銀杏中黃酮類化合物提取分離方法研究進(jìn)展

馮朋,張麗萍,白利濤

摘要：系統(tǒng)地介紹了提取分離方法的分類,對目前已報(bào)道的銀杏中黃酮類化合物的提取分離方法進(jìn)行了綜述,指出了新型分離技術(shù)中的耦合與集成技術(shù)應(yīng)有更佳的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：銀杏；黃酮類化合物；提取分離方法；前景

中圖分類號(hào)： S664.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI編碼：10.3969/j.issn.1006－6500.2012.02.013

Research Advancement of Extraction and Separation of Flavonids from Ginkgo

FENGPeng,ZHANGLi-ping, BAI Li-tao

(Department of Materials and Chemical Engineering, Sichuan Institute of Science and Technology, Zigong, Sichuan 643000,China)

Ａｂｓｔｒａｃｔ: This paper introduced the methods of extraction and separation of classification, secondly, the Ginkgo flavonoids extraction methods that has been reported were summarized.At last, it pointed out that the new separation technique in which the coupling and integration technology should have better application prospects.

Key words: ginkgo；flavonoids；extraction and separation method；prospect

銀杏樹又稱白果樹或公孫樹,屬銀杏科植物,主要產(chǎn)于中國,是當(dāng)今地球上最古老的樹種之一[1]。黃酮類化合物是銀杏葉中的主要藥效成分,銀杏葉黃酮具有廣泛的生物活性,具有抗氧化活性、抗腫瘤活性、抗炎癥和調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞效應(yīng)等[2-7]。為了能更合理地利用銀杏資源,提高銀杏中黃酮類化合物的利用率,筆者對銀杏中黃酮類化合物提取分離方法研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述。

1提取分離方法的分類簡介

1.1 傳統(tǒng)分離方法

依據(jù)分離原理不同,傳統(tǒng)分離方法可分為機(jī)械分離、反應(yīng)分離和傳質(zhì)分離三大類[8]。機(jī)械分離利用機(jī)械力將兩相混合物相互分離,分離對象主要是兩相混合物；反應(yīng)分離借助化學(xué)反應(yīng)分離或除去組分,適用于可逆反應(yīng)和分解反應(yīng)等；傳質(zhì)分離以質(zhì)量傳遞為主要理論基礎(chǔ),可在均相或非均相混合物中進(jìn)行,適用于精餾、萃取、吸附、結(jié)晶等過程的分離,具體傳質(zhì)分離分類見表1。由表1可以看出，傳質(zhì)分離技術(shù)更適合于銀杏中黃酮類化合物的提取分離。

1.2新型分離技術(shù)

新型分離技術(shù)在近幾十年得到快速發(fā)展,在很多領(lǐng)域,它比傳統(tǒng)分離技術(shù)更具有優(yōu)越性,可大致分為3類：第一類對傳統(tǒng)提取分離方法變革后的分離提取技術(shù),如超臨界萃取、液膜萃取和色譜萃取等；第二類基于材料科學(xué)發(fā)展的提取分離技術(shù),如反滲透、超濾等膜分離提取技術(shù)；第三類各種提取分離相聯(lián)合的分離提取技術(shù)?，F(xiàn)對具體的新型提取分離技術(shù)進(jìn)行介紹。

1.2.1超臨界萃取超臨界萃取是基于萃取機(jī)理的一種新型分離技術(shù),廣泛用于中藥材中有價(jià)值和生物活性物質(zhì)的提取。何擴(kuò)等[11]采用乙醇浸提與超臨界用CO2萃取的方法,研究了從銀杏葉中提取黃酮類化合物的工藝條件,結(jié)果表明：在較低操作壓力的下，能有效地提取銀杏葉中黃酮類化合物，總黃酮的提取率達(dá)2.61%，純度達(dá)27.7%。超臨界流體具有低溫下萃取,無溶劑殘留和可以選擇性分離等優(yōu)點(diǎn)，是目前研究的一個(gè)熱點(diǎn),但是超臨界流體萃取的實(shí)際應(yīng)用還不完全成熟,主要是設(shè)備投資費(fèi)用過大,設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不足,設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)缺乏。

