常見蜜源花卉開發(fā)利用研究進展

童萬民 孫曉明 袁建鋒

摘要? ? 蜜源花卉是指供蜜蜂采集花蜜和花粉的花，生物資源非常豐富，因含有多種營養(yǎng)物質(zhì)及生物活性物質(zhì)而具有藥食兩用性。目前我國對于蜜源花卉的開發(fā)利用并不廣泛，以致多數(shù)蜜源花卉在農(nóng)副產(chǎn)業(yè)中被當(dāng)作廢棄物。隨著綠色科學(xué)的發(fā)展，人們逐漸意識到蜜源花卉具有廣闊的開發(fā)價值。本文就常見的蜜源花卉研究進行綜述，分析其主要成分以及常用的分離純化技術(shù)，以期為蜜源花卉高效利用提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞? ? 蜜源花卉;化學(xué)成分;提取分離;開發(fā)利用

中圖分類號? ? S897.1? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼? ? A? ? ? ? 文章編號? ?1007-5739（2019）11-0134-03

Abstract? ? Nectar plant flowers refer to flowers for bees to collect nectar and pollen，and their biological resources are rich.They have the dual use of medicine and food，because they contain a variety of nutrients and bioactive substances.At present，the development and utilization of nectar plant flowers in China is not extensive，so most nectar plant flowers are regarded as wastes in the agricultural and sideline industries.With the development of green science，people gradually realize that nectar plant flowers have broad development value.This paper reviewed the research progress of common nectar plant flowers，analyzed their main components and the common separation and purification technology，in order to provide references for the efficient utilization of nectar plant flowers.

Key words? ? nectar flower;chemical component;extraction and separation;development and utilization

蜜源植物是指能分泌花蜜、蜜露及產(chǎn)生花粉的植物。就我國而言，已知植物種類超過3.5萬種，所屬果樹、作物、蔬菜、牧草、花卉、林木等，而已被利用的蜜源植物不到1/2。由于我國地域遼闊，不同種類的蜜源植物在分布區(qū)域、面積上具有差異性，有的幾乎遍布全國，有的僅在一定區(qū)域才能獲得較大商品蜜，如棉花和芝麻（面積約666.67萬hm2，主要分布在華北、華東和西北地區(qū)）、油菜（面積約333.33萬hm2，幾乎分布全國各地）、果樹（果園面積200萬hm2）、草原植物（面積3.33億hm2）、森林植物（面積0.72億hm2）等，這些都是良好的蜜源植物。另外，不分泌花蜜、只提供花粉的粉源植物種類也很多，如玉米、高粱和馬尾松等。

在生活中，花卉不僅可以作為觀賞植物，還有諸多其他用途。在歐美一些國家和地區(qū)，蜜源花卉被廣泛應(yīng)用于食品，如美國用玫瑰、旱金蓮（Torpaeolum majus）、萬壽菊（Ta-getes erecta）、金盞花（Calendula officinalis）等的花瓣拌沙拉;法國用南瓜的雄花配菜;日本用櫻花烹調(diào)“櫻花宴”;保加利亞、土耳其用玫瑰花制成糖漿等[1]。這些蜜源花卉除了在本地市場廣受歡迎外，還有大量產(chǎn)品出口到國外且供不應(yīng)求。人類對于蜜源花卉的利用歷史悠久，在我國古代就有相關(guān)的記載，其中有食藥兼用功效的蜜源花卉還被應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。如保加利亞的玫瑰精油因具有抑菌和抗氧化等生物活性，被用于生產(chǎn)具有一定保健作用的天然功能性化妝品。

