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万寿菊中叶黄素的提取以与前景
吕 宁
（陕西理工学院化学与环境科学学院,陕西汉中723000）
摘 要：叶黄素是一种绿色的天然色素,其在医学、食品、饲料都有广泛应用,综述近年来叶黄素在饲料方面的应用、提取方法以及研究进展,将有助于叶黄素在饲料工业中的应用,重点讨论了目前提取方法研究中存在的问题,并对今后的发展趋势进行了展望.
关键词：万寿菊：叶黄素：饲料：提取
前言
万寿菊花中主要含有黄酮类化合物、类胡萝卜素、矢车菊贰、氨基酸、维生素等物质,是提取天然叶黄素的主要原料,具有广阔的市场前景.叶黄素是一种广泛存在于蔬菜、花卉、水果等植物中的类胡萝卜素.我国已在饲料添加剂中将其作天然着色剂使用,近年来随着养殖规模的扩大以及人工配合饲料的使用,鱼体色开始出现不正常,使水产品的价值下降.而在特种水产饲料里添加叶黄素不仅对鱼着色有效果,还表现出促生长、提高消化酶活力和一定程度上降低脂肪累积的作用.也可用于禽类产品,如改善肉鸡皮肤,同时加入鸡饲料里,以提高鸡蛋的营养价值.其有望成为一种新的功能性饲料添加剂,在饲料中添加使用.本文对万寿菊中叶黄素提取方法进行综述,便于在饲料添加剂中进行开发与利用.
1 万寿菊中叶黄素的提取方法
1.1有机溶剂萃取法
有机溶剂萃取法由有机相和水相相互混合,水相中要分离出的物质进入有机相后,再靠两相质量密度不同将两相分开.溶剂萃取为全液过程,具有容量大、易分离、操作安全等特点.
叶黄素是橙粉末,难溶于水、甲醇等极性较高的溶剂,易溶于四氢吠喃、乙酸乙酯、石油醚等极性较低的有机溶剂.有机溶剂提取法是目前技术最成熟的提取方法,根据叶黄素在溶剂中的溶解性质,选取对叶黄素溶解度大,对其他成分溶解度小的溶剂,从而将叶黄素从组织细胞中溶解出来.选取的溶剂不能与万寿菊中的叶黄素起化学变化且减少了操作步骤,降低损耗,节约成本.
有机溶剂萃取法萃取剂的选择比较广泛,操作简单,容易把混合物分离,故在实验室中运用和研究较多,但是由于浸泡的时间长、纯度低.随着科技的发展,新技术的提出,有逐渐淘汰的趋势.
1.2微波辅助溶剂萃取法
微波射线自由透过对微波透明的溶剂,到达植物物料的内部维管束和腺细胞内,细胞内温度突然升高,连续的高温使其内部压力超过细胞壁膨胀的能力,导致细胞破裂,细胞内的物质自由流出传递至周围的溶剂中被溶解,从而使被萃取物质从基体或体系中分离出来,进入介电常数小、微波吸收能力差的萃取剂中.
微波辅助溶剂萃取法提取效率高、耗能低、设备简单、降低环境污染、具有萃取选择性.
研究者采用微波辅助提取方法从万寿菊原料中提取叶黄素酯,得出微波辅助提取叶黄素的提取率比传统溶剂提取高出60%.张同研究了在相同萃取时间和温度下微波辅助萃取叶黄素酯的萃取率显著高于溶剂萃取的,这说明在微波的作用下,细胞结构的破坏对提高萃取率有显著作用.
近年来对于微波辅助溶剂萃取法提取色素的研究比较多,而且研究人员还将微波辅助溶剂萃取法与其他方法相结合,已经取得了成果.但由于微波辐射泄漏、安全性差等问题,微波辅助溶剂萃取法很少用于工业化生产,只运用于实验室和小型工厂.所以,研究者还需对微波辅助溶剂萃取法的这一设备进行改良,便于规模化的生产.
1.3酶辅助提取法
酶辅助提取法是利用酶反应具有高度专一性的特点,利用纤维素酶处理细胞壁,破坏细胞壁的结构,使有机溶剂能很快的进入细胞,便于提取.酶辅助提取法与传统方法相比明显提高提取率,缩短提取时间,减少有机溶剂的使用,降低成本.
传统的溶剂提取法和酶辅助提取法比较,用酶辅助提取法提取万寿菊中叶黄素提取率明显提高、提取时间也明显缩短.徐爱琴研究将新采摘的万寿菊花加入一定量的纤维素酶和淀粉酶发酵一段时间后干燥、造粒,然后用传统方法提取,可明显地提高产品中的叶黄素含量.
