植物天然成分黃酮類化合物的提取方法

邸娜 鄭喜清 韓海軍 李旭紅 李亞珍 王靖 張銳

摘要 黃酮類化合物是廣泛存在于植物體的一大類天然活性成分，具有多種藥理和保健作用，在食品、藥品、保健品等方面得到廣泛應(yīng)用。對黃酮類化合物提取方法的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述，并對其發(fā)展前景進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞 黃酮類化合物;提取;天然成分

中圖分類號 S609.9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）33-11888-02

The Extraction of Plant Natural Ingredients-Flavonoids

DI Na1， ZHENG Xi-qing1， HAN Hai-jun2 et al

（1. Agriculture Department， Hetao College， Bayannaoer， Inner Mongolia 015000; 2. Agrotechnical Promotion Center of Bayannaoer， Bayannaoer， Inner Mongolia 015000）

Abstract Flavonoids are the most widespread group of nature active components found in plant， which have many pharmaceutic and care effects. Flavonoids are widely applied in food， medicine， health care products and so on. In this paper， the research status of flavonoids different extraction methods are reviewed and the developments prospects are also presented.

Key words Flavonoids; Extraction; Natural ingredients

基金項目 內(nèi)蒙古自治區(qū)教育廳資助項目（NJZC13388）。

作者簡介 邸娜（1983-），女，河北盧龍人，講師，碩士，從事植物栽培生理及天然產(chǎn)物的提取與分離方面的教學(xué)與研究。

收稿日期 2014-10-17

黃酮類化合物是一類低分子量的天然物質(zhì)，是植物體內(nèi)的次級代謝產(chǎn)物，廣泛分布于蕓香科、唇形科、豆科、傘形科、銀杏科與菊科等植物體內(nèi)[1]。黃酮類化合物具有C6-C3-C6基本構(gòu)型，主要分為黃酮及黃酮醇類、二氫黃酮及二氫黃酮醇類、黃烷醇類、異黃酮及二氫異黃酮類、雙黃酮類，以及查爾酮、花色苷等。研究表明，黃酮類化合物具有清除生物體內(nèi)的自由基、抗腫瘤、抗菌、抗病毒、抗炎癥、抗過敏、抗衰老等作用，且無毒無害[2-3]，因此在食品、藥品、保健品等方面得到廣泛應(yīng)用?；诖?，黃酮類化合物的提取、分離、純化及生物活性等方面受到了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。

1 黃酮類化合物的提取方法

1.1 溶劑浸提法

1.1.1

水提法。水提法是將植物樣品在合適的固液比、提取時間和提取溫度等條件下，以水作為溶劑，提取植物樣品中黃酮類化合物的方法。周萍芳等通過正交試驗的方法確定苜蓿中黃酮的最佳水提條件為提取溫度90 ℃，提取時間4 h，固液比1∶40，該條件下苜?？傸S酮的提取率為 5.862 mg/g[4];王鴻飛等以質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%的硼砂水溶液（pH 9.0）為提取液提取費(fèi)菜中的總黃酮，總黃酮的得率為5.37%[5];以水提醇沉工藝提取南湖菱殼的總黃酮時，用8倍于材料的水量提取3次，使總黃酮提取率為4.07%[6]。傳統(tǒng)的水提法相較于其他提取方法，總黃酮的得率較低，但加入表面活性劑可有效提高溶劑的浸出效能，增加有效成分的提取率。如用含0.003 g/ml吐溫-60的水溶液浸提墨旱蓮中的總黃酮時，可使總黃酮的得率比傳統(tǒng)水提法提高79.64%[7]。

水提法成本低、安全，適合工業(yè)化大生產(chǎn)，但用水提取時，提取液中雜質(zhì)較多（如無機(jī)鹽、蛋白質(zhì)、糖等），給進(jìn)一步分離帶來許多麻煩，因此，目前已經(jīng)很少單一使用該方法。

1.1.2

堿液提取法。黃酮類物質(zhì)大多具有酚羥基，易溶于堿性水溶液而難溶于酸性水溶液，因此可用堿性水溶液浸提，浸提液中加酸酸化后可得到黃酮類物質(zhì)。使用該方法提取黃酮類化合物時，常用的堿性水溶液主要為稀碳酸鈉溶液、稀氫氧化鈉溶液或飽和石灰水（氫氧化鈣水溶液）等。氫氧化鈉水溶液的浸出能力高，但雜質(zhì)較多不利于純化;石灰水可以使一些鞣質(zhì)或水溶性雜質(zhì)生成鈣鹽沉淀，有利于浸液純化，但浸出效果比氫氧化鈉水溶液差，且有些黃酮類化合物與鈣結(jié)合生成不溶性物質(zhì)而不被溶出。具體提取過程中，應(yīng)根據(jù)原料的性質(zhì)選擇合適的提取液種類。如劉金香等用8%的NaOH從銀杏葉中提取總黃酮，提取率可達(dá)86.4%[8];從青錢柳愈傷組織中用含有2.5%硼砂的飽和石灰水溶液（pH 9.0）作浸提液提取，也達(dá)到了較好的效果[9]。由于堿液提取法具有工藝及設(shè)備簡單、操作方便、產(chǎn)品安全、無環(huán)境污染、生產(chǎn)成本低等特點(diǎn)，因此常被用于黃酮類化合物的工業(yè)化生產(chǎn)。

