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万寿菊叶黄素的提取与皂化工艺研究
张志强，刘进风，吕伶俐，向正华，边丽霞
(青海大学化工学院，西宁 810016)
摘 要:试验采用了有机溶剂浸提和氢氧化钾甲醇溶液皂化的方法，研究了万寿菊叶黄素的提取与皂化
的工艺条件。试验考察了提取剂种类、提取温度、提取时间、料液比对提取效果的影响，以及皂化液种类、
皂化液浓度、皂化液用量、皂化温度、皂化时间、对皂化的影响。通过单因素试验确定的提取和皂化工艺条
件为:提取剂为无水乙醇 ∶ 石油醚 (沸程为 60℃ 90℃) (2 ∶ 1) ，料液比为 1 ∶ 100，提取温度 45℃，提取时
间 80min，皂化液浓度 20%，皂化液用量 0. 2mL，皂化温度 40℃，皂化时间 80min。选用乙醇 －石油醚混合溶
剂作为提取剂，具有价格便宜、低毒、沸点低、溶剂回收成本较低、生产安全性高等优点。该提取剂用于工
业生产中提取叶黄素是可行的。
关键词:叶黄素;万寿菊;提取;皂化
中图分类号:TS202. 3 文献标识码:A 文章编号:1006 － 2513(2011)04 － 0097 － 05
The research on marigold
extraction and saponification process about lutein
ZHANG Zhi-qiang，LIU Jin-feng，LV Ling-li，XIANG Zheng-hua，BIAN Li-xia
(School of Chemical Engineering，Qinghai University，Xining 810016)
Abstract:With the method of organic solvent extraction and mehtanol solution of potassium hydroxide saponification，
this research studied the extraction and saponification process conditions of lutein in marigold flower． Research exam-
ined the effects of extraction agents types，extraction temperature，extraction time，and ratio of material to liquid on
extraction，as well as the effects of saponification solution types，saponification solution concentration，saponification
liquid dosage，saponification temperature and saponification time on saponification． On the base of single － factor test，
the optimized conditions of extraction and saponification were:extraction agents was ethanol:petroleum ether (boiling
range of 60 ℃ 90 ℃) (2 ∶ 1) ，expected liquid ratio was 1 ∶ 100，extraction temperature was 45℃，extraction time
was 80min，saponification solution concentration was 20%，the amount of saponification solution was 0. 2mL，saponifi-
cation temperature was 40 ℃，saponification time was 80min． The use of ethanol － petroleum ether mixed solvent as
extraction agent has the advantages of cheap，low toxicity，low boiling point，low solvent recovery costs，safe produc-
tion． This extractant agent to extract lutein in industrial production was feasible．
Key words:lutein;marigold;extraction;saponification
叶黄素也称黄体素，是一种无维生素 A 活性
