万寿菊中提取叶黄素的研究进展.doc

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1、万寿菊中提取叶黄素的研究进展引言近年来，随着合成色素在添加剂使用方面所引发的问题的不断出现，消费者对天然色素的需求量不断增加，人们再次将目光投到了对天然色素来源的探索上。万寿菊是天然叶黄素的优良来源，研究表明，万寿菊中叶黄素含量可达0.6%-2.5%，是叶黄素的天然资源库。伴随叶黄素国际价格的不断攀升，当前我国万寿菊种植规模在不断扩大，很多地方都将种植万寿菊作为提升地方经济的对策，当大面积种植万寿菊使，一旦发生病虫害极易造成巨大的经济损失，轻者万寿菊减产，重者有可能造成颗粒无收，这就对万寿菊的规范化种植提出了要求。在这一形势下，本文将对万寿菊的规范化种植进行研究，并就种植过程中的质量控制进行探

2、讨，在种植的基础上，对万寿菊中叶黄素的提取技术进行优化。2国内外研究现状1万寿菊栽培管理万寿菊（Tagetes erecta L.）是一年生草本植物，原产于美洲墨西哥地区，分类学上属于菊科万寿菊属，别名臭芙蓉、蜂窝菊或金盏菊等。我国与90年代对其进行引种试验成功后，随后万寿菊被广泛作为庭院绿化的主要植物。目前，万寿菊的繁殖方式主要有传统的播种繁殖、扦插繁殖和现代化的组织培养繁殖技术。伴随国际市场对叶黄素需求的增加，开发万寿菊优良品种成为科研工作者的研究热点，组织培养技术成为一种良好的繁育手段，孙婵娟对万寿菊的快速繁殖及试管开花进行了研究，实验结果表明：用0.1%的二氯化汞溶液对培养组织处理9分

3、钟可以有效起到灭菌作用，对带有腋芽的茎段和顶芽进行组织培养，在MS培养基中具有很高的发芽率，以6-苄氨基嘌呤和萘乙酸对其进行处理后，在PH值为5.8的条件下可有效诱导组织产生大量的丛生芽，有利于万寿菊的快速繁殖1。此外为获得高产植株，很多学者也在对万寿菊杂交育种进行研究，张春华以4个母本和4个父本利用不完全杂交法得到了16个杂交组合子本，并对16个子一代的产量性状进行了配合力和遗传力的分析，并从中筛选出3个优良亲本和3个杂交子一代，研究结果表明万寿菊基因叠加效应的影响可达59.08%，同时非叠加性效应也是不可忽视的，因此需选择具有高的基因配合度，同时具有稳定遗传性的万寿菊植株作为亲本，此外，种

4、植环境条件对万寿菊产量的影响可以达到39.25%2。张永强，刘锦荣等以3种隐性核不育基因控制的植株为母本，其表观性状为植株高大，万寿菊花产量较高，选择2种植株表观性状为相对较低矮，色素含量高的做为父本进行杂交育种试验，为筛选优良稳定高产植株，对杂交子代进行为期三年的筛选，以生长性能、产花量及色素含量作为筛选指标，经过三年的培育和筛选出鲜花产量高出当前主栽培品种一倍以上的新种，并且其色素含量高达2.45g/kg，这表明在优良高产品种的选育工程中，杂交育种具有独特的优势，可有效提高鲜花产量和色素含量3。张毓利用光照时间对万寿菊的花期和产量的影响进行了研究，因万寿菊在短日光条件下开花，利用光照对植物

5、开花的影响，采用短日光对植物进行照射，可使万寿菊提前30天进入采花期，同时使单产提高了17%以上，每公顷可使产量有效增加6吨以上，为花农增加收入3600元4。曾昭杰、刘艳辉认为色素万寿菊的品种、种子纯度、栽培方式、种植密度、施肥方式、病虫害侵染以及植株早衰和地域性差异是影响色素万寿菊鲜花产量的主要因素，并认为只有从这些方面入手才能有效提高其产量5。王立凤等对氮肥对万寿菊生物学性状及产量的影响进行了研究，结果表明，万寿菊的生长发育和鲜花产量以及叶黄素含量同氮肥水平呈现一定的剂量效应，随施用氮肥量的增加，万寿菊的开花时间延迟，且氮肥施用量越大，其生长期越长，开花期延迟效果明显，但鲜花产量随氮肥的增

