全 文 ：农产品加工
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2009·3
万寿菊（Tagetse erecta L.） 属菊科一年生草本
植物，其花中黄色素主要为叶黄素与月桂酸、肉豆
蔻酸、棕榈酸等饱和脂肪酸形成的酯，游离叶黄素
含量很低。游离叶黄素可以被人体直接吸收利用，
而叶黄素酯则必须在体内水解成叶黄素后才能被吸
收[1]。叶黄素是一种含氧类胡萝卜素，其分子结构
的碳骨架由中央多聚烯链和位于两侧的芳香环组
成，并在每个芳香环上各有一个羟基（- OH）。在
许多自然资源（如高等植物的花瓣） 中叶黄素是以
酯的形式存在的，大部分存在于自然界中的叶黄素
及其酯为全反式异构体[2]。
叶黄素的潜在价值包括调节人体的免疫能力、
抑制细胞质自身氧化、防止紫外线对机体的伤害、
保护细胞单元免受氧化损伤、治疗癌症、防治老年
性视黄斑退化和白内障等[3]。
目前天然叶黄素的提取原料主要为万寿菊花，
万寿菊花的有机溶剂提取物含有大量叶黄素酯，经
皂化后可转变为叶黄素，广泛用于食品、食品添加
剂、药品及饲料等工业。天然叶黄素的制备技术包
括鲜花发酵、干燥制粒、黄素酯提取、黄素酯皂化
和黄素纯化等步骤[4, 5]。本文研究了不经过发酵、制
粒等步骤，采用甲醇处理万寿菊鲜花后直接用正己
烷提取叶黄素酯，并通过正交实验对叶黄素酯皂化
的最佳条件进行了选择，得到了满意结果。
1 材料与方法
1.1 材料
万寿菊花，2007 年 9 月采自新疆生产建设兵
团农十二师三坪农场。
1.2 仪器与试剂
1.2.1 仪器
LC1100 高效液相色谱系统，美国 Agilent 公
司；UV- 2550 型可见 - 紫外分光光度计，日本
SHIMADZU公司；RE- 52型旋转仪，上海市安亭电
子仪器厂；FZ102微型植物试样粉碎机，北京市永
光明医疗仪器厂；JJ- 1型定时电动搅拌器，江苏省
金坛市华峰仪器有限公司。
1.2.2 试剂
叶黄素，由 Sigma公司生产，甲醇（液相用）、
乙腈、二氯甲烷为色谱纯，甲醇（提取用）、乙醇、
异丙醇、丙酮、正己烷、氢氧化钾均为分析纯。
1.3 方法
1.3.1 叶黄素及叶黄素酯的 UV光谱扫描
将叶黄素对照品用丙酮配制成溶液，进行 UV
光谱扫描。将 1 g甲醇提取过的万寿菊鲜花用丙酮
在 55 ℃水浴条件下提取 10 min，将提取液稀释后
进行 UV光谱扫描。
1.3.2 甲醇、乙醇、异丙醇提取液的 UV光谱扫描
分别称取 3份万寿菊花瓣 1 g，加入 10 mL甲
醇、乙醇、异丙醇，在 55 ℃水浴条件下提取 10
min，将提取液稀释后进行 UV光谱扫描。
1.3.3 叶黄素的 HPLC 检测
（1） 色谱条件。色谱柱为 Zorbax Extend- C18
（4.6 mm×150 mm，5μm） 色谱柱；流动相中的甲
万寿菊花中叶黄素酯的提取及皂化工艺的研究
刘洪海 1，杜 平 1，梁红兵 1，张希波 2，张晓丽 2
（1. 新疆中基天然植物纯化高新技术研究院，新疆 乌鲁木齐 830002；
2. 石河子大学 药学院，新疆 石河子 832000）
摘要：叶黄素具有调节人体免疫能力、防治老年性视黄斑退化和白内障等作用, 目前天然叶黄素的提取原料主
要为万寿菊花。万寿菊花的有机溶剂提取物含有大量叶黄素酯，经皂化后可转变为叶黄素，广泛用于食品、食
品添加剂、药品及饲料等行业。文章指出，采用甲醇处理万寿菊鲜花后直接用正己烷提取叶黄素酯，并通过
L9(34)正交实验确定了叶黄素酯皂化的最佳条件，即 KOH/甲醇质量分数为 20%、提取液∶KOH为 4∶1、时间为
40 min、温度为 50 ℃时，叶黄素酯皂化进行的比较完全。皂化得到的叶黄素在丙酮∶甲醇（V∶V） 为 1∶1的混合
溶剂中进行重结晶，得到叶黄素晶体，纯度为 97.2%。
关键词：万寿菊；皂化；正交实验；叶黄素酯；叶黄素
中图分类号：TS202.3 文献标志码：A
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200 400 600 800
nm.
