植物花中天然活性物質(zhì)的研究進(jìn)展

劉俊芳，解 瑩，彭 飛，楊越冬

(河北科技師范學(xué)院,河北 秦皇島,066004)

花是植物的重要器官，不僅具有觀賞價值，還具有很高的食用和藥用價值。我國植物資源種類繁多，歷史記載很多植物的花可食用、藥用[1]。長期以來，人們對植物花的研究主要集中在花的器官發(fā)育和花粉營養(yǎng)價值方面，而對其中的生理活性物質(zhì)與生理功能方面研究較少。近年來，對植物花中活性物質(zhì)的成分分析、結(jié)構(gòu)鑒定及其生理活性功能方面的研究越來越受到重視。已有研究表明，植物花中含有精油、多酚、黃酮等多種生理活性物質(zhì)，具有良好的醫(yī)療和保健作用。筆者綜述了近年來對植物花中活性物質(zhì)的研究進(jìn)展，并提出了植物花中活性成分研究的發(fā)展趨勢。

1 提取方法

植物花中化學(xué)成分的提取方法主要有溶劑提取法、超聲波輔助提取法、微波加熱提取法、超臨界流體萃取法和酶法等。

1.1 溶劑提取法

溶劑提取法操作簡單、效率較高，是最常見的提取方法，多采用水或有機(jī)溶劑作為提取劑。黎凌楠等[2]以提取劑用量10 mL/g，提取溫度58 ℃，提取時間7 h，選用正己烷、石油醚、二氯甲烷等3種不同溶劑提取紅花中精油，提取率分別為：2.85%，2.57%，1.95%。鄒佳麗等[3]用體積分?jǐn)?shù)為0.60的乙醇在80 ℃，提取劑用量35 mL/g，20 min浸提1次的條件下提取山茶花中多酚，得率為10.51%。張永丹[4]優(yōu)化了葛花中異黃酮的提取工藝條件：浸取時間1.30 h，浸取溫度70 ℃，正丁醇/水的組成1∶1，提取劑用量55 mL/g，提取率達(dá)96.24%。

雖然溶劑提取法設(shè)備簡單，但費時較長、溶劑用量大，高溫可能會破壞植物花中的有效成分。而且，有機(jī)溶劑提取法所用提取劑多為易揮發(fā)和易燃的溶劑，成本高，實際生產(chǎn)中也存在安全隱患[5,6]。

1.2 超聲波輔助提取法

超聲波輔助提取法利用超聲波的機(jī)械破碎和空化作用，加速浸提物向溶劑的擴(kuò)散速率，縮短了浸提時間[7]。謝田偉[8]利用響應(yīng)面法優(yōu)化得出枇杷花中黃酮提取工藝為：體積分?jǐn)?shù)為0.64的乙醇，提取劑用量44 mL/g，超聲波功率280 W，提取溫度59 ℃，提取時間38 min，提取量為106.422 mg/g。李小麗[9]在超聲提取啤酒花中黃腐酚時以10 mL/g的提取劑加入體積分?jǐn)?shù)為0.80的乙醇溶液，超聲波功率100 W，常溫提取30 min，得率為4.995%。王曉陽等[10]利用響應(yīng)面法對刺槐花中多酚的提取工藝進(jìn)行優(yōu)化，最佳提取工藝為：溫度35 ℃，超聲功率110 W，超聲時間36 min，提取劑用量20 mL/g，得率為7.891%。

超聲波輔助法不需要高溫環(huán)境，降低了能耗，并且保留了植物花中對熱不穩(wěn)定、易水解或氧化的活性物質(zhì)[11]。與常規(guī)溶劑提取法相比，超聲波提取法省時、節(jié)能、提取率高，但仍存在溶劑消耗多的缺點。

1.3 微波加熱提取法

微波加熱提取法通過微波輻射使樣品超微結(jié)構(gòu)特性遭到破壞，微波可自由通過提取劑，使所需要的化合物從樣品中分配到溶劑里的提取過程。Maryam等[12]對比了微波法和傳統(tǒng)溶劑提取法提取羅薩磨花中精油的工藝條件，確定微波提取工藝為：微波功率650 W，輻射時間15 min，提取率為0.037%，約是傳統(tǒng)溶劑提取法提取率的2倍。王立江等[13]在提取長白山野菊花中黃酮時，通過對微波處理強(qiáng)度、處理時間、提取劑用量和提取液濃度對類黃酮得率的影響進(jìn)行試驗，采用正交試驗確定了最佳提取工藝為：微波處理強(qiáng)度600 W，微波處理時間3 min，提取劑用量25 mL/g，提取液乙醇的體積分?jǐn)?shù)0.70。付為琳等[14]采取正交優(yōu)化試驗確定了微波萃取菊花中黃酮的最佳工藝為：乙醇體積分?jǐn)?shù)0.60，提取時間120 s，提取劑用量20 mL/g，微波功率300 W，提取率為4.83%。