6、加呈现先上升后下降的趋势，而叶黄素与氮肥的关系呈现一定的剂量抑制效应，当施用高剂量的氮肥时，其叶黄素含量甚至低于施用最低氮肥的植株，通过研究发现，在万寿菊种植密度为4.5万株/公顷时，施用的氮肥建议量为90千克/公顷，同时需注意施用一定量的磷肥和钾肥，这样才能有效促进鲜花产量的增产和叶黄素含量的提升，表明，万寿菊植株生长和色素含量所需的氮肥含量是不一致的，这就需要在种植过程中需要保持施肥与生长期目的的一致性6。张美玲等对一氧化氮和过氧化氢对万寿菊不定根的形成作用进行了研究，实验结果表明，一氧化氮和过氧化氢的同时使用可有效提高万寿菊外植体不定根的形成速率，其效果高于任何一者单用的效果，并认为两种

7、物质对不定根的形成具有协同诱导效果，通过互相反应以提高各自在植物体内的信号水平，从而有效诱导不定根的形成7。袁大刚、刘成等以沼液对万寿菊种子进行浸种，实验结果表明，采用沼液浓度为25%进行浸种5h和50%浸种4h可以有效提高万寿菊种子发芽率，而50%沼液浸种的种子其根长最长，这提示采用沼液浸种处理，可以有效提高种子活力，促进万寿菊种子的发芽及幼苗的成长8。吴志刚、王平等运用灰色关联度分析方法，对10个色素万寿菊杂交组合的单株产量和株高、株幅、茎粗、分枝数、花径、单株花数目、单花重量共7个指标进行了分析，分析结果表明单株花数目、花径、单株花产量以及单花重量对后代具有较显著的影响，这一分析结果与实

8、际生产中的结果基本一致，这为后面万寿菊杂交育种的亲本选择提供了重要的理论指导，对生产具有重要的意义9。张银秋、台培东等对重金属镉对万寿菊生长及生化指标的影响进行了研究，结果表明在镉浓度低于0.5mg/L时，万寿菊的生长基本未受到影响，但当镉浓度继续升高时，万寿菊的生长速率明显降低，当镉浓度超过1mg/L时，万寿菊的各项生理指标均出现明显的变化，这表明万寿菊对重金属镉具有一定的耐受作用，同时重金属镉对万寿菊的生长具有较明显的影响10。此外，还有很多学者从实际生产的角度对万寿菊栽培及育种进行了实践总结，这些无疑都为万寿菊的栽培和管理奠定了基础。2万寿菊中叶黄素的提取万寿菊中含有丰富的叶黄素，是食用

9、和药用叶黄素的重要来源。FDI与1995年正式批准将叶黄素作为食品补充剂，我国与2007年批准将叶黄素应用于食品领域，同时也允许将其作为营养添加剂以用于婴幼儿食品配方中。万寿菊是叶黄素的天然理想来源，是当前商业化提取叶黄素的主要来源。叶黄素隶属于类胡萝卜素，其分子结构式为C40H56O2，其结构式如图1，是目前广泛使用的食品色素。图1 叶黄素结构式张多婷、韩静等以石油醚为萃取剂，采用溶剂萃取法，通过对工艺的优化，在50条件下，萃取两次，每次提取时间为5小时，料液比为1:7的条件下，在60条件下，在35%的氢氧化钠溶液中皂化6小时，经过处理后，产品中叶黄素含量可达98%以上，叶黄素提取率可达93

10、.2%11。贾慧劼，索全伶等以二氯甲烷为提取剂，以4%的氢氧化钾为皂化溶液，皂化2h，而后经过柱层析分离、重结晶，最后经过超临界流体技术，分离得到呈金属光泽纯度可达97.57%的叶黄素11。范建凤、郝宇飞利用微波-表面活性剂协同作用的方法从万寿菊中提取叶黄素，采用单因素结合正交试验的方法，最终确定工艺为：以乙酸乙酯作为提取剂，选择Tween-20作为最佳萃取剂，当其质量分数为0.03%时效果最佳，微波提取温度设定为60，微波功率选择为400瓦，提取料液比为1:60，在此条件下提取2min,与传统溶剂浸提法相比，这种方法的有效率提高了37.4%，与单纯微波辐射法相比，得率提高了65%，而时间上面