花粉是植物雄性生殖細(xì)胞，是植物生命的物質(zhì)基礎(chǔ)。2000多年前，《神農(nóng)本草經(jīng)》中就有香蒲花粉和松花粉作為主治上藥的記載。對于蜜源花粉的研究，國內(nèi)外也有不少的報道。早在1829年，Braconnot就對花粉進行了化學(xué)分析，隨后許多學(xué)者相繼開展研究，如法國A.Caillas的《Pollen》以及G. Stanley和H. F. Linskens合著的《Pollen，Biology Biochem-istry Management》。我國花粉研究起步較晚，1965年張金談等發(fā)表《中國蜜粉源植物花粉形態(tài)》著作。對于多種蜜源花粉分析表明，花粉的營養(yǎng)成分十分全面、豐富、合理，是一種“完全食品（perfect food）”，含有豐富的蛋白質(zhì)、氨基酸、碳水化合物、維生素、礦物質(zhì)、酶類、活性多糖、黃酮類物質(zhì)、多不飽和脂肪酸以及其他活性功能因子。目前，部分花粉的研究成果已經(jīng)應(yīng)用于藥品、食品、化妝品和飼料開發(fā)等方面[2]。

對于蜜源花卉的利用途徑主要有2種：一是直接作為食藥材使用;二是簡單加工成高附加值的產(chǎn)品。我國蜜源花卉深加工工藝比較落后，導(dǎo)致蜜源花卉產(chǎn)品的工業(yè)化生產(chǎn)受到限制，如何提高技術(shù)手段、開發(fā)更具價值的蜜源植物產(chǎn)品，是當(dāng)前重要的課題。本文以中國常見的18種蜜源花卉作為對象，從其花卉成分以及相應(yīng)分離加工技術(shù)方面進行綜述，以期為蜜源花卉資源的綜合利用提供參考。

1? ? 蜜源花卉化學(xué)成分分析

隨著蜜源花卉逐漸被重視，人們對蜜源花卉的研究逐漸深入。本文選取了18種蜜源花卉，其主要成分見表1。蜜源花卉中的營養(yǎng)成分主要包括氨基酸、多糖、皂苷、黃酮類、萜類、甾體、芳香醇、多不飽和脂肪酸及色素。不同的營養(yǎng)成分具有不同的功效，大量的文獻(xiàn)報道了蜜源花卉具有各種營養(yǎng)保健作用，因而應(yīng)該對蜜源花卉開展精深加工，提高其利用價值。例如，功能性多糖、皂苷、黃酮類等可以開發(fā)保健食品，揮發(fā)性成分可以作為精油利用，色素可以作為食品添加劑等。

2? ? 提取分離制備方法

花卉有效成分屬于天然產(chǎn)物，具有一定的生物活性或獨特功能。近年來，天然產(chǎn)物藥物和功能性食品的市場需求量日益增加，人們對天然產(chǎn)物有效成分的研究逐漸深入，有關(guān)的提取分離技術(shù)日益受到人們的重視。目前，在天然產(chǎn)物的有效成分提取分離技術(shù)中，傳統(tǒng)提取方法包括浸漬法、壓榨法、索氏提取、蒸汽或水蒸餾法、滲流法等，這類方法不僅提取效率低，而且周期長、有效成分損失多、工序多。一些新型提取技術(shù)如超臨界流體萃?。⊿upercritical fluid extraction，SFE）、超聲波輔助提?。║ltrasound-assisted extraction，UAE）、微波輔助提取（Microwave-assisted extraction，MAE）、加速溶劑萃?。ˋccelerated solvent extraction，ASE）等技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛。此外，與傳統(tǒng)的凝膠色譜純化、打孔樹脂吸附分離相比，高速逆流色譜法（High-speed counter-current chro-matography，HSCCC）和制備型高效液相色譜法（Preparative high-performance liquid chromatography，P-HPLC）新型純化技術(shù)具有操作簡單、純化效率高等優(yōu)勢，在天然產(chǎn)物的制備領(lǐng)域得到大量應(yīng)用。