微波加熱提取法具有提取時間短，降低提取物在高溫環(huán)境中被氧化的可能性，溶劑用量少，效率高的優(yōu)點，但存在反應(yīng)過程中溶劑極易沸騰的缺點。

1.4 超臨界流體萃取法

CO2超臨界萃取技術(shù)是20世紀(jì)末發(fā)展起來的較新的提取技術(shù)，是以超臨界狀態(tài)(溫度31.3 ℃，壓力7.15 MPa)下的CO2為溶劑，利用其高滲透性和高溶解能力來提取分離混合物的過程。余銳[15]研究了超臨界CO2萃取茶樹花中精油的最佳工藝：壓力35 MPa，溫度48 ℃，夾帶劑添加量(w/w)43%，得率為2.785%±0.068%。Svetolik等[16]研究了CO2超臨界萃取咖喱花中精油工藝：壓力15 MPa，溫度40 ℃，萃取時間1.80 h，CO2流量0.50 kg/h，提取率為1.37%。劉煜宇等[17]確定了煙草花中精油的最佳超臨界CO2萃取條件為：萃取壓力31.9 MPa，萃取溫度47.3 ℃，萃取時間108.5 min，萃取率為0.181%。

超臨界萃取技術(shù)具有提取率高、副產(chǎn)品少、無污染，有利于熱敏物質(zhì)和易氧化物質(zhì)的萃取的優(yōu)點[18]，但該方法不適合提取分離分子量較大的物質(zhì)。

1.5 酶法

酶法提取主要采用酶破壞細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，具有反應(yīng)條件溫和、選擇性高的特點，而酶的專一性可避免對底物的破壞。在提取熱穩(wěn)定性差或含量較少的化學(xué)成分時，優(yōu)勢更為明顯[19], 已用于多種植物生理活性物質(zhì)的提取[20,21]。楊威等[22]以酶法提取板栗雄花序中黃酮類物質(zhì)，最佳工藝條件為：酶解時間60 min，復(fù)合酶(纖維素酶∶果膠酶1∶1)用量0.9%，酶解溫度40 ℃，pH值3.75，得率為5.2%。鄧叢靜等[23]確定了復(fù)合酶法提取灰樹花中多糖的最佳工藝條件為：酶解溫度50 ℃，酶解時間80 min，纖維素酶0.75%，木瓜蛋白酶1.25%，果膠酶0.25%，pH值5.5，得率可達(dá)10.96%。楊競等[24]確定了酶法提取油松花粉中黃酮類化合物最佳提取工藝為：酶的質(zhì)量濃度0.35 g/L，酶解時間150 min，酶解溫度55 ℃，介質(zhì)pH值為5.0，得率達(dá)1.55%。

酶法是綠色高效的植物提取技術(shù)，可利用相關(guān)的酶制劑來提高提取物的極性，從而減少有機(jī)溶劑的使用，降低成本。

2 分離純化方法

分離純化是天然產(chǎn)物化學(xué)研究中至關(guān)重要的步驟，由于提取物種類比較多，必須經(jīng)過分離純化后才能進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征和活性功能的研究。常用的分離純化方法有溶劑萃取法、柱層析法和高效液相色譜法等。

2.1 萃取法

萃取是利用物質(zhì)在不同溶劑中的溶解度不同和分配系數(shù)的差異，使物質(zhì)達(dá)到相互分離和濃集的方法[25],是最常用的分離純化方法。萃取法操作簡單、儀器設(shè)備便宜，缺點是萃取時間較長，實驗外在環(huán)境的改變，容易引起一些不穩(wěn)定物質(zhì)的組分變質(zhì)。