酶辅助提取色素这类实验与有机溶剂萃取相比,酶辅助提取法提取时间短、提取温度低.这类方法研究者大都是在实验室进行研究的,缺少大规模工业化应用.目前研究者还需要研究纤维素酶在去除细胞壁时,是否对产品的纯度有影响.
1.4超声波法
超声波提取是利用超声波具有的机械效应、空化效应和热效应,通过增大介质分子的运动速度,增大介质的穿透力来提取生物有效成分.超声波提取提高了有效成分的提取率,提高了经济效益.由于其不需加热,因而也节省了能源.超声波提取法是一种物理破碎过程.细胞破碎,便于叶黄素溶于有机溶剂,在整个浸提过程中无化学反应发生,提取物有效成分含量高,有利于进一步精制.
李曼等采用超声波辅助KOH-碱溶液进行皂化工艺研究,得到叶黄素皂化的最佳工艺条件,此条件下叶黄素得率达到15.64mg/g.唐琼采用超声波辅助有机溶别提取法提取万寿菊中叶黄素,对叶黄素提取效果最好的溶剂是四氢呋喃,其次是石油醚,二氯甲院、乙酸乙醋、无水乙醇的提取效果相近.
近年来更多研究者利用超声波法提取色素集中于：工艺条件优化.随着研究的逐渐深入,超声波法已经逐渐替代了传统的提取方法,超声波可以使万寿菊花中叶黄素酯充分溶出,提高溶出速度,缩短提取时间,提取效率高,提高了经济效益.节省溶剂的消耗、提出率高,已经逐渐替代了传统的提取方法.随着人们对绿色产品的追求,超声波提取技术在天然产物深加工领域获得了广泛应用,而利用超声波法提取叶黄素还没有得到广泛应用,有待科研工作者进一步推广开发,以期实现规模化的生产.
1.5超临界流体萃取法
超临界流体萃取是国际上最先进的物理萃取技术,简称E.E将传统的蒸馏和有机溶剂萃取结合,利用超临界C02优良的溶剂力,将基质与萃取物有效分离、提取和纯化.
E使用超临界CO,对物料进行萃取,在植物提取色素中运用越来越广泛.采用此法生产的叶黄素由于全过程不用有机溶剂,萃取物绝无残留的溶剂物质.且CO2气体价廉易得、无毒,在生产中可以重复循环使用,运行成本低.
徐平如等采用超临界C02提取方法探讨了从万寿菊中提取叶黄素的最佳工艺条件,在该优化工艺条件下：可萃取叶黄素824mg/lOOg原料,提取率达95.7%.
近年来研究者用超临界C02萃取法在实验室已取得了大量的研究成果,但是在工业上还没有广泛的应用,主要是因为超临界CO2萃取设备的投资过大,生产成本过高.超临界C02萃取技术工艺流程和萃取设备还有待改进,以增加产品的提取率、发挥其优势.超临界CO2提取法纯天然、无污染,具有广阔的市场前景.因此,需要研究人员进一步的深入开发研究.
前景
万寿菊叶黄素具有良好的生物活性,应用前景广阔,发展潜力巨大.随着研究工作的不断深入,近年来万寿菊中叶黄素提取技术获得了快速发展.有机溶剂提取流程简单、投资少,但提取率低,溶剂消耗大,产本程度低,随着科技的进步以及人们对环境保护的重视,有逐渐淘汰的趋势.酶辅助提取溶剂消耗少、成本低、环保节能,但由于提取时要除去酶处理产生的大量水分,使提取变得繁琐.微波辅助提取法在近年来提取方面的研究较多,仅次于超声波提取法,但由于安全性差,在工业上使用较少.因超声波提取法效益高且无污染,已成为近年来的研究热点,但由于超声波提取法的噪音大,研究者需进一步研究开发,以便在工业大量使用.超临界流体萃取法安全性好、操作简单,但由于投资大、市场形式严峻,风险较高.
叶黄素在饲料中的应用是近年来研究的热点,其主要集中在叶黄素对水产品着色效果的影响、饲料加工工艺对叶黄素的影响以及对叶黄素的毒性的研究,但叶黄素的研究机理和其他因素之间的关系研究较少,所以研究者应该进一步研究,便于在饲料中的应用,促进养殖业的发展.但由于我国资源匮乏、提取技术落后、产物以粗制品为主,且研究大多都集中在实验室里,工业应用上的研究较少.所以科研人员应该在设备和提取方法的优化上双管齐下,为进一步提高叶黄素产量奠定基础,使叶黄素在饲料中更好发挥其作用.
参考文献（略）
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