2.1? ? 超臨界CO2提取法

SFE是以超臨界狀態(tài)下的流體作為萃取溶劑，萃取分離混合物的過程。在超臨界狀態(tài)下，流體具備良好溶劑的特性，其類似于液體，具有較大溶解度和密度，也與氣體相似，具有較強穿透力。傳統(tǒng)萃取方法存在回收率低、費時費力、污染嚴(yán)重、重現(xiàn)性差等問題，而SFE克服了這些弊端，消除了有機溶劑對人體和環(huán)境造成的危害，且使樣品的萃取過程更加快速簡便。CO2氣體是常用的超臨界流體，其臨界壓力（7.39 MPa）和臨界溫度（31.06 ℃）都較低，適合提取中等極性和非極性物質(zhì)，在天然產(chǎn)物有效成分提取方面有著廣泛的應(yīng)用，如各種植物油和精油的提取[21]。

由于CO2的非極性和低分子量，對強極性大分子量的成分進行有效提取具有一定的困難，因而可以在CO2超臨界流體中加入適量的夾帶劑如甲醇、乙醇等調(diào)節(jié)其極性。2013年，Patil等[22]在流體中加入離子液體作為改性劑，對胡黃連根中的胡黃連苷Ⅰ和胡黃連苷Ⅱ進行萃取發(fā)現(xiàn)，離子液體可以有效提高胡黃連苷的提取率。由此證明，在流體中加入適量的夾帶劑可以減少基質(zhì)與分析物的相互作用，提高選擇性。

目前，還有研究者將SFE與分子蒸餾（Molecular distill-ation，MD）相結(jié)合，提高天然產(chǎn)物有效成分的分離提取效率。2012年，Liang等[23]采用SFE-MD相結(jié)合的技術(shù)，從大蒜中提取熱敏性的大蒜素，得到其他常用分離手段難以獲得的高純度產(chǎn)品。

2.2? ? 超聲波輔助提取法

UAE是利用超聲波的空化效應(yīng)、機械效應(yīng)和熱效應(yīng)，通過增加介質(zhì)分子的運動速度，增大介質(zhì)的穿透力以提取生物有效成分。它不僅操作簡單且具有不受分子量大小和成分極性的限制、常溫操作、提取時間短、比較適合不穩(wěn)定化合物提取的特點。雖然有時UAE方法的提取效率會低于其他方法，但它依然在天然產(chǎn)物有效成分提取方面以及食品、醫(yī)藥、環(huán)境等領(lǐng)域得到了廣泛運用。

近年來，離子液體作為良好的溶劑，應(yīng)用于UAE的樣品前處理過程中。如Cao等[24]以1-alkyl-3-methylimidazolium離子液為溶劑，提取白胡椒中的胡椒堿，較傳統(tǒng)UAE提取率增加了100%，提取時間節(jié)省了3/4。

2.3? ? 加速溶劑萃取法

ASE也稱加壓液體提?。?Pressurized liquid extraction，PLE）。ASE實現(xiàn)了高溫（50～200 ℃）、高壓（1 000～3 000 PSI）條件下的提取，具有基體影響小、有機溶劑用量少、快速、回收率高、可對同一種樣品進行多次萃取、重現(xiàn)性好等優(yōu)點，已成為樣品前處理的常用方式之一。該方法曾被美國環(huán)保局（EPA）推薦為標(biāo)準(zhǔn)方法（US-EPA 3545），2005年成為中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 19649—2005）。Shen等[25]對比了索氏提取法、UAE、MAE、ASE等方法對辣椒中辣椒素和生姜中姜黃素提取效率的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，采用ASE方法時目標(biāo)物的提取效率優(yōu)于其他3種方法。

2.4? ? 微波輔助提取法

MAE是一種新發(fā)展起來的利用微波能進行物質(zhì)萃取的技術(shù)，是使用適合的溶劑在微波反應(yīng)器中從天然植物、礦物或動物組織中提取各種化學(xué)成分的技術(shù)和方法。與浸提、溶劑回流甚至UAE等提取方法相比，MAE不僅快速高效、加熱均勻、選擇性好、節(jié)省溶劑、工藝簡單，還可以保持有效物質(zhì)的生理活性，并能同時處理多個樣品，符合環(huán)境保護要求。因此，近10年來MAE技術(shù)廣泛用于天然產(chǎn)物生物堿類、多酚類、揮發(fā)油類、黃酮類、有機酸、多糖類、萜類、皂苷類等有效成分的提取分離。如2010年，Ma等[26]在離子液體下，借助微波作用，從荷葉中高效提取N-去甲荷葉堿等3種生物堿，有效地縮短了提取時間。

