黃酮類化合物的提取及生物活性研究綜述

張 穎，王 晴，錢玉梅，李紅俠，曹穩(wěn)根

(宿州學(xué)院，安徽 宿州 234000)

黃酮類化合物在自然界中的存在形式很多樣，同時結(jié)構(gòu)也很多樣，是一種廣泛存在于自然界植物中的次生代謝產(chǎn)物。迄今為止，約發(fā)現(xiàn)它有9000多種不同的結(jié)構(gòu)。根據(jù)以下特點(diǎn)：B環(huán)的連接位置，三碳鍵結(jié)構(gòu)的氧化程度，三碳鏈?zhǔn)欠駱?gòu)成環(huán)狀等，將天然黃酮類化合物分為：黃酮和黃酮醇；異黃酮；異黃烷酮；查耳酮；二氫查耳酮；黃烷和黃烷醇；黃烷二醇等十幾個類別。大量的實驗研究證實了黃酮類化合物具有抗自由基作用，抗氧化作用，抑菌作用，延緩正常組織細(xì)胞凋亡作用，對動物激素的調(diào)節(jié)作用，提高機(jī)體免疫機(jī)能等多種藥理作用[1]。因此，從自然界的各種植物中提取出具有較高生物活性的黃酮類化合物并且通過不斷改善工藝條件盡可能使黃酮類化合物較多的提取出來，再進(jìn)一步開發(fā)出藥品和功能性食品一定會推動我國醫(yī)藥領(lǐng)域以及食品行業(yè)的發(fā)展，同時也能促進(jìn)人類的身體健康。正是由于黃酮類化合物本身具有的多種藥理作用，藥理作用背后潛在的巨大經(jīng)濟(jì)和社會價值，已成為國內(nèi)外天然藥物領(lǐng)域以及保健品行業(yè)開發(fā)利用研究的熱點(diǎn)。

1 黃酮類化合物的提取方法

黃酮類化合物的提取首先要將植株的組織細(xì)胞破壞，破壞后的組織細(xì)胞便會流出含有蛋白質(zhì)、多糖、黃酮類化合物等的細(xì)胞液，再通過醇提取法、微波輔助提取法、超聲波提取法、酶輔助提取法、超臨界二氧化碳萃取法等將細(xì)胞液中的黃酮類化合物提取出來，其中的原理是利用黃酮類化合物的溶解性。不同的提取技術(shù)，對于黃酮類化合物來說將會直接影響其品質(zhì)以及提取出的含量，因此大力研究黃酮類化合物的提取技術(shù)有著深遠(yuǎn)的意義。

1.1 乙醇回流提取法

乙醇回流提取法是利用乙醇等本身具有揮發(fā)性有機(jī)溶劑的特質(zhì)來提取的，將乙醇與物料按一定的料液比混合得到浸出液，浸出液經(jīng)過加熱后會產(chǎn)生揮發(fā)性溶劑，揮發(fā)性溶劑經(jīng)過蒸餾之后又被冷卻，冷卻之后再流回到浸出的容器中來浸提原料，這樣的步驟經(jīng)多次之后，有效成分被回流提取接近完全；吳梅青[2]采用正交試驗優(yōu)化了柑橘皮中黃酮類化合物最佳提取工藝，用體積分?jǐn)?shù)為70%的乙醇按料液比例1∶20(g/mL)回流提取2次，每次回流提取2 h，提取時將溫度保持在85℃，最后得出黃酮類化合物提取率為7.68%，這些條件為最佳工藝條件；任順成等采用正交實驗優(yōu)化了槐豆黃酮類化合物的提取工藝，用體積分?jǐn)?shù)為70%的乙醇按料液比為1∶20(g/mL)與物料混合，在提取溫度為80℃，時間為2.0 h的工藝條件下得出黃酮類化合物得率達(dá)到12.61%。乙醇回流提取法是提取黃酮類化合物成分最簡單方便的方法。

1.2 微波提取法

微波是頻率介于300 MHz～300 GHz的電磁波，波長介于1 mm～1 m。天然植物、礦物或動物組織中在適合的溶劑中以微波作為輔助來提取出其中含有的各種化學(xué)成分。植物組織細(xì)胞內(nèi)的極性物質(zhì)因為微波的輻射從而吸收微波，產(chǎn)生大量熱量，使組織細(xì)胞內(nèi)的溫度迅速上升，由此產(chǎn)生壓力，壓力會將細(xì)胞的細(xì)胞膜和細(xì)胞壁沖破，那么細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)便會溶解釋放到提取液中。崔鵬[3]采用微波法正交實驗來優(yōu)化無花果葉中的黃酮類化合物提取工藝，用200 W的微波作為輔助，在料液比為1∶ 55(g/mL)時提取3 min，獲得最優(yōu)工藝條件，這時黃酮類化合物得率為2.06%。微波提取技術(shù)具有加熱均勻、快速高效、節(jié)省溶劑、提取率高等優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)今一種較為新型的提取技術(shù)。