的含氧类胡萝卜素，纯的叶黄素为棱格状黄色晶
体，有金属光泽［1］，英文习惯命名为 Lutein，中
文系统命名为 3，3’ －二羟基 － α －胡萝卜素，
收稿日期:2011 － 03 － 18
作者简介:张志强 (1969 －) ，男 (汉) ，副教授，学士，从事天然产物提取与分离研究。
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英文系统命名为 3，3＇－ dihydroxy － Qa － carotene。
叶黄素是一种天然色素，广泛存在于蔬菜、花
卉、水果和某些藻类植物中，其色泽鲜艳，着色
力强，抗氧化性好，安全无毒害，营养价值丰
富，具有保护眼睛、抗癌、修饰紫外线照射对皮
肤造成损伤、增强人体免疫力、延缓动脉粥样硬
化等功能［2］。
万寿菊叶黄素提取与皂化工艺的研究，已有
文献［3 － 10］报道。在研究中采用的分析方法主要有
分光光度法和高效液相法。考虑到万寿菊叶黄素
的提取液为混合色素，不经过分离直接用分光光
度计测得吸光值反映提取工艺的优劣，其结果不
够可靠。而高效液相法虽然分离效率高，但设备
昂贵，操作复杂，检测成本高。本文采用薄层扫
描法测定叶黄素的含量［11］，该方法操作简单、分
析成本低。研究所得的提取与皂化工艺条件与以
往文献有所不同。
1 试验方法
1. 1 材料与仪器
1. 1. 1 材料
万寿菊颗粒，内蒙古自治区赤峰市鑫卉公
司;叶黄素标准品，上海融禾医药科技有限公
司;硅胶 G板，青岛海洋化工厂;试剂:无水乙
醇、丙酮、正己烷、氯仿、甲苯、氢氧化钾、氢
氧化钠、无水硫酸钠、石油醚 1 (沸程为 30℃
60℃)、石油醚 2 (沸程为 60℃ 90℃)等均为
分析纯。
1. 1. 2 仪器
HHS －4S电子恒温不锈钢水浴锅，江苏金坛
市晶玻试验仪器厂;AB104 － N 电子分析天平，
梅特勒 － 托利多仪器 (上海)有限公司;CS －
9301 薄层扫描仪，岛津国际贸易 (上海)有限公
司。
1. 2 试验方法
万寿菊颗粒经冷冻干燥后粉碎过 60 目筛。准
确称取 25mg 冷冻干粉置于棕色容量瓶中，分别
选用不同的提取剂、液料比、提取温度、提取时
间、皂化液种类、皂化液浓度、皂化液用量、皂
化温度、皂化时间进行单因素试验，用薄层扫描
仪测定叶黄素吸收峰值，确定万寿菊叶黄素的提
取与皂化的工艺条件。
1. 3 分析方法
采用薄层色谱扫描法 (TLC)分析叶黄素的
含量。冷冻干粉经提取后，在提取液中加入一定
量强碱液进行皂化反应，所得皂化液用进样器进
行点样，点样量为 10μL，挥干溶剂后于展开槽内
以指定的展开剂 (石油醚 ∶ 氯仿 ∶ 丙酮 = 12 ∶ 5
∶ 4)进行展开，当展开剂上升到离薄板的顶部约
1cm时取出，用铅笔标出展开剂的前沿位置，待
展开剂挥干后，用薄层扫描仪测其吸收峰面积。
薄层扫描条件为:参比波长 λR = 700nm，扫描波
长 λS = 445nm，扫描方式为反射法锯齿扫描
［3］。
2 结果与讨论
2. 1 提取剂的选择
试验选取了 4 种极性不同的单一溶剂:正己烷
(A)、30℃ ～60℃沸程石油醚(B)、丙酮(C)、无水
乙醇(D)及 17 种混合溶剂(vol ∶ vol) :无水乙醇
∶ 石油醚 1 = 2 ∶ 3(E)、无水乙醇 ∶ 丙酮 = 2 ∶ 3
(F)、无水乙醇 ∶ 正己烷 = 2 ∶ 3(G)、无水乙醇 ∶ 石
油醚 1 = 3 ∶ 2(H)、无水乙醇 ∶ 石油醚 1 = 1 ∶ 1
(I)、无水乙醇 ∶ 石油醚 1 = 3 ∶ 4(J)、无水乙醇 ∶
石油醚 1 = 3 ∶ 5(K)、无水乙醇 ∶ 石油醚 1 = 1 ∶ 2
(L)、无水乙醇 ∶ 石油醚 2 = 2 ∶ 1(M)、无水乙醇
∶ 石油醚 2 = 1 ∶ 1(N)、无水乙醇 ∶ 石油醚 2 = 1 ∶ 2
(O)、无水乙醇 ∶ 丙酮 = 1 ∶ 2(P)、无水乙醇 ∶ 丙酮
= 3 ∶ 4(Q)、无水乙醇 ∶ 丙酮 = 1 ∶ 1(R)、无水乙
醇 ∶ 丙酮 = 5 ∶ 4(S)、无水乙醇 ∶ 丙酮 = 3 ∶ 2(T)、
正己烷 ∶ 丙酮 ∶ 无水乙醇 ∶ 甲苯 = 10 ∶ 7 ∶ 6 ∶ 7
(U)。考察不同溶剂对提取效果的影响，以选取合
适的提取剂。
图 1 提取剂的优化
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由图 1 可知，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，同时还与皂化
液与各种提取剂的互溶性及分散状况有关。如正
己烷与甲醇不互溶，叶黄素酯皂化程度低，故所
得游离叶黄素的量较少，吸收峰面积小。混合溶
剂比单溶剂对叶黄素的提取效果更好，因为强极
性溶剂与弱极性溶剂混合后溶液的极性更容易与
