甘薯类胡萝卜素提取工艺的优化

李帑洛，蒋进勇，何伟国

（1.南华大学药学与生物科学学院药学实验中心，湖南 衡阳 421001；

2.南华大学医学院组织学与胚胎学教研室，湖南 衡阳 421001；

3.湖南省分子靶标新药研究协同创新中心，湖南 衡阳 421001）

甘薯类胡萝卜素提取工艺的优化

李帑洛1，3，蒋进勇1，何伟国2

（1.南华大学药学与生物科学学院药学实验中心，湖南 衡阳 421001；

2.南华大学医学院组织学与胚胎学教研室，湖南 衡阳 421001；

3.湖南省分子靶标新药研究协同创新中心，湖南 衡阳 421001）

以衡阳市售甘薯为原材料，利用超声辅助法从甘薯中提取类胡萝卜素，通过正交试验，进一步优化了提取工艺。结果表明：在超声辅助下，最佳提取工艺以丙酮为提取溶剂，料液比1︰30，超声温度60℃，提取时间60 min。在此优化工艺条件下，甘薯中类胡萝卜素的平均提取率为374.28 mg/kg。

甘薯；类胡萝卜素；超声辅助；工艺优化

天然色素与合成色素相比具有显著的优势特征，例如安全无害、着色自然等；而在保健食品应用中，这一类植物色素可发挥增强人体免疫机能、抗氧化、降低血脂等辅助作用；在普通食品中有的还可发挥营养强化的辅助作用及抗氧化作用，备受消费者青睐［1-2］，其提取纯化与应用已成为当下研究者关注的热点问题［3］。

类胡萝卜素（carotenoids）是自然界中广泛存在的一类天然色素，也是人类膳食中分布广泛的一种成分，起源于叶绿体以及植物、藻类和光合微生物中的有色体［4］。类胡萝卜素是传统的食品着色剂和动物饲料添加剂，近年来常被用作为营养制品和药品。然而，动物不能自身合成类胡萝卜素，只能从外界摄取，蔬菜与水果是其主要的食物来源。另外，类胡萝卜素除了是重要的维生素A来源［5-6］外，还有抗氧化［7］、抗癌［8-9］、保护眼睛和皮肤［10-11］、预防心血管疾病［12］、促进骨健康等多种生物活性。

甘薯［Iponioea batatas （L.）Lam］又名红薯、甜薯、地瓜等，属根茎类旋花科一年蔓生草本植物，营养价值丰富，是重要的粮食作物，关于其加工和营养价值的研究十分活跃。中国的甘薯栽种面积及产量均占世界首位，而其中大约一半被用作牲畜饲料。如何高效充分地利用甘薯资源，扩大其产品用法途径，提高产能效应，对我国可持续发展具有重要意义。因此，发展既环保又高效的甘薯类胡萝卜素提取分离方法具有重要意义。较高提取率和高提取效率是超声波辅助提取的突出特点，试验以甘薯为原材料，通过超声波辅助提取技术设计正交试验对甘薯中类胡萝卜素的提取工艺进行优化改良，为实现甘薯资源的充分利用提供依据。

1 材料与方法

1.1试验材料

市售红心甘薯（橘红肉），购于湖南衡阳，将甘薯干燥24 h粉碎后装于棕色瓶中备用。主要试剂：95%乙醇、丙酮、乙酸乙酯，均为分析纯。主要仪器：中草药粉碎机（天津市泰斯特仪器有限公司）；电热鼓风干燥箱（天津市泰斯特仪器有限公司）；UV-2102C型紫外可见分光光度计［尤尼柯（上海）仪器有限公司］；KQ-250DE型数控超声波清洗器（昆山市超声仪器有限公司）；电子分析天平（FA224，购于上海舜宇恒平科学仪器有限公司）。

1.2试验方法

1.2.1样品处理购得红心甘薯→洗净去皮→切片→45℃干燥24 h→24 000 r/min粉碎5 min制成干粉留存备用。

1.2.2样品提取 准确称量甘薯干粉2 500 g，根据正交设计中的料液比和提取溶剂加入定量的提取溶剂，于预定温度下超声波（额定功率）提取，提取液定容至初始体积后过滤，即类胡萝卜素的超声提取原液。根据预试验结果，适当稀释提取液至一定浓度，使其吸光度值在在紫外分光度计的线性范围之内（0.200＜A＜0.800）。

