红叶石楠提取类胡萝卜素的工艺条件研究

2020-02-21蒋耀瑛霍湘芸董子钰范晓越黄志伟王岁楼

农产品加工 2020年1期

关键词：石楠石油醚丙酮

蒋耀瑛，霍湘芸，董子钰，范晓越，黄志伟，王岁楼

（中国药科大学工学院，江苏南京 211198）

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

石楠叶，新鲜红叶石楠绿叶片，2018年4月采摘于中国药科大学江宁校区食堂门口。选择颜色明艳、大小均匀、形状完整的叶片，洗净沥干水分后，于烘箱内40℃下烘干，恒质量后真空干燥1 h，然后粉碎、过100目筛，避光保存。

主要试剂：丙酮、乙酸乙酯、石油醚、正己烷、无水乙醇、β-胡萝卜素、氧化铝、硅藻土等，均为分析纯试剂；柱层析硅胶，100～200目。

主要仪器：DFY-500型高速中药粉碎机、DZF-6050型真空干燥箱、TU-1810型紫外-可见分光光度计、HH-8型数显恒温水浴锅、TGL-16G型高速台式离心机等。

1.2 类胡萝卜素的提取

准确称取1 g红叶石楠绿叶粉末，以一定料液比加入提取溶剂，在一定温度下提取一定时间，离心得上层清液即为粗提液。

（1）料液比的影响。丙酮为溶剂，分别称取1.0 g粉末于试管中，温度40℃，料液比1∶10，1∶15，1∶20，1∶25，1∶30条件下暗处水浴密封提取2 h。于波长450 nm处测定吸光度。

（2）提取时间的影响。以丙酮为溶剂，分别称取1.0 g粉末于试管中，提取温度40℃，料液比1∶20，暗处水浴密封提取1.0，1.5，2.0，2.5 h。于波长450 nm处测定吸光度。

（3）提取溶剂的影响。选用无水乙醇、丙酮、石油醚、乙酸乙酯、正己烷、丙酮∶石油醚（1∶2），丙酮∶石油醚（3∶7），丙酮∶乙醇（1∶1）为溶剂，分别称取1.0 g粉末于试管中，料液比1∶20，温度40℃，暗处水浴密封提取2 h。于波长450 nm处测定吸光度。

（4）提取温度的影响。丙酮为溶剂，分别称取1.0 g粉末于试管中，料液比1∶20，分别在温度30，35，40，45，50℃下暗处水浴密封提取2 h。于波长450 nm处测定吸光度。

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（5）正交试验。红叶石楠叶类胡萝卜素分离的正交试验采用四因素三水平L9（34）的设计方法。

提取正交试验的因素与水平设计见表1。

表1 提取正交试验的因素与水平设计

1.3 类胡萝卜素的分离纯化

选用一定的吸附剂和洗脱剂湿法装柱，加入1 mL类胡萝卜素粗提液，用一定洗脱剂进行洗脱，收集色素液，于波长450 nm处测定吸光度。

（1）吸附剂的选择。分别称取15 g硅胶、硅藻土、氧化铝、硅胶∶硅藻土=1∶1吸附剂，湿法装柱，加入1 mL类胡萝卜素粗提液，用洗脱剂（石油醚∶丙酮=2∶1）进行洗脱，收集色素液，于波长450 nm处测定吸光度。

（2）吸附剂质量的选择。分别称取10.0，15.0，17.5，20.0，25.0 g的硅胶，用洗脱剂（石油醚∶丙酮=2∶1）湿法装柱，进行洗脱，收集色素液，于波长450 nm处测定吸光度。

（3）洗脱剂的选择。称取5份15 g硅胶，分别用洗脱剂（石油醚∶丙酮=4∶1，10∶3，7∶3，2∶1，5∶3）湿法装柱，加入1 mL类胡萝卜素粗提液，洗脱，收集色素液，于波长450 nm处测定吸光度。

1.4 类胡萝卜素含量的测定

于波长450 nm下测粗提液的吸光度，根据β-胡萝卜素标准品绘制的标准曲线计算类胡萝卜素含量。Y=0.073 6X+0.002 7，Y为吸光度，X为质量浓度（μg/mL）。

1.5 类胡萝卜素的定性分析

采用1.3中最佳纯化条件下的分离色素液，用纯丙酮作对照，于波长300～700 nm处进行紫外光谱扫描分析。

2 结果与分析

2.1 红叶石楠类胡萝卜素的提取

料液比对红叶石楠类胡萝卜素提取效果的影响见图1，提取时间对红叶石楠类胡萝卜素提取效果的影响见图2，提取溶剂对红叶石楠类胡萝卜素提取效果的影响见图3，提取温度对红叶石楠类胡萝卜素提取效果的影响见图4。

从图1可知，在料液比1∶10时，类胡萝卜素总含量最高，提取效果最好。由图2可知，随着提取时间增加，类胡萝卜素含量提高，超过2 h后，类胡萝卜素含量逐渐减少。由图3可知，最佳提取溶剂为丙酮，此时类胡萝卜素含量达最大值，类胡萝卜素提取效果最佳。由图4可知，提取温度在40℃时，类胡萝卜素总含量最高，提取效果最好。

L9（34）提取正交试验结果见表2。

表2 L9（34）提取正交试验结果

由表2可知，各因素影响大小依次为料液比＞提取温度＞提取时间＞提取溶剂，最优理论条件组合是A1B3C2D2，通过试验验证，此结果提取效果最佳，类胡萝卜素含量平均值为51.40 μg/g，但跟表2中最高提取组合A1B2C2D2中类胡萝卜素含量51.26 μg/g差距不大，考虑到经济效益，因此选择在40℃下以丙酮∶乙醇=1∶1为提取剂，料液比1∶10，浸提时间1.5 h为最佳提取方案。

2.2 红叶石楠类胡萝卜素的分离纯化

吸附剂种类对类胡萝卜素含量的影响见图5，吸附剂质量对类胡萝卜素含量的影响见图6，洗脱剂种类对类胡萝卜素含量的影响见图7。

由图5可知，当吸附剂为硅胶时，类胡萝卜素含量达到最大值，分离纯化效果最佳。由图6可知，吸附剂硅胶质量为20 g时，分离纯化效果最好。由图7可知，当洗脱剂为石油醚∶丙酮=10∶3时，分离纯化效果最好。

由于硅胶外的其他吸附剂分离纯化效果不佳，因此不再进行正交试验获取最佳纯化方案，由吸附剂质量及洗脱剂种类试验，纯化倍数最高的方案是20 g硅胶作为吸附剂，石油醚∶丙酮=2∶1作为洗脱剂，测得样品类胡萝卜素质量浓度为7.22 μg/mL。此时纯化倍数=7.22/5.13=1.41，式中5.13和7.22分别为纯化前后样品中类胡萝卜素的质量浓度。