電磁強(qiáng)化分離植物活性成分研究進(jìn)展

【摘要】電磁強(qiáng)化分離技術(shù)輔助加工植物樣品，提取植物活性成分，目前只有微波、超聲波兩種技術(shù)手段。因其效率高、速度快、節(jié)能節(jié)料等特點(diǎn)，在植物活性成分中顯示出了極大的應(yīng)用前景。本文詳細(xì)介紹了該技術(shù)在國內(nèi)外植物多糖、黃酮、多酚及生物堿活性成分提取中的應(yīng)用。

doi:10.3969/j.issn.1674-9316.2015.13.140

作者單位：1 034000 山西省忻州職業(yè)技術(shù)學(xué)院；2 034000山西省忻州師范學(xué)院生化分析技術(shù)研究所

基金項(xiàng)目：山西省高等學(xué)校科技創(chuàng)新項(xiàng)目資助（20141120）

Research Progress of Electromagnetic Strengthening on Separate Effective Components From Plant

DONG Fangjuan 1　WEI Zengyun 1　ZHANG Hairong 2　CHEN Jin'e 2

1 Vocational and Technical College of Xinzhou，Xinzhou 034000，Chian，2 Xinzhou Biochemical Analysis Technology Research Institute，Teachers College of Xinzhou，Xinzhou 034000，China

【Abstract】Separation technology of Electromagnetic strengthening is assisting plant samples processing. The method is to extract active ingredient from plants. There are only two technical means at present. There are microwave irradiation and ultrasound irradiation technology. Because of its high efficiency，high speed，energy-saving section material，the method shows great application prospect in extracting active ingredients from plant. This paper introduces the technology in the use of extracting polysaccharide，flavonoids，polyphenols and alkaloid at home and abroad.

【Key words】 Electromagnetic strengthening separation technology，Ultrasound，Active ingredient

天然植物含有多種活性成分，多糖、黃酮、多酚、生物堿等的生理功效和提取方法一直是研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。本文對植物活性成分電磁強(qiáng)化分離技術(shù)和電磁強(qiáng)化提取植物活性成分多糖、黃酮、多酚、生物堿等的優(yōu)化條件進(jìn)行了綜述。

1　電磁強(qiáng)化分離技術(shù)

1.1　微波輔助萃取技術(shù)

微波輔助萃取技術(shù)是用微波作為輔助手段，加熱與樣品相接觸的溶劑，使得樣品中的活性物質(zhì)從樣品中萃取出來進(jìn)入溶劑中，其特點(diǎn)是強(qiáng)化了傳熱、傳質(zhì)的過程 ［1］。在我國，該技術(shù)已用于多種中草藥的提取加工，如靈芝、葛根、五味子、銀杏等。陳金娥 ［2］等采用微波輔助提取沙棘籽油，以油產(chǎn)率為評價(jià)指標(biāo)，考察了溶劑種類、提取時(shí)間、溫度和微波功率對油產(chǎn)率的影響。結(jié)果表明，在乙酸乙酯中，55℃、150 s、500 W為最優(yōu)工藝條件。比索氏法提取效率高、省時(shí)、原料利用率也高。

1.2　超聲波萃取技術(shù)

超聲波可以在氣體、液體和固體中傳播，在這些連續(xù)介質(zhì)中傳播時(shí)，植物活性成分質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)不大，速度變化不大，但質(zhì)點(diǎn)能獲得巨大的加速度和動(dòng)能，使活性成分物質(zhì)迅速逸出而游離于介質(zhì)中。介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)也獲得強(qiáng)大的加速度能快速進(jìn)入提取物細(xì)胞的滲透性，加強(qiáng)了傳質(zhì)過程，從而強(qiáng)化了萃取過程 ［3］。另外超聲波振動(dòng)的均質(zhì)化使樣品介質(zhì)內(nèi)各質(zhì)點(diǎn)受到的作用一致，萃取更均勻，提取效率更高。全學(xué)軍 ［4］研究了超聲提取植物有效成分的動(dòng)力學(xué)，認(rèn)為無擴(kuò)散阻力的縮核模型能較好的描述植物粉末有效成分的超聲提取過程，其控制步驟主要是植物粉末中核——?dú)そ缑鎸蛹?xì)胞的破碎過程。溫海超 ［5］等以鷹嘴豆為原料，通過響應(yīng)面法優(yōu)化超聲波技術(shù)提取異黃酮，最佳條件為乙醇78%、液料比40:1（ml/g）、65℃、2 400 s，提取量為0.150 7 mg/g，與預(yù)測提取量相符，該提取工藝穩(wěn)定方便，提取率高，適用于多種天然植物活性成分的提取。

