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FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY 2011年 第36卷 第9期提取物与应用
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叶绿素(Chlorophyll)是地球生命最根本的基
石。叶绿素通过吸收太阳光能，将其转化为生物
能，同时同化空气中的碳元素，供生物进行各种
生化代谢。地球上的生命，除了极少数的低端生
物外，都直接或间接依赖于叶绿素的能量转化作
用[1]。自然界存在的叶绿素有a、b、c、d 4种，其
中绿色植物中存在的主要是叶绿素a与b，叶绿素c
与d只存在于少数藻类与光合细菌中。叶绿素在食
品添加剂领域可作为着色剂，同时还具有多种保
健功能及药理学活性。叶绿素及其衍生物可抑制
肿瘤细胞并诱导其凋亡[2-3]；具有优良的抗氧化、
抗衰老与抗诱变能力[4-5]；良好的抗贫血功效[6]；
还具有保肝护肝、抗胃溃疡、抗菌消炎等功效。
生产与生活中所需的叶绿素主要通过化学合成及
植物提取提到。化学合成法生产的叶绿素由于对
人体存在多方面的负作用，故通过植物提取法生
李家洲，黄荣林，肖玉平，赵 鑫，张冬青
(广东轻工职业技术学院食品与生物工程系，广州 510300)
摘要：经过单因素实验及中心组合实验探索，绿皮佛手瓜渣经过干燥过40目筛后，其叶绿素的
最优提取条件为以85.93%(v/v)乙醇作萃取剂、料液比1.48%(g/100 mL)、温度70 ℃、回流提取4
h，萃取率可达92.6%。所生产的叶绿素产品，对光照、酸性环境、强碱、高于60 ℃温度及氧化
剂敏感。弱碱性、还原性环境、避光、中低温有利于保持叶绿素的稳定性。
关键词：佛手瓜；叶绿素；稳定性
中图分类号：TS 264.4 文献标识码： A 文章编号：1005-9989(2011)09-0242-05
Extraction and stability of chlorophyll from green chayotes
LI Jia-zhou, HUANG Rong-lin, XIAO Yu-ping, ZHAO Xin, ZHANG Dong-qing
(Guangdong Industry Technology College, Guangdong 510300)
Abstract: With single factor experiments and central composite experiments, optimal process of
chlorophyll from green chayotes is 85.93% (v/v) ethanol as extraction solvent, solid to liquid ratio
1.48%(g/100 mL), temperature 70 ℃ and extraction time 4 h. The extraction rate was 92.6%. The
chlorophyll from chayotes is sensible to lights, oxidative reagents, acids, strong alkalis, more than 60 ℃.
With weak base condition, reducing condition, avoiding lights and low or middle temerpature, stability of
chlorophyll from chayotes could be kept.
Key words: chayotes; chlorophyll; stability
佛手瓜叶绿素提取及稳定性研究
收稿日期：2011-03-10 *通讯作者
项目来源：广东省农业攻关项目(2005B20401011)。
作者简介：李家洲(1976—)，男，湖北竹溪人，博士研究生，副教授，研究方向为食品加工工艺。
DOI:10.13684/j.cnki.spkj.2011.09.007
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产叶绿素的方法受到重视。理论上讲，所有的具
有叶绿素的生物均可作为生产原料，但由于叶绿