2.2 柱層析法

常規(guī)柱層析技術(shù)是色譜法中歷史悠久、應(yīng)用廣泛的一種分離技術(shù)。周達(dá)[26]在提取玫瑰花中黃酮類化合物的研究中篩選出AB-8樹脂為理想的玫瑰花黃酮分離純化的樹脂，最佳的純化條件為：上樣的質(zhì)量濃度為3.62 g/L，上樣流速為2 mL/min，洗脫液流速為1 mL/min，洗脫液為體積分?jǐn)?shù)為0.70的乙醇，洗脫液用量為2 BV，得到的黃酮純度為32.45%，比純化前的5.23%提高了27.22個百分點，回收率為88.67%。張建旺[27]在板栗花中黃酮提取過程中確定了AB-8型樹脂適宜于板栗花總黃酮的純化，確定了最佳工藝條件為：選擇體積分?jǐn)?shù)為0.70的乙醇水溶液為洗脫劑，1.5 BV作為水洗體積，4.5 h后，吸附達(dá)到平衡。謝田偉[8]確定了AB-8大孔吸附樹脂純化枇杷花黃酮的最佳工藝條件為：上樣液質(zhì)量濃度為3.5 g/L，pH值4.0，上樣流速為3 BV/h，pH值6.0的體積分?jǐn)?shù)為0.60的乙醇溶液為洗脫劑，洗脫流速為2.5 BV/h，所得黃酮含量達(dá)68.57%。

柱層析法具有更換吸附劑和淋洗劑方便、設(shè)備簡單、可按試樣量的需要而自如的改變柱體積、技術(shù)設(shè)備簡單且成本低等優(yōu)點，但分離速度慢，需反復(fù)多次方能達(dá)到分離純化的效果。

2.3 高效液相色譜法

高效液相色譜法適用范圍廣，尤其是對高沸點、熱不穩(wěn)定、具有生物活性或高分子化合物等均可用高效液相色譜法分離純化，廣泛應(yīng)用于生物、化學(xué)和醫(yī)藥領(lǐng)域。張洪才等[28]在雞冠花的化學(xué)成分研究中運用制備型HPLC分離純化得到(1S,3S)-1-甲基-1,2,3,4-四氫化-咔啉-3-甲酸、山柰酚-3-O-L-鼠里糖-(1,6)-D-葡萄糖-(1,2)-D-葡萄糖苷和異鼠李素-3-O-(2-O-D-葡萄糖)-D-半乳糖-7-O-D-葡萄糖苷等。朱虹等[29]綜合運用硅膠柱色譜、凝膠柱色譜和制備HPLC色譜分離方法分離純化旋覆花中的化學(xué)成分，從乙酸乙酯提取物中分離得到二氫芥子醇、花旗松素、木犀草素、槲皮素和菠葉素等。

高效液相色譜法具有分析速度快、檢測的分辨率和靈敏度高、重復(fù)性好的優(yōu)點[30]，其缺點是價格昂貴，需要用各種填料柱、容量小、流動相消耗大。為了得到較好的純化效果可在萃取法和柱層析法之后使用高效液相色譜法。

3 活性物質(zhì)的化學(xué)成分

近年來，科研人員已經(jīng)利用波譜技術(shù)對很多植物花中生理活性成分進(jìn)行了研究，并鑒定出了其中的部分活性成分，包括精油類、多酚類以及黃酮類等物質(zhì)。

3.1 精油類物質(zhì)

精油的化學(xué)成分很多，目前所知仍只為其中一部分，可分為烯類和烴類化合物2大類。其中烯類分為單烯、倍半烯和雙烯，烴類主要包括烷、醇、醛和酯等。

李紹佳等[31]通過SPME-GC-MS分析，從枇杷花中共分離鑒定出30種主要成分，其中精油類的成分主要有二十八碳烷、二十七烷、4-甲氧基苯甲酸乙酯和4-甲氧基苯甲酸甲酯等。郭剛軍等[32]運用氣相色譜-質(zhì)譜(GC-MS)聯(lián)用技術(shù)對其化學(xué)成分進(jìn)行分離和鑒定，從柚子花精油中分離出42個色譜峰，鑒定出27個化合物，其主要化學(xué)成分有金合歡醇、橙花叔醇、龍腦、芳樟醇和橙花醇等。

3.2 多酚類物質(zhì)