叶黄素的极性接近，进而溶解更多的叶黄素。由
于叶黄素一般作为食品添加剂或药品原料，应选
择无毒或毒性极小的溶剂。虽然混合提取剂正己
烷 ∶ 丙酮 ∶ 无水乙醇 ∶ 甲苯 = 10 ∶ 7 ∶ 6 ∶ 7 (U)
的提取效果很好，但其中的甲苯毒性较大。乙醇
与丙酮混合溶剂提取效果也较好，但丙酮也有毒
性。综合考虑，因此选定无水乙醇 ∶ 石油醚 2 =
2 ∶ 1 (M)为提取剂。
2. 2 料液比的选择
由图 2 可知，随着提取剂加入量的增加，所
得叶黄素提取液的浓度逐渐升高，当料液为 1 ∶
100 时，叶黄素提取液的峰面积达到最大，然后开
始呈现下降趋势。因此，选择 1 ∶ 100 的料液比进
行试验比较适宜。因为料液比达到一定程度后，
已经将叶黄素全部提出，进一步增加料液比只会
浪费溶剂，而且会增加溶剂回收时的能耗。
图 2 不同料液比对提取效果的影响
2. 3 提取温度的选择
由图 3 可见，在 40℃ 55℃范围内，随着温
度的升高，游离叶黄素的含量逐渐增加，当温度
高于 45℃后开始降低。这是由于温度过低，不利
于叶黄素酯的溶解，而提取温度过高则会导致叶
黄素的分解，并且溶剂也容易挥发。因此，提取
温度控制在 45℃为宜。
图 3 提取温度对提取效果的影响
2. 4 提取时间的选择
如图 4 所示，提取时间由 40min 增加到
60min时叶黄素含量变化不大，60min到 80min 随
时间的增加叶黄素峰面积显著增大，在 80min 时
出现最大值，在 80min 以后随时间的增加叶黄素
峰面积变化很小，所以提取时间应大于 80min。
图 4 提取时间对提取效果的影响
2. 5 不同皂化液种类的选择
选择饱和的 KOH甲醇溶液和饱和的 NaOH甲
醇溶液两种皂化液进行对比。实验结果见表 1，
由此可以看出，饱和 KOH 甲醇溶液的皂化效果
明显好于饱和 NaOH 甲醇溶液，故试验中选择
KOH甲醇溶液为皂化液。
表 1 皂化液种类对叶黄素含量的影响
皂化液种类 叶黄素吸收峰面积
KOH甲醇溶液 5078. 008
NaOH甲醇溶液 2736. 427
100
2. 6 皂化液浓度的选择
由图 5 可知，KOH 甲醇溶液浓度低于 20%
时，随 KOH 浓度的提高，皂化效果增强，皂化
产品中游离叶黄素的含量增加。当 KOH 甲醇溶
液浓度高于 20%后，碱浓度过高导致叶黄素分
解，则叶黄素含量开始下降。因此，选用 20%的
KOH甲醇溶液较佳。
图 5 皂化液浓度对叶黄素含量的影响
2. 7 皂化液用量的选择
由图 6 可见，皂化液用量从 0. 1mL 增加到
0. 2mL时，游离出的叶黄素含量增加很快，但皂
化液用量继续增加，叶黄素含量变化不是非常明
显。考虑到皂化后体系中的 KOH 难以回收，选
择皂化液加入量为 0. 2mL。
图 6 皂化液用量对叶黄素含量的影响
2. 8 皂化温度的选择
由图 7 可知，随着温度的升高，游离叶黄素
的含量逐渐减少。这是由于皂化温度过高则会导
致叶黄素的分解，并且皂化液中的甲醇也容易挥
发。因此，皂化温度控制在 40℃为宜。
图 7 皂化温度对提取效果的影响
2. 9 皂化时间的选择
由图 8 可以看出，随着皂化时间的延长，体
系中叶黄素的含量逐渐升高，在 80min 时叶黄素
含量达到最高，在 80min 后叶黄素含量有下降的
趋势。说明在反应到 80min 时，皂化反应生成叶
黄素的速度小于叶黄素降解的速度。可确定最佳
反应时间为 80min。
图 8 皂化时间对提取效果的影响
3 结果与讨论
(1)通过试验确定万寿菊叶黄素的提取与皂
化的工艺条件为:提取剂为无水乙醇 ∶ 石油醚 2
(2 ∶ 1) ，料液比为 1 ∶ 100，提取温度为 45℃，提
取时间为 80min，皂化液采用 KOH 甲醇溶液，皂
化液浓度为 20%，皂化液用量为 0. 2mL，皂化温
度为 40℃，皂化时间为 80min。
(2)选用乙醇 －石油醚混合溶剂用于工业生
产中提取叶黄素是可行的。乙醇和石油醚 (沸程
为 60℃ 90℃)价格便宜，无毒，生产安全性
高，沸点低，分离成本较低，可为叶黄素的工业
101
化生产提供依据。
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(上接第 89 页)
外诱变筛选出木聚糖酶高产菌株 Z30 － 56，比原
始菌株提高了 53. 7%，达到 9850IU /mL，说明球
毛壳霉 As3. 3601 具有较强的生产木聚糖酶的能
力。今后，我们准备采用多种诱变剂进行处理，
可以防止诱变效应的饱和，同时进行培养基成分
的优化，有望进一步提高木聚糖酶活力。
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620 － 626．
《中国食品添加剂》杂志—双核心期刊，欢迎投稿!