1.1.3

有機(jī)溶劑提取法。

有機(jī)溶劑提取法是黃酮化合物經(jīng)典的提取方法，也是國內(nèi)外使用最廣泛的提取方法。常用的有機(jī)溶劑有乙醇、甲醇、乙酸乙酯、乙醚等。有機(jī)溶劑提取法可分為3種方法：冷浸法、滲漉法和回流法。冷浸法不需加熱，但費(fèi)時較長，效率低;滲漉法由于保持一定的濃度差，所以提取效率較高，浸液雜質(zhì)較少，但溶劑用量大，費(fèi)時較長，操作麻煩;回流法效率較冷浸法和滲漉法高，速度快，但含受熱易破壞成分的原料不宜用此法。在有機(jī)溶劑提取法中最常使用的溶劑是乙醇，即醇提法。在提取過程中，乙醇的濃度對總黃酮的提取有較大影響，一般認(rèn)為乙醇的濃度增高有利于總黃酮的提取，但并不絕對，還跟黃酮類物質(zhì)的結(jié)構(gòu)有關(guān)，高濃度乙醇適于提取黃酮苷元類，低濃度乙醇適于提取黃酮苷類。因此在實際提取過程中，應(yīng)根據(jù)不同原料的特點(diǎn)采用不同提取方法。用正交試驗法優(yōu)化忍冬葉中總黃酮的提取工藝時，發(fā)現(xiàn)不同的方法提取總黃酮的含量有一定差距，其高低順序為：回流法≈索氏提取法>超聲法≈冷浸法，且以12倍量60%乙醇回流提取2次，每次1.5 h提取效果最好[10];趙浩如等發(fā)現(xiàn)，以乙醇為溶劑，速度為2 ml/（kg·min）的滲漉法是提取葛根總黃酮的適合方法[11];楊必成等用無水乙醇為溶劑，分別采用超聲法、浸提法、加熱回流法和滲漉法提取油菜花粉中的黃酮類物質(zhì)，綜合考慮提出乙醇滲漉法適用于油菜花粉中黃酮類化合物的提取[12]。

1.2 微波輔助提取法

微波輔助提取，又稱微波萃取或微波提取，是微波和傳統(tǒng)的溶劑提取法相結(jié)合后形成的一種新型提取技術(shù)。付為琳等在微波功率300 W的條件下，用60%乙醇，以1∶20的料液比，浸提菊花120 s，總黃酮提取率為4.83%[13]。金時等通過比較確定微波輔助提取法較為適合木豆葉中黃酮的提取[14];通過試驗篩選出微波輔助提取金銀花總黃酮的最佳工藝條件為：料液比為1∶10、微波功率為500 W、提取溫度為50 ℃、提取時間為20 min[15]。大量研究結(jié)果表明，與常規(guī)方法相比，微波輔助提取技術(shù)具有提取時間短、溶劑消耗少、效率高、無環(huán)境污染、產(chǎn)物易提純等優(yōu)勢。

1.3 超聲波提取法

超聲波提取是近年來應(yīng)用于植物天然功能性成分提取分離方面的一種較成熟的先進(jìn)技術(shù)。利用超聲波產(chǎn)生的強(qiáng)烈振動、高加速度、空化效應(yīng)、熱效應(yīng)、攪拌等作用，可以加速植物有效成分進(jìn)入溶劑，從而提高提取率，縮短時間，節(jié)約溶劑，且避免了高溫對所提成分的破壞。利用超聲波輔助乙醇提取法提取貫葉連翹中總黃酮，料液比1∶25，乙醇濃度70%，超聲時間60 min，超聲溫度為50 ℃，提取2次，使總黃酮得率達(dá)到70.18 mg/g[16]。徐秀泉等用26倍量60%乙醇于50 ℃下超聲提取20 min，趕黃草的總黃酮得率為4.14%[17];用20倍量95%乙醇于400 W功率下超聲提取45 min，可使毛櫻桃中總黃酮的提取達(dá)到最好效果[18]。超聲提取法經(jīng)濟(jì)實用、方便快捷，可在植物天然功能性成分的提取領(lǐng)域推廣使用。

