超临界萃取-溶剂浸提万寿菊中的叶黄素.pdf

第51卷第8 期2023年8 月化学工程CHEMICAL ENGINEERING(CHINA)Vol.51 No.8Aug.2023超临界萃取-溶剂浸提万寿菊中的叶黄素李伟雪，顾丽莉，杨发容，刘洋（昆明理工大学化学工程学院，云南昆明6 50 50 0）摘要：分别探究超临界CO2萃取法、溶剂浸提法和超临界CO2萃取联合溶剂浸提法提取万寿菊中的叶黄素。在超临界CO，萃取法中,比较万寿菊在不同种类夹带剂参与下所得的挥发油成分及叶黄素质量分数,结果表明乙醇作为夹带剂效果最好，叶黄素提取率为8.2 0 8 mg/g；在溶剂浸提法中，选用多种有机溶剂在不同料液质量体积比下提取万寿菊中的叶黄素，其中V（三氯甲烷）：V（乙醇）=3：2 混合溶剂在料液质量体积比为1：10 g/mL的条件下叶黄素得率最高，为18.0 0 8 mg/g;将上述2 种方法的优化方案应用于超临界C0，萃取联合溶剂浸提万寿菊中的叶黄素，结果表明：该联合方法的效果最佳,叶黄素提取率可达2 9.2 2 0 mg/g，为工业生产中提取万寿菊中的挥发油及叶黄素提供了关键技术和数据支撑。关键词：超临界CO，萃取；溶剂浸提；叶黄素；可见光分光光度法；万寿菊中图分类号：R931.6D0I:10.3969/j.issn.1005-9954.2023.08.006Supercritical extraction combined with solventextraction of lutein from marigoldLI Weixue,GU Lili,YANG Farong,LIU Yang(Faculty of Chemical Engineering,Kunming University of Science and Technology,Kunming650500,Yunnan Province,China)Abstract:The extraction processes of lutein from marigold by supercritical CO,extraction,solvent extraction andsupercritical CO,extraction combined with solvent extraction were studied.In the supercritical CO,extractionprocess,the volatile oil components and lutein content of marigold were compared under different entrainers.Theresults show that ethanol is the best entrainer,and the extraction rate of lutein is 8.208 mg/g.In the solvent extractionprocess,a variety of organic solvents were selected to extract lutein from marigold under different solid-liquid massvolume ratios,among which the mixed solvent of V(chloroform):V(ethanol)=3:2 with the solid-liquid massvolume ratio of 1:10 g/mL is the best,and its yield of lutein is 18.008 mg/g.The optimum conditions of the abovetwo methods were applied to the supercritical CO2 extraction combined with solvent extraction of lutein frommarigold.The results show that the combined method has the best effect and the extraction rate of lutein reaches 29.22mg/g,which provides the key technology and data support for the extraction of volatile oil and lutein from marigoldin industrial production.Key words:supercritical CO2 extraction;solvent extraction;lutein;visible light spectrophotometry;marigold万寿菊是菊科万寿菊属的植物 ，含有噻盼类、精油类、叶黄素类、黄酮类、生物碱类和类等成分,其中叶黄素在预防艾滋病、提高人和动物免疫力和促进神经发育等方面具有卓越的生理功能，故而具有非常高的应用价值 2-7 O收稿日期：2 0 2 3-0 2-14；修回日期：2 0 2 3-0 5-0 7基金项目：昆明理工大学分析测试基金资助项目（2 0 2 1M20202208040）作者简介：李伟雪（1995一），女，硕士，研究方向为植物化学，电话：18 2 0 557 92 95，E-mail：2 6 0 30 0 2 98 1 q q.c o m；顾丽莉，女，博士，教授，通信联系人，研究方向为化学工程，电话：136 6 8 7 17 0 17,E-mail：l i l i g u 0 0 1 16 3.c o m。5文献标志码：A文章编号：10 0 5-9954(2 0 2 3)0 8-0 0 2 7-0 6植物中提取,万寿菊是提取叶黄素的理想材料。