一种盐地碱蓬种子类胡萝卜素提取工艺的制作方法

技术领域

本发明涉及植物提取技术领域，具体涉及一种盐地碱蓬种子类胡萝卜素提取工艺。

背景技术：

全球范围内，土壤的盐渍化和次生盐渍化现象普遍存在。中国是世界上拥有盐碱地较多的国家之一，沿海地区的盐渍化现象尤为严重。盐生植物能够在盐渍化环境中正常生长发育并完成生活史，必然有其特定的耐盐方式。盐地碱蓬是一种广泛分布于黄河三角洲地区的典型的稀盐型一年生盐生植物，其所具有的二型性种子在种子颜色、萌发特性以及耐盐方面表现出极大的差异，而二型性种子的颜色主要由种皮决定，因此种皮中色素积累在盐地碱蓬对环境的适应方面和对种子的保护方面具有重要的意义。

植物的花、果实、种子中都含有一定的类胡萝卜素而呈现鲜艳的颜色，从而吸引动物传播花粉、孢子或种子，促进植物的繁殖。类胡萝卜素也应用于养殖业中，鸡食用添加类胡萝卜素的饲料可以加深蛋黄的颜色，提高蛋黄的营养价值和保健功能。在光合作用中，类胡萝卜素作为辅助色素参与光捕获及传递，并参与光保护和抵抗氧化损伤(Liebler, 1993)。盐地碱蓬种子含量有大量的类胡萝卜素，在其种子适应环境及对种子的保护方面具有重要的作用。此外，类胡萝卜素可以抑制、清除机体代谢过程中产生的自由基，起到延缓衰老的作用。因此，有效地提取植物种子的类胡萝卜素具有潜在的保健效益和经济价值。

类胡萝卜素通常以酯化物的形式存在，因此其分离纯化常常需要皂化，皂化反应可以破坏叶绿素，使类胡萝卜素混合物更加简化。类胡萝卜素在碱性环境中可以稳定存在，故一般在室温或加热条件下使用氢氧化钾的甲醇溶液皂化(Britton, 1985)。色谱法经常被用于纯化类胡萝卜素，薄层色谱层析(thin layer chromatography, TLC)因其低廉、简便的优势而被广泛应用，高效液相色谱(high-performance liquid chromatography, HPLC)可对类胡萝卜素做定性、定量分析，具有灵敏度高、分辨率好、快速等优点(Biacs and Daood, 1994)。然而，有关盐地碱蓬种子中类胡萝卜素的提取方法却从未报道。

技术实现要素：

针对现有技术，本发明提供了一种盐地碱蓬种子类胡萝卜素提取工艺，该提取工艺方法提取盐地碱蓬种子中的类胡萝卜素效果明显，方法有效。

本发明采用的技术方案如下：

一种盐地碱蓬种子类胡萝卜素提取工艺，包括以下步骤：

（1）将盐地碱蓬种子在液氮下充分研磨；

（2）采用体积比为3：1~1：4的石油醚和丙酮的混合溶剂作为浸提剂，将浸提剂和步骤（1）中研磨后的样品混合，使料液比为1g：（45~80）mL；

（3）将步骤（2）中混合后的溶液进行超声波提取，每次超声提取时间为8~18min，超声提取次数为2~3次，合并提取液，离心，取上清液采用氮气吹干，即得盐地碱蓬种子类胡萝卜素。

步骤（1）中，对特定提取对象的前处理过程对提取效率具有至关重要的影响，这将决定最后的提取率的大小。采用液氮研磨，可以充分将盐地碱蓬种子研磨成粉末，更好的将材料中的类胡萝卜素提取出来。经过同别的方法比较，此方法提取效率最高。

步骤（2）中，不同的浸提剂对类胡萝卜素的提取具有不同的影响，本发明针对盐地碱蓬种子这一提取对象，从大量的有机溶剂中筛选优化得到了石油醚和丙酮作为盐地碱蓬种子的浸提剂，采用这一浸提剂的浸提效果优异。经过大量实验验证和分析，所述石油醚和丙酮的体积比例为3：1~1：4时，浸提效果较佳，进一步优选的，两者体积之比为2：1~1：2，最优选的，两者体积之比为1：1。

所述料液比为研磨后的样品质量与浸提剂的体积之比，本发明的料液比对提取的类胡萝卜的含量具有重要影响，经过大量的实验验证和分析，将料液比设置在1 g：（45~80）mL时，类胡萝卜的提取率较高；实验证明当料液比大于1：45和小于1：80时，类胡萝卜素提取率明显较低。进一步优选的，所述料液比为1：45~60。最优选的，所述料液比为1：50时，类胡萝卜素的提取率最佳。