素含量方面的差异，在叶绿素的生产上，一般要
选择叶绿素含量高的物种或综合加工的副产物。
研究用于叶绿素生产的天然原料包括蚕沙[7]、芦荟
皮[8]、各种蔬菜、人工培养的藻类[9-10]等。
佛手瓜(Chayotes, Sechium edule)，葫芦科佛
手瓜属栽培种，又名“隼人瓜”、“菜肴梨”、
“合掌瓜”、“拳头瓜”等，多年生攀缘性草
本植物[11]。原产墨西哥和中美洲，18世纪传入欧
洲，后传入东南亚，20世纪初自缅甸传入我国南
方地区，在我国江南地区种植，尤以广东、广
西、福建、浙江、云南等省最为广泛，并逐渐传
入我国北方作一年生蔬菜栽培[12]。由于佛手瓜口
感一般，不太受大众欢迎，故其价格低廉。对佛
手瓜进行综合深加工，是提高佛手瓜种植效益的
关键。本文利用佛手瓜榨汁的残渣提取生产叶绿
素，为佛手瓜综合开发提供借鉴。
1 材料与方法
1.1 实验材料、试剂与仪器
1.1.1 材料 绿皮佛手瓜：市售，经粉碎过滤，滤
液做其他用途，取滤渣，烘干，过40目筛。
1.1.2 试剂 乙醇、丙酮、NaOH、HCl等试剂均为
分析纯。
1.1.3 仪器 紫外分光光度计752型(工作波长
200~1000 nm)：上海光学仪器厂；BT124S电子分
析天平：德国赛多利斯公司；电热恒温水浴锅：
南京先欧仪器制造有限公司；SHB-III 型循环水式
多用真空泵：郑州长城科工贸有限公司。
1.2 实验方法
1.2.1 佛手瓜叶绿素提取工艺流程 干燥的佛手瓜
粉→浸提→抽滤→减压蒸馏→膏状叶绿素。
1.2.2 叶绿素的检测方法 对佛手瓜叶绿素提取液
用紫外-可见分光光度计在波长350~700 nm范围内
进行扫描，确定样品最大吸收峰。在确定的最大
吸收峰波长下，测定样品的吸光度A。
1.2.3 单因素实验 (1)最优乙醇浓度的确定。依
次取65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%
(v/v，体积比)乙醇浓度30 mL于三解瓶中，各加入
0.5000 g佛手瓜干粉，60 ℃水浴回流4 h，抽滤，
用分光光度计在最大吸收峰下测吸光度值。
(2)温度与时间对萃取效果的影响。以30 mL前
述探索的最优乙醇浓度为萃取剂，分别在40 ℃、
50、60、70 ℃下对0.5000 g佛手瓜干粉水浴回流萃
取4、6、8 h，取样用分光光度计在最大吸收峰下
测吸光度值。
(3)料液比对萃取效果的影响。在100 mL
乙醇中，按照料液比(质量体积百分比，g/100
mL)0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%分别
加入佛手瓜粉，在最适温度下水浴回流4 h，取样
测吸光度值，并求出吸光度与原料质量之比。
1.2.4 中心组合实验 根据单因素实验结果，选择
其中效果显著的影响因子做中心组合实验。中心
组合实验用Minitab15软件进行设计分析[13]。
1.2.5 验证实验 根据单因素实验和中心组合实验
的结果，选择最优条件进行验证，以确定实验结
果的可靠性。
1.2.6 叶绿素含量的测定 (1)原料绿素含量测定
分析电平称取佛手瓜粉0.5000 g，在研钵中加
80%丙酮充分研磨，然后过滤，用80%丙酮洗涤
研钵及滤渣2次，合并滤液，用80%丙酮定容至
10 mL，用紫外可见分光光度计分别在665 nm和
649 nm波长下测定吸光度值。并按下式计算叶绿
素含量[14]：
叶绿素总浓度(mg/L)：c总=6.63A665+17.08
A649
(2)将所得膏状物用无水乙醇稀释100倍，测
定方法同上。
1.2.7 佛手瓜叶绿素的稳定性研究 (1)光照对佛
手瓜叶绿素稳定性的影响：取2份浓度相同的叶绿
素稀释液，一份置于透明试剂瓶中，另一份置于
棕色瓶中，然后用自然光照射，分别于1、2、3、
4、5、6 h取样分析吸光度值。
(2)pH对佛手瓜叶绿素稳定性的影响：分别配
制相同浓度的叶绿素溶液，分别用0.1mol/L HCl和
0.1 mol/L NaOH调pH 2、3、4、5、6、7、8、9、
10、11、12，静置1 h后取样测吸光度值。
(3)温度对佛手瓜叶绿素稳定性的影响：配制
相同浓度的叶绿素溶液5份，分别置于40、50、
60、70、80 ℃环境下，于1、2、3、4、5、6 h分
别取样测吸光度值。
(4)氧化还原剂对佛手瓜叶绿素稳定性影响：
分别将0.001 g佛手瓜叶绿素溶解在100 mL 0.5%、
