全 文 ：　　收稿日期:2003-10-25
　　基金项目:曲靖师范学院立项资助课题“ IPN技术复合硅溶胶的研究”(0313906)
　　作者简介:刘品华(1963-),男 ,云南曲靖人 , 曲靖师范学院化学系副教授 , 主要从事精细化工 、食品工艺研究.
万寿菊花中提取胡萝卜素和叶黄素的研究
刘品 华 , 李照 刚 , 魏 柱 平
(曲靖师范学院 化学系 ,云南 曲靖　655000)
　　摘　要:叶黄素广泛用于生物制品 、医药 、食品等领域.万寿菊花瓣中富含胡萝卜素 、叶黄素 ,是分离提取
胡萝卜素 、叶黄素的较好原料.通过研究采用石油醚-氯仿-甲醇混合液浸提 , 强碱去杂 ,甲醇萃取分离的工
艺得到了纯度大于 95%的胡萝卜素和含量大于 60%的叶黄素 ,并进一步通过柱层析分离出纯度达 98%以上
的叶黄素精品 ,提取工艺易放大 , 实现规模化生产 ,也可用于有机化学实验教学.
关键词:胡萝卜素;叶黄素;分离;浸提液
中图分类号:Q562　 　　文献标识码:A　　文章编号:1009-8879(2003)06-0040-03
　　万寿菊原产墨西哥 ,又名金盏花 、臭芙蓉 ,花
和叶可入药 ,有清热化痰 、补血通经 、去瘀生新的
功效.从其花中提取的菊花油 、叶黄素 、叶黄脂是
高级食品 、医用抗菌素 、饲料添加剂的主要原
料[ 1] .花中含有丰富的胡萝卜素 、叶黄素.叶黄素
是一种广泛存在于蔬菜 、花卉 、水果等植物中的天
然物质 ,属于“类胡萝卜素”族物质.具有色泽鲜
艳 、抗氧化 、稳定性强 、无毒害 、安全性高等特点 ,
其产品广泛应用于现代生物制品 、食品 、药品 、化
妆品 、水产品 、保健品以及饲料工业中的添加
剂[ 2] .叶黄素还具有医疗保健功能 ,可有效地预防
和治疗老年性眼部黄斑病引起的视力退化和失明
症 ,防止紫外线对人体皮肤的损伤.以及因机体衰
老引发的心血管硬化 、冠心病和肿瘤疾病[ 3] .国外
专家提出 ,叶黄素有望成为人类预防癌症的天然
药物[ 4] .
目前国外叶黄素主要是从万寿菊花中提取.
美国从20世纪 70年代起就开始从万寿菊中提取
叶黄素.美国食品与药品管理局(FDA)于 1995年
批准将叶黄素作为食品补充剂.目前 ,美国的万寿
菊种植已形成年产值超过 4 500 万美元的产
业[ 5] .中国的万寿菊花种植自 90年代从国外引进
后 ,在我国北方地区进行大面积种植 ,主要产区分
部在吉林 、黑龙江 、内蒙 、山东 、山西 、云南等地 ,年
产鲜菊花约 30万吨 ,干花粒几乎全部出口.尽管
万寿菊的产量已经达到了一定的规模 ,但国内万
寿菊花叶黄素的开发和应用目前仍处于空白[ 6] .
笔者经查阅国内文献未见有关提取分离工艺的公
开报道.目前 ,国家每年要花费大量外汇进口叶黄
素制品 ,满足制药工业原料 、食品添加剂以及饲料
添加剂等需求.国际市场上 , 1克叶黄素的价格与
1克黄金相当[ 7] .研究能实现规模生产 ,能产生经
济效益的提取工艺 ,对于万寿菊深加工的开发和
发展有深远的意义.通过研究 ,针对万寿菊的组成
特点和目标分离物 ,找到了一种工艺简洁 、辅助原
料价廉易得 、提取率高 、溶剂易回收 、工艺易放大 ,
具有实际应用价值的提取叶黄素方法.
1　原料的化学组成及主要成分的理化性质
万寿菊花(marigold.flower)含黄酮苷万寿菊属
(Tagetiin , 0.1%)、蓝荧中物 α-三联赛吩(α-
Terthienyl ,15 ～ 21毫克/公斤鲜花)、萜类色素堆心
菊素(Helenien , 0.74%)、β -胡萝卜素(β -
carotene)、毛 莨 黄 素 (Flavoxanthin)、叶 黄 素
(carotenol)、糖类等[ 7] .
