β－胡萝卜素的提取分离研究
β－胡萝卜素的提取
摘要：β－胡萝卜素是安全的、无毒的天然色素，在生物食品等领域均有展应
用。β－胡萝卜素的提取工艺众多，工艺各有特点。简要介绍了溶剂提取法提取胡萝卜素，柱色谱分离β－胡萝卜素，薄层色谱法检验分离效果的方法。学习柱色谱法、薄层色谱法的原理及其方法。掌握从胡萝卜中分离提纯β－胡萝卜素的原理和方法。学会用色谱法从胡萝卜中提取胡萝卜素并鉴定之。
关键词：β－胡萝卜素提取分离
引言：
胡萝卜是传统蔬菜和食用天然胡萝卜素的重要来源。β－胡萝卜素是500多种类胡萝卜素的一种。是橘黄色脂溶性化合物，它是一种重要的食用天然色素和营养强化剂，易溶于许多有机溶剂，如：乙酸乙酯、氯仿。几乎不溶于丙二醇、甘油、酸和碱‘不溶于水。β－胡萝卜素是一种非常安全的、无任何毒副作用的营养元素，具有解毒作用。是维护人体健康不可缺少的营养素。在抗癌、预防心血管疾病、白内障及抗氧化方面有显著的功能，可预防因老化引起的多种退化性疾病。另外，β－胡萝卜素在食品工业中的应用也日益广泛。
胡萝卜中含有丰富的胡萝卜素，是β－胡萝卜素含量最高的蔬菜之一。本文以胡萝卜为原料，采用色谱分离的方法研究了胡萝卜素的提取。
正文
1.1胡萝卜中的成分每100克胡萝卜中，约含蛋白质0.6克，脂肪0.3克，糖7.6～8.3克，铁0.6毫克，维生素A（胡萝卜素）1.35～17.25毫克，维生素B1 0.02～0.04毫克，维生素B2 0.04～0.05毫克，维生素C12毫克，热量150.7千焦，另含果胶、淀粉、无机盐和多种氨基酸。各类品种中尤以深橘红色胡萝卜素含量最高，各种胡萝卜所含能量在79.5千焦～1339.8千焦之间。胡萝卜是一种质脆味美、营养丰富的家常蔬菜，素有“小人参”之称。胡萝卜富含糖类、脂肪、挥发油、胡萝卜素、维生素A、维生素B1、维生素B2、花青素、钙、铁等人体所需的营养成分。
1.2 β－胡萝卜素的性质分子式，其分子式为 C40H56，紫红或暗红色的结晶性粉末。不溶于水，微溶于乙醇和乙醚，易溶于氯仿苯和油。熔点176～180℃。在动物体内可转变为维生素A的物质称为前维生素A（Provitamin A）。其代表性物质就是胡萝卜素，胡萝卜素分为α-、β-、γ-三种异构体。其中β—胡萝卜素比较稳定，效力也强。
1.3 β－胡萝卜素的制备方法可通过化学合成，植物提取和微生物发酵3种方法生产，根据生产方式不同分为化学合成β－胡萝卜素和天然β－胡萝卜素两大类。本实验是从胡萝卜中提取天然β－胡萝卜素。而提取的方法可选择色谱法。因为色谱法是分离、纯化和鉴定有机化合物的重要方法之一。具有极其广泛的用途。色谱法的基本原理是利用混合物中各组分在某一物质中的吸附或溶解性能（即分配）的不同，或其他亲和作用性能的差异，使混合物的溶液流经该物质，进行反复的吸附或分配等作用，从而将各组分开。流动的混合物溶液称为流动相，固定的物质称为固定相（可以是固体或液体）。
2实验方法的选择
2.1 实验方法β－胡萝卜素的提取技术[1]：目前，用于得到β—胡萝卜素的方法有天然物萃取法、超临界流体 CO2萃取，微波提取法及复合酶处理提取法等。
2.1.1天然物萃取法从天然植物原料或者植物原料经加工处理后的下脚料中，采用有机溶剂（如石油醚、氯仿、丙酮、乙醚、乙醇等）萃取β－胡萝卜素的一种方法。
自然界含有丰富的生物资源，每年能产生总量达百万吨的β—胡萝卜素，但
是它在生物体内的含量并不高，一般仅占干重的 0.2%左右。目前，从天然植物中提取β-胡萝卜素的技术主要有有机溶剂提取技术。常用有机溶剂为甲醇、无水乙醇、无水乙醚、石油醚、丙酮及石油醚－丙酮。但大量的有机溶剂的使用会带来不同程度的污染，且不易回收。
