全 文 ：95※工艺技术 食品科学 2010, Vol. 31, No. 24
万寿菊花中反式叶黄素提取皂化工艺的优化
王 闯 1，李大婧 1,2,3,*，宋江峰 2,3，刘春泉 2,3
(1.东北林业大学林学院，黑龙江 哈尔滨 150040；2.江苏省农业科学院农产品加工研究所，江苏 南京 210014；
3.国家农业科技华东(江苏)创新中心农产品加工工程技术研究中心，江苏 南京 210014)
摘 要：以万寿菊干花颗粒为原料，对万寿菊花中反式叶黄素进行同时提取皂化工艺研究。考察不同有机溶剂和
用量、KOH-乙醇溶液质量浓度和用量、提取皂化温度和时间等因素对反式叶黄素提取皂化效果的影响。在单因
素试验基础上，采用响应曲面法对影响万寿菊花中反式叶黄素提取皂化效果的 3个主要因素即石油醚用量、KOH-
乙醇溶液质量浓度和提取皂化温度进行优化，建立并分析各因素与反式叶黄素得率关系的数学模型，同时对反式叶
黄素粗品进一步分离纯化。结果表明：采用有机溶剂法进行同时提取皂化的最佳工艺条件为石油醚用量 42.6mL/g、
温度 58.8℃、KOH-乙醇溶液质量浓度 0.099g/mL，在此条件下反式叶黄素得率为 1.499%。对反式叶黄素粗品进一
步纯化，最终获得纯度达 90.42%的反式叶黄素晶体。
关键词：万寿菊；反式叶黄素；提取皂化；响应曲面法；纯化
Extraction and Saponification of Trans-lutein from Marigold Flowers
WANG Chuang1，LI Da-jing1,2,3,*，SONG Jiang-feng2,3，LIU Chun-quan2,3
(1. College of Forestry, Northeast Forestry University, Harbin 150040, China；2. Institute of Farm Products Processing, Jiangsu
Academy of Agricultural Sciences, Nanjing 210014, China；3. Engineering Research Center for Agricultural Products Processing,
National Agricultural Science and Technology Innovation Center in East China, Nanjing 210014, China)
Abstract ：Marigold (Tagetes erecta) flowers were used as raw materials to investigate the extraction and saponification of trans-
lutenin from marigold flowers. The effects of organic solvent amount, KOH-ethanol concentration and amount, extraction and
saponification temperature and time on extraction and saponification rate of trans-lutenin from marigold flowers was explored.
Based on the single factor experimental results, response surface experiments were used to optimize the extraction and saponi-
fication efficiency of trans-lutein and a mathematic model between the factors and extraction rate of trans-lutenin from marigold
flowers was established. Meanwhile, crude trans-lutein was further purified. Results indicated that the optimal extraction
parameters were raw material amount of 1.00 g, petroleum ether amount of 42.6 mL/g, KOH-ethanol concentration of 0.099 g/mL
and extraction temperature of 58.8 ℃. Under the optimal extraction conditions, the extraction rate of trans-lutein was up to
1.499%. After the purification of trans-lutein, the content of trans-lutein crystal was up to 90.42%.
