提取β—胡萝卜素的工艺探索

提取β—胡萝卜素的工艺探索
摘要：本文是根据β-胡萝卜素的性质，利用热溶剂提取法，从南瓜粉中提取得到天然β-胡萝卜素，并用紫外可见分光光度计测定其吸光度。

同时，通过对提取时间、提取温度、料液比等因素对提取率的影响的讨论，得出以热溶法提取β-胡萝卜的最佳工艺。

关键词：南瓜粉β-胡萝卜素提取应用
β-胡萝卜素是各类胡萝卜素中最重要的一种，它广泛存在于植物中，动物、真菌、细菌、藻类中也大量存在，是人体所必需的一类化合物。

本实验采用天然提取法中的热熔剂提取法对南瓜粉中的β-胡萝卜素进行浸提。

此方法工艺条件相对简单，容易控制，并且很适合对有机溶剂的提取，提取率也是比较可观的。

与其他几种提取方法比较，其他提取方法虽然在提取率上会高一些，但是工艺参数相对复杂，比如粉碎度、功率、超临界等条件要求会较高。

在实验室的操作中，相对来说热溶剂提取法更加经济实用。

但是热溶剂提取法需要大量的有机溶剂，不容易回收，既会提高提取成本，也会对废液的后期处理造成麻烦。

笔者通过本课题的研究，探索提取β-胡萝卜素的最佳工艺条件。

针对β-胡萝卜素的脂溶性性质，只能溶解在有机溶剂中，因此，本实验首先对浸提溶剂进行筛选。

在筛选时除应考虑β-胡萝卜素的浸提率外，也应该保证实验浸提过程是在实验室的温度下进行的，还要优先考虑低沸点的溶剂。

这样在分离时就避免了高温操作，从而减少了β-胡萝卜素的损失。

β-胡萝卜素在不同溶剂下的浸提率见图1。

由图1可知，不同的溶剂对浸提率的影响很大，在石油醚中β-胡萝卜素的溶解性最好，此外，石油醚的价格比较经济，实验后废液的处理相对比较简单，对环境造成的污染液相对较少，因此可以选择石油醚作为提取剂。

一、实验方案
选用热熔机提取法，以石油醚为溶剂，对南瓜中的β-胡萝卜素进行浸提，并比较在不同的浸提时间、浸提温度、物料比下的浸提率，通过正交实验选出最佳提取方案。

二、单因素影响
1.物料比的影响
称取5g南瓜粉样品5份，在一定的温度条件下以料液比1∶2、1∶3、1∶4、1∶5、1∶6进行一定时间的浸提，得到的浸提液进行测定吸光度，计算其浸提率，绘制浸提率-料液比图2如下：
如图2所示，南瓜中β-胡萝卜素的浸提率随着料液比的增大而升高。

当料液比在1∶2时，浸提率相对比较低；当料液必达到1∶3时，浸提率明显升高；在1∶3～1∶5这个比例段，浸提率有所增加，但变化的趋势不明显；但当料液比在1∶6时，就有下降的趋势。

这是因为随着提取溶剂量的增加，β-胡萝卜素慢慢溶解，一旦达到饱和溶解，溶剂又会有所蒸发，所以下降。

所以当料液比为1∶3时浸提率最高。

本实验又选择料液比分别为1∶2、1∶3、1∶4、1∶5为正交实验四个水平，以进一步确定最佳料液比。

2.浸提温度的影响
称取5g南瓜粉样品5份，在料液比一定的条件下，以温度30℃、40℃、50℃、60℃、70℃进行浸提一定的时间，对得到的浸提料液测定吸光度，计算其浸提率，绘制浸提率-浸提温度如图3所示。

图3所示南瓜中β-胡萝卜素的浸提率随着温度的升高而增大，并且对其影响比较大。

温度从30℃～60℃都趋于增大，60℃～70℃时有所下降。

因为在低温时，分子运动慢，随着温度升高，分子运动渐渐加快，β-胡萝卜素的溶解量增大。

但当温度太高时，β-胡萝卜素氧化分解，所以浸提率下降，但是30℃的时候浸提率偏低，由此可得浸提率最高时的温度为60℃。

为进一步明确最佳浸提温度，现选择浸提温度分别为40℃、50℃、60℃、70℃为正交试验四个水平。

3.浸提时间的影响
称取5g南瓜粉样品5份，在一定的温度、料液比条件下，以时间为30min、40min、50min、60min、70min进行浸提，得到的浸提液进行测定吸光度，计算其浸提率，绘制浸提率-浸提时间如图4所示。

图4所示南瓜粉中β-胡萝卜素的浸提率随浸提时间的加长而增大，当浸提时间在60min时，浸提率最大。

但是时间太长，溶剂挥发量变大，所以浸提率下降。

在考虑实际的经济问题，在单位时间内，随着70min后浸提效果没有明显的变化，甚至降低。

因此当浸提时间为60min时，浸提率最高。

为进一步确定最佳浸提时间，现以所浸提时间分别为40min、50min、60min、70min时作为正交实验的四个水平。

三、β-胡萝卜素提取的正交实验数据
根据单因素的实验结果，浸提时间、料液比对提取都有显著的影响，为进一步了解这些因素的各水平对浸提的影响效果，获得提取β-胡萝卜素的最佳工艺，可通过设计正交实验，从各单因素的较优范围内找出三个因素之间相互配合的最佳提取方案，确定最后浸提的最佳工艺，正交实验设计见表5，实验结果见表6。

表5 正交实验设计
因素名称A：浸提温度，℃B：浸提时间，min C：物料比
水平1 40 40 1∶2
水平2 50 50 1∶3
水平3 60 60 1∶4
水平4 70 70 1∶5
表6 β-胡萝卜素的正交实验吸光度的测定结果
因素
序号温度，℃（A）浸提时间，min（B）物料比（C）吸光度（A）实验1 A1 B1 C1 1.646
实验2 A1 B2 C2 1.648
实验3 A1 B3 C3 1.710
实验4 A1 B4 C4 1.675
实验5 A2 B1 C2 1.676
实验6 A2 B2 C1 1.598
实验7 A2 B3 C4 1.675
实验8 A2 B4 C3 1.620。