11、也大大缩短，实验结果表明，表面活性剂的加入大大缩短了提取时间，提高了叶黄素得率，有效降低了能源消耗12。代刚、苏记等利用超声波提取万寿菊中的叶黄素酯，以80%的正己烷作为超声提取剂，在万寿菊花：正己烷比例为1:30时，超声功率控制在800瓦，在30的温度条件下，提取20min后,叶黄素酯的提取率可达93.9%，与传统溶剂提取方法相比，该种方法提取率更高，时间也大为缩短13。张志强、向正华等采用传统的硅胶柱层析法，以石油醚-乙酸乙酯（1:1）作为洗脱剂，可得到纯度达83.3%的叶黄素，硅胶可重复使用5次而不影响分离效果14。宋大巍、张丽萍等以超临界CO2流体法从万寿菊中萃取叶黄素的工艺进行了优化

12、，通过单因素实验法确定最优萃取条件为：在48.6MPa,60条件下，萃取180min后,万寿菊中叶黄素的最高得率为8.44mg/g15。陈丽梅、李德茂以超临界流体CO2对万寿菊中的黄色素成分进行萃取分析，利用氧化镁柱层析、化学鉴定、光谱鉴定等分析表明：万寿菊中的色素组分主要为叶黄素，而叶黄素又大部分以酯的形式存在，通过光谱学分析正是主要的叶黄素酯类有8种，正是由于这些脂肪酸的存在使叶黄素更加稳定16。目前对万寿菊成分的提取研究，多集中于经济价值较高的叶黄素的提取。此外，万寿菊中还含有玉米黄质、挥发油等成分。陈志强、王洪亮利用大孔吸附树脂从万寿菊中成功分离得到了玉米黄质17。陈红兵、王金胜等利用

13、气相色谱-质谱联用对万寿菊根中的挥发油组分进行了分析，共鉴定出10个化学成分，并对挥发油的抑菌活性进行了研究，结果表明万寿菊根挥发油具有很好的抑菌杀菌活性18。目前为止，万寿菊中的主要分离利用组分为其中的叶黄素，对于其余成分的研究利用有待进一步的深入。3万寿菊的药理学作用叶黄素又称为黄体素, 它不仅是天然的着色剂, 还具有保护视力, 预防白内障, 防止动脉硬化及增强免疫力、抗癌、杀菌等重要作用3.1抗氧化作用陈丽梅、李德茂等对万寿菊黄色素抗氧化特性进行了研究，并认为万寿菊黄色素在对抗油脂氧化、清除超氧阴离子自由基及清除羟基自由基方面具有显著效果，且这种作用随黄色素浓度的增加而增强，当将其应用于

14、油脂中时，其最佳浓度为120mg/kg，且黄色素在8mg/L时即能有效清除超氧阴离子，当浓度为97mg/L是才能有效清除羟基自由基，表明黄色素对超氧阴离子具有更好的清除效果19。裴凌鹏、惠伯棣等以Wistar雄性大鼠作为模型，用D-半乳糖制造大鼠衰老模型，对其进行喂饲叶黄素，实验结果表明，与对照组相比，试验组血清和肝脏中的丙二醛含量明显减少，体内超氧化物歧化酶活性明显升高，谷胱甘肽过氧化物酶活性明显升高，且叶黄素单体较叶黄素酯类效果更为明显，提示叶黄素具有较强的抵抗衰老的作用20。麦嘉仪、沈新南等以D-半乳糖所致小鼠为模型，对该种小鼠的氧化应激损伤的研究亦表明，叶黄素能有效起到抗氧化活性，从而

15、缓解因D-半乳糖引起的氧化应激损伤21。王金、郗砚彬通过溶剂萃取法，利用Sephadex LH-20柱层析，成功从万寿菊茎叶中分离出3个酰化万寿菊黄素糖苷，通过活性实验显示，3个化合物具有较强的清除自由基的能力22。刘春泉、李大婧等在人体水平上对叶黄素软胶囊哦啊的抗氧化功能进行了研究，实验结果表明，受试者在服药叶黄素软胶囊后，机体内丙二醛含量明显下降，超氧化物歧化酶活力明显升高，且食用后无不良反应发生，表明叶黄素具有良好的抗氧化功能23。张秀娟、安鹏等对叶黄素酯对由喂食四氧嘧啶而导致的小鼠氧化性损伤的保护作用进行了研究，实验结果表明：叶黄素酯能有效抑制氧化性损伤导致的小鼠超氧化物歧化酶、丙二醛