Key words：Tagetes erecta；trans-lutein；extraction and saponification；response surface methodology；purification
中图分类号：TS202.3 文献标识码：A 文章编号：1002-6630(2010)24-0095-07
收稿日期：2010-03-01
基金项目：江苏省自然科学基金项目(BK2010467)；中央高校基本科研业务费专项(DL10BA12)
作者简介：王闯(1985—)，女，硕士研究生，主要从事天然产物研究。E-mail：wangchuang0406@126.com
*通信作者：李大婧(1976—)，女，副研究员，博士，主要从事天然产物研究。E-mail：lidajing@163.com
叶黄素，是一种含氧类胡萝卜素，含有多个共轭双
键，在理论上存在 8种立体异构体，包括 Z-和 E-异构
体(常称为顺式和反式异构体)，但由于叶黄素的甲基取代
作用，只有 9-Z、13-Z和 15-Z异构体(和 9＇-Z和 13＇-Z)
存在，叶黄素全反式的化学构象最为稳定，分子结构
如图 1，在生物体内反式构象的活性也较顺式构象高很
多[1]。叶黄素是眼睛组织视网膜中的主要类胡萝卜素抗
氧化成分，可预防老年性眼球视网膜黄斑退化引起的视
力退化和失明症[ 2- 3]。此外，叶黄素含有的共轭双键不
仅赋予其颜色特征，也使其在疾病防治中具有较强的抗
氧化功能，它们能阻止或预防癌症、抗诱变、动脉硬
化、白内障等疾病 [ 4 - 6 ]。
2010, Vol. 31, No. 24 食品科学 ※工艺技术96
万寿菊花中叶黄素含量高，其他类胡萝卜素杂质
少，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。研究表明，
叶黄素酯类衍生物不能被人体直接吸收代谢，必须先转
化成游离叶黄素才能被人体吸收利用，因此对叶黄素酯
类物质进行皂化，制备成游离叶黄素十分必要[ 7 -9 ]。国
内外生产叶黄素的方法大多采用提取、皂化、分离、
纯化等步骤，其中，提取和皂化较为费时，若能将这
两步同时进行，可以减少制备叶黄素酯这一复杂工艺，
缩短制备时间。叶黄素传统的纯化方法是柱层析和重结
晶，得到结晶叶黄素纯度很高，达 95%以上，但柱层
析需要消耗大量溶剂，费时费力不经济；而重结晶大多
使用了含氯有机溶剂，应用受到限制[10-11]，故应寻找一
种相对安全、经济的纯化方法。
国内外对万寿菊花中叶黄素的分析方法研究较多，
主要采用AOAC法或HPLC分析，大都选用C18柱进行
分离，只能分离检测出游离叶黄素。C 30 柱是继 C 18 柱
之后又一广泛应用的反相吸附色谱固定相，在分离类胡
萝卜素几何异构体方面显示出优势，可以准确检测出反
式叶黄素含量[12-14]。
在已有的报道中，对万寿菊叶黄素提取及皂化条件
的优化多采用正交设计法[15-16]，侧重于科学地合理安排
实验，减少实验次数，而在寻找因素和响应值之间的
函数关系及各因素之间交互作用方面尚显不足。响应曲
面法已被广泛应用于生物过程的优化，但在叶黄素提取
皂化工艺研究方面仍是空白。因此本实验拟采用有机溶
剂法进行反式叶黄素同时提取皂化工艺研究，通过响应
曲面法优选最佳工艺参数，为进一步开发利用这一天然
色素提供参考与借鉴。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
万寿菊干花颗粒 云南曲靖博浩生物科技股份有限
公司。
石油醚(沸程 30～60℃)、THF(四氢呋喃)、乙酸乙
酯、丙酮、正己烷、无水乙醇、氢氧化钾(均为分析
纯)；MTBE(甲基叔丁基醚)、甲醇(均为色谱纯)；反式
叶黄素标准品(97%) 美国 Fluka公司。
1.2 仪器与设备
HH-S恒温水浴锅 江苏金坛市恒丰仪器厂；TG16-
WS台式高速离心机 湖南长沙湘仪离心机仪器有限公
司；RE-52A真空旋转蒸发仪 上海亚荣生化仪器厂；
LGJ-12冷冻干燥机 北京松源华兴科技发展有限公司；
FA2104电子分析天平 上海恒平科学仪器有限公司；
HPLC1200高效液相色谱仪 美国安捷伦科技有限公司。
1.3 方法
1.3.1 色谱分析条件
色谱柱为YMC Carotenoid S-5(4.6mm×250mm)，流
动相：甲醇 -MTBE=95:5(V/V)，流速 1.0mL/min，柱温
