甜菜碱的提取分离及测定方法介绍
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甜菜碱的提取分离及测定方法介绍
甜菜碱广泛分布于动物、植物、微生物中。植物是外源性甜菜碱的主要来源，
如麦麸、麦胚、菠菜、甜菜等都富含这种生物碱，谷物含量较少，在大多数植物体和海生无脊柱动物以及微生物体内含量较高。甜菜及一些中草药(如地骨皮、枸
杞子、黄芪、连翘等)含有较多的甜菜碱。甜菜是甜菜碱含量最高的植物之一，甜菜的糖蜜是甜菜碱的主要来源。甜菜碱分子式为(CH3)3NCH2COO-，相对分子质量
117．15，化学名称为三甲铵乙内酯或三甲基甘氨酸，分子结构比较简单，与氨
基酸、甲硫氨酸、胆碱化学结构比较相似，都属于季胺碱类物质。据文献报道, 甜菜碱具有促进脂肪代谢、抗脂肪肝、保护肾脏、降压、缓和应激、增进食欲、稳
定维生素等多种药理作用。甜菜碱在畜牧业上作为生物刺激剂，可促进家畜生长，增加产蛋量；还可以降低动物肝脏中脂肪的含量，减少动物的胴体背膘厚度；在
生产日化行业中可作两性表面活性剂、保湿剂；在食品行业可作为食品添加剂、
防腐剂等；在医药方面，甜菜碱具有显著降低外周血管阻力，扩张外周血管的作用；在类脂代谢中，甜菜碱能促进类脂质的转化，具有对肝脏脂肪变性起防护作
用；盐酸甜菜碱有抗小鼠高半胱氨酸、戊四氮和电休克惊厥作用；并有延缓印防已毒素引发惊厥的作用；甜菜碱还可作为渗透保护剂、自由基清除剂或皮肤抗衰
剂。我国对甜菜碱的应用是从80年代开始的，但发展较快，目前年总需求至少在
3000 t 以上。 1.甜菜碱的提取分离
1.1 提取 甜菜碱的结晶呈鳞状或棱状, 易吸潮, 加热至左右分解, 味甜, 极易溶于水, 易溶于甲醇, 溶于乙醇, 难溶于乙醚, 经浓氢氧化钾溶液的分解反
应可生成三甲胺。利用它这些物理性质, 提取方法大多可概括为水提和醇提两种,
即溶于水或甲醇、乙醇溶剂。目前可以从多种生物种提取得到甜菜碱，如从枸杞、甜菜，肉苁蓉、甜菜制糖废蜜中提取。由于不同的物质性质不同，所以有着不同
种提取方法。例如用水提- 石醇法( 用水煎煮制成浸膏, 用石灰粉调pH12, 然后加95%乙醇再制成浸膏) 从枸杞浸膏中提取甜菜碱。用絮凝法从肉苁蓉水提液得到
甜菜碱，用离子交换法从甜菜制糖废蜜中提取。 1. 2 分离
1. 2. 1化学法 以从甜菜糖蜜中提取甜菜碱为例，将300 g甜菜制糖后的母液加
热到50℃，在搅拌下加入80 g的CaCl：，趁热过滤，在滤液中加入盐酸，在20-30℃结晶、分离、干燥，得纯度为98．8％的甜菜碱粗品。
1. 2. 2薄层层析法 该法是以涂布于支持板上的支持物作为固定相, 以合适的溶剂作为流动相, 对混合样品进行分离、鉴定和定量的一种色谱分离技术。对于
甜菜碱的分离, 薄层板多选用0. 5% 羧甲基纤维素钠为黏合剂的硅胶G 预制板;
展开剂可多样, 如丙酮- 无水乙醇- 盐酸( 10：6：1) 、甲醇- 水( 1：1) pH 5 等; 显色剂为改良碘化铋钾试剂。用此法从枸杞浸膏中分离出甜菜碱。
1. 2.3离子交换法 该方法是利用离子交换剂上的可交换离子与周围介质中被分离的各种离子间的亲和力不同, 经过交换平衡达到分离目的的一种柱色谱法。
该法灵敏度高、重复性好、选择性好、分析速度快, 是目前最常用的方法之一。
用该种方法提取甜菜碱的报道较多。如从甜菜制糖废蜜中提取甜菜碱，是将发酵废液进行预处理除去其中的沉淀物及悬浮物，其pH 值为4.5。在3 支离子交换柱
中分别装填3 种树脂，先将原料液通过第一段树脂交换柱进行脱色、脱阴离子，然后将此流出液通过第二段树脂交换柱，交换开始后不断取样检验流出液的pH
值及甜菜碱。再将第二段接收液通过第三段树脂柱达始漏点后停止交换。用纯水
洗净树脂，再用C（HCI）= 1.4 moI/L 溶液进行洗脱。洗脱液进行蒸发浓缩、冷却结晶，无水乙醇洗涤，干燥后即得盐酸甜菜碱；还有报道，用200mL 体积的强酸
性苯乙烯系< 732 型> 阳离子交换树脂柱和200mL体积的强碱性阴离子交换树脂< 717 型> 柱配合, 中间用300mL 的氨水洗脱, 流出液用100mL 体积的活性炭柱