16、、过氧化物酶及谷脱甘肽和血清中天门冬氨酶氨基转移酶和丙氨酸氨基转移酶的异常升高，并可有效提高机体内肝糖原的水平，说明叶黄素可通过对组织、血清中相关酶活力的调节而对小鼠氧化性损伤起到一定的保护作用24。3.2保护视力徐贤荣、林晓明先对小鼠注射不同剂量的叶黄素，随后利用蓝光光损伤仪制造大鼠视网膜损伤模型，处死后对其眼部神经元生理指标进行检测，结果表明，叶黄素可通过清除氧自由基，降低丙二醛含量，同时抑制脂质过氧化和c-fos基因的表达而发挥其对模型鼠的眼部保护作用25。黄增霞、潘丽军等对叶黄素强化食用油对视疲劳的缓解效果进行了研究，以灌胃方式对大鼠糖尿病模型给予适量叶黄素，经过30天的喂饲后，对其处

17、死检查眼球，结果表明，叶黄素可有效减少自由基的产生，增强细胞的抗氧化能力，且呈现出一定的剂量效应，叶黄素可有效保护晶状体抗氧化酶系统，减少自由基对眼的伤害而有效缓解视觉疲劳26。汪明芳认为叶黄素对视网膜光损伤的保护作用主要是由于该物质对蓝光具有很强的吸收作用，同时可灭活单线态氧并有效捕获活性氧自由基的作用27。3.3保护内脏张慧珠、王丽娜等以阿霉素所致的大鼠心、肾损伤为模型，对模型组喂饲适宜的叶黄素玉米油，实验结果表明，叶黄素可有效抑制由阿霉素引起的丙二醛含量的增加，从而减少体内脂质过氧化物的形成，减弱阿霉素对心、肾等脏器的毒性，此外叶黄素可以对Bcl-2和Bax的表达进行有效调节，从而促进肿

18、瘤细胞的凋亡，因此当与阿霉素同用是可有效的起到协同作用28。刘淑梅、刘跃新等以二甲基甲酰胺所致的小鼠急性肝损伤模型，通过喂饲叶黄素后对其生理指标进行鉴定，结果表明：叶黄素可有效保护因二甲基甲酰胺引起的急性肝损伤，其作用机制可能与其降低丙二醛含量，升高超氧化物歧化酶活力有关29。李文甫、张文丽等以顺铂所致的大鼠急性肝损伤为模型，对其进行连续灌胃叶黄素10天，然后用顺铂对其进行处理，5天后对其进行各项指标检验，结果表明喂饲叶黄素的大鼠其体内谷草转氨酶和谷丙转氨酶含量均低于空白对照组，并且这种保护作用呈现出一定的剂量效应，其保护作用很可能是通过叶黄素的抗氧化作用起效的30。3.4提高免疫力元娜、臧素

19、敏等对万寿菊提取物对蛋鸡免疫力调节作用进行了研究，实验结果表明，对蛋鸡喂饲120mg/kg的万寿菊提取物，可以有效提高蛋鸡血清中超氧化物歧化酶的活性，与未添加组相比，其活力提高了20.92%，而其体内丙二醛的含量降低了20.61%，在对喂饲组免疫后7天和14天分别对其新城疫抗体滴度检测结果显示，其添加组滴度分别提高了0.95和1.03个水平，表明万寿菊提取物可有效提高蛋鸡免疫力，这可能与叶黄素促进抗原刺激的淋巴细胞增殖反应相关31。孙雅煊、戴雪伶等通过对线栓法所致小鼠脑缺血/再灌注损伤模型进行研究，结果表明，叶黄素可有效减轻模型组中的炎症反应，并有效降低髓过氧化物酶活性，并降低细胞间粘附因子-

