不同植物中类胡萝卜素的提取和含量比较

张晓薇 冯佳茵

类胡萝卜素是一种有色化合物，主要存在于黄色、橙色和红色的植物组织，约有10% 的类胡萝卜素是维生素A的前体，并具有抗癌活性，是人和动物食物中不可缺少的成分[1]，对于我国缺乏VA的人群，补充一定量的类胡萝卜素非常有益，除了从蔬菜、水果或菌类等获得外，还可以从富含类胡萝卜素的药食同源中药材中获得。类胡萝卜素结构通式为C40分子，具有众多衍生物；根据氧原子的有无分成2大类:一类为不含氧原子的，包括α-胡萝卜素、β-胡萝卜素以及番茄红素等;另一类为含氧的，如叶黄素、玉米黄素[2]等。 类胡萝卜素是植物体内的光吸收剂、光复合的保护剂，是肉食动物获取维生素A的源泉，还是人体细胞膜上的重要组成成分之一。因此逐渐成为国内外学者研究热点。尤其是β-胡萝卜素可以预防、治疗某些疾病，增强机体的免疫功能，延缓疾病的发生[3]。

红花为菊科红花属植物红花(CarthamustinctoriusL.)的干燥花，其抗氧化成分包含黄酮类等，具有多种生理活性，功效活血、通经散瘀止痛，对心脑血管，神经系统有一定作用[4]。中药五味子(Schisandrachinensis(Turcz，)Baill)为红棕色，在我国广泛分布，主要含有三萜类化合物和木质素，功效敛肺止咳、固表止汗、固肾涩精，具有抗肿瘤、抗病毒的生物活性[5]。杭白菊(ChrysanthemummorifoliumRamat)收载于2010年版《中国药典》的正品菊花，其化学成分包含黄酮类等抗氧化物质，功效疏散风热，平抑肝阳，清肝明目，清热解毒[6]。昆仑雪菊原产于美国中西部地区，目前我国新疆部分地区作为茶饮和保健菊栽培，功效破血疏肝、解疔散毒。其主要成分黄酮类化合物与咖啡酸衍生物作为自由基吸收剂都具有抗氧化作用，可清热解毒，降压降脂[7]。

不同样品含有的类胡萝卜素含量及存在形式各不不同，在提取过程中存在不能完全提取、操作过程中容易损失等问题，因此基于样品类型选择高效的提取方式对实际操作至关重要[8]。本研究就微波辅助提取法，超声提取法，水浴提取法3种方法及在各种方法中不同提取剂对不同试样中类胡萝卜素的含量提取多少进行研究。

1 资料与方法

1.1 药物和试剂红花、五味子、昆仑雪菊、黄菊、金丝皇菊、杭菊、胎菊；β-胡萝卜素对照品、丙酮、无水硫酸钠、石油醚60～90、实验室用蒸馏水。

1.2 仪器KQ2200DB型数控超声波清洗器；UV5500-紫外可见分光光度计；恒温干燥箱；分析天平；MG823LA3-NR(X)美的微波炉；HH-420恒温水浴箱；JAB型电子天平。

1.2 实验方法

1.2.1 样品预处理将红花、五味子、昆仑雪菊、黄菊、金丝皇菊、杭菊、胎菊于恒温烘箱器80 ℃下干燥、研磨，密封保存待用。

1.2.2 对照品溶液的制备与标准曲线的绘制精密称取β-胡萝卜素对照品0.5 mg，用丙酮定容至100 ml，使其浓度为0.005 mg/ml，精确量取0 ml、1 ml、2 ml、3 ml、4 ml、5 ml分别用丙酮溶液定容至10 ml,在450 nm下测其吸光度值(A)。

1.2.3 样品中类胡萝卜素的各提取方法①样品中类胡萝卜素超声提取工艺：类胡萝卜素超声提取工艺以曹静亚等[9]为参考并进行改进。各称取1.2.1中预处理后的1.0 g原试样粉置于具塞三角锥形瓶中，以料液比1∶25(g/ml)加入丙酮或蒸馏水，密塞，摇匀，在超声提取温度为37 ℃下进行提取,超声提取时间为20 min。冷却至室温后加无水Na2SO4的漏斗下过滤，收集滤液至50 ml的容量瓶中，定容。用紫外可见分光光度计在其最大吸收波长处进行测定。计算类胡萝卜素含量。②样品中类胡萝卜素微波提取工艺：步骤方法均设定与①一致。其中微波火力设置为中火(40～60 ℃)，提取时间1～2 min。③样品中类胡萝卜素水浴提取工艺：步骤方法均设定与①一致。其中水浴箱温度设置为100 ℃，水浴时间20 min。

