effect of temperature on extraction
5. 1. 3 提取时间的影响
由图 5 可知，提取时间对吸光值的影响不大，表明叶黄素酯的浸提是一个快速溶解的过程，浸提时
间过长会影响叶黄素酯的稳定性，并导致溶剂挥发。所以，提取时间选择 20 min较佳。
图 5 提取时间对提取效果的影响
Fig. 5 The effect of time on extraction
5. 2 万寿菊叶黄素酯的皂化
5. 2. 1 皂化液选择
由图 6 可知，由氢氧化钾 －甲醇饱和溶液、氢氧化钠 －甲醇饱和溶液皂化处理后所测得的吸光值可
知，氢氧化钾 －甲醇溶液的皂化效果明显好于氢氧化钠 －甲醇溶液，这主要是由于氢氧化钾的碱性较
强，同时氢氧化钾在甲醇中的溶解度高于氢氧化钠，氢氧化钾在提取剂中分散性较好，因此皂化较为完
全，相同条件下可游离出更多的叶黄素单体。
图 6 皂化液对吸光值的影响
Fig. 6 The effect of saponification solutions on absorbance
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第 5 期 张志强等:万寿菊叶黄素的提取与皂化条件的研究
5. 2. 2 皂化液浓度的选择
由图 7 可知，随着氢氧化钾浓度的升高，叶黄素溶液的吸光值越高，即叶黄素单体的含量逐渐升高，
当氢氧化钾 －甲醇溶液浓度超过 0. 35 g /mL时，吸光值趋于平滑稳定，故而选择每毫升甲醇溶液中含
0. 4 g氢氧化钾作为皂化液。
图 7 皂化液浓度对吸光值的影响
Fig. 7 The effect of concentration of KOH in methanol on absorbance
5. 2. 3 皂化方式的选择
由图 8 可知，采用热皂化所得的叶黄素溶液的吸光值比冷皂化高。结果表明叶黄素酯的皂化是一
个吸热过程，加热后有利于皂化的进行，同时避免了因长时间放置导致叶黄素的氧化，也节约了时间，因
此，选择热皂化。
图 8 皂化形式对吸光值的影响
Fig. 8 The effect of saponification forms on absorbance
6 结论
通过单因素实验，确定的万寿菊叶黄素提取、皂化的条件为:提取剂采用正己烷 －丙酮 －无水乙
醇 －甲苯(10∶7∶6∶7，v /v)混合溶剂作为提取剂，提取温度为 55 ℃，提取时间选择 20 min较佳，采用一次
提取，皂化液采用每毫升甲醇溶液中含 0. 4 g氢氧化钾，在 55 ℃温度下进行热皂化。
参考文献:
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(责任编辑 杨君丽)
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