20、1的表达，有效减小脑梗死面积，改善病理学损伤，减轻对脑部损伤32。此外，赵印凯直接以万寿菊植株治疗兔创伤取得了很好的效果，并应用于獭兔养殖中33。3.5抗癌付蕾、刘蕾等通过向SGC-7901胃癌细胞培养基中加入叶黄素，通过流式细胞仪等检测结果表明，叶黄素可将细胞周期阻滞于G0/G1期，从而使Caspase-3活性上调，有效诱导癌细胞的凋亡，这种诱导效应呈现一定的剂量补偿效应34。裴迎新、衡正昌等以叶黄素处理食管癌细胞EC9706，采用流式细胞仪检测癌细胞凋亡情况，同时用免疫学方法检测细胞内凋亡蛋白的表达情况，结果表明：使用100ug/ml的叶黄素对该癌细胞系处理96小时后，可以有效促进细胞凋亡

21、，免疫学研究结果表明，叶黄素可有效促进凋亡蛋白Bax的表达，同时抑制抗凋亡蛋白Bcl-2的表达，通过此种途径以实现对癌细胞的诱导凋亡35。3.6杀菌作用巨云为、樊培峰等以万寿菊不同部位的乙醇提取物对松材线虫Bursaphelenchusxylophilus处理，结果表明：万寿菊不同部位的醇提取物对松材线虫均具有较强的杀虫作用，其中以根的醇提取物作用最为强烈，校正死亡率超过90%36。王媛媛、王金胜等研究了万寿菊杀菌素水乳剂对11种病原微生物的抑制作用，结果证明，在0.8ug/ml时可完全抑制丝核病菌，同时对西瓜枯萎病菌和稻瘟病菌的抑制作用可达到70%以上，但在该浓度下，对大肠杆菌不显示抑制作用

22、，对其余菌种显示不同程度的抑制作用，这一结果表明，将万寿菊杀菌素水乳剂开发为农用杀菌药具有很大的商业潜能37。王宪青、刘妍妍等以万寿菊氯仿提取液对青霉、大肠杆菌、枯草芽孢杆菌处理48h后，对上述三种微生物的抑制率分别达到了2.99%，2.43%，4.18%，其发挥抑制作用的最低浓度为15%38。李鲜花、刘永华分别以无菌水、乙酸乙酯、丙酮、氯仿、甲醇对万寿菊不同部位的提取物进行研究，结果表明：以氯仿提取万寿菊根所得的提取物，对番茄枯萎病病菌的抑制效果最为明显，这为开发番茄枯萎病病菌抑制药物提供了一种新的可能39。曹挥、刘素琪等人以氯仿、石油醚和甲醇对万寿菊进行提取后，分别以相应溶剂提取物对山楂叶

23、螨虫的灭杀作用进行研究。结果表明，在无光照条件下，只有氯仿提取物表现出一定的灭杀作用，在有光照条件下，经过光激活作用，氯仿提取物、石油醚提取物均表现出抑制作用，且氯仿提取物的抑制作用最为强烈，同时期螨虫体内的蛋白酶、谷胱甘肽-S-转移酶的活性有一定程度的升高，但经2小时后，仍可有效杀死螨虫，提示万寿菊氯仿提取物中含有可有效杀死螨虫的物质，但确切物质仍待确定40。孟翔、刘贤谦等人分别以甲醇、氯仿、无水乙醇、丙酮、乙酸乙酯等溶剂对万寿菊根提取物的抑菌作用进行研究，结果表明各种溶剂提取物均能不同程度的抑制细交链孢菌、聚生小穴壳菌和橄榄色盾壳霉菌，乙酸乙酯提取物的抑制作用最为强烈，但其发挥作用的确切成

24、分有待于进一步确定41。此外，还有很多学者对万寿菊提取物对不同种类的病原菌的抗性作用进行了研究，结果均呈现阳性。这些结果说明，万寿菊中的确存在某种杀菌成分，但其确切组分仍有待进一步研究。万寿菊中的化学组分复杂，因此对其中确切起疗效作用组分的研究相对较少，出目前较明确的叶黄素对视力的保护作用方面的研究外，其余研究均未对单一组分进行研究，以上研究结果表明，万寿菊具有多种药理学活性组分，其在杀菌方面有较突出的表现，这为开发高效低毒的生物农药开辟了新的途径。综上所述，万寿菊在我国的种植面积逐年扩大，如何有效增加产量和发掘优良品种成为许多学者研究的热点。对此，我们应清醒的认识到，在关注万寿菊产量和优良品