1.3 超聲波提取法

超聲波可以利用聲波增大介質(zhì)分子的運(yùn)動速度和介質(zhì)的穿透力，產(chǎn)生機(jī)械振動會引起媒質(zhì)之間的相互作用，而超聲波在液體內(nèi)的熱作用、機(jī)械作用和空化作用都有利于增加植物組織中黃酮的溶出。王波[4]采用 Box- Behnken試驗設(shè)計優(yōu)化了馬齒莧黃酮超聲波法提取工藝，在提取溫度為64℃，用體積分?jǐn)?shù)為80%的乙醇在液料比為30∶1(mL/g)的情況下提取55.40 min后得出馬齒莧黃酮提取率為1.38%；呂萍等[5]提取玉米須黃酮類化合物時便采用了超聲波輔助法，在提取溫度50℃下，用體積分?jǐn)?shù)為50%的乙醇，在液料比30∶1(mL/g)時提取6 min得到的黃酮提取率最高，為2.22%。超聲波提取技術(shù)是一種提取時間短、提取效率高、提取溫度低、適應(yīng)性廣、操作簡單的新的提取手段。

1.4 酶輔助提取法

酶輔助提取是一種較新的技術(shù)，發(fā)展時間也比較短暫。纖維素酶可以將纖維素中的β- D-葡萄糖苷鍵裂解，裂解后的鍵再進(jìn)行催化，因為植物細(xì)胞壁的主要成分是纖維素，故纖維素酶能夠使植物中的有效成分浸出。李萌萌[6]采用纖維素酶法研究紅樹莓籽黃酮的提取工藝，在pH值為5.5，提取溫度為55℃，添加纖維素酶量為0.01 mg/mL下，將體積分?jǐn)?shù)為60%的乙醇按液料比40∶1 mL/g提取40 min得出最佳提取工藝，這時黃酮提取率為3.04%。由于酶水解對設(shè)備沒有特殊的要求，因此酶解輔助提取天然植物黃酮更適合大規(guī)模化的生產(chǎn)，但缺點(diǎn)是酶價格較高，導(dǎo)致提取成本比較高。

1.5 多種輔助提取技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用

近年來，研究者們還將不同輔助提取技術(shù)組合應(yīng)用對天然產(chǎn)物黃酮類化合物的提取工藝，獲得了較好的實驗結(jié)果。李俠等[7]采用響應(yīng)面優(yōu)化法，研究超聲波-雙酶( 果膠酶和纖維素酶) 法協(xié)同提取玉米須黃酮，得出最佳工藝條件為：料液比1∶31(g/mL)、超聲功率173 W、酶解時間42 min、加酶比(果膠酶∶纖維素酶)1.9∶1.0，在此條件下黃酮提取率與相同條件下單一超聲波的提取相比有明顯提高；張艷等[8]是采用單因素試驗和正交試驗的方法來研究超聲輔助纖維素酶提取玉米須黃酮工藝，加入量為0.030 g的纖維素酶，在pH值為3，溫度為30℃下超聲65 min，這時的提取工藝最佳，得出玉米須黃酮提取率為1.26%。

2 黃酮類化合物的生物活性

2.1 抗氧化活性

袁燕等[9]研究表明，烏欖葉黃酮類化合物具有抗脂質(zhì)過氧化能力，較強(qiáng)的還原力，氧化自由基吸收能力，且對DPPH·、ABTS+·、羥自由基具有顯著的清除作用。并且將烏欖葉黃酮類化合物做動物體內(nèi)實驗，結(jié)果表明能夠有效降低動物血清中的MDA含量、提高抗氧化酶活性以及總抗氧化能力；陳彩云等研究表明黑豆、紅豆、黃豆、綠豆黃酮類化合物均具有抗氧化活性，強(qiáng)弱順序為黑豆>紅豆>黃豆>綠豆；胡煌研究得出紫蘇葉黃酮有較強(qiáng)的抗氧化作用，并且能顯著降低處于高溫下大豆油的過氧化值、全氧化值和p-茴香胺值；王曉波等首先提取出火龍果皮中的黃酮類化合物，然后用兩種方法來測試火龍果皮中黃酮類化合物的抗氧化能力，結(jié)果表明火龍果皮黃酮類化合物對兩種方法的一種方法即對于菜籽油來說有較好的抗氧化作用；劉璐等用豬油驗證玉米須黃酮類化合物粗提物的抗氧化性，研究得到玉米須黃酮類化合物粗提物對于羥基自由基的清除率高于BHT，這也就證明了玉米須粗提取物對豬油有較好的抗氧化作用；Ebrahimzadeh M A[10]對玉米須的提取物進(jìn)一步研究分析得到，用乙醇提取時，得出提取液中含有的物質(zhì)大部分為酚類和黃酮類化合物，這一現(xiàn)象說明酚類和黃酮類化合物是玉米須抗氧化活性的主要物質(zhì)；陳欲云等通過對芹菜體外及體內(nèi)抗氧化實驗研究芹菜黃酮的抗氧化作用。體外實驗得出芹菜黃酮對羥自由基(·OH)與超氧陰離子自由基(O2-·)有較好的清除能力，體內(nèi)實驗是先通過分組，分為正常對照組和芹菜黃酮低、中、高劑量組，再分別給小鼠灌胃上述不同劑量組的芹菜黃酮，經(jīng)過 4 周之后測定各組小鼠血清中的抗 O2-·活力單位以及抗氧化能力，得出芹菜黃酮低中高劑量組能夠增強(qiáng)正常小鼠血清總抗氧化能力(P<0.05)和抗 O2-·的能力(P<0.05)。通過對于芹菜黃酮的體內(nèi)外實驗也都證明了其具有良好的抗氧化能力。