胡萝卜素(C40H56)是具有长链结构的共轭多
烯 ,有α-,β -, γ- 3种异构体 ,易溶于石油醚 ,
显橙色 ,结构为[ 8] :
叶黄素(C40H56O2)较易溶于醇 ,在石油醚中溶
解度较小.纯品为鲜红色晶体 ,结构为[ 9] :
第 22 卷　第 6期
2003 年 11 月 　 　 　　　　　　
曲　靖　师　范　学　院　学　报
JOURNAL OF QUJING TEACHERS COLLEGE
　　 　 　　　　　Vol.22　No.6
Nov.2003
2　实验仪器及试剂
研究的原料选用云南沾益种植的万寿菊干花
朵花瓣.分析纯石油醚(沸点为 60 ～ 90℃、90 ～
120℃两种)、分析纯甲醇 、分析纯氯仿 、分析纯丙
酮 、分析纯乙醚 、化学纯氢氧化钾.回馏装置 、旋转
蒸发仪 、G 型硅胶板 、氧化铝层析柱.
3　实验方法及工艺流程
3.1　原料预处理
收集鲜花 ,除去草 、叶等杂质 ,放在避直射阳
光通风处风干 ,分离出黄色花瓣备用.
3.2　浸提
3.2.1　溶剂的筛选.分别用石油醚 、甲醇 、石油
醚-甲醇=3∶2的混合液 、乙醇 、四氯化碳 、石油
醚-氯仿=3∶2 混合液浸提(冷浸)花瓣后 ,采用
薄层色谱法对提取液进行分析 ,展开剂用石油醚
-丙酮=8∶2(体积比).分析得到的结果是:石油
醚 、四氯化碳提取液中主要检测到胡萝卜素.甲
醇 、乙醇 、提取液中主要检测到胡萝卜素 、叶黄素 、
树脂 ,但胡萝卜素提取的量较石油醚的低.石油醚
-甲醇=3∶2 、石油醚-氯仿=3∶2混合液的浸提
液中 ,主要检测到胡萝卜素 、叶黄素 、树脂等 ,且提
取率都较高.通过多次的反复实验筛选 ,最终选定
用沸点为 60 ～ 90℃沸点的石油醚 、氯仿 、甲醇按 2
∶2∶1体积比混合作为浸提液 ,优点是溶剂的互溶
性好 ,提取率高 ,还有利于萃取得到黄酮等物质 ,
可减少糖类及无机物进入浸提液.选用石油醚的
沸点过低 ,浸提中损失较大;沸点过高回收石油醚
时耗能高 ,不利于将来的规模生产.为了提高浸提
效率 ,通过实验选择在 40 ～ 45℃下进行浸提.可
控制石油醚的挥发 ,也可降低能耗.
3.2.2　浸提方法.具体实验操作是:把预处理好
的原料装入圆底烧瓶 ,稍压实 ,倒入花瓣量 30 ～
40倍的混合浸提液 ,装上球型冷凝管 , 用 40 ～
55℃的水浴加热温浸1h ,如此反复浸提3次.合并
提取液 ,进行减压蒸馏回收溶剂 ,得到的膏状物再
加入适量的 90 ～ 120℃沸点的石油醚溶解.目的
是降低石油醚与甲醇的互溶比 ,提高分离效果.加
入约 5 ～ 7%量的 30%的氢氧化钾甲醇溶液洗涤 ,
每隔约 10min搅拌一次 ,冷藏条件下放置一昼夜
后转入分离漏斗静止分离.上层每次用 30%量的
水洗涤 3次 ,分离后的水移弃 ,以除去皂甙等杂
质.乳化过度层分离后留存待处理.上层石油醚液
转入分液漏斗中待萃取分离.
3.3　萃取 、结晶
根据胡萝卜素易溶于石油醚 ,而叶黄素(C40
H56O2)较易溶于醇 、氯仿和易溶于乙醚的的原理 ,
选用甲醇洗涤萃取石油醚浓缩液 ,氯仿萃取乳化
过渡层 ,让后又用乙醚精萃 ,即可得到纯度较高的
叶黄素产品.
在石油醚浓缩浸提液中每次加入 1/2体积的
甲醇萃取 5次.充分的静止分层分离是关键.上层
石油醚浓缩液体通过 0.04 ～ 0.05Mp 真空度的减
压进一步浓缩 、结晶 、离心分离可得到纯度大于
95%的胡萝卜素 ,产率约 9.8%.