25℃，进样量 20μL，检测波长 450nm。
1.3.2 标准曲线的绘制
精确称取 1mg反式叶黄素标准品，用甲醇溶解并定
容于 25mL容量瓶中，混匀，制成质量浓度 40μg/mL的
标准液。再分别取 0.5、1.0、1.5、2.0、2.5mL标准
液置于 1 0 m L 容量瓶中，混匀，制成 2、4、6、8、
10μg/mL反式叶黄素系列标准液。按照 1.3.1节所述色
谱条件分析，以反式叶黄素峰面积为纵坐标，反式叶
黄素系列标准液质量浓度为横坐标，绘制标准曲线，得
到回归方程 Y=187.62X－ 97.07，R2=0.9992。
1.3.3 万寿菊花中反式叶黄素提取皂化工艺
将万寿菊干花颗粒粉碎过 20目筛，准确称取万寿
菊花粉 1.00g，按照实验设计要求加入有机溶剂、KOH-
乙醇溶液进行水浴加热回流提取皂化处理，提取结束后
趁热过滤，残渣洗涤两次，合并滤液及洗涤液。将滤
液真空浓缩至无馏出液，加入 60mL 50%乙醇溶液，用
醋酸水溶液调 pH 值至中性，离心去除上清液，沉淀物
经真空冷冻干燥得到反式叶黄素粗品。将反式叶黄素粗
品用甲醇溶解稀释，用 H PLC 分析测定反式叶黄素含
量，同时计算反式叶黄素得率。上述操作均在避光条
件下进行。
反式叶黄素含量
反式叶黄素得率 /%=——————————× 100

万寿菊干花颗粒质量
1.3.4 单因素试验
本试验中主要考虑不同有机溶剂和用量、KOH-乙
醇溶液质量浓度和用量、提取皂化温度和时间作为万寿
菊花中反式叶黄素提取皂化过程的影响因素。在单因素
试验中采用如 1.3.3节所述的方法进行万寿菊花中反式叶
黄素的提取皂化处理，用反式叶黄素得率评价试验
效果。
1.3.4.1 有机溶剂对万寿菊花中反式叶黄素提取皂化效
果的影响
有机溶剂用量 40mL/g、KOH-乙醇溶液质量浓度
0.10g/mL、KOH-乙醇溶液用量 15mL/g、提取皂化温度
60℃、提取皂化时间 3h，研究有机溶剂乙酸乙酯、丙
图 1 全反式叶黄素分子结构
Fig.1 Molecular structure of trans-lutein
HO
OH
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酮、石油醚、正己烷和 THF对万寿菊花中反式叶黄素
提取皂化效果的影响。
1.3.4.2 有机溶剂用量对万寿菊花中反式叶黄素提取皂
化效果的影响
KOH-乙醇溶液质量浓度 0.10g/mL、KOH-乙醇溶液
用量 15mL/g、提取皂化温度 60℃，提取皂化时间 3h，
研究石油醚用量 10、20、30、40、50mL/g时对万寿
菊花中反式叶黄素提取皂化效果的影响。
1.3.4.3 KOH-乙醇溶液质量浓度对万寿菊花中反式叶
黄素提取皂化效果的影响
在石油醚用量 40mL/g、KOH-乙醇溶液用量 15mL/g、
提取皂化温度 60℃、提取皂化时间 3h、研究 KOH-乙
醇溶液质量浓度为 0.02、0.06、0.10、0.14、0.18g/mL
时对万寿菊花中反式叶黄素提取皂化效果的影响。
1.3.4.4 KOH-乙醇溶液用量对万寿菊花中反式叶黄素
提取皂化效果的影响
石油醚用量 40mL/g、KO H- 乙醇溶液质量浓度
0.10g/mL、提取皂化温度 60℃、提取皂化时间 3h，研
究 KOH-乙醇溶液用量为 5、10、15、20、25mL/g时
对万寿菊花中反式叶黄素提取皂化效果的影响。
1.3.4.5 提取皂化温度对万寿菊花中反式叶黄素提取皂
化效果的影响
石油醚用量 40mL/g、KO H- 乙醇溶液质量浓度
0.10g/mL、KOH-乙醇溶液用量 20mL/g、提取皂化时间
3h，研究提取皂化温度 40、50、60、70、80℃时对
万寿菊花中反式叶黄素提取皂化效果的影响。
1.3.4.6 提取皂化时间对万寿菊花中反式叶黄素提取皂
化效果的影响
石油醚用量40mL/g、KOH-乙醇溶液质量浓度0.10g/
mL、KOH-乙醇溶液用量 20mL/g、提取皂化温度 60℃，
研究提取皂化时间为 1、2、3、4、5 h 时对万寿菊花
中反式叶黄素提取皂化效果的影响。
1.3.5 响应曲面法优选万寿菊花中反式叶黄素提取皂化
工艺参数
根据单因素试验结果，用石油醚作为提取溶剂，
确定提取皂化时间 3h，KOH-乙醇溶液用量 20mL/g，以
