菊花提取液 10种提取液对菊花花瓣中类胡萝卜素提取效率的影响

　　摘要：类胡萝卜素是菊花中一类重要的呈色物质，高效提取类胡萝卜素对于分离和鉴定色素组成以及研究菊花的呈色机理十分重要。分别采用丙酮、甲醇、无水乙醇、无水乙醚、石油醚、丙酮∶石油醚不同体积比（１∶１、１∶２、１∶４、２∶１、４∶１）１０种提取液，提取菊花品种光辉及Reagan Orange舌状花中的的类胡萝卜素，用紫外-可见光分光光度计测定提取液中类胡萝卜素的相对含量。结果发现，不同提取液中菊花类胡萝卜素的提取量不同；醇类为菊花中类胡萝卜素较适合的提取液。结果还表明，菊花中含氧类胡萝卜素含量较高。
　　关键词：菊花花瓣；类胡萝卜素；提取液
　　中图分类号：Ｓ６８２．１＋１文献标识码：Ａ文章编号：0439－８114（２０11）15－3152-04
　　
　　Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ Ten Ｅｘｔｒａｃｔs ｆｏｒ Ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄ Ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ Ｐｅｔａｌｓ ｏｆ Ｃｈｒｙｓａｎｔｈｅｍｕｍ
　　
　　ＣＨＥ Ｙｕｅ，ＷＡＮＧ Ｐｕ，ＳＵＮ Ｗｅｉ，ＤＡＩ Ｓｉ－ｌａｎ
　　（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ ｆｏｒ Ｆｌｏｒｉｃｕｌｔｕｒｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Beijing １０００８３，China）
　　
　　Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄ ｉｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｋｉｎｄ ｏｆ ｃｏｌｏｒｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ ｉｎ ｃｈｒｙｓａｎｔｈｅｍｕｍ， ａｎｄ ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ ｔｈｉｓ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔｌｙ ｉｓ ｖｅｒｙ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ for ｔｈｅ ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｉｇｍｅｎｔ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｌｏｒｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｃｈｒｙｓａｎｔｈｅｍｕｍ． １０ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ were used， ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ ｅｔｈｅｒ， ｍｅｔｈａｎｏｌ， ａｎｈｙｄｒｏｕｓ ｅｔｈｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ， ａｎｈｙｄｒｏｕｓ ｅｔｈｅｒ， ａｃｅｔｏｎｅ， ａｃｅｔｏｎｅ ∶ ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ ｅｔｈｅｒ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒａｔｉｏｓ （１∶１； １∶２； １∶４； ２∶１； ４∶１） ｔｏ ｅｘｔｒａｃｔ ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄｓ ｉｎ ｔｈｅ ｐｅｔａｌｓ ｏｆ ｃｈｒｙｓａｎｔｈｅｍｕｍ ‘Ｂｒｉｌｌｉａｎｔ’ ａｎｄ ‘Ｒｅａｇａｎ Ｏｒａｎｇｅ’． Ｔｈｅ relative ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｔｏｔａｌ ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄｓ ｗａｓ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｆｒｏｍ ＵＶ－ＶＩＳ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｑｕａｎｔｉｔｙ ｏｆ ｅｘｔｒａｃｔｓ ｖａｒｉｅｄ ｉｎ １０ ｅｘｔｒａｃｔｓ ｏｆ ｃｈｒｙｓａｎｔｈｅｍｕｍ； Ａｌｃｏｈｏｌ waｓ ｍｏｒｅ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ ｔｈｅ ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄｓ ｏｆ ｃｈｒｙｓａｎｔｈｅｍｕｍ； Ｉｔ ａｌｓｏ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｍｏｓｔ ｏｆ ｔｈｅ ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄｓ ｉｎ ｃｈｒｙｓａｎｔｈｅｍｕｍ waｓ ｏｘｙｇｅｎａｔｅｄ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ ａｎｄ ｉｔ ｃould ｌａｙ ｔｈｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ ａｎｄ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄ ｉｎ ｃｈｒｙｓａｎｔｈｅｍｕｍ．
　　Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｃｈｒｙｓａｎｔｈｅｍｕｍ； ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄ； ｅｘｔｒａｃｔs
　　菊花（Ｃｈｒｙｓａｎｔｈｅｍｕｍ ｍｏｒｉｆｏｌｉｕｍ Ｒａｍａｔ．）原产于我国，是我国栽培历史最悠久的传统名花之一。它不仅色彩艳丽，而且具有不畏风寒、傲霜怒放的特点，自古以来深受广大人民群众的喜爱［１］。菊花中的色素主要由叶绿素、类胡萝卜素和类黄酮等色素组成，都属于植物次生代谢的产物，一般多存在于叶片或花瓣的上、下表皮，有时深层的叶肉和花瓣细胞内也含有色素［２］。目前研究认为，菊花黄色系品种中的色素主要由类胡萝卜素构成［３］。
　　类胡萝卜素是一种广泛存在的天然色素，可以作为食品添加剂和化妆品的天然色素，也具有防止心血管疾病等药理作用。迄今为止，人们已发现了超过６００种的天然类胡萝卜素［４］。在观赏植物研究中，类胡萝卜素作为一种重要植物色素，已逐渐得到众多关注。类胡萝卜素是胡萝卜素和胡萝卜醇的总称，胡萝卜素分子只由碳和氢构成，故也可以称为碳氢化合物。胡萝卜醇是胡萝卜素的氧化物，属于高级醇［５］。类胡萝卜素一般以沉积或结晶状态存在于细胞质内的色素体上，为脂溶性物质［５］。其化学性质不稳定，遇光、酸、氧及高温易降解。提取类胡萝卜素可以根据“相似相溶”的规律，即含氧类的类胡萝卜素（叶黄素）在极性强的有机溶剂中的饱和溶解度高，只由碳氢组成的类胡萝卜素（胡萝卜素）在非极性的有机试剂中的饱和溶解度高［６］。提取类胡萝卜素的方法主要有溶剂提取法、酶反应法、超临界流体萃取法、微波辅助提取法、超声波辅助提取法。
　　目前国内对植物中类胡萝卜素的研究大多集中在蔬菜、农作物、水果等材料中。观赏植物中，同为菊科的万寿菊和金盏菊等，因其内部富含叶黄素，有一定的药理作用［７-１０］。但对于菊花中类胡萝卜素的研究十分有限［11-17］。本试验尝试用10种不同提取液（含不同配比）对菊花２个品种中的类胡萝卜素成分进行提取，并分析不同提取液中提取量的差异，从而筛选出适宜的提取液，为进一步分析菊花类胡萝卜素含量及化学成分奠定基础。
　　１材料及方法
　　１．１材料