1.0%、1.5%、2.0%、2.5% H2O2溶液中，考察氧化
剂对叶绿素吸光度影响。分别在1、2、3、4、5、
6 mg/mL的Na2SO3溶液100 mL中溶入0.001 g佛手瓜
叶绿素，考察还原剂对叶绿素吸光度的影响。
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2 实验结果与分析
2.1 佛手瓜叶绿素吸收谱
对提取的佛手瓜叶绿素用紫外可见光光度
计在350~700 nm波长范围内扫描，得到吸收谱
图1。从图中可以看出，在400 nm存在最大吸收
峰，在此范围内的吸收峰易受产品中内胡萝卜素
等色素干扰，故不宜以此作为叶绿素测定依据。
在662 nm处存在一个较小吸收峰，此处与文献报
到接近[15]，故选662 nm为测定波长。
2.3 温度对萃取效果的影响
温度与时间对萃取效果的影响见图3。实验所
用的乙醇浓度为85%。考虑到乙醇沸点，最高实
验温度为70 ℃。
图2 乙醇浓度对提取效果的影响
图4 料液比对萃取效果的影响
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图1 佛手瓜叶绿素吸收光谱
2.2 最优乙醇浓度的确定
可用于萃取叶绿素的有机溶剂有丙酮、乙
醇、乙醚、乙酸乙酯、氯仿、石油醚、苯等，
文 献 报 道 表 明 乙 醇 与 丙 酮 按 一 定 比 例 混 合 萃
取，效果最好[16]。综合经济性与提取效果，选择
乙醇为萃取剂。乙醇的含水量会影响到提取效
果。对不同浓度的乙醇进行提取效果比较，得
到结果如图2。
从图2中可以看出，乙醇浓度(v/v)在85%时萃
取效果最佳。叶绿素属脂溶性的，理论上在无水
状态下溶解性最好，但由于叶绿素在植物体内与
蛋白处于结合状态，在萃取时，水的存在有利于
叶绿素与蛋白分离。这也说明了为什么其他有机
溶剂萃取效果不及乙醇的原因。
图3 温度与时间对萃取效果的影响
从图３可以看出，随温度的升高，吸光度
上升。这主要是因为，温度升高后，分子移动速
率加快，从而使叶绿素分子与蛋白分离的速率及
溶出速率上升所致，但随着萃取时间的延长，在
萃取原料一定的情况下，温度差的影响将逐渐减
少。温度与时间是联动的，低温下长时间同样可
以获得高温短时间的效果。提高温度与延长时
间，都意味着能耗的增加。综合考虑能耗与效率
因素，选择70 ℃ 4 h的工艺条件将为合理。
2.4 料液比对萃取效果的影响
从图４可以看出，虽然随料液比的升高，提
取液吸光度不断升高，但吸光度与料液比的比值
却在1.5%后开始下降，表明料液比为1.5%时，
提取率最高。从提高原料的利用率考虑，选择
1.5%的料液比较为科学。
2.5 中心组合实验
在乙醇浓度、温度、时间、料液比4个因素
中，温度与时间彼此关联，不是独立变量，综合
能耗与效率，选择高温短时(70 ℃，4 h)处理，因
此，只剩下乙醇浓度和料液比2个因素，以单因素
实验所确定的中心点进行中心组合实验。设乙醇
浓度为x、料液比为y，以(x=85%，y=1.5%)为中心
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点，以x(80%，90%)、y(1.0%，2.0%)为空间，进
行中心组合实验设计，结果见表1。
表1 中心组合设计及结果
实验号 乙醇浓度(x，%) 料液比(y，%) 比吸光度(z)
1 90.00 1.00 0.329
2 90.00 2.00 0.343
3 85.00 1.50 0.388
4 85.00 0.79 0.324
5 80.00 2.00 0.307
6 85.00 2.21 0.288
7 85.00 1.50 0.393
8 77.93 1.50 0.297
9 92.07 1.50 0.334
10 80.00 1.00 0.285
11 85.00 1.50 0.386
12 85.00 1.50 0.395
13 85.00 1.50 0.389
响应曲面分析表明，曲率P=0.002<0.05，因
此，在实验空间内存在极值响应点，其曲面图见
图5。
复验证实验，提取液平均吸光度值可达到0.84，
对应总叶绿素浓度为19.32 mg/L，均高于各单因
素实验的结果，表明优化后，各因素在提取过程
中实现了协调一致，达到最优状态。在最优状态
下，相对于原料的叶绿素产率为1.305 mg/g(佛手瓜
干粉)。测得原料中叶绿素的含量为1.424 mg/g(佛