石油醚用量(X1)、提取皂化温度(X2)和KOH-乙醇溶液质
量浓度(X3)3个因素与反式叶黄素得率进行响应曲面试验
设计(表 1)，优化万寿菊花中反式叶黄素提取皂化工艺。
通过Design Expert软件对试验数据进行回归分析，确定
最佳工艺参数。
1.3.6 叶黄素粗品的进一步纯化
将 1.3.3节中得到的反式叶黄素粗品用乙酸乙酯溶解，
并用去离子水冲洗去除多余的皂化物质和水溶性杂质，将
乙酸乙酯相减压浓缩，回收溶剂。向浓缩物中加入 4倍
体积的正己烷 -丙酮混合溶剂(体积比为 4:1)，并在室温下
静置 30min后过滤，再分别用少量0～5℃无水乙醇和去离
子水洗涤，经真空冷冻干燥制得反式叶黄素晶体。
2 结果与分析
2.1 单因素试验结果
2.1.1 不同有机溶剂对万寿菊花中叶黄素提取皂化效果
的影响
因素
水平xi X1 石油醚 X2提取皂化 X3 KOH-乙醇溶液
用量 /(mL/g) 温度 /℃ 质量浓度 /(g/mL)
－ 1 35 55 0.05
0 40 60 0.10
1 45 65 0.15
表 1 万寿菊花中反式叶黄素提取皂化试验因素水平
Table 1 Factors and levels of orthogonal experiments for optimizing
extraction and saponification of trans-lutein from marigold (Tagetes
erecta) flowers
注：按方程 xi=(Xi－ X0)/ΔX对自变量进行编码(式中：xi为自变量的编码
值，X i为自变量的真实值，X0为试验中心点处自变量的真实值，ΔX为
自变量的变化步长)，i = 1，2，3。
图 2 不同有机溶剂对万寿菊花中反式叶黄素提取皂化效果的影响
Fig.2 Effect of organic solvent type on extraction and saponification
efficiency of trans-lutein from marigold (Tagetes erecta) flowers
1.60
1.20
0.80
0.40
0.00
反
式
叶
黄
素
得
率
/%
乙酸乙酯 丙酮 正己烷 四氢呋喃 石油醚
由图 2 可见，用石油醚作为提取溶剂，反式叶
黄素得率最高，为 1 .467%，乙酸乙酯得率最低，为
0.255%。原因可能是由于石油醚极性较低，对叶黄素
脂肪酸酯的溶解性最大，使得皂化反应比较充分。THF
对游离态的叶黄素溶解性最大，目前许多人应用 THF提
取叶黄素，然而有研究表明 THF容易形成过氧化物，可
能会导致叶黄素的分解[ 1 7 ]。因此，对万寿菊干花颗粒
中反式叶黄素的提取可选用石油醚，而且石油醚在后续
分离提纯工序中易于除去。
2.1.2 有机溶剂用量对万寿菊花中反式叶黄素提取皂化
效果的影响
液固比是提取过程的一个重要影响因素，液固比的
大小会影响两相的混合情况。尤其在搅拌不充分的情况
下，会改变表观传质系数，从而影响传质速率[ 1 8 ]。液
固比的提高必然会在较大程度上提高传质推动力，但也
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提高了生产成本及后续处理的难度，所以液固比不宜过
高。由图 3可知，选择有机溶剂石油醚用量 40mL/g比
较合适。
2.1.3 KOH-乙醇溶液质量浓度对万寿菊花中反式叶黄
素提取皂化效果的影响
2.1.5 提取皂化温度对万寿菊花中反式叶黄素提取皂化
效果的影响
由图 6可见，提取皂化温度在 40～80℃范围内，皂
化产品中反式叶黄素得率呈先上升，随后下降的趋势。
由于温度过低，不利于提取出来的叶黄素酯在皂化体系
中分散，易导致皂化不完全，而温度过高则会导致游
离反式叶黄素的降解和异构化，导致产品中反式叶黄素
得率下降。因此，提取皂化温度控制在 6 0℃为宜。
2.1.6 提取皂化时间对万寿菊花中反式叶黄素提取皂化
效果的影响
图 4 KOH- 乙醇溶液质量浓度对万寿菊花中反式叶黄素提取皂化
效果的影响
Fig.4 Effect of KOH-ethanol concentration on extraction and saponification
efficiency of trans-lutein from marigold (Tagetes erecta) flowers