脱色, 分离出糖蜜中的甜菜碱。 2.甜菜碱的含量测定方法
2. 1 光谱法 该方法主要采用光谱法中的可见分光光度法, 该法简便、快速、
灵敏, 且杂质含量少, 分离效果好, 通过线性化范围试验、加样回收率测定、稳定性试验等, 都证明该方法结果稳定, 切实可行。该方法主要利用样品与显色剂发
生显色反应,变成有色物质, 使之能用可见分光光度法测定: 将甜菜碱与雷氏盐( 硫氰化铬铵) 在酸性条件下反应, 制成雷氏盐沉淀, 并用丙酮溶解, 呈粉红色,
在525nm 处以丙酮作空白对照,测得吸光度标准曲线, 然后利用该标准曲线测定
被检物中甜菜碱含量。对滤液法与沉淀法进行比较: 沉淀法系直接测定生物碱与雷氏盐反应所得沉淀的吸光度, 比较直观; 滤液法则测定反应后去除沉淀的滤液
吸光度, 由空白试液的吸光度减去供试品的吸光度而间接得到生物碱沉淀的吸光度，两法所得结果基本一致。
2. 2比色法 该方法利用甜菜碱在pH值为1时能和雷氏盐生成红色沉淀，将沉淀
过滤洗净后溶与70％的丙酮中，呈粉红色溶液，在525 llln处测定吸光度，含量在0．1一12．5 mg时符合比尔定律。
2. 3紫外一可见分光光度法 该方法主要利用样品与显色剂发生显色反应生成有色物质，使之能用可见分光光度法测定：将甜菜碱与雷氏盐(硫氰化铬铵)在酸
性条件下反应，制成雷氏盐沉淀，并用700ml／L丙酮溶解，呈粉红色，在525 nm
处以丙酮作空白对照，测得吸光度标准曲线，然后利用该标准曲线测定被检物中甜菜碱含量。
2. 4非水滴定法 甜菜碱盐酸盐为季钱盐类化合物，与醋酸汞可形成难电离的氯化汞，并形成季胺醋酸盐而具有明显的碱性，可用高氯酸滴定。方法：称取样
品(含甜菜碱0．3 g)，加入冰醋酸50 mL，缓缓加热，并不断振摇直至样品完全溶解，加入醋酸汞试液25 mL，冷却，加结晶紫指示剂2滴，用高氯酸标准液(0，1 mol
／L)滴至溶液显蓝色，并将滴定结果用空白试验校正。每l mL高氯酸液(0．1 mol
／L)相当于11．711 mg的甜菜碱。该方法不需要贵重精密仪器, 实验操作简便, 尤其适合于中小型企业的产品质量分析。但测定方法不很成熟, 尚待进一步研究。
2. 5高效液相色谱法 该方法兼具分离和分析功能, 随着该方法使用的日益广泛, 并且其流动相可选择性范围宽, 色谱柱可反复使用, 该方法已逐渐成为一种
首选的分离分析方法。过去, 有用此方法分析糖蜜中、热带草和热带豆类中、兔
肾髓溶质中的甜菜碱的报道。但由于甜菜碱结构中无共轭体系, 仅能用折射仪检测或在低紫外吸收波长处( 190~ 220nm)测定, 条件要求较高, 且灵敏度或选择性
均不够理想。于是人们研究将甜菜碱制成衍生物, 再进行高效液相色谱( HPLC) 测定。
2.6重量法 该方法是在酸性介质中将样品做成一种四苯硼钠的衍生物, 通过
调节pH 而析出沉淀, 即将样品溶于甲醇、乙醇过滤, 滤液蒸干后再加水溶解, 加醋酸, 再缓慢加入四苯硼钠和三氯化铝, 过滤, 滤液加适量的饱和草酸溶液, 过
滤,用醋酸洗涤, 干燥3h 后称重。该方法已成功用于糖蜜、酒糟中甜菜碱的测定, 是一种较精确的方法。
2.7 薄层色谱扫描法 该法具有快速、灵敏、高选择、显色方便、重现性好等
优点。多采用双波长扫描法, 能消除有机成分的干扰及操作误差, 使测定的灵敏度和精确度显著提高。多用甲醇、正丁醇提取样品, 以不同比例的氯仿- 甲醇- 水
或其他展开剂在硅胶薄层板上展开, 用改良碘化铋钾试剂显色后进行扫描测定。薄层扫描法具有分离和测定功能, 运用较多。实际工作中, 层析过程常会出现拖
尾现象, 分离效果不佳。色谱条件要求尽可能保持恒定, 在实际操作中, 展开时的温度、展开剂的蒸汽饱和度、展开剂的极性都会影响色谱条件的恒定, 从而影响
分离效果和方法的重现性。
2.8 微型电极法 该法以甘汞电极为参比电极, 玻璃微型电极为测定电极, 用双静电计记录电压的方法测定甜菜碱含量。在高离子强度和低pH 条件下用此法
测定, 响应快, 灵敏性好, 适合混合物中甜菜碱含量较少的微量测定。国外有人用此法测定了甲基胺混合物中甜菜碱的含量。此外, 还有关于质谱法、磁共振法的
报道。随着对甜菜碱了解的不断深入, 它在各领域的应用也日益广泛。