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0.4
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0.0
Ab
s
1
5
4
2
图 1 叶黄素的 UV光谱扫描图谱
图 2 叶黄素酯的 UV光谱扫描图谱
200 400 600 800
nm.
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0.4
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3 2
图 3 甲醇、乙醇、异丙醇提取液 UV光谱扫描对照图谱
7
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3
300 400 500 600
nm.
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3898
7
5
10
乙醇
甲醇
异丙醇
醇 ∶乙腈 ∶二氯甲烷 （V ∶V） 为 2 ∶1 ∶2；流速为 1
mL/min；柱温为 30 ℃；检测波长为 446 nm；进样
量为 5 μL。
（2） 标准曲线的制备。取 25 mg叶黄素对照品
用丙酮溶解，定容至 100 mL容量瓶中，制得浓度为
0.25 mg/mL的叶黄素标准液。准确吸取上述标准液
1.0 mL、2.0 mL、5.0 mL、10.0 mL、15.0 mL于 50 mL
容量瓶中，用丙酮定容，摇匀，得到测试液浓度分
别为 5 μg/mL、10 μg/mL、25 μg/mL、50 μg/mL、75
μg/mL，在 446 nm处用HPLC进行测定。
1.3.4 叶黄素酯的提取
工艺流程为：万寿菊鲜花→甲醇提取→滤渣→
正己提取→提取液浓缩→叶黄素酯粗提物。
1.3.5 叶黄素酯的皂化及叶黄素的纯化
（1） 叶黄素酯的皂化。皂化步骤为叶黄素酯粗
提物→加 KOH/甲醇混合溶液皂化→乙酸中和过量
KOH→过滤→皂化物。
（2） 叶黄素纯化。皂化物主要含有叶黄素、脂
肪酸钾皂以及乙酸钾等，将该皂化物用丙酮溶解过
滤除去皂，得到的滤液蒸干后用甲醇结晶。
（3） 重结晶。得到的晶体用丙酮、甲醇混合溶
剂加热溶解，缓慢冷却后得到结晶，在氮气的保护
下过滤并吹干水分，用 HPLC测定其纯度。
2 结果与讨论
2.1 叶黄素及其叶黄素酯的 UV光谱
叶黄素对照品及甲醇处理万寿菊鲜花后，叶黄
素的 UV光谱扫描见图 1，叶黄素酯的 UV光谱扫
描见图 2。
从叶黄素及叶黄素酯的 UV扫描图谱中可以看
出，二者具有相同的特征光谱，在丙酮中的最大吸
收峰波长为 446nm。
2.2 甲醇、乙醇、异丙醇提取液的 UV光谱
用甲醇、乙醇、异丙醇分别提取万寿菊鲜花，
甲醇、乙醇、异丙醇提取液 UV光谱扫描对照图谱
见图 3。
通过甲醇、乙醇、异丙醇提取万寿菊鲜花提取
液的 UV扫描图谱可以看出，叶黄素酯在甲醇、乙
醇、异丙醇中的溶解度随醇的极性减小，溶解度逐
渐增大。在图谱 370 nm处为醇溶性较大的物质，
其主要成分为丁香酸、槲皮素等[6]。由于该类物质
在甲醇中的溶解度较大，而叶黄素酯在甲醇中的溶
解度较小，因此选择甲醇作为前处理溶剂。
2.3 标准曲线的绘制
按叶黄素的 HPLC测定方法，以峰面积为纵坐
标（y），浓度（μg/mL） 为横坐标（x），绘制标准
曲线，其方程为 y=0.257 7 x- 0.042 5，R2=0.999 6。
叶黄素的液相色谱见图 4。
2.4 叶黄素酯的提取条件的选择
2.4.1 醇处理万寿菊鲜花对叶黄素酯提取速率的影响
万寿菊鲜花用醇进行前处理和不用醇进行处
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理，对叶黄素酯的提取速率将产生很大的影响。花
中极性大的物质阻碍了正己烷对叶黄素酯的溶解，
甲醇处理万寿菊鲜花对叶黄素酯提取速率的影响见
图 5。
2.4.2 料液比的选择
由于叶黄素酯在热的丙酮和正己烷中都具有较
高的溶解度，因此选择溶剂量时依据物料在搅拌时
能够充分散开为准，这样既达到了提取效果，又不
致使用了过多的溶剂，实验中选择料液比 （m∶V）
为 1∶5。
2.4.3 温度的选择
提取速率与提取温度的关系见图 6。同时为了
兼顾溶剂的沸点，提取温度选择 55 ℃左右。
2.4.4 时间的选择
从图 5用甲醇处理万寿菊鲜花后提取速率的结
果可以看出，提取时间为 15 min~20 min时，溶液
