向日葵花盤(pán)黃酮化合