步骤（3）中，所述超声波的提取次数为2次，每次提取时间为8~10 min，最优选的为10 min。从实验结果看出，超声次数小于2次的话，类胡萝卜素的提取率明显降低，随着次数的增加，类胡萝卜素的提取率也随之降低。理论上，提取次数越多，样品中的类胡萝卜素溶出越多，提取率越趋近于某一恒定值，但本发明中类胡萝卜素提取率随提取次数的继续增高反而降低，提取次数为2次达到最高提取率，提取率并未随着提取次数的增大而增大，这主要是由于实验过程中操作造成，因为提取次数越多，转移、合并等操作增多，提取物损失也较大，同时提取时间也相应过长，因此本发明超声提取2次即可得到较高的类胡萝卜素提取率。

超声提取时的超声频率为550~650 W，超声温度为30~35 ℃。优选的，超声频率为600 W，超声温度为30 ℃。超声功率对盐地碱蓬类胡萝卜素的提取具有较大的影响，经过大量的实验验证，本发明选取的超声频率为550~650 W，能够使得类胡萝卜素的提取率较高，若是超声功率低于550 W时，类胡萝卜素的提取率较低；若是大于650 W时，由于作用力较大，反而使类胡萝卜素分解，从而造成了提取率较低。

本发明还保护所述的工艺制备得到的盐地碱蓬种子类胡萝卜素。

上述技术方案具有如下有益效果：

（1）盐地碱蓬是能够在农作物不能生长的重度盐碱地上生长并能完成生活史的一种盐生植物，同时可以通过吸收大量的盐分而改良盐碱地，被称为盐碱地的“先锋植物”，并且其结实量大，如果能够从盐地碱蓬种子中大量提取类胡萝卜素，用于食品业以及工业生产，盐地碱蓬种子无疑一种是很好的材料，也可以达到更好改良和利用盐碱地的目的。

目前，关于盐地碱蓬种子中类胡萝卜素提取并没有相关的报道，而本发明的提出，填补了盐地碱蓬种子中类胡萝卜素提取方法的空白，并且筛选优化得到一种较佳有效的提取方法，为盐地碱蓬种子的深加工和再利用以及规模化提取类胡萝卜素提供了实验基础。运用此方法提取盐地碱蓬种子中的类胡萝卜素，取材方便，流程简单，操作性强，成本较低， 该提取方法最为简便易行，提取率较高，高达92.7%，提取得率为194.47 mg kg^-1 DW。

（2）盐地碱蓬种子与植物的营养器官相比较，盐地碱蓬种子中的色素一般会形成一种更为稳定的物质结构（起到保护植物种子直到萌发的作用），因此要想从盐地碱蓬种子中提取色素，必须将种子材料充分粉碎，最大程度地这种色素分离出来，本发明采用了液氮条件下充分研磨的方法，此为本发明能够从盐地碱蓬种子中提取类胡萝卜素的关键技术手段。另外，提取工艺中，原料的提取的工艺参数也非常重要。本发明经过筛选优化得到了较佳的提取盐地碱蓬种子中类胡萝卜素的工艺，该工艺提取类胡萝卜素的提取率高。

（3）本发明选取盐地碱蓬种子作为原料，研究得到一种快速且有效的类胡萝卜素提取方法，为探讨种子中类胡萝卜素含量与盐地碱蓬种子对环境的适应性关系奠定基础，也为在工业、食品业大规模提取盐地碱蓬种子中类胡萝卜素提供借鉴，并为研究盐地碱蓬种子中类胡萝卜素的功能、应用和生态学意义奠定基础。

附图说明

图1：盐地碱蓬种子类胡萝卜素的超声波法提取工艺，A：料液比；B：石油醚/丙酮体积比；C：浸提时间；D：提取次数。

图2：盐地碱蓬种子类胡萝卜素提取液的紫外-可见分光光度计光谱。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步说明。