1.2.2雙水相萃取雙水相萃取也是基于萃取機(jī)理的一種新型分離技術(shù),雙水相萃取技術(shù)分離原理是物質(zhì)在雙水相體系中的選擇性分配。雙水相萃取可用于天然產(chǎn)物的分離純化[12]。雙水相萃取技術(shù)的較高選擇性和專一性,適用于從中藥材所含眾多化合物中提取黃酮類物質(zhì)。趙曉莉[13]雙水相萃取提取分離柿葉中的黃酮類化合物，在聚乙二醇-鹽雙水相體系中,得到最佳實(shí)驗(yàn)條件：pH值11,MgCl2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%,溫度25 ℃。雙水相體系具有分離快,萃取溫度低,設(shè)備投資少,操作簡單,無溶劑殘留等特點(diǎn)。

1.2.3膜分離技術(shù)膜分離技術(shù)是指在分子水平上不同粒徑分子的混合物通過半透膜時(shí),選擇性分離的技術(shù),是人們掌握的最節(jié)能的分離和濃縮技術(shù)之一。目前，膜分離技術(shù)廣泛用于水處理領(lǐng)域如海水淡化、超純水的制備及醫(yī)藥工業(yè)等。陳玲等[14]利用膜分離技術(shù)對紫花杜鵑干燥嫩葉中黃酮類化合物進(jìn)行分離純化研究,結(jié)果表明:將紫花杜鵑干燥嫩葉中黃酮類化合物提取液依次通過相對分子質(zhì)量為105、5×104、104的截留膜后,其純度可達(dá)到46.07%。膜分離技術(shù)具有分離效果高、操作簡單、費(fèi)用低的特點(diǎn),但是適用范圍受到限制,常常因加工溫度、藥材成分、pH、膜的耐藥性、膜的耐溶劑性等的不同,有時(shí)不能使用膜分離。

1.2.4耦合與集成技術(shù)將分離與反應(yīng)等兩種或兩種以上的單元操作耦合或結(jié)合在一起并用于工業(yè)分離的過程稱為集成過程或雜化過程。實(shí)現(xiàn)了物料與能量消耗最小化、工藝過程效率的最大化、混合物最優(yōu)分離和獲得最佳的產(chǎn)物濃度。如膜分離和超聲波提取、膜分離和萃取等常規(guī)化工分離技術(shù)相結(jié)合。張曉飛[15]用超聲波輔助提取技術(shù)和膜分離技術(shù)在紅花黃色素提取與純化中的基本規(guī)律，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:相對于傳統(tǒng)溶劑浸提法,超聲波輔助萃取法的提取率提高約30%,膜分離方法得到產(chǎn)品的純度高。采用這種集成技術(shù)比單獨(dú)應(yīng)用膜分離技術(shù)或使用單獨(dú)的傳統(tǒng)的分離技術(shù)更有效、更經(jīng)濟(jì)。

2目前文獻(xiàn)報(bào)道的銀杏中黃酮類化合物提取分離方法簡紹

2.1水提法

水提法即煎煮法將中藥材加水煎煮取汁的方法。由于浸出溶劑常用水,故也稱為水煮法或水提法。水作為浸取溶劑具有生產(chǎn)成本低,無環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn),但是水提法提取時(shí),提取分離效率低，浸取液雜質(zhì)（如無機(jī)鹽、蛋白質(zhì)、糖和淀粉等含量較高）,給進(jìn)一步分離純化帶來許多困難[16]。