25、种的选育过程中，万寿菊的规范化种植和质量控制的研究也应不断跟进，以促进万寿菊种植的持续有效发展，以免病虫害引起不必要的损失。此外，应不断加大对于万寿菊的综合应用的开发，增加投入，有效对万寿菊其他部位的利用，不断加强对于其中叶黄素的开发和利用。有效提高叶黄素的提取。参考文献：1孙婵娟.万寿菊的快速繁殖及试管开花研究D.西南大学，2009.2张春华.色素万寿菊杂交组合产量性状的配合力和遗传力分析J.中国园艺文摘.2011（11）：11-12.3张永强，刘锦荣.色素万寿菊杂交育种后代的性状表现J.2008（7）:47-484张毓.短日调控万寿菊提早开花增产效应的研究J.中国林副特产.2011（4）：

26、39-41.5曾昭杰、刘艳辉.制约色素万寿菊鲜花产量的因素及增产对策J.辽宁农业科学.2010（3）：78-79.6王立凤、姜海忠.不同氮肥处理对万寿菊生物学性状及产量影响J.中国农学通报.2011（31）：218-221.7张美玲、廖伟彪、肖洪浪.一氧化氮和过氧化氢对万寿菊不定根形成的影响J.中国沙漠.2012（1）：105-111.8袁大刚、刘成、吴德勇等.沼液浸种对万寿菊种子发芽及幼苗生长的影响J.中国中药杂志.2011（7）：817-822.9吴志刚、王平、赵景云等.色素万寿菊产量构成因素的灰色关联度分析J.中国种业.2011（1）：43-45.10张银秋、台培东、李培军等.镉胁迫对万

27、寿菊生长及生理生态特征的影响J.环境工程学报.2011（1）：195-199.11张多婷、韩静、张玥等.万寿菊中核黄素的提取及分离工艺J.食品与发酵工业.2010（5）：167-173.12范建凤、郝宇飞.微波-表面活性剂协同提取万寿菊叶黄素工艺研究J.现代化工.2008（28）：398-402.13代刚、苏记、陈亚平.超声波提取万寿菊叶黄素酯的研究J.云南化工.2010（3）：39-41.14张志强、向正华、邢英等.柱层析法分离万寿菊叶黄素J.中国食品添加剂.2010（3）：51-55.15宋大巍、张丽萍、贾建.超临界萃取万寿菊黄色素工艺参数的优化J.农产品加工.2010（8）：36-44.

28、16陈利梅、李德茂.超临界流体CO2萃取万寿菊黄色素成分分析J.食品科技.2009（10）214-218.17陈志强、王洪亮大孔树脂分离纯化万寿菊中玉米黄质的研究J.安徽农业科学2008（2）：396-39818陈红兵、王金胜、宋炜等.气相色谱-质谱法分析万寿菊根挥发油化学成分J.农药.2007（2）：114-115.19陈利梅、李德茂、李燕.万寿菊黄色素抗氧化特性研究J.食品研究与开发.2009（12）26-29.20裴凌鹏、惠伯棣、董福慧.万寿菊提取物改善老龄大鼠抗氧化功能的研究J.中国老年学杂志.2007（27）：814-816.21麦嘉仪、沈新南、魏延等.叶黄素对D-半乳糖致小鼠氧化损

29、伤的保护作用J.中国预防医学杂志.2010（4）：346-349.22王金、郗砚彬.万寿菊中具有抗氧化活性的酰化万寿菊黄素糖苷J.国际中医中药杂志.2006（2）：103-104.23刘春泉、李大婧、宋江峰等.叶黄素软胶囊抗氧化功能人体试食试验研究J.江苏农业科学.2009（5）：237-239.24张秀娟、安鹏、季宇彬.叶黄素酯对四氧嘧啶所致小鼠氧化损伤的保护性研究J.中国微生态学杂志.2008（1）：25-27.25徐贤荣、林晓明.叶黄素对大鼠视网膜蓝光损伤防护作用机制J.研究卫生研究.2010（6）：689-692.26黄增霞、潘丽军、张曼.叶黄素强化食用油缓解视疲劳效果研究J.安徽农业

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