吸光度值的变化趋于平缓，提取时间选择 20 min。
2.4.5 溶剂的选择
实验中用丙酮和正己烷作为提取溶剂进行了对
照，提取效果相差不大。丙酮提取液冷却后析出橙
红色的固体，正己烷提取液浓缩干后得到深红色的
膏状物。但考虑到提取溶剂与甲醇分离的难易程
度，选择正己烷作为提取溶剂。
2.5 叶黄素酯皂化条件的选择
叶黄素酯的皂化采用液 - 液两相接触方法。由
于叶黄素酯易溶于正己烷，难溶于甲醇，而叶黄素
在甲醇、正己烷中的溶解性都比较小，生成的脂肪
酸皂能起到相转移催化作用，因此采用液 - 液两相
反应能使反应进行的比较快、比较彻底。反应进行
的程度用 HPLC测定正己烷层中剩余的叶黄素酯的
相对含量来衡量。开始皂化时正已烷层叶黄素酯的
HPLC图谱见图 7，皂化 10 min正已烷层叶黄素酯
的 HPLC图谱见图 8，皂化 20 min正己烷层叶黄素
酯的 HPLC图谱见图 9，皂化 40 min正己烷层叶黄
素酯的 HPLC图谱见图 10。
在图 7、图 8、图 9、图 10中，tR值 1.473 min
为叶黄素、2.013 min~3.074 min 为叶黄素单酯、
4.171 min~7.636 min为叶黄素双酯。
对皂化反应影响的主要因素有碱浓度、碱的用
量、皂化时间和皂化温度，该反应体系在 50 ℃时
出现溶剂微沸，因此皂化温度以 50 ℃为高限，按
照四因素三水平进行正交实验，皂化工艺因素水平
见表 1，L9(34)皂化工艺正交实验结果见表 2。
由表 2 表明，影响皂化程度的因素 B＞A＞
D＞C，最佳工艺条件是 A3B1C2D3，即 KOH/甲醇浓
度为20%、提取液∶KOH为 4∶1、时间为 40 min、温
度为 50 ℃时，叶黄素酯皂化进行的比较完全。
2.6 叶黄素的纯化
经皂化得到的叶黄素中含有大量的脂肪酸皂，
分离脂肪酸皂是获得叶黄素的关键步骤。叶黄素在
丙酮中的溶解度较大，而脂肪酸皂及其他钾盐在丙
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min
1 000
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图 4 叶黄素的液相色谱图
0 10 20 30
提取时间 / min
3
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0
A
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■◆
◆
◆ ◆
◆ ◆
■
■
■ ■
■ ■
◆
■ -经甲醇处理；◆ -未经醇处理
图 5 甲醇处理万寿菊鲜花对叶黄素酯提取速率的影响
图 6 提取速率与提取温度的关系
20 30 40 50 60 70
温度 / ℃
1.4
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0.8
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0.2
0.0
A
bs
◆ ◆
◆
◆
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酮中的溶解度较小，因此丙酮可实现二者的分离。
得到的产物用甲醇结晶制得深红色的晶体，经
HPLC测定其纯度≥80%。
将上述晶体在丙酮∶甲醇（V∶V） 为 1∶1的混合
溶剂中进行重结晶，得到深红色的片状晶体，纯度
97.2%。
3 结论
（1） 用甲醇对万寿菊鲜花进行前处理，不但使
叶黄素酯的提取速率大大加快，而且得到的酯的纯
度也比较高，对后期的皂化非常有利。该方法不但
适用于鲜花的提取，也适用于干花的提取。
（2） 采用液 - 液两相反应体系进行皂化，使皂
化的时间明显缩短。
表 2 L9(34)皂化工艺正交实验结果
图 7 开始皂化时正己烷层叶黄素酯的 HPLC 图谱 图 8 皂化 10 min正己烷层叶黄素酯的 HPLC 图谱
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27
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63
6
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02
2
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0
5.
11
0 5
.8
11
6.