2.2超聲波提取

超聲波提取是近年來應(yīng)用到中藥材有效成份提取分離較成熟的手段之一。超聲波萃取是基于超聲波的特殊物理性質(zhì)，通過壓電換能器產(chǎn)生的快速機(jī)械振動(dòng)波來減少目標(biāo)萃取物與樣品基體之間的作用力從而實(shí)現(xiàn)固─液萃取分離。劉晶芝等[17]研究了銀杏葉黃酮類化合物的超聲波法提取工藝,實(shí)驗(yàn)表明最佳工藝條件:超聲波頻率為40 HZ,處理時(shí)間55 min,提取溫度35 ℃,靜置3 h,提取率可達(dá)81.9%，測得總黃酮含量為1.07%。超聲波提取方法具有操作簡單,提取率高,能耗低，很好地避免高溫高壓對中藥材有效成分的破壞，作為提取的一種手段有著廣闊前景，但它對容器壁的厚薄及容器放置位置要求較高,目前實(shí)驗(yàn)研究都是處于很小規(guī)模,如果要用于工廠生產(chǎn),還有待于解決工程設(shè)備放大的問題。

2.3微波萃取

微波萃取是通過透入內(nèi)部的能量被物料吸收置換成熱能對物料進(jìn)行加熱,形成獨(dú)特的物料受熱方式,具有均勻性受熱的特點(diǎn)。陳金娥[18]采用微波萃取銀杏葉黃酮類化合物,通過單因素實(shí)驗(yàn)和正交試驗(yàn)結(jié)果,確定提取的最佳條件:溫度55 ℃,功率800 W,液固質(zhì)量比70∶1,處理時(shí)間6 min,提取率可達(dá)3.578%。微波萃取技術(shù)與傳統(tǒng)煎煮法相比較,具有高效性和選擇性強(qiáng)等特點(diǎn),而且具有操作簡便、副產(chǎn)物少、提取率高等優(yōu)點(diǎn)[19],有效克服了藥材細(xì)粉易凝聚易焦化的弊病,但這一技術(shù)應(yīng)用于中藥草提取還不夠成熟和完善,其萃取機(jī)理還有待于進(jìn)一步研究。

2.4 半仿生提取

半仿生提取法是近幾年提出的新提取方法。它是從生物藥劑學(xué)角度出發(fā),將藥物研究法與分子藥物研究法相結(jié)合,模擬口服藥物經(jīng)胃腸道轉(zhuǎn)運(yùn)吸收的環(huán)境,采用活性指導(dǎo)下的導(dǎo)向分離方法。王蕙等[20]用正交試驗(yàn)對銀杏葉總黃酮的半仿生法提取工藝進(jìn)行優(yōu)選。得到最佳工藝條件為：提取液濃度80%、溫度80 ℃、固液比1∶20(g·mL-1)。半仿生提取法優(yōu)點(diǎn)是不但可以提取和保留中藥材更多的有效成分,而且能縮短生產(chǎn)周期、降低成本[21]，但缺點(diǎn)是目前半仿生提取法大多仍沿襲高溫煎煮方式,易影響有效活性成分,降低藥效,影響了半仿生提取的應(yīng)用。

2.5酶解提取法

酶解提取法適用于被細(xì)胞壁包裹的黃酮類化合物的提取。利用酶反應(yīng)的高度專一性,破壞細(xì)胞壁,使其中的黃酮類化合物得到釋放。王暉等[22]研究了銀杏黃酮的酶解提取工藝,實(shí)驗(yàn)得到酶解過程的最優(yōu)參數(shù)為:料液中酶濃度為0.125 g·L-1，酶與底物比為1∶1 200,溫度45 ℃,自然pH值，時(shí)間2 h,銀杏葉經(jīng)纖維素酶預(yù)處理后進(jìn)行浸提,總黃酮提取率顯著提高，可達(dá)。酶解法提取中藥材有效成分時(shí)收率明顯提高,具有較大的應(yīng)用潛力,但該技術(shù)也存在著一定的局限性，酶解法提取對實(shí)驗(yàn)條件要求較高,為使酶發(fā)揮最大作用,必須先通過實(shí)驗(yàn)確定最適溫度、pH值及最適作用時(shí)間等，能否用于工業(yè)化的中藥材提取，還需綜合考慮酶的濃度、底物濃度、抵制劑等對提取物的影響,制約了其在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用。