乳化过度层用 1/2体积量的氯仿萃取 3次 ,
合并氯仿萃取液 ,用等体积水洗涤 3次 ,把氯仿萃
取液浓缩至膏状 ,回收氯仿.膏状物用少量石油醚
溶解后 ,用甲醇萃取.上层用于分离胡萝卜素.下
层合并分离叶黄素.
下层甲醇萃取液合并 ,在 0.04Mp真空度下
进行减压蒸馏 ,回收甲醇 ,浓缩萃取液至膏状时 ,
停止蒸馏.在红色膏状物中加入少量甲醇稀释得
浓缩液 ,把浓缩液转入分液漏斗中用等体积的乙
醚萃取五次 ,合并乙醚 ,进行常压蒸馏回收乙醚 ,
浓缩至约 1/5体积时 ,停止蒸馏 ,取出浓缩液冷
却 ,待结晶后离心分离 ,即得到叶黄素粗品.产率
为 6.7%,纯度大于 70%.
3.4　主要工艺流程
·41·第 6 期　　 　　　　刘品华 ,李照刚 , 魏柱平:万寿菊花中提取胡萝卜素和叶黄素的研究
4　组分分析和含量检测
4.1　薄层色谱
对分离出的胡萝卜素和叶黄素采用 G 型硅
胶板 ,用石油醚-丙酮=8∶2的展开剂进行纯度
或组分检测 ,并与混合浸提液的展开色谱对比.结
果是浸提分离得到的胡萝卜素展开色谱只有一个
点.浸提分离得到的粗品叶黄素展开色谱有四个
点 ,与混合提取液的展开色谱比较 ,多出一个 Rf
=1.7的点.该物质在原提取液中没有 ,是在洗涤
分离后产生的一种新成分 ,预计是黄酮甙的水解
产物 ,还有待于进一步的研究.
4.2　柱色谱
柱径 2cm ,填料为中性层析用氧化铝 ,装填料
高度为25cm.分离胡萝卜素的洗脱剂为石油醚-
丙酮=9∶1 ,分离叶黄素的洗脱剂为石油醚-丙酮
=7∶3.对柱层析分离的组分进行 G 型硅胶板薄
层色谱展析 ,产生两个以上点的组分再次进行柱
层析分离 ,最后分离得到四个单一组分.组分 1的
Rf=0.91是胡萝卜素 ,组分 2的 Rf=0.63(原浸提
液中含有),组分 3的 Rf =0.39是叶黄素 ,组分 4
的 Rf=0.17(原浸提液中不含),用混合提取液直
接进行氧化铝柱层析分离 ,得到纯品叶黄素的平
均产率为 5.5%,胡萝卜素平均产率为 12.2%.
粗品叶黄素中主要杂质为胡萝卜素.进一步
通过柱层析分离可得到纯度大于 98%的叶黄素 ,
平均产率为 4.5%.柱层析分离出的胡萝卜素与
上一过程得到的胡萝卜素合并 , 平均产率为
11.2%.
5　小结
通过采用 G 型硅胶板进行薄层色谱定性分
析检测和中性氧化铝进行柱层析分离的定量检
测 ,证明该混合液有很高的浸提率.通过浓缩 ,再
选用单一萃取剂萃取分离 ,有较好的分离选择性.
该方法可分离胡萝卜素纯度达 95%以上 ,提取率
大于 11.2%,损失率约为 1%.叶黄素纯度达 70%
以上 ,提取率大于 6.7%,进一步通过柱层析分离
粗品叶黄素得到纯度大于 98%的叶黄素 ,产率为
4.5%,损失率约为 1%.胡萝卜素 、叶黄素产品具
备了生物制品 、食品等领域的应用条件.该工艺易
于放大 ,实现规模化生产 ,对深入研究和开发万寿
菊有较好的指导意义.
参考文献:
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等教育出版社 , 2001:275～ 276.
Research on extracting carotene and carotenol from marigold flower
LIU Pin-hua , LI Zhao-gang ,WEI Zhu-ping
(Chemistry Dep., Qujing Teachers College , Qujing Yunnan 655000 , China)
Abstract:Carotenol is used extensively in biological products , remedies , food areas etc.Marigold flower ,
which contains carotenol and carotene richly , is extracted with mixed-solution of ether-chloroform-methanol.
We get carotene which purity is more than 95% and carotenol which purity is above 60%.Finally , carotenol
which contains exceeding 98% is got .The way can be used in organic chemistry experiment teaching.
Key words:carotene;carotenol;sever;digestion
[ 责任编辑:谭　昆]
·42· 曲 靖 师 范 学 院 学 报　　　　　　　　　　　　　　　　第 22 卷