64
4
min
图 9 皂化 20 min正己烷层叶黄素酯的 HPLC 图谱
m
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25
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图 10 皂化 40 min正己烷层叶黄素酯的 HPLC 图谱
m
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0
0 2 4 6 8
2.
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1
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89
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3.
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4.
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88
0
表 1 皂化工艺因素水平表
水平
因 素
A KOH浓度
/ %
B提取液∶KOH
/ V∶V
C时间
/ min
D温度
/℃
1
2
3
10
15
20
4∶1
8∶1
12∶1
20
40
60
30
40
50
A KOH浓度
/ %
B提取液∶KOH
/ V∶V
C时间
/ min
序号
D温度
/℃
皂化率
/ %
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
1
1
2
2
2
3
3
3
3
1
2
2
3
1
1
2
3
2
1
3
1
3
2
3
2
1
81.3
73.8
99.2
60.4
87.2
93.7
64.6
67.1
71.0
K1
K2
K3
206.3
228.1
263.9
254.3
241.3
192.7
232.1
226.7
239.5
205.2
242.1
250.5
R 59.2 61.6 12.8 45.3
（下转第 77页）
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（3） 用丙酮分离叶黄素和脂肪酸皂，使得操作
变得简单易行，得到的叶黄素晶体纯度较高。
参考文献：
Sowbhagya HB，Sampathu SR，Krishnamurthy N. Natural
colorant from marigold- chemistry and technology[J]. Food
and Reviews Internation，2004，20（1）：33- 50.
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- 259.◇
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
排放畅通。
2.12 冻干
进仓前先将冻干仓和加热板用质量分数为 1×
10-4的消毒液湿润毛巾擦拭干净，罐体外壁应经常
保持干净。经确认冻干仓相关设备、蒸汽压力、加
热板温度、肉片装车数量、冻结温度、冻结时间等
相关技术参数符合冻干要求，按冻干曲线运行。工
作期间，前后处理人员不得互串岗位，以免造成交
叉污染。
2.13 出仓卸料
①每次生产前 24 h对后处理区域进行臭氧杀
菌。卸料包装间必须清洁、卫生，湿度小于 60％。
出仓卸料人员必须戴好口罩与一次性手套，着装整
齐。②真空干燥结束后，未干的少于 0.5％可以出
仓，如果未干的多于 0.5％则应回仓处理。③出仓
后待肉片自然降温 20 min后进行卸料，进出仓人
员必须随时关好密封门。
2.14 金探包装
①金探包装间要求温度为 20℃~25℃、湿度小
于 60％，地面随时保持干净无尘状况。金探前首先
检查金属探测仪是否正常，确认后方可使用。先用
直径为 1.0 mm标准铁试样检测其灵敏度，合格后用
质量分数为 1×10-4的消毒液湿润毛巾后将传送带
擦拭干净。②金探时物料放入要均匀，金探分流的
物料必须重新金探，金探到最后无法探明的物料才
作报费处理。金探过程中每隔 30 min检测一次金
探仪的灵敏度。③称量要准确，每件净重 10 kg，
误差为 0.05 kg，双层包装，真空抽至塑料袋刚好
贴包装物为止。感观检测合格后贴上合格证，塑料
袋子和纸箱上各贴一张产品标识。
2.15 检验、入库
①每批产品加工完成后均要进行检验，检验各
项指标符合标准后方能出货。②检验指标包括水
分、盐分、细菌总数、大肠菌群、成形率、色泽、
口味、气味、复水性、每箱净质量。③水分、盐
分、细菌总数、大肠菌群、复水性由化验室进行检
验，检验标准按“FD牛肉企业标准”执行。④成
形率、色泽、口味、气味、每箱净质量由现场质检
员进行检验。
成品库的温度在 0 ℃~25 ℃、湿度小于 60％，
库内必须清洁、干燥、无尘、无鼠。成品不得直接
放在地面，下垫干净的塑料垫板，堆码高度不超过
8层。成品检验不合格的产品不得出厂。
3 成品质量指标
冻干牛肉无污染，复水后具有牛肉应有的风味
和调料风味，而且具有熟制后的咀嚼口感，可直接
食用或作调料使用。产品色、香、味和营养成分得
到了保持，可作为方便食品和休闲食品的配料，也
是一种很好的即食食品。
参考文献：
天津轻工业学院，无锡轻工业学院. 食品工艺学[M]. 北
京：轻工业出版社，2007.
王玉田 . 畜产品加工 [M]. 北京：中国农业出版社，
2005.
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学工业出版社，2001.
[1]
[2]
[3]
◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇
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