2　電磁強(qiáng)化分離技術(shù)在植物成分提取中的應(yīng)用

2.1　在提取多糖中的應(yīng)用

張海容 ［6］等研究了微波輔助條件下與傳統(tǒng)的水提條件下提取香菇多糖的比較，得出微波輔助提取香菇多糖的最佳工藝條件為，液料比40:1（ml/g）、400 W、180 s、pH值5～6。與傳統(tǒng)水提最佳工藝條件比較，微波輔助提取操作便利提取率高且大大縮短了時(shí)間，節(jié)約了能量。程振玉 ［7］等研究了微波輔助萃取五味子多糖的最佳工藝條件為液料比15:1（ml/g）、100 ℃、900 W、25 min，得率20.08%。該技術(shù)省時(shí)，省溶劑量，得率高，可用于工業(yè)化大生產(chǎn)。貫云娜 ［8］等分別用響應(yīng)面和單因素法分析了超聲波復(fù)合酶提取大蒜多糖的條件，最佳提取條件為液料比7.6:1（ml / g）、49.5 ℃、400 W、16 min，得率為26.12%，比傳統(tǒng)的熱水浸提法提高74%。王振斌 ［9］等研究超聲波修飾萃取無花果中多糖的工藝時(shí)，采用多次提取法，在最優(yōu)工藝下首次提取率為3.03%，經(jīng)兩次提取達(dá)到3.86%。該方法已被用于提取赤靈芝、板栗殼、黃苓等的多糖。

2.2　在提取黃酮中的應(yīng)用

黃酮類的主要作用有：抗腫瘤、延緩衰老、增強(qiáng)心血管功能、治療慢性前列腺炎、護(hù)肝、抗炎、抗過敏、抗菌、抗病毒等，是一種安全、無毒的既是藥品又是食品的物質(zhì)，其在醫(yī)藥、食品、化妝品領(lǐng)域的應(yīng)用具有廣闊的前景。劉瑞林 ［10］等采用響應(yīng)面優(yōu)化法對微波輔助提取山茱萸籽總黃酮的工藝進(jìn)行了優(yōu)化，得最佳條件為，液料比20:1（ml/g）、350 W、乙醇50%、180 s，得率為6.78%。該方法萃取時(shí)間短、提取率高、科學(xué)有效。已被廣泛用于研究蘆丁、山楂葉、甘薯葉、芹菜葉等的黃酮提取工藝。金鐘 ［11］等研究了超聲波輔助乙醇-鹽酸萃取沙棘葉總黃酮的最優(yōu)工藝為液料比20:1（ml/ g）、乙醇50%、鹽酸3 mol/L、80 W 、30 min，得率6.34%。該方法省時(shí)方便，提取率高，為沙棘賴總黃酮的提取找到嶄新的方向。近年來已研究了超聲波輔助萃取葛根、山豆根、荔枝殼等黃酮的最優(yōu)工藝條件。

2.3　在提取多酚中的應(yīng)用

多酚類物質(zhì)能夠抗氧化、清除體內(nèi)自由基，在機(jī)體抗衰老、抗癌、降血糖、抑菌、抗突變等方面具有獨(dú)特功效，還能有效地預(yù)防高脂食物對人體的危害，已廣泛用于食品、藥品、化妝品等領(lǐng)域。王若蘭 ［12］等采用微波輔助提取技術(shù)提取小米中多酚類物質(zhì)，并進(jìn)行了響應(yīng)面設(shè)計(jì)，獲得最佳工藝參數(shù)為，液料比12:1（ml/g）、414 W、120 s、乙醇70%，得率為1.053 8　mg/g。此外有人利用微波法提取了紅皮云杉、車前草、石榴皮、沙棘茶等多種物質(zhì)中的多酚。運(yùn)用超聲波輔助萃取法人們還提取了海紅果、藜蒿、落葉松樹皮、紅皮云杉、葡萄籽等物質(zhì)中的多酚類活性成分。

2.4　在提取生物堿中的應(yīng)用

生物堿具有抗癌、抗腫瘤功效。人們用電磁強(qiáng)化分離提取技術(shù)來提取植物中生物堿，結(jié)果都表明，電磁強(qiáng)化分離技術(shù)提取比常規(guī)提取費(fèi)時(shí)少，得率高、節(jié)能、節(jié)料。黃鶴 ［13］等利用響應(yīng)面法分析了微波輔助提取伸筋草生物堿的最佳工藝參數(shù)是，17倍量甲醇-水-鹽酸（85:15:1）、72 ℃、8 min，得率4.092 mg/g，與預(yù)測值基本吻合，優(yōu)化的微波輔助技術(shù)省時(shí)、高效。士的寧和馬錢子、蓖麻粕、吳茱萸、黃連、黃燈籠辣椒等的微波輔助提取生物堿的最佳工藝都已研究完成。

3　應(yīng)用前景

電磁強(qiáng)化分離植物活性成分的研究才剛起步，雖然目前電磁強(qiáng)化分離植物的各種有效成分的報(bào)道很多，但大多數(shù)還都是局限在應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)研究，對應(yīng)用于生產(chǎn)的設(shè)備研究很少。如微波就存在穿透深度有限，對水的穿透深度一般為2～3 cm且大型微波提取裝置制造困難的特點(diǎn)。電磁強(qiáng)化分離技術(shù)有選擇性高、節(jié)時(shí)、節(jié)能、節(jié)料、活性成分得率高等均可比擬的優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景。伴隨著與其他技術(shù)的聯(lián)用及工業(yè)化設(shè)備的研制必將更好的服務(wù)于人類的生產(chǎn)、生活。