提取叶黄素的方法有溶剂浸提 、微波辅助提取 9、酶提取 10 、超声提取 1-2 1和超临界C0，萃取 13-4等。其中超临界CO,萃取法因0 溶剂和萃取物残叶黄素很难采用化学方法合成，大多是从天然28留、运行成本低的优点而成为提取万寿菊中叶黄素的重要途径 15,但经过超临界CO,萃取之后的万寿菊废料的再利用价值并未得到重视。实际上,超临界CO,萃取后的万寿菊废料中仍含有大量活性物质,值得进一步加以利用。本研究分别采用超临界CO,萃取法、溶剂浸提法和超临界CO2萃取联合溶剂浸提法从万寿菊中提取叶黄素,对上述3种提取方法进行对比分析后发现经超临界CO，萃取后再进行溶剂浸提所得的叶黄素含量最高，表明超临界CO，萃取联合溶剂浸提是提取万寿菊中叶黄素的有效方法。1实验1.1 试剂与仪器原料：万寿菊鲜花，采自云南省曲靖市长坡乡。试剂：二氧化碳气体，体积分数 99.95%，昆明宏发得利气体有限公司；丙酮，分析纯，成都市科龙化工试剂厂；石油醚、乙醇、乙酸乙酯、正已烷，均为分析纯，天津市致远化学试剂有限公司；三氯甲烷，分析纯，重庆川东化工（集团）有限公司，叶黄素标准品，质量分数为9 3.8%，坛墨质检科技股份有限公司。主要仪器：SFE-500超临界流体萃取设备，美国Thar科技公司;BJ-800A高速多功能粉碎机，德清拜杰电气有限公司；RE-2000A旋转蒸发器，上海亚荣生化仪器厂;ZD-85气浴恒温振荡器，金坛市城东新瑞仪器厂；Agilent7890B-5977AGC-MS检测仪器，上海安捷伦科技有限公司；BSA224S电子分析天平,赛多利斯科学仪器（北京）有限公司；UV-1800紫外可见分光光度计，日本岛津公司。1.2实验方法1.2.1叶黄素标准曲线的测定1）叶黄素标准储备液的配制准确称取2.5mg叶黄素标准品于烧杯中,用无水乙醇溶解后定量转移至2 5mL的容量瓶，配制成质量浓度为10 0 g/mL的叶黄素标准储备液，4冷藏、避光保存。2)最大吸收波长的选择及标准曲线的绘制用移液管分别移取6 0、12 0、18 0、2 40、30 0、36 0、420、6 0 0 L叶黄素标准储备液于样品瓶中，分别加人无水乙醇2.9 4、2.8 8、2.8 2、2.7 6、2.7、2.6 4、2.58、2.4mL摇匀，配制成质量浓度为2、4、6、8、10、12、14、2 0 g/mL的叶黄素标准溶液。用紫外可见分光光度计在2 50 550 nm波长，每间隔1nm测定各质量浓度叶黄素标准溶液的吸光度，确定其最大吸收化学工程2 0 2 3年第51卷第8 期波长，并绘制叶黄素的标准曲线。1.2.2超临界CO,萃取万寿菊中的挥发油将4g过6 0 目筛的万寿菊粉末放人萃取釜，借鉴文献 16 并通过实验得到萃取万寿菊挥发油的条件为：萃取温度50，萃取压力2 2.5MPa，流量35g/min，夹带剂用量为CO体积分数的4%，动态萃取12 0 min。采用GC-MS和紫外可见分光光度计分析挥发油成分，比较无夹带剂、乙醇夹带和丙酮夹带3种情况下的挥发油和叶黄素质量分数。1.2.3溶剂浸提万寿菊中的叶黄素通过借鉴文献 17-2 0 及实验探究,确定了4种叶黄素提取溶剂，分别为正已烷、乙酸乙酯、石油醚：乙醇（体积比3：2）和三氯甲烷：乙醇（体积比3：2）,实验条件见表1。溶剂浸提结束后，过滤并旋蒸浸取液，得到提取液，将提取液定容、稀释后采用紫外可见分光光度计检测叶黄素质量分数，比较不同溶剂的提取效果。表1溶剂浸提叶黄素的条件Table 1 Conditions of solvent extraction of lutein料液比原料质溶剂体浸提温浸提时溶剂种类(g/mL)量/g积/mL度/间/h石油醚：乙醇1:5(3:2)正已1:4乙酸乙酯1:16.15三氯甲烷：乙醇1:10(3:2)1.2.4超临界CO萃取-溶剂浸提叶黄素以经过超临界CO，萃取（条件同1.2.2 节）后的万寿菊为原料，采用1.2.3节中所选的溶剂探究超临界CO,萃取联合溶剂浸提对万寿菊中叶黄素的提取效果。1.2.5万寿菊挥发油的检测及叶黄素的定量方法1)万寿菊挥发油的GC-MS检测采用GC-MS（气相色谱-质谱联用仪）检测万寿菊的挥发油，GC-MS分析条件为色谱柱：HP-5MS(30m0.25mm0.25m);进样口温度:2 6 0;升温程序：柱温8 0，保持1min，以6/min升至200，保持3min;最后以10/min升至2 8 0，保持5min；载气：氮气；流量1.0 mL/min；进样方式：不分流；进样体积：0.2 L。离子源：EI源；离子源温度：2 30；四极杆温度：150；电离能：7 0 eV，全离子扫描检测质量数范围50 550 amu;溶剂延迟:3min。.+投稿平台 Https:/+.4444201664.640404040403.53.53.53.5李伟雪等超超临界萃取-溶剂浸提万寿菊中的叶黄素2）叶黄素的定量方法2.2超临界CO,萃取万寿菊中的挥发油采用可见光分光光度法检测提取液中叶黄素质采用GC-MS和紫外可见分光光度计检测超临量浓度,通过式(1）和(2)计算叶黄素质量和得率。界萃取的挥发油,其结果见表2、表3及图3。m=npV(1)y=m/me(2)式中：m为叶黄素总质量，g;n为提取液稀释倍数;p为紫外可见分光光度计检测的叶黄素质量浓度，g/mL;V为样品液定容体积,mL;y为叶黄素得率,%;m。为原料质量,%。2结果与分析2.1叶黄素标准曲线的测定采用紫外可见分光光度计在2 50 550 nm波长处测定不同质量浓度的万寿菊标准溶液的吸光度值,结果如图1所示,确定叶黄素的最大吸收波长为445nm。445nm下的吸收峰1.6F1.20.4F0250300350.400450500 550波长/nm图1不同质量浓度叶黄素的紫外可见吸收光谱图Fig.1Ultraviolet visible absorption spectra oflutein at different mass concentrations以叶黄素质量浓