1.50
1.45
1.40
1.35
1.30
1.25
反
式
叶
黄
素
得
率
/%
0.00 0.04 0.08 0.12 0.16 0.20
KOH-乙醇溶液质量浓度 /(g/mL)
由图4可见，KOH-乙醇溶液质量浓度在0.02～0.18g/
mL范围内，随着 KO H 质量浓度的增加，皂化产品中
反式叶黄素得率逐渐升高，高于 0.10g/mL则有下降趋
势。可能是由于反式叶黄素在强碱环境会分解，使得
其得率降低，因此选用 0.10g/mL的KOH-乙醇溶液为皂
化液。
2.1.4 KOH-乙醇溶液用量对万寿菊花中反式叶黄素提
取皂化效果的影响
由图 5可见，KOH-乙醇溶液用量在 5～25mL/g范
围内，随着KOH-乙醇溶液用量的增加，皂化产品中反
式叶黄素得率逐渐升高，高于 20mL/g则有下降趋势。
主要是由于KOH-乙醇溶液体积增大，导致强碱性环境
中游离的反式叶黄素易于发生分解，而且在提取皂化处
理过程中需要耗费大量的酸中和、去离子水洗涤，从
而也造成反式叶黄素的损失，因此选择KOH-乙醇溶液
用量为 20mL/g。
图 3 石油醚用量对万寿菊花中反式叶黄素提取皂化效果的影响
Fig.3 Effect of petroleum ether amount on extraction and saponifica-
tion efficiency of trans-lutein from marigold (Tagetes erecta) flowers
1.50
1.45
1.40
1.35
1.30
1.25
反
式
叶
黄
素
得
率
/%
10 20 30 40 50
石油醚用量 /(mL/g)
图 5 KOH- 乙醇溶液用量对万寿菊花中反式叶黄素提取皂化效果
的影响
Fig.5 Effect of KOH-ethanol amount on extraction and saponification
efficiency of trans-lutein from marigold (Tagetes erecta) flowers
1.50
1.45
1.40
1.35
反
式
叶
黄
素
得
率
/%
5 10 15 20 25
KOH-乙醇溶液用量 /(mL/g)
图 6 温度对万寿菊花中反式叶黄素提取皂化效果的影响
Fig.6 Effect of extraction temperature on extraction and saponifica-
tion efficiency of trans-lutein from marigold (Tagetes erecta) flowers
1.50
1.45
1.40
1.35
1.30
1.25
反
式
叶
黄
素
得
率
/%
40 50 60 70 80
提取皂化温度 /℃
图 7 提取皂化时间对万寿菊花中反式叶黄素提取皂化效果的影响
Fig.7 Effect of extraction time on extraction and saponification
efficiency of trans-lutein from marigold (Tagetes erecta) flowers
1.50
1.45
1.40
1.35
1.30
1.25
反
式
叶
黄
素
得
率
/%
1 2 3 4 5
提取皂化时间 /h
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图 8 提取皂化温度和石油醚用量对万寿菊花中反式叶黄素提取皂化
效果影响的响应曲面和等高线
Fig.8 Response surface and contour plots for the effect of cross-
interaction between extraction temperature and petroleum ether amount
on extraction and saponification efficiency of trans-lutein from
marigold (Tagetes erecta) flowers
65.0
62.5
60.0
57.5
55.0
35.0 37.5 40.0 42.5 45.0
提
取
皂
化
温
度
/℃
石油醚用量 /(mL/g)
固定水平：KOH-乙醇质量浓度 0.10g/mL。
1.41131