1.2.4 β-胡萝卜素最大吸收波长的确定将各种提取溶剂下的各试样类胡萝卜素溶液稀释定容后，以提取溶剂作为空白，用紫外-可见分光光度计从350～600 nm进行全波段扫描，确定提取液的最大吸收波长。

2 实验结果

2.1 类胡萝卜素最大吸收波长确定经测定可知，各种有机提取剂提取下所得的类胡萝卜素提取物均在450 nm附近处出现最大吸收峰，在420 nm和480 nm有典型的最大吸收峰，符合类胡萝卜素的特征吸收，故本实验确定450 nm为最大吸收波长。

2.2 标准曲线标准曲线回归方程：Y=176.8X-0.0014，R2=0.9982。见表1、图1。

表1 β-胡萝卜素标准曲线

图1 β-胡萝卜素标准曲线

2.3 单因素实验结果

2.3.1 不同提取法对于各试样中类胡萝卜素提取的影响通过不同提取法对类胡萝卜素提取的结果见图2。从实验结果分析微波提取较水浴、超声效果好。故以微波提取作为最佳提取工艺，即以蒸馏水为提取溶剂，料液比1∶25(g/ml),微波提取温度设定为中火，提取时间为1～2 min的工艺。7种试样中总类胡萝卜素吸光度大小依次为红花>昆仑雪菊>五味子>金丝皇菊>胎菊>黄菊花>杭菊。

图2 不同药材类胡萝卜素在水浴、超声、微波提取条件下吸光度对比

2.3.2 不同提取溶剂对于各试样中类胡萝卜素提取的影响类胡萝卜素均能较好地溶解于丙酮、石油醚及混合溶剂中，但单独使用丙酮作为提取剂，其对于提取各试样中类胡萝卜素总体要好于其他有机提取剂，可能由于丙酮的性质既可溶于水溶性物质又可以溶于脂溶性物质，而类胡萝卜素则包括水溶性类胡萝卜素和脂溶性类胡萝卜，故丙酮所萃取的总类胡萝卜素含量要高于其他有机提取剂。以丙酮为提取溶剂，料液比1∶25(g/ml)，微波提取温度设定为中火，提取时间为1～2 min。7种试样中总类胡萝卜素吸光度大小依次为红花>黄菊花>昆仑雪菊>胎菊>金丝皇菊>五味子>杭菊。结果见图3。

图3 不同药材在丙酮-石油醚不同配比溶剂下类胡萝卜素的吸光度对比

3 讨论

本实验在单因素实验的基础上，对试样中类胡萝卜素提取工艺进行比较和优化。通过运用水浴法、微波法、超声法3种提取方法进行类胡萝卜素含量的提取；实验结果表明，以蒸馏水为提取剂，微波提取法效率较其他高，故日常生活中提取β-胡萝卜素可采用微波工艺，但效率远不及采用有机溶剂。针对该方法中的提取剂进行优化调整比较，发现应用丙酮作为提取剂,提取药材中的类胡萝卜素要比前人文献中所采用的丙酮石油醚按比例混合作为萃取剂，提取总胡萝卜素含量的效率更高。从使用试剂的安全性、成本、色素提取的性质和质量考虑，选丙酮为本实验中最佳有机提取剂。

综合上述，本实验的最佳处理条件为：提取溶剂为丙酮，料液比1∶25(g/ml)，微波提取温度设定为中火，提取时间为1～2 min。用微波法处理样品溶液，优点表现为省时、耗能低、提取样品色泽较好，因此常被用为植物界天然色素的提取技术。超声提取法简便快速，但存在一定的局限性，在实验过程中不能很好地控制超声波功率；水浴则时间长，而且高温也会造成一些类胡萝卜素的氧化。故微波提取具有时间短、效率高、能很好地减少类胡萝卜素的氧化的优势，可以作为提取类胡萝卜素的一种经济、有效的方法。