1.4 超臨界流體萃取

超臨界流體提取技術(shù)是一種以超臨界流體代替常規(guī)有機(jī)溶劑，實現(xiàn)對中草藥等植物功能成分進(jìn)行提取和分離的新技術(shù)。它是利用超臨界狀態(tài)的流體及被萃取的物質(zhì)在不同的蒸汽壓力下所具有的不同化學(xué)親和力和溶解能力進(jìn)行分離純化。用作超臨界流體的溶劑有CO2、H2O、C2H4、C3H8、CH3OH、NO等，其中CO2以臨界條件易達(dá)到、無毒、無味、不燃、價廉、易精制等特性應(yīng)用最為普遍[19]。利用CO2-超臨界流體萃取法提取竹葉黃酮時，確定了影響提取率的因素依次為：萃取壓力、萃取溫度、夾帶劑的用量和萃取時間，并確定最佳提取條件為萃取壓力40 MPa、萃取溫度60 ℃、萃取時間60 min、夾帶劑的用量1 ml/g[20]。謝建華等利用響應(yīng)面法優(yōu)化超臨界CO2萃取苦瓜總黃酮，采用無水乙醇為夾帶劑（4.0 ml/g），萃取壓力33.4 MPa、46 ℃萃取53.2 min，總黃酮提取率達(dá)84.3%[21]。

1.5 酶提取法

植物有效成分大部分包裹在細(xì)胞壁內(nèi)，細(xì)胞壁的纖維素、果膠或細(xì)胞間質(zhì)的致密組織會對細(xì)胞內(nèi)活性成分的擴(kuò)散造成阻礙，可使用適當(dāng)?shù)拿溉缋w維素酶、果膠酶等作用于植物材料，破壞細(xì)胞壁的致密結(jié)構(gòu)，減少對所提取物質(zhì)的阻礙作用，提高有效成分的溶出率。另外還可用木瓜蛋白酶、葡萄糖苷酶、菠蘿蛋白酶等酶處理植物材料，去除淀粉、果膠、蛋白質(zhì)等雜質(zhì)，為后續(xù)的分離精制創(chuàng)造有利條件[22]。王巖巖等用纖維素酶提取陳皮黃酮，當(dāng)溫度為60 ℃，pH為6.0，酶用量為0.1%時，酶解1.5 h，黃酮提取率可達(dá)到6.96%[23]，為化學(xué)法黃酮提取率的2.5倍。在溫度55 ℃，pH 4.5的條件下，使用0.8 mg/ml纖維素酶和0.5 mg/ml果膠酶對苦瓜葉酶解140 min，總黃酮的提取率可達(dá)到3.13%，比直接醇提工藝提高了30%以上[24]。張志東等用纖維素酶添加量為50 U/ml，果膠酶添加量為100 U/ml的復(fù)合酶提取甘草渣中黃酮類物質(zhì)，使黃酮得率較直接醇提法提高了25%以上[25]。大量研究表明，酶法提取具有能耗低、得率高、保持所得產(chǎn)物的穩(wěn)定性及生物活性、無污染等特點(diǎn)，因此被廣泛用于各種植物功能性成分的提取。

1.6 半仿生提取法

半仿生提取法[26]是模仿口服給藥在胃腸道的轉(zhuǎn)運(yùn)過程，采用選定pH的水提取，以提取“活性混合體”。該方法將中藥或復(fù)方的藥效物質(zhì)最大限度地提取出來，能保持原中藥或復(fù)方中藥原有的功效。賴紅芳等利用半仿生法提取了哥王總黃酮，確定提取優(yōu)化工藝條件為70%乙醇、料液比1∶14 g/ml、回流提取溫度80 ℃、提取時間為70∶35∶35（min），提取3次，此條件下總黃酮得率為4.73%[27]。龐中磊等在單因素試驗和正交試驗的基礎(chǔ)上，獲得半仿生法提取柚皮總黃酮的最佳工藝條件：以pH 2.5的鹽酸和pH 7.5、8.0的磷酸氫二鈉-檸檬酸緩沖溶液作為提取液，液料比為25 ml/g，70 ℃下提取60 min，重復(fù)提取3次，柚皮總黃酮的提取量為 50.65 mg/g[28]。

2 展望

黃酮類化合物種類繁多，在植物體中分布廣泛，具有多種藥理和保健作用，且人體不能直接合成，只能從食品中獲得，所以從植物中提取純度高、活性強(qiáng)的天然黃酮成分逐漸成為近年來科學(xué)家研究的熱點(diǎn)問題之一。在黃酮類化合物的提取和分離過程中，能夠使用的技術(shù)和方法有很多，且各有特點(diǎn)，但由于植物結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和差異性，以及黃酮類物質(zhì)的多樣性，各種方法的適用性也各有差異。因此在具體的操作過程中，應(yīng)根據(jù)植物的特性，黃酮類化合物的種類，選擇適合的提取和分離方法。

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