实施例1

一种盐地碱蓬种子类胡萝卜素提取工艺，包括以下步骤：

1） 分别称取盐地碱蓬种子0.1 g，于研钵中，液氮下充分研磨。

2） 确定浸提剂的比例为石油醚：丙酮=1:1。

3） 加入5 mL浸提剂 (石油醚：丙酮体积比=2:1)，使料液比为1：50。

4） 每次超声波提取10 min，超声频率为600 W，超声温度为30 ℃。

5） 超声波提取2次，每次超声提取控制料液比为1：50（第一次超声波提取后，过滤，将得到的残渣进行第二次超声波提取）。

6） 合并提取液，5000 rpm离心5 min，取上清液并用氮气吹干，即得到盐地碱蓬种子类胡萝卜素。

实施例2

一种盐地碱蓬种子类胡萝卜素提取工艺，包括以下步骤：

1） 分别称取盐地碱蓬种子0.1 g，于研钵中，液氮下充分研磨。

2） 确定浸提剂的比例为石油醚：丙酮=1:1。

3） 分别加入2、3、5 和10 mL浸提剂 (石油醚：丙酮体积比=1:1)，使料液比为1:20、1：30、1：50、1：100。

4） 每次超声波提取8 min，超声频率为580 W，超声温度为35 ℃。

5） 超声波提取2次，每次超声提取控制料液比为1：50。

6） 合并提取液，5000 rpm离心5 min，取上清液并用氮气吹干，即得到盐地碱蓬种子类胡萝卜素。然后用丙酮定容至3 mL，445 nm处测定光吸收。

通过控制料液比提取盐地碱蓬种子中的类胡萝卜素含量对比如图1中A所示。

实施例3

一种盐地碱蓬种子类胡萝卜素提取工艺，包括以下步骤：

1） 分别称取盐地碱蓬种子0.1 g，于研钵中，液氮下充分研磨。

2） 确定浸提剂的比例为石油醚：丙酮=3：1、2:1、1：1、1：2和1：4。

3） 分别加入5 mL浸提剂 (石油醚：丙酮体积比分别为3：1、2:1、1：1、1：2和1：4)，使料液比为1：50。

4） 每次超声波提取8 min，超声频率为580 W，超声温度为30 ℃。

5） 超声波提取2次，每次超声提取控制料液比为1：50。

6） 合并提取液，5000 rpm离心5 min，取上清液并用氮气吹干，即得到盐地碱蓬种子类胡萝卜素。然后用丙酮定容至3 mL，445 nm处测定光吸收。

通过控制石油醚和丙酮的体积比提取盐地碱蓬种子中的类胡萝卜素含量对比如图1中B所示。

实施例4

一种盐地碱蓬种子类胡萝卜素提取工艺，包括以下步骤：

1） 分别称取盐地碱蓬种子0.1 g，于研钵中，液氮下充分研磨。

2） 确定浸提剂的比例为石油醚：丙酮=1.5:1。

3） 加入5 mL浸提剂 (石油醚：丙酮体积比=1.5:1)，使料液比为1：50。

4） 每次分别超声波提取2、5、10、20和30 min，超声频率为620 W，超声温度为30 ℃。

5） 超声波提取2次，每次超声提取控制料液比为1：50。

6） 合并提取液，5000 rpm离心5 min，取上清液并用氮气吹干，即得到盐地碱蓬种子类胡萝卜素。然后用丙酮定容至3 mL，445 nm处测定光吸收。

通过控制浸提时间提取盐地碱蓬种子中的类胡萝卜素含量对比如图1中C所示。

实施例5

一种盐地碱蓬种子类胡萝卜素提取工艺，包括以下步骤：

1） 分别称取3份盐地碱蓬种子0.1 g，于研钵中，液氮下充分研磨。

2） 确定浸提剂的比例为石油醚：丙酮=1.5:1。

3） 加入5 mL浸提剂 (石油醚：丙酮体积比=1.5:1)，使料液比为1：50。

4） 每次超声波提取8 min，超声频率为620 W，超声温度为30 ℃。

5） 分别超声波提取1、2和3次，每次超声提取控制料液比为1：50。

6） 合并提取液，5000 rpm离心5 min，取上清液并用氮气吹干，即得到盐地碱蓬种子类胡萝卜素。然后用丙酮定容至3 mL，445 nm处测定光吸收。

通过控制超声提取次数提取盐地碱蓬种子中的类胡萝卜素含量对比如图1中D所示。

基于提取的类胡萝卜素比较稳定的前提下，本发明确定了最大程度、快速高效的提取盐地碱蓬种子中类胡萝卜素的最佳方案为（实施例1所述）：盐地碱蓬种子0.1 g，浸提剂的比例是石油醚：丙酮=1:1，料液比为1:50，超声波提取10 min，提取2次，5000 rpm离心5 min，取上清液并用氮气吹干。

通过运用不同工艺方法提取盐地碱蓬种子中的类胡萝卜素含量对比(图1)，可以看出，盐地碱蓬种子0.1 g，浸提剂的比例是石油醚：丙酮=1:1，料液比为1:50，每次超声波提取10 min，提取2次，5000 rpm离心5 min，取上清液并用氮气吹干，用丙酮定容至3 mL，445 nm处测定光吸收（图2），可获得最大量的类胡萝卜素，提取率为92.7%，提取得率为194.47 mg kg^-1 DW，提取得率（mg kg^-1 DW）=最佳工艺中类胡萝卜素的提取量（mg）/ 材料的干重（kg）。由图1可以看出，采用该提取工艺方法提取盐地碱蓬种子中的类胡萝卜素效果明显，相比于其他工艺方法效果差异显著，说明该方法有效。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。