1.4273
1.459281.44329
1.44329
1.47526
试验号 x1 x2 x3
反式叶黄素得率 /%
试验值 预测值
1 － 1 － 1 0 1.42 1.42
2 1 － 1 0 1.48 1.47
3 － 1 1 0 1.39 1.40
4 1 1 0 1.44 1.44
5 － 1 0 － 1 1.41 1.39
6 1 0 － 1 1.42 1.42
7 － 1 0 1 1.35 1.35
8 1 0 1 1.41 1.42
9 0 － 1 － 1 1.41 1.41
10 0 1 － 1 1.38 1.38
11 0 － 1 1 1.40 1.39
12 0 1 1 1.37 1.37
13 0 0 0 1.48 1.48
14 0 0 0 1.49 1.48
15 0 0 0 1.49 1.48
16 0 0 0 1.48 1.48
17 0 0 0 1.48 1.48
表 2 万寿菊花中反式叶黄素提取皂化试验设计与结果
Table 2 Experimental design and results of response surface experi-
ments for optimizing the extraction and saponification of trans-lutein
from marigold (Tagetes erecta) flowers
由图 7可见，当提取皂化时间小于 3h时，随着提
取皂化时间的延长，皂化产品中反式叶黄素得率呈逐渐
增大的趋势。当提取皂化时间超过 3h时，反式叶黄素
得率有所下降。这是因为随着时间的延长，反式叶黄
素在碱性条件下易发生氧化和异构化，故提取皂化时间
以 3 h 为宜。
2.2 响应曲面法优化万寿菊花中反式叶黄素提取皂化
工艺
方差来源 平方和 自由度 均方和 F值 P值
回归模型 0.033 9 3.618× 10-3 40.39 ＜ 0.0001
残差 6.271× 10-4 7 8.958× 10-5
失拟 4.910× 10-4 3 1.637× 10-4 4.81 0.0816
纯误差 1.360× 10-4 4 3.401× 10-5
总误差 0.033 16
模型 R2=0.9811 模型 R2Adj=0.9568
表 3 回归模型方差分析表
Table 3 Variance analysis of regression equation
模型中的 系数 自由 标准 95%置信度区 95%置信度
P值
系数项 估计值 度 误差 间低端值 区间高端值
常数项 1.480 1 4.233× 10-3 1.470 1.490
x1 0.023 1 3.346× 10-3 0.015 0.031 0.0002
x2 － 0.014 1 3.346× 10-3 － 0.022 － 6.411× 10-3 0.0037
x3 － 8.886× 10-3 1 3.346× 10-3 － 0.017 － 9.734× 10-4 0.0327
x1 － 0.022 1 4.613× 10-3 － 0.033 － 0.011 0.0020
x2 － 0.030 1 4.613× 10-3 － 0.042 － 0.019 0.0003
x3 － 0.065 1 4.613× 10-3 － 0.076 － 0.054 ＜0.0001
x1x2 － 1.483× 10-3 1 4.732× 10-3 － 0.013 9.708× 10-3 0.7623
x1x3 0.012 1 4.732× 10-3 6.579× 10-4 0.023 0.0414
x2x3 1.719× 10-4 1 4.732× 10-3 － 0.011 0.011 0.9720
表 4 回归方程系数显著性检验表
Table 4 Significance test for regression coefficients
2
2
2
利用Design Expert软件对表 2数据进行二次多元回
归拟合，所得到的二次回归方程的响应面及其等高线见
图 8～10。
在单因素试验基础上，对石油醚用量(X1)、提取皂
化温度(X2)和KOH-乙醇溶液质量浓度(X3)进行了三因素
三水平响应曲面试验设计，试验设计与结果见表 2。利
用 Design Expert软件对表 2数据进行二次多元回归拟
合，得到反式叶黄素得率预测值(y)对编码自变量 x 1、x 2