2.6連續(xù)逆流提取法

連續(xù)逆流提取的工作方式為整個(gè)提取過程在密閉狀態(tài)下進(jìn)行，使提取過程達(dá)到連續(xù)、逆流、動(dòng)態(tài)和自動(dòng)化、智能化提取。張毅等[23]研究了連續(xù)逆流提取多穗柯黃酮的工藝條件。確定了最佳工藝∶提取級(jí)數(shù)級(jí),溫度100 ℃、按照1∶30的料液比,時(shí)間40 min，黃酮提取率可達(dá)88.26%。連續(xù)逆流提取的優(yōu)點(diǎn)是提取效率高、節(jié)省溶劑,具有連續(xù)性操作的特點(diǎn)，缺點(diǎn)是影響因素多、工業(yè)化生產(chǎn)需優(yōu)化很多參數(shù)。

2.7有機(jī)溶劑提取法

有機(jī)溶劑法亦稱共沉淀法,將藥物與載體材料共同溶解于有機(jī)溶劑中,蒸去有機(jī)溶劑后使藥物與載體材料共同析出,經(jīng)干燥即得。甲醇和乙醇是最常用的黃酮類化合物提取溶劑,乙酸乙酯和丙酮也常用來提取黃酮類化合物[24]。田呈瑞[25]采用索氏提取法,用乙醇提取銀杏葉中總黃酮,實(shí)驗(yàn)最佳條件為:銀杏葉粉碎至0.25~0.30 mm,用乙醇以液固比6∶1,提取溫度80 ℃,提取次,每次1 h,銀杏葉中總黃酮提取率可達(dá)87.6%。有機(jī)溶劑提取黃酮的優(yōu)點(diǎn)是其選擇性好,滲透性強(qiáng),提取率比水提法高,缺點(diǎn)是提取產(chǎn)物的有效成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)不高,造成后面純化困難,且使用大量有機(jī)溶劑對環(huán)境有污染[26]。

3結(jié)論與展望

中國是銀杏生產(chǎn)大國,應(yīng)對銀杏資源進(jìn)行有效的開發(fā)和利用,其中，銀杏黃酮類化合物提取分離方法研究就是值得關(guān)注的課題之一。目前銀杏黃酮類化合物提取分離方法很多,但多數(shù)集中于傳統(tǒng)分離技術(shù)的應(yīng)用,在提取成本、提取率等等方面還需進(jìn)一步提高。此外,超聲波提取和雙水相提取[27]連用技術(shù),超聲波和微波聯(lián)合提取[28]等技術(shù)也開始應(yīng)用于銀杏中黃酮類化合物提取分離,并且效果不錯(cuò)。為了使銀杏等中藥材能更好的造福社會(huì),顯然,從分離學(xué)的角度分析,新型分離技術(shù)中的耦合與集成技術(shù)應(yīng)有更佳的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn):

[1] 呂幫玉,楊新河,毛清黎.銀杏葉黃酮提取與測定研究進(jìn)展[J].河北農(nóng)業(yè)科學(xué),2007,11(3):91-95.

[2] 張夢軍,覃仁輝,聶金媛,等.從銀杏葉中提取銀杏黃酮甙的工藝比較及實(shí)驗(yàn)優(yōu)化[J].第三軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報(bào),2004,7(26):14.

[3] 于穎,王小麗,徐桂花.響應(yīng)面法優(yōu)化提取銀杏葉總黃酮的工藝研究[J].中國食品添加劑,2009（9）：135-139.

[4] Jake C A，Tom H N. Optimization of carrot juice color and cloud stability [J] . Food Science , 1993 , 58 ( 5 ) :1129-1131.

[5] 李南薇,李燕杰,唐鳳欣.柚皮黃酮的提取工藝優(yōu)化[J].廣東農(nóng)業(yè)科學(xué),2011(6):110-112.