多酚類化合物是含有酚羥基的一類代謝產(chǎn)物成分，植物中發(fā)現(xiàn)的多酚類化合物的主要骨架有C6-C1型和C6-C3型[33]。

Tung等[34]采用高效液相色譜法從相思樹花中分離鑒定出沒食子酸、楊梅苷-3-鼠李糖苷、槲皮素-3-鼠李糖苷、山奈酚-3-鼠李糖苷、鼠李醚-3-葡糖苷和鼠李醚-3-鼠李糖苷。舒希凱等[35]采用多種色譜技術(shù)分離純化芍藥花中的化學(xué)成分并采用現(xiàn)代波譜法鑒定其結(jié)構(gòu)，共分離純化出11個化合物，其中多酚類物質(zhì)有沒食子酸、沒食子酸甲酯、沒食子酸乙酯、1,2,3,6-沒食子酸酰-D-葡萄糖和1,2,3,4,6-沒食子酸酰-D-葡萄糖。

3.3 黃酮類物質(zhì)

黃酮是一類其骨架具有15個碳原子組成的化合物(C6-C3-C6)，骨架中含有2個苯環(huán)，2個苯環(huán)由1個C3部分橋連，C3部分可以是脂肪鏈，也可以與C6部分形成六元環(huán)或五元雜氧環(huán)[36]。

王嗣等[37]應(yīng)用硅膠柱色譜和薄層色譜進(jìn)行分離，應(yīng)用波譜學(xué)方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)鑒定，從板栗花中分離鑒定出2個黃酮苷類化合物，分別為山萘酚-3-O-(6d-反式-對-香豆酰基)-A-D-甘露吡喃糖苷和山萘酚-3-O-(6d,4d-雙-反式-對-香豆?；?-A-D-甘露吡喃糖苷。楊雁[38]從羊耳菊花的提取物中分離得到20個化合物，運用多種波譜手段確定了其中9個化合物的結(jié)構(gòu)，包括3個黃酮類物質(zhì)，分別為芹菜素、金柑素和木犀草素4′-甲基醚。

4 生理活性

經(jīng)研究，精油具有抗菌、抗炎、抗氧化等多種生理活性[39,40]，在食品、醫(yī)學(xué)等方面已得到廣泛的應(yīng)用，同時還作為重要的調(diào)香原料應(yīng)用于化妝品、香皂、空氣清新劑等日化產(chǎn)品和高檔香精產(chǎn)品[41]；多酚類化合物具有抗腫瘤、抗突變、抗變態(tài)反應(yīng)、抗氧化、抗動脈硬化、防治冠心病與中風(fēng)等心腦血管疾病以及抗菌等藥理功能，已廣泛應(yīng)用在食品、化妝品、日用化學(xué)品、醫(yī)藥以及保健品等領(lǐng)域[42～44]；黃酮類化合物具有抗腫瘤、抗氧化、抗炎、抗凝血、改善糖和脂類代謝、保護(hù)心血管系統(tǒng)和肝組織等藥用價值[45,46]。植物花中的活性物質(zhì)也具有相似的功能。

4.1 抗氧化性

Chen等[47]對比了茶葉花卉精油、天竺葵精油和薄荷精油對抗壞血栓DPPH自由基的清除活性，發(fā)現(xiàn)茶葉精油比天竺葵和薄荷精油抗氧化強(qiáng)。Lee等[48]從三葉鬼針草的花中提取出對人體腸道Caco-2細(xì)胞吸收有抗氧化作用的成分，其對DPPH自由基的清除率為50%。

4.2 抑菌作用

李琪[49]采用紙片擴(kuò)散法對枇杷花的乙酸乙酯提取物分離純化的粗分部分以及鑒定出的化合物進(jìn)行了抑菌活性實驗，結(jié)果表明，粗分部分與單體化合物對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌的抑菌作用很弱，化合物齊墩果酸同時對這2種細(xì)菌有抑制作用，化合物3β,19α-二羥基-4-醛基-烏索-12-烯-28-酸對大腸桿菌有抑制作用。Dash等[50]在研究延藥睡蓮花的抑菌活性時發(fā)現(xiàn)其甲醇提取物對枯草芽孢桿菌和美國的黃體2種病原菌具有比商業(yè)抗生素萘啶酸較好的抗菌活性，各種提取物的最低抑菌濃度范圍為128～2 048 mg/L。

