万寿菊中叶黄素的提取工艺研究进展_李峰.pdf
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1、山东化工收稿日期:20220905基金项目:云南能源职业技术学院 2022 年度校级科研项目作者简介:李峰,女,硕士研究生,助理实验师,研究方向:天然产物。万寿菊中叶黄素的提取工艺研究进展李峰,蒋高华,芮晓庆(云南能源职业技术学院 资源与环境工程学院,云南 曲靖655001)摘要:近年来,随着我国农业向着规模化、产业化的发展趋势逐步加快,万寿菊的发展市场方兴未艾。万寿菊有丰富的药理活性价值,因此,万寿菊中提取的叶黄素有很大的药理价值,基于这些丰富的药理活性价值,目前已被大规模运用于禽类饲料加工、化妆品、医疗、药品、食品加工和烟草等各领域。本文对万寿菊中的药理活性和提取工艺进行综述,进一步优化万
2、寿菊的开发条件,并对万寿菊的研究进行展望,以期能发现更多的药理活性更好地运用于各领域,进而更好服务人类。关键词:万寿菊;药理活性;提取工艺中图分类号:TQ461文献标识码:A文章编号:1008021X(2023)03009802Study on Extraction Technology of Lutein from MarigoldLi Feng,Jiang Gaohua,ui Xiaoqing(College of esources and Environmental Engineering,Yunnan Vocational Institute of Energy Technology,
3、Qujing655001,China)Abstract:In recent years,the development market of marigold is in the ascendant with the development trend of largescale andindustrializationMarigold has extensive pharmacological activities in the value,therefore,extraction of lutein in marigold,there is alot of pharmacological v
4、alue based on the rich value of pharmacological activities,has been largescale applied to poultry feedprocessing,cosmetics,medical,pharmaceutical,food processing and tobacco fieldsIn this paper,the pharmacological activities ofmarigold and extraction technology were reviewed,further optimize the dev
5、elopment conditions of marigold,and prospect theresearch of marigoldIt is hoped that more pharmacological activities can be found and better applied in various fields,so as tobetter serve human beingsKey words:marigold;pharmacological activity;extraction process万寿菊(Tagetes erecta)产地墨西哥,叶黄素类物质含量丰富,所以
6、又称金盏菊,属于天然类胡萝卜素,含量占类胡萝卜素的 90%以上。随着进一步研究叶黄素药理功能,发现叶黄素能够预防和治疗动脉硬化、提升人体免疫力、预防白内障和保护视觉等多种活性功能。现在人们对人工合成色素具有一定毒性的认识存在偏差,全世界对使用的合成色素种类及数量的控制逐年升高,由于使用广泛,所以人们逐年增加对天然的色素的需求数量。人们对叶黄素的认识在逐渐深入,从简单合成色素转变到研究如何提取天然色素和使用挖掘更多的功能方面。叶黄素不仅具有天然的色素,其中还存在抗氧化活性,日渐受到消费者的青睐,不论国内还是国外都在逐步挖掘其中更多功能,我国云贵川等地区已经把万寿菊作为乡村振兴农作物广泛种植。不过
7、因为我国研究叶黄素比国外起步晚了一些,一些国家在高纯叶黄素的化学法制备技术上较为先进,并申请了很多关于化学制备的专利,使得我国在万寿菊的提取制备方面提升了难度。我国叶黄素提取产物的出口产品主要是粗提物低附加值物。基于以上存在的问题,制备高纯度叶黄素成为一项迫在眉睫的内容。而且叶黄素中的 8 种特殊异构体迄今为止只能从植物中来提取分离,均不能用化学方法来合成,所以提取的叶黄素具有一定的现实意义1。1实用价值11观赏价值万寿菊属于一年生草本植物,植株高 70100 cm,由于花朵中叶黄素着色强所以在食品加工行业被广泛应用。目前,这种黄色素主要出口周边邻国,有一定的生产前景,在国际市场上供不应求。连