2.2 降糖活性

肖更生等[11]研究發(fā)現(xiàn)，建立高糖小鼠模型，將不同劑量的柑橘皮黃酮給予高糖小鼠模型 10 d 后，發(fā)現(xiàn)柑橘皮黃酮的中、高劑量實驗組小鼠肝臟以及血清中的SOD活性都有所增強(qiáng)而小鼠血漿中 LDL-C、TG、TC含量卻有所降低，這一體內(nèi)實驗說明柑橘皮黃酮具有較好的降血糖作用；張俊芳等研究發(fā)現(xiàn)，用香椿黃酮類化合物來灌胃15 d糖尿病小鼠模型，結(jié)果發(fā)現(xiàn)低、高劑量組小鼠血糖明顯降低，從而得到香椿具有降血糖的功效；高蔭榆等研究表明，用薯蔓黃酮灌胃小鼠模型，各劑量薯蔓黃酮均能明顯降低四氧嘧啶，降低了有糖尿病的小鼠的血糖但是正常小鼠的血糖并沒有明顯改變。所以薯蔓黃酮對患有糖尿病的動物具有較好的治療功效；張穎博等研究表明塊根糙蘇中的黃酮類化合物具有降糖活性，并提出具有潛在的抗糖尿病功效；許效群等[12]用高脂飼料和鏈脲佐菌素構(gòu)建小鼠糖尿病模型，用苦蕎葉黃酮對其進(jìn)行灌胃，發(fā)現(xiàn)苦蕎葉黃酮可通過促進(jìn)胰島β細(xì)胞修復(fù)、降低高血脂對β細(xì)胞的脂毒性、減少氧化脅迫造成的組織損傷這三方面的作用，恢復(fù)血清胰島素水平，β細(xì)胞的葡萄糖感應(yīng)機(jī)制，促進(jìn)了組織對葡萄糖的利用，從而降低小鼠血糖；藍(lán)曉雪等[13]對最新研究黃酮類化合物的降糖功能進(jìn)行了綜述，表明了黃酮類化合物具有降脂、降糖、抗糖尿病、抗氧化、改善胰島素抵抗等作用。

2.3 抗腫瘤活性

趙鐵華等[14]研究表明，發(fā)現(xiàn)有多種植物，其中的黃酮可以抑制腫瘤在體內(nèi)的繁殖，降低了腫瘤的擴(kuò)散速度，起到了抑制腫瘤發(fā)展的作用，而且在大鼠實驗中通過用提取的黃酮對腫瘤進(jìn)行刺激，也可以抑制腫瘤的突變和發(fā)展。這項研究為腫瘤治療奠定了重要的方法基礎(chǔ)，也為后來的研究者提供了具體有效的研究方向。許多黃酮類化合物都具有抗腫瘤的功效。根據(jù)國外文獻(xiàn)報道，其主要通過以下三種方式：①通過直接殺滅腫瘤細(xì)胞，從而阻止其分裂繁殖，達(dá)到抗腫瘤抗癌的作用；②抑制腫瘤細(xì)胞的活性是通過抑制腫瘤物質(zhì)來間接實現(xiàn)的；③減小甚至消除一些化學(xué)致癌物的致癌毒性[15]來達(dá)到功效。

2.4 抗菌活性

魏登等[16]通過對紅蘿卜櫻黃酮類化合物生物活性即抗炎性、抑菌性研究，結(jié)果顯示：紅蘿卜櫻黃酮確有較好的抗炎性、抑菌性，隨著紅蘿卜櫻黃酮劑量的增加，其抗炎性和抑菌性也有所增加。紅蘿卜櫻黃酮類化合物可作為一種安全的抗氧化劑應(yīng)用于食品等領(lǐng)域，亦可開發(fā)為功能性食品；張修華[17]對王棗子中草藥進(jìn)行了常見細(xì)菌的敏感試驗，并利用其針劑及湯劑對臨床常見炎癥疾病進(jìn)行了療效觀察。通過觀察，療效顯著，亦無毒性。單味草藥，藥材來源廣泛，制劑制作簡便，成本低廉，取材方便，易于推廣使用。

3 總結(jié)

目前針對植物黃酮的提取方法有很多，包括乙醇回流提取法、微波輔助提取法、超聲輔助提取法、酶輔助提取法等。黃酮類化合物含有多種功能，比如：抗氧化、抗自由基、抗腫瘤、抗心血管疾病、抑菌、降糖、免疫調(diào)節(jié)等，因此，對黃酮類化合物的提取以及相關(guān)功能產(chǎn)品的開發(fā)具有重要的意義。