和 x 3 的二次多元回归方程：
y=1.480＋0.023x1－0.014x2－8.886×10-3x3－0.022x12－
0.030x22－0.065x32－1.483×10-3x1x2＋ 0.012x1x3＋ 1.719×
10-4x2x3 (1)
对上述回归模型进行方差分析(表 3 )，结果表明，
模型极显著(P＜ 0.0001)，失拟检验不显著，回归模型
的调整确定系数为 0.9568，说明该模型能够解释 95.68%
的变化，因此，可用此模型对万寿菊花中反式叶黄素
提取皂化效果进行分析和预测。
从表 4回归方程系数显著性检验可知：模型(1)一次
项 x 1、x 2、x 3均处于显著水平；二次项 x 32极显著，x12、
x 2 2 显著；交互项 x 1x 3 显著，x 1x 2、x 2x 3 均不显著。
提取皂化温度
/℃
石油
醚用
量 /(
mL
/g)
1.49125
65.0
1.46727
1.44329
1.41931
1.39532
反
式
叶
黄
素
得
率
/%
62.5
60.0
57.5
55.0 35.0
37.5
40.0
42.5
45.0
2010, Vol. 31, No. 24 食品科学 ※工艺技术100
当提取皂化温度为 60℃时，KOH-乙醇溶液质量浓
度和石油醚用量对万寿菊花中反式叶黄素提取效果的影
响见图 9。石油醚用量不变，KOH-乙醇溶液质量浓度
在 0.05～0.15g/mL范围内，反式叶黄素得率随着KOH-
乙醇溶液质量浓度的增加而增加，当KOH-乙醇溶液质
量浓度达到一定值后，反式叶黄素得率呈逐渐下降的趋
势。K O H - 乙醇溶液质量浓度一定时，石油醚用量在
35～45mL/g范围内，反式叶黄素得率先逐渐增加，达
到极大值，随后逐渐下降。
当石油醚用量 40mL/g，KOH-乙醇溶液质量浓度和
提取皂化温度对万寿菊花中反式叶黄素提取效果的影响
见图 10。当提取皂化温度不变时，KOH-乙醇溶液质量
当KOH-乙醇溶液质量浓度为0.10g/mL时，提取皂化
温度和石油醚用量对万寿菊花中反式叶黄素提取效果影响
见图 8。石油醚用量不变时，提取皂化温度在 55～65℃
范围内，反式叶黄素得率随着温度的增加而增加，当提
取皂化温度达到一定值后，反式叶黄素得率逐渐下降。
提取皂化温度一定时，石油醚用量在 35～45mL/g范围内，
反式叶黄素得率先逐渐增加，达到极大值后逐渐下降。
图 10 KOH- 乙醇溶液质量浓度和提取皂化温度对万寿菊花中
叶黄素提取皂化效果影响的响应曲面和等高线
Fig.10 Response surface and contour plots for the effect of cross-
interaction between KOH-ethanol concentration and extraction
temperature on extraction and saponification efficiency of trans-lutein
from marigold (Tagetes erecta) flowers
1.41131
K
O
H
-乙
醇
溶
液
质
量
浓
度
/(
g/
m
L
)
0.15
0.13
0.10
0.08
0.05
55.0 57.5 60.0 62.5 65.0
提取皂化温度 /℃
固定水平：石油醚用量 4 0m L /g。
1.42731.41131
1.44329
1.45928
1.47526
1.4273
1.4273
1.41131
KOH-乙醇溶液
质量浓度
/(g/mL)
1.48543
0.15反
式
叶
黄
素
得
率
/%
0.13
0.10
0.08
0.05
1.45545
1.42547
1.39549
1.36551
提取
皂化
温度
/℃
65.0
62.5
60.0
57.5
55.0
浓度在 0.05～0.15g/mL范围内，随着KOH-乙醇溶液质
量浓度的增加，反式叶黄素得率增加，当KOH-乙醇溶
液质量浓度达到一定值后，得率逐渐下降。KOH-乙醇
溶液质量浓度恒定，在温度 55～65℃范围内，随着温
度的升高，反式叶黄素得率增加，但超过一定值后温
度的升高对反式叶黄素得率的影响却发展为负面效应。
图 9 KOH- 乙醇溶液质量浓度和石油醚用量对万寿菊花中反式
叶黄素提取皂化效果影响的响应曲面和等高线