8、片种植的万寿菊作为乡村振兴的特色农产品还具有美化环境功能,有较高的观赏价值2。12着色功能叶黄素着色力强,能够增加鸡蛋的孵化,增加禽类的繁殖率。由于人们偏向于肉的营养价值来判断禽类的好坏,所以叶黄素还是一种没有副作用的天然色素,能够为蛋黄、家禽和鸡饲料着色。因其安全和营养性功能符合市场的需求,因此被各国广泛应用于饲料着色3。13抗癌功能叶黄素属于类胡萝卜素,有着特殊的生理活性,能够抑制人体肿瘤的生长4,可以抵御多种癌症,如皮肤癌、乳腺癌、结肠癌等,乳腺癌发病率与叶黄素摄入量存在某种相关性,因为实验证明低摄入量叶黄素实验组的乳腺癌发病率是高摄入量组的 208220 倍56。14抗氧化功能叶黄素是
9、一种抗氧化活性较好的抗氧化剂,能有效抵御游离基在细胞内对人体的损害功能。抗氧化剂叶黄素能预防太阳光导致的皮肤问题;叶黄素、抗氧化维生素、玉米黄素和自由基清除剂能够预防白内障,此外,玉米黄素还能抵御老年视黄斑退化损伤和视网膜的氧化性7。15护肤作用自然抗氧化剂黄体素能够有效抵御太阳光线造成的皮肤受损问题,抵御紫外光对人体产生的不良影响,一旦皮肤暴露在紫外光中时,黄体素中的吸收光能帮助免疫系统保持正常反应起到护肤目的。这项发现对其他护肤品的研究提供了一定的参考8。2提取方法目前天然叶黄素的常见提取方法有:CO2超临界萃取法、有机溶剂萃取法、微波萃取法等。这些提取工艺方法的共同缺点是提取效率低下,一
10、些叶黄素附着在植物细胞壁中,提取的时候难以溶解,导致耗时长,影响了产率,所以在以上提取的过程中,往往需要采用超声波进一步处理,因此采用超声波的热89SHANDONG CHEMICAL INDUSTY2023 年第 52 卷DOI:10.19319/ki.issn.1008-021x.2023.03.032第 3 期效应、机械作用加速细胞壁破碎,叶黄素溶于细胞壁中,从而减少提取时间,提高了叶黄素的产率9。21CO2超临界萃取法金丽梅等采取超临界 CO2萃取技术来提取万寿菊籽油,利用正交设计实验法研究提取过程中的温度、压力、萃取时间及CO2流量等因素来确定籽油最佳提取率,得到的结论是:CO2在温度
11、为 40 下,流量为 2040 kgh1,萃取时间为 3 h,压力35 MPa 时,得到的籽油无异味、橙黄,碘值为 5017 g/100 g,酸价为 4693 mg KOH/g 油10。宋大巍等研究影响黄色素的提取因素,对于影响超临界 CO2流体萃取黄色素影响因素分别进行了单因素试验。通过响应面确定最终最佳因素为:萃取时间180 min,萃取温度 60,萃取压力 486 MPa。最后得到的结果是,叶黄素的最高收率(mg/g)是 844,验证值是 841,和预测值比较相对误差只达到 0003 6,所以响应面法可作为万寿菊黄色素的提取方法11。杨忠林等采用超临界 CO2萃取法萃取叶黄素,用单因素和
12、正交实验来确定影响的因素,影响大小分别为:时间温度压力 CO2流量;优化工艺条件为:萃取时间4 h,萃取压力 24 MPa、温度 54、CO2流量 12 Lh1、分离温度42,压力 11 MPa、分离温度 38,压力同储罐。在此条件下,以叶黄素为 825 mg(100 g)1为原料,收率达到956%12。22超声波法孔阳等正交设计方法计算叶黄素产率,实验中确定万寿菊的超声提取时间、料液比、粒径、超声波功率等因素对提取产率的影响,以此来得到万寿菊中的最佳工艺条件。在万寿菊粒径150180 m(80100 目)的情况下,得到最佳工艺为超声功率为 150 W,超声时间 40 min,料液比 1 15
13、(g mL)13。23有机溶剂萃取法随着提取工艺的发展,提取植物叶黄素常用有机溶剂萃取法,因为叶黄素大量分布在植物的细胞内部,难以溶解在有机溶剂中,导致叶黄素的产率低下,采用超声波辅助可改变这一现状,从而极大增加提取产率。陈彬等在 1 50(g mL)的料液比条件下,通过一般的提取方法,以丙酮作为溶剂提取,最终得到吸光度是 1332 5,运用超声波辅助法得到的提取液吸光度值达到2207 6。影响大小因素为:超声功率料液比超声时间超声温度。实验的最佳条件是:温度 50,料液比 1 30(g mL),超声功率 400 W,时间 40 min。最佳实验结果为:最大吸收波长为 442 nm,吸光度 3
14、673。未经皂化时浸提产品叶黄素酯含量高,皂化时间控制在 9 h 后效果最好,叶黄素含量最高可达 96%14。王霞等通过选择合适的萃取溶剂来提取烘焙食品中的叶黄素酯,对产品中的叶黄素酯皂化时间、KOH 浓度以及不同萃取溶剂的萃取效果进行研究。得到最佳皂化结果是:2 g 样品(面糊/面团),10 mL 无水乙醇,02 g BHT,10 mL 60 g/100 mLKOH 水溶液,室温下需要振荡 3 h。最佳萃取溶剂 V环己烷V正己烷 V乙酸乙酯=1 2 2,收率在 9431%10383%,实验精密度的相对标准偏差都小于 5%。研究结果表明该方法可以运用于烘焙食品中叶黄素酯的提取15。24超声波辅
15、助法叶兆伟等为了研究万寿菊中叶黄素的最佳工艺条件,采取微波法、水浴加热法和超声波法来研究实验条件,最后确定最佳工艺条件。结果表明,超声波法提取叶黄素的提取率都高于水浴加热法和微波法,叶黄素含量可高达 219 mg/g。所以利用提取叶黄素的产率可以用超声波辅助法来提升16。杨云裳等得到确定的最终提取方法是:把含有乙醇 40%的石油醚乙醇来作为提取剂,料液比为 1 10(g mL),超声频率 100 kHz,条件是:加入 4 mL 15%的氢氧化钠乙醇溶液到 1 g 万寿菊中,皂化时间 3 h,皂化温度是 65,超声功率 500 W。在此提取条件下,提取结果显示为 0872 mg/g17。25超临
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