[6] 張相偉,張傳彬.鹽堿地綠化中銀杏的栽植技術(shù)[J].天津農(nóng)業(yè)科學(xué),2011，17（4）：133-135.

[7] 趙國文,張麗萍,龔靖.魚腥草中槲皮素含量分析方法研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2011,39(6):3260-3261.

[8] 陳歡林.新型分離技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

[9] 曾里,曾凡駿,陳松波,等.微波法從銀杏葉中提取黃酮[J].食品工業(yè),2003(3):3-5.

[10] 陳銀銀,陳鵬,李衛(wèi)星,等.水提法提取銀杏雄株葉片黃酮苷的研究[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技,2008(18):23-26.

[11] 何擴(kuò),李玉鋒,張秀媛,等.超臨界流體萃取銀杏葉黃酮類物質(zhì)的研究[J].山西食品工業(yè),2005(4):2-5.

[12] 譚天偉.天然產(chǎn)物分離新技術(shù)[J].化工進(jìn)展，2003，22(7):665-668.

[13] 趙曉莉,岳紅,張穎,等.柿葉黃酮在雙水相體系中的分配行為[J].林產(chǎn)化學(xué)與工業(yè)，2006,3(1):83-86.

[14] 陳玲,李炳輝,張志平,等.紫花杜鵑干燥嫩葉中黃酮類化合物的提取及膜分離純化[J].食品科學(xué)，2009,(30):24.

[15] 張曉飛.基于膜技術(shù)的紅花黃色素新工藝研究[D].鄭州：鄭州大學(xué)，2006.

[16] 張春秀,胡小玲,盧錦花,等.銀杏葉黃酮類化合物的提取分離[J].化學(xué)研究與應(yīng)用, 2001,8(13):454-456.

[17] 劉晶芝,趙永光,馮玉珠,等.超聲法提取銀杏葉黃酮類化合物的工藝研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007,35(14):4105-4106.

[18] 陳金娥,匡強(qiáng)民,張海容.正交優(yōu)化-微波輔助提取銀杏葉黃酮[J].光譜實(shí)驗(yàn)室,2011,3(2):623-626.

[19] 佟永薇.黃酮類化合物提取方法的研究及展望[J].食品研究與開發(fā),2008,7(29):188-190.

[20] 王蕙,趙樹全,吳凌,等.正交實(shí)驗(yàn)法優(yōu)選銀杏葉總黃酮的半仿生提取工藝[J].食品科技,2009,(34)2:207-209.

[21] 錢俊臻.黃酮類化合物提取方法的研究進(jìn)展[J].中國化學(xué)化工文摘,2008(6):37-40.

[22] 王暉,劉佳佳.銀杏黃酮的酶法提取工藝研究[J].食品與機(jī)械,2005,11(21)：887-888.

[23] 張毅,寧正祥,董華強(qiáng),等.多穗柯總黃酮的連續(xù)逆流提取研究[J].現(xiàn)代食品科技,2011(27)：550-553.

[24] 朱菊花.甘草黃酮類化合物提取分離的研究進(jìn)[J].中國藥業(yè),2010,19(7):88-90.

[25] 田呈瑞,李昀.銀杏葉黃酮的乙醇提取方法研究[J].西北植物學(xué)報(bào),2001,3(21)∶556-561.

[26] 陳叢瑾,黃克瀛,李德良,等.植物中黃酮類化合物的提取方法研究概況[J].生物質(zhì)化學(xué)工程,2007,5(3):42-46.

[27] 李羚,楊雪瀅,高云濤.雙水相分離與超聲提取耦合法從葡萄籽中提取抗氧化活性物質(zhì)研究[J].釀酒科技,2008(5):67.

[28] 李瑩,周劍忠,王功,等.超聲波和微波聯(lián)合提取銀杏葉黃酮的研究[J].食品科技提取物與應(yīng)用,2008(6):153-155.