2.1.2超临界流体 CO2萃取超临界流体 CO2萃取β－胡萝卜素可以大大提高其产率。具有萃取效率高，速度快，无污染，工艺简单，萃取物色味纯正等优点据报道，在萃取过程中，压力越高收率越高，压力较小时，提高压力对提高收率影响很大，压力较大时，提高压力收率增加有限；温度越高收率越高，因此采用超临界二氧化碳萃取β－胡萝卜素时，适宜的操作条件为：压力 30～35MPa 温度 20～40℃，CO2的流量为 20～25kg/g 。但利用该设备生产胡萝卜素，成本高，对于大规模工业化生产不太适宜。
2.1.3 微波提取法微波提取技术是目前用于食品和中药有效成分提取的一项新技术。微波用于生物原料萃取时。微波的高频电磁波穿透萃取煤质，达到被萃取物料的内部，并迅速转化为热能，使细胞内部温度快速上升。当细胞内部压力超过细胞壁承受能力时，细胞破裂。细胞内有效成分流出，在较低的温度溶解于萃取煤质，再通过过滤和分离，便获得萃取物。
2.1.4 复合酶处理提取法酶法提取β-胡萝卜素目前的研究主要是提高果汁饮料中β-胡萝卜素的含量。复合酶处理提取法即利用酶的破坏细胞壁作用，使结合状态的β-胡萝卜素游离出来，在此基础上再加工成饮料或其它食品其营养价值将会大大提高。
2.2实验原理溶剂提取法是提取β-胡萝卜素最常用的方法，且所需仪器少，故选用此法。溶剂选择1:1丙酮：石油醚（v/v)。原因如下：当组织中含有大量的水时, 水溶性的萃取试剂如丙酮、甲醇等, 可以使组织有效地干燥脱水, 随后, 色素便可高效地萃取出来[2]。
柱层析法是将固定相装在一金属或玻璃柱中，或是将固定相附着在毛细管内壁上做成色谱柱，试样从柱头到柱尾沿一个方向移动而进行分离的方法。胡晓丹等在提取金盏菊花中的类胡萝卜素过程中，采用氧化镁、氧化铝和层析硅胶三种玻璃层析柱，以石油醚浸润，类胡萝卜素粗提液通过层析柱后，将洗脱液用薄层色谱法评价三种填充料的纯化效果，数据显示氧化镁纯化效果最优。Cristiane H
等应用活化的氧化镁 / 硅藻土（质量比 1∶1）填充柱纯化β- 胡萝卜素、叶黄素、新黄素和紫黄质等几种类胡萝卜素，以便于高效液相色谱测。
柱层析法一般用于类胡萝卜素的粗提取，对单体颗粒以及直径大小要求不严格，目前此种方法在国内外应用比较广泛。本次实验用的填充剂为中性硅胶[4]。
红外光谱对样品的适用性相当广泛，固态、液态或气态样品都能应用，无机、有机、高分子化合物都可检测。此外，红外光谱还具有测试迅速，操作方便，重复性好，灵敏度高，试样用量少，仪器结构简单等特点，因此，它已成为现代结构化学和分析化学最常用和不可缺少的工具。红外吸收峰的位置与强度反映了分子结构上的特点，可以用来鉴别未知物的结构组成或确定其化学基团；而吸收谱带的吸收强度与化学基团的含量有关，可用于进行定量分析和纯度鉴定。本次实验采用红外光谱对提取物进行鉴定。
3.实验材料和方法
3.1 实验材料新鲜胡萝卜
3.2仪器和试剂仪器 :三角瓶（50ml）、分液漏斗（150ml）、烧杯，研钵，蒸馏瓶（ 50ml）、普通蒸馏装置（或减压蒸馏装置）、漏斗、旋转蒸发仪，柱接收瓶，色谱柱、硅胶薄层板、量筒、层析缸。
试剂 :胡萝卜、丙酮、石油醚（bp30~60℃）、硅胶（层析用，200~300目）、无水硫酸钠、石油醚（ bp60~90℃）、丙酮：石油醚（1：9）（V/V）。
4.实验内容
4.1 β胡萝卜素的提取（1）将新鲜胡萝卜洗净、擦干 ,切去尾部，切碎到胡萝卜为1mm的小块时，称取碎鲜胡萝卜200g及2g食盐于小研钵中,进行研磨操作时，研钵应放在不易滑动的物体上，研杵应保持垂直。大块的固体只能先压碎再研磨，不能用研杵直接捣碎，否则会损坏研钵、研杵或将固体溅出。研碎。（2）将研成泥状的胡萝卜用玻璃漏斗转移至500mL平底烧瓶中，配好1:1丙酮：石油醚（v/v)共300ml，取少量清洗研钵，重复三次，将液体转移到平底烧瓶中，玻璃漏斗同样洗涤三次，将剩下的溶剂全部转移到圆底烧瓶中，封口，冷浸一周。
4.2.浸出液与滤渣的分离将过滤器清洗干净（不锈钢过滤器用蒸馏水刷洗即可，玻璃过滤器在不加滤膜的情况下，用正己烷或石油醚进行过滤操作，再用蒸馏水过滤冲洗干净），将润湿的滤纸放在滤膜支撑网或玻璃砂芯滤器中间，