離子液體微波輔助萃取法（ILs-MAE）采用綠色溶劑——離子液體替代傳統(tǒng)的有機萃取溶劑（如甲醇、乙醇），與高效液相色譜法聯(lián)用可以實現(xiàn)丹參中脂溶性成分的快速提取和分離分析[27];此外，ILs-MAE也在提取多酚類、黃酮等物質(zhì)方面得到了成功應(yīng)用[28]。

2.5? ? 高速逆流萃取法

高速逆流萃取是20世紀(jì)80年代發(fā)展起來的一種連續(xù)高效的液-液分配萃取分離技術(shù)。其利用螺旋柱在運動時產(chǎn)生的多維離心力場，使互不相溶的兩相不斷混合，同時保留其中的一相（固定相），利用恒流泵連續(xù)輸入另一相（流動相），隨流動相進入螺旋柱的溶質(zhì)在兩相之間反復(fù)分配，按分配系數(shù)的次序，被依次萃取分離出。在流動相中分配比例大的先被洗脫，在固定相中分配比例大的后被洗脫，從而實現(xiàn)分離。高速逆流萃取具有適用范圍廣、操作靈活、快速、制備量大、費用低、環(huán)保高效等優(yōu)點。諾卡酮屬于雅檻藍(lán)烷系的雙環(huán)倍半萜酮，是一種重要的食用及煙用香料。2009年，王帥斌[29]采用同時蒸餾萃取和超臨界流體萃取制備益智粗體物，然后進行高速逆流色譜分離研究，1 kg益智能得到4.569 g純度94.50%的諾卡酮，提高了提取效率。

2.6? ? 索氏提取法

索氏提取法是早期開發(fā)的脂質(zhì)類產(chǎn)品的提取分離方法，其利用溶劑的回流和虹吸原理，對固體混合物中所需成分進行連續(xù)提取。隨著溫度的升高，再次回流開始，每次虹吸前，固體物質(zhì)都能被醇的熱溶劑所萃取，溶劑反復(fù)利用，縮短時間，萃取效率較高。早在2007年時，彭書練等[30]采用索氏提取法制備辣椒素，充分考察了浸取溶劑、辣椒皮粉細(xì)度、固液比、浸取時間和虹吸次數(shù)等工藝參數(shù)后，確定最佳工藝，提取率大于90%;但這種方法適用于提取溶解度較小的物質(zhì)，當(dāng)物質(zhì)受熱易分解和萃取劑沸點較高時不宜用此種方法。

3? ? 展望

蜜源植物的花和花粉含有碳水化合物、脂類、蛋白質(zhì)、酶、核酸、有機酸、色素等多種微量元素和營養(yǎng)成分，可提高人體的免疫力，還具有調(diào)節(jié)內(nèi)分泌、抗腫瘤、預(yù)防衰老等功效，享有“完全營養(yǎng)品”的國際美譽。

目前，蜜源花卉的利用途徑大多都僅作為觀賞性植物，其綜合開發(fā)利用不高。結(jié)合現(xiàn)代精制工藝，蜜源花卉可以開發(fā)新的保健產(chǎn)品或飲品、食品等，不僅可以提升蜜源花卉的價值，獲得一定經(jīng)濟收益;而且還能夠解決農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)當(dāng)中這些副產(chǎn)品的回收利用問題。鑒于上文所述，蜜源花卉有諸多可利用的價值，其花粉更是具有廣闊的開發(fā)前景。為了更好地利用蜜源花卉資源，其深度開發(fā)利用是未來蜜源花卉的重點研究領(lǐng)域。

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作者簡介? ?童萬民（1968-），男，浙江蘭溪人，農(nóng)藝師，從事農(nóng)業(yè)技術(shù)應(yīng)用與推廣工作。

*通信作者

收稿日期? ?2019-02-24