手瓜干粉)，可求得本工艺的萃取率为91.6%。
2.7 佛手瓜叶绿素稳定性
2.7.1 光照对佛手瓜叶绿素稳定性的影响 光照对
佛手瓜叶绿素稳定性的影响见图6。
图7 pH对叶绿素稳定性的影响
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图5 中心组合实验乙醇浓度(v/v)(x，%)与料液比(y，%)对
比吸光度影响
对图5的曲面进行回归分析得到回归模型为：
该 模 型 具 有 非 常 高 的 显 著 性 ， 其
p=0.001<0.01。R2=97.86%，R2调整=96.32%，说
明该模型能拟合空间中97%的实验结果。对图5
中的响应曲面进行响应优化分析，可得到z最大
=0.3916，其中对应的因素值分别为x=85.93%、
y=1.48%。在该点进行多次重复实验，均接近模型
值，这证实了该模型的可靠性。
2.6 验证实验
根据单因素与中心组合实验结果，确定佛手
瓜叶绿素萃取条件为乙醇浓度(v/v)85.93%、温度
70 ℃、时间4 h、料液比1.48%(w/v)。经过多次重
图6 光照对叶绿素稳定性的影响
从图6中可看出，装在透明瓶中的叶绿素溶
液在自然光照射下，吸光度逐渐降低，而且随时
间的延长，有加速下降的驱势。在棕色瓶中避光
的叶绿素在观察时间内，未见到吸光度明显的变
化。这说明光照将导致佛手瓜叶绿素的分解。在
自然界的叶绿素在光照下，存在相关保护机制，
不存在降解。提纯后的叶绿素失去了保护机制，
在光照下出现降解的现象。
2.7.2 pH对佛手瓜叶绿素稳定性的影响 pH对佛
手瓜叶绿素稳定性的影响见图7。
从图7可以看出，在pH7~8之间的弱碱性环境
中，叶绿素的稳定性较强。在酸性环境中，叶绿
素分子中的镁离子容易脱离而失其分子破坏；在
碱性环境中，叶绿素分子又容易出现脱脂反应，
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故在保藏和使用过程中，一般应维持弱碱性环
境，有利于叶绿素的稳定。
2.7.3 温度对叶绿素稳定性的影响 温度对佛手瓜
叶绿素稳定性的影响见图8。
作萃取剂、料液比1.48%(w/v)、温度70 ℃、回流提
取4h，可以使叶绿素萃取率最大化，达92.6%。采
取本工艺生产的叶绿素产品，对光照、氧化剂、
酸性环境、强碱、高于60 ℃温度及氧化剂敏感，
因此在贮存与使用过程中，应注意保护。
佛手瓜是一种营养丰富但口感一般的易种植
作物，需要通过深加工来提高其附加值。利用佛
手瓜来生产叶绿素，必须与其他加工途径综合运
用，例如既需要综合利用佛手瓜汁，还需要对叶
绿素提取后的残渣进一步开发利用，才能真正提
高开发价值。
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图9 氧化还原剂对叶绿素稳定性的影响
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图8 温度对叶绿素稳定性的影响
从图8可看出，温度小于50 ℃时，对叶绿素
的稳定性不产生明显的影响，但温度高于60 ℃
后，随着时间的延长，叶绿素的吸光度逐渐下
降，这表明佛手瓜叶绿素对温度的耐受性不是很
强。因此在贮藏与使用佛手瓜叶绿素的过程中，
要避免高温。
2.7.4 氧化还原剂对佛手瓜叶绿素的影响
从图9中可以看出，佛手瓜叶绿素易受氧化剂
氧化，还原剂却对其有保护作用。在一定的时间
内，氧化剂对叶绿素的氧化速率随氧化剂的浓度
升高而加快。叶绿素被氧化后，绿色褪去，逐渐
转化为黄色。
3 结论
绿皮佛手瓜榨汁后剩余的滤渣，可用于提
取生产叶绿素，用于食品、化妆品、保健品等行
业。经过单因素实验及中心组合实验探索，佛手
瓜渣经过干燥过40目筛后，选择85.93%(v/v)乙醇 (下转第250页)
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次，就可以满足工业化生产的要求。
4 结论
五味子木脂素的提取过程中，添加乳化剂EM
可以显著提高木脂素的提取率，减少提取次数，
提取两次，提取率即可达到96%；添加乳化剂
后，木脂素在水溶液中能形成稳定乳浊液，有利
于后续吸附、层析、萃取等进一步的纯化操作，
对于各种木脂素的分离，本实验组将进行进一步
的纯化研究。
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