4.3 抗病毒

李藥蘭等[51]采用細(xì)胞病變抑制法(CPE reduction assay)和MTT法測定水團(tuán)花黃酮類化合物的體外抗病毒活性，結(jié)果顯示，柚皮素、圣草酚和槲皮素具有不同程度的體外抑制呼吸道合胞病毒(RSV)和柯薩奇B3型病毒(CVB3)活性。Howaida等[52]在無特定病原(SPF)雞胚胎中進(jìn)行蘆薈提取物抗病毒試驗，證明蘆薈花、葉提取物比其它部位提取物具有更好的抗血凝禽副粘病毒Ⅰ型(APMV-1)、禽流感病毒A型流感病毒(AI-H5N1)、紐卡斯?fàn)柌〔《?NDV)和產(chǎn)蛋下降綜合征病毒(EDSV)的作用。

4.4 抗炎作用

Siti等[53]在野牡丹屬花的提取物研究中采用光盤散射方法證明其提取物對革蘭氏陽性細(xì)菌有較強(qiáng)的抑制作用。確定了其最低抑菌濃度(MIC)和最小殺菌濃度(MMC)，粗花和果實的提取物對所有被測試的細(xì)菌的MIC值為12.5～100 g/L。粗提取物對革蘭氏陽性細(xì)菌有較強(qiáng)的抑制作用。革蘭氏陽性菌比革蘭氏陰性菌更容易受到粗提物的抑制，增強(qiáng)提取物濃度可能抑制或殺死病原菌。Zhao等[54]從羅馬甘菊的花中提取出6個新辛酮糖酸衍生物，通過對非甾體類抗炎藥物活化基因，核轉(zhuǎn)錄因子κB，誘生型氧化氮合酶，活性氧簇，過氧化物酶體增殖物激活受體α，γ和肝X受體的作用評價其對抗相關(guān)炎癥的生物活性。實驗表明，這6個化合物均可增加非甾體類抗炎藥物活化基因活性2～3倍。

4.5 抗癌、抗腫瘤作用

楊雁[38]在羊耳菊花的抗腫瘤細(xì)胞株活性初篩結(jié)果中顯示，化合物對HeLa細(xì)胞，HOC-21細(xì)胞，人腦膠質(zhì)瘤細(xì)胞T-98，人腦膠質(zhì)瘤細(xì)胞U251SP，人肺腺癌細(xì)胞A549，人小細(xì)胞肺癌細(xì)胞QG-56，人非小細(xì)胞肺腫瘤細(xì)胞PC-6，人非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞QG-90，人乳腺腫瘤細(xì)胞MCF-7，肝癌細(xì)胞HLE，人黑色素瘤MM1-CB細(xì)胞和人黑色素瘤HMV-1細(xì)胞的增殖具有一定的抑制活性。Li等[55]在研究莞花提取物時，采用MTT抗癌活性試驗證明其具有抗癌活性。

5 展 望

近年來，植物花的醫(yī)療、保健功效日益受到人們的認(rèn)可和重視，關(guān)于植物花中活性物質(zhì)成分和生理活性的研究已成為熱點之一，如何開發(fā)利用我國豐富的植物花資源已經(jīng)成為一項重要的研究課題。雖然目前對于植物花中天然活性成分的結(jié)構(gòu)鑒定和分析已取得了一定的進(jìn)展，但研究還不夠深入，尚有很多活性成分未被分離和鑒定出。未來研究的重點應(yīng)主要集中在以下3個方面，(a)由于不同植物花中所含的活性物質(zhì)的種類、含量以及結(jié)構(gòu)有差異，而且有的提取方法可能會造成植物花中一些成分的結(jié)構(gòu)和活性被破壞，因此在篩選提取方法的時候，除研究不同提取方法對提取率的影響外，還需要重點研究不同提取方法對植物花中活性成分的結(jié)構(gòu)和活性的影響。(b)由于植物花中化學(xué)活性成分種類繁多，目前已經(jīng)鑒定出的植物花中的活性物質(zhì)只是很少一部分。隨著現(xiàn)代波譜分析技術(shù)的發(fā)展，使鑒定出更多的植物花中的化學(xué)成分成為可能，應(yīng)積極開展對植物花中活性成分結(jié)構(gòu)的分析與鑒定工作，為弄清其生理活性奠定科學(xué)基礎(chǔ)。(c)雖然關(guān)于植物花中活性功能成分的研究已有一些報道，但其生理活性功能的機(jī)理尚不清楚，尤其是其生物功能活性與其結(jié)構(gòu)之間的構(gòu)效關(guān)系將是未來研究的重點。

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