Fig.9 Response surface and contour plots for the effect of cross-
interaction between KOH-ethanol concentration and petroleum ether
amount on extraction and saponification efficiency of trans-lutein from
marigold (Tagetes erecta) flowers
35.0 37.5 40.0 42.5 45.0
石油醚用量 /(mL/g)
固定水平：提取皂化温度 6 0℃。
1.41131
K
O
H
-乙
醇
溶
液
质
量
浓
度
/(
g/
m
L
)
0.15
0.13
0.10
0.08
0.05
1.43015
1.47526
1.44329
1.45928
1.41131 1.43015
KOH-乙醇溶液
质量浓度
/(g/mL)
1.48946
0.15反
式
叶
黄
素
得
率
/%
35.0
37.5
40.0
42.5
45.0
石油
醚用
量 /(
mL
/g)
1.45544
1.42142
1.38740
1.35338
0.13
0.10
0.08
0.05
为了进一步确定最佳点，对模型(1 )取一阶偏导等
于零并整理得：
0.023－0.044x1－1.483×10-3x2＋0.012x3=0 (2)
－0.014－0.060x2－1.483×10-3x1＋1.719×10-4x3=0 (3)
－8.886×10-3－0.130x3＋0.012x1＋1.719×10-4x2=0 (4)
求解方程得到最佳工艺参数石油醚用量 42.6mL/g、
温度 58.8℃、KOH-乙醇溶液质量浓度 0.099g/mL，在此
条件下，反式叶黄素得率可达 1.494%。按优化工艺进
行 3次重复实验，反式叶黄素的得率为(1.499±0.008)%，
与传统工艺(正己烷萃取、KOH -乙醇溶液皂化、水洗
涤后离心分离得到叶黄素粗品，反式叶黄素得率
1.352%)相比，得率提高了 10.87%，另外同时提取皂化
简化工艺，溶剂消耗量小，且整个反应过程只需 3 h，
可应用于实际生产过程中。
101※工艺技术 食品科学 2010, Vol. 31, No. 24
2.3 反式叶黄素粗品的纯化
反式叶黄素粗品经乙酸乙酯分离后，先用去离子水
洗涤去除水溶性杂质，然后用正己烷 -丙酮复合溶剂洗
涤去除脂溶性杂质，最后用冷乙醇和水洗涤可以除去大
部分的有机溶剂，并使叶黄素的损失降到最低，经纯
化后，得到反式叶黄素晶体，纯度达到 90.42%，与传
统纯化方法获得的叶黄素晶体纯度相当。反式叶黄素晶
体HPLC色谱图如图 11所示，与反式叶黄素标品出峰时
间一致，经光电二极管阵列检测器(DAD)检测分析，其
相似度达到 98.9%。
3 结 论
本研究将万寿菊花中反式叶黄素的提取与皂化过程
同时进行，简化了传统叶黄素的制备工艺。由于提取
与皂化过程的同时进行，使得万寿菊花中叶黄素酯充分
溶出，从而提高反应效率，缩短了制备时间，避免了
游离叶黄素长时间接触空气而氧化和异构化。
应用响应曲面法对万寿菊花中反式叶黄素的提取皂
化工艺进行了探讨，对万寿菊花中反式叶黄素提取皂化
工艺条件中有机溶剂用量、KOH-乙醇溶液质量浓度、
提取皂化温度的最优化组合问题进行了定量研究，建立
了具有良好预测性能的万寿菊叶黄素提取皂化条件的模
型，并获得最佳工艺条件为石油醚用量 42.6mL/g、温
度 58.8℃、KOH-乙醇溶液质量浓度 0.099g/mL时，反
式叶黄素得率为(1.499± 0.008)%。
反式叶黄素粗品经纯化后，最终获得高纯度的反式
叶黄素晶体纯度达 90% 以上，生物活性高，没有使用
传统的纯化方式如凝胶柱层析或重结晶，得到产品相对
安全、经济，可应用于医药、保健食品领域。
参 考 文 献 ：
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图 11 反式叶黄素晶体 HPLC色谱图
Fig.11 HPLC chromatogram of trans-lutein crystal
200
150
100
50
0
m
A
U
0 5 10 15 20 25
保留时间 /min
19
.1
97
26
.4
45