1.2.3类胡萝卜素含量的计算方法取提取溶剂做空白校准调零，450 nm波长下测定吸光度值，根据下面的公式［13］计算类胡萝卜素的含量：

式中：X，样品中类胡萝卜素含量（mg/kg）；A，提取液在450 nm波长下的吸光度值；V，甘薯样品提取液的体积（mL）；F，测定吸光度时类胡萝卜素萃取液的稀释倍数；m，所称取的甘薯干粉样品的质量（g）；在450 nm波长下1% β-胡萝卜素溶液的吸光系数的平均值。

1.2.4正交试验设计在前期研究中，已通过单因素试验初步探究了甘薯中类胡萝卜素提取的最佳条件：乙酸乙酯为提取溶剂，料液比为1︰25（g/mL），提取时间为50 min，提取温度50℃，在此条件下甘薯中类胡萝卜素的提取率为135.5 mg/kg［14］。在此基础上，以提取量为指标，设计L9（34）正交试验。

表1　正交试验设计

1.2.5最佳工艺验证试验在正交试验确定的最佳提取工艺条件下，重复提取，以验证最佳工艺条件的可重复性和稳定性。

2 结果与分析

2.1正交试验结果

根据L9（34）正交试验的结果分析，提取甘薯中类胡萝卜素的影响因素排序为B＞A＞C＞D，即对甘薯类胡萝卜素的提取量影响大小依次是提取时间＞溶剂＞料液比＞温度。经过分析得到理论上从甘薯提取类胡萝卜素的最优条件A2B3C3D3，即丙酮作为提取溶剂，料液比1︰30，超声温度60℃，提取时间为60 min。

表2　甘薯类胡萝卜素超声波提取正交试验结果

2.2验证试验结果

验证试验结果表明，在最佳工艺条件下，甘薯中类胡萝卜素的提取量分别为379.23、370.83和372.79 mg/kg，平均为374.28 mg/kg，重复性和稳定性均达预期要求。

3 结 论

在前期单因素试验的基础上，通过正交试验和验证试验的综合分析，进一步优化了甘薯中类胡萝卜素的提取工艺。结果表明：联合超声辅助法提取的最佳条件为：提取温度为60℃，提取试剂为丙酮，提取时间为60 min，料液比为1︰30。在此条件下，类胡萝卜素的平均提取量为374.28 mg/kg，且超声辅助法对甘薯类胡萝卜素的提取工艺具有明显的优化改良作用。

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［14］ 李帑洛，丁 岚，单卫威，等. 甘薯中类胡萝卜素提取工艺［J］. 安徽农业科学，2016，（1）：115-117.

（责任编辑：成 平）

Optimization of Extraction Technology of Carotenoids from Sweet Potato

LI Tang-luo1，3，JIANG Jin-yong1，HE Wei-guo2
（1. Pharmacy Experimental center， School of Pharmaceutical and Biological Science， University of South China， Hengyang 421001， PRC；2. Department of Histology and Embryology， Medical College， University of South China， Hengyang 421001， PRC； 3. Hunan Province Cooperative Innovation Center for Molecular Target New Drug Study， Hengyang 421001， PRC）

Using Hengyang sweet potato as material， extracted carotenoids from sweet potato by ultrasonic assisted method， and the extraction process was optimized by orthogonal test. The results showed that the optimum extraction process was acetone as extraction solvent， material liquid ratio 1： 30， ultrasonic temperature 60℃， extraction time 60 minutes. Under the optimum conditions， the average extraction rate of carotenoids in sweet potato was 374.28 mg/kg.

sweet potato； carotenoid； ultrasonic assisted； process optimization

TS202.3

A

1006-060X（2016）08-0093-03

10.16498/j.cnki.hnnykx.2016.08.027

2016-06-16

南华大学博士启动基金项目（2014XQD15）；湖南省分子靶标新药研究协同创新中心建设项目（湘教通［2014］405号）

李帑洛（1985-），女，湖南长沙市人，助理实验师，主要从事药学、分子生物学研究。

何伟国