　　１．１．１菊花分别为中国传统菊花品种光辉及多头切花小菊Ｒｅａｇａｎ Ｏｒａｎｇｅ，均为黄色系；菊花品种光辉的舌状花于２００８年秋季采收后，在－４０ ℃冰箱中冷冻保存备用；菊花Ｒｅａｇａｎ Ｏｒａｎｇｅ组培苗购自荷兰ＣＢＡ公司，种植于北京林业大学人工气候室内，营养生长时期每天给予１４ ｈ光照，生殖生长时期给予８ ｈ光照，温度条件为２２ ℃，湿度４０％。待开花后将舌状花取下，置于液氮中速冻，保存在－８０ ℃冰箱中备用。
　　１．１．２试剂石油醚、甲醇、无水乙醇、丙酮、无水乙醚，均为分析纯。
　　１．１．３仪器ＴＵ－１９０１双光束紫外－可见光分光光度计（北京普析通用仪器有限责任公司）；分析天平；ＣＳ－Ｈ１型混合器（北京博励阳科技公司）；ＭＩＫＲＯ－２２Ｒ台式高速冷冻离心机。
　　１．２方法
　　１．２．１备选提取液的确定分别采用丙酮、甲醇、无水乙醇、无水乙醚、石油醚以及丙酮与石油醚按不同体积比（１∶１、１∶２、１∶４、２∶１、４∶１）的５种混合液共１０种提取液，按顺序分别命名为组１～１０。
　　１．２．２提取方法准确称取菊花花瓣０．１ ｇ，立即用液氮研磨。分别加入１０种不同提取液，均为５ ｍＬ。充分振荡，用锡箔纸包裹，放于４ ℃冰箱中，在避光条件下过夜（提取８ ｈ以上）。用漏斗过滤，在４ ℃，
　　８ ０００ ｒ／ｍｉｎ离心１５ ｍｉｎ，取上层清液。
　　１．２．３类胡萝卜素含量的测定每个菊花品种、每种提取液处理重复３次，用紫外－可见光分光光度计在４００～５００ ｎｍ对提取上清液进行扫描，记录各处理的最大吸收峰处的光密度，根据类胡萝卜素的消光系数，按照下式进行含量计算［９］。
　　２结果与分析
　　２．１Ｒｅａｇａｎ Ｏｒａｎｇｅ不同提取液中的类胡萝卜素含量差异
　　利用菊花品种Ｒｅａｇａｎ Ｏｒａｎｇｅ进行类胡萝卜素提取和分析的结果发现，在提取条件完全相同的情况下，１０种提取液中的类胡萝卜素含量差异极显著。丙酮、甲醇、乙醇３种极性较强的提取液中类胡萝卜素含量明显高于其他７种提取液（表１，表２）。其中，乙醇提取的类胡萝卜素含量是丙酮提取液的１．０８倍，甲醇提取出的类胡萝卜素含量是丙酮提取液的１．０６倍。比较提取效果发现：乙醇＞甲醇＞丙酮（图１）。
　　２．２光辉不同提取液中的类胡萝卜素含量差异
　　对于光辉品种，在其他提取条件均相同的情况下，１０种提取液中类胡萝卜素提取量差异极显著。甲醇、丙酮∶石油醚（１∶１）混合液、乙醇３种提取液提取的类胡萝卜素含量明显高于其他７种提取液（表３，表４）。其中，甲醇中类胡萝卜素含量是丙酮∶石油醚（１∶１）混合提取液中的１．１８倍，乙醇提取液中的含量是丙酮∶石油醚（１∶１）混合液提取液的１．１２倍。因此，各种提取液的提取效果为：甲醇＞乙醇＞丙酮∶石油醚（１∶１）（图２）。
　　３讨论与结论
　　丙酮和甲醇均可与水以任意比例混合，是从含水的生物材料中提取类胡萝卜素最经常使用的溶剂［６］。由碳氢组成的类胡萝卜素（胡萝卜素）在非极性的有机试剂中的饱和溶解度高，易溶于石油醚类，而不溶于醇类；而含氧的类胡萝卜素（叶黄素）在极性强的有机试剂中的饱和溶解度高，因此和醇的亲合性高［５］。
　　本研究采用１０种不同提取液对２个菊花品种进行类胡萝卜素提取，并对提取液中的类胡萝卜素含量进行了测定和比较分析。结果表明，不同提取液中类胡萝卜素含量有明显差异。其中醇类提取液提取的类胡萝卜素含量最高。由于醇类物质经济、安全，较之大多情况下使用的丙酮、丙酮∶石油醚混合液等有机溶剂不会对人体造成危害。因此，醇类可以作为提取菊花类胡萝卜素的理想溶剂。
　　本试验中醇类等极性溶剂提取菊花类胡萝卜素的含量较高。这一结果表明，菊花中类胡萝卜素更易溶于极性较强的溶剂中。据此推测，提取液的类胡萝卜素中极性较强的含氧衍生化合物含量较高。这可初步验证菊花中存在许多酯类化合物［６］。这一结果为进一步对菊花中类胡萝卜素的化学成分分析提供了依据。
　　综合对两个品种分析的结果可以看出，甲醇更适合光辉中类胡萝卜素的提取，乙醇更适合Ｒｅａｇａｎ Ｏｒａｎｇｅ中类胡萝卜素的提取。这一结果表明，这两个品种中的类胡萝卜素成分有所差异。对于不同品种中类胡萝卜素成分及含量的差异分析，可以为我们提供更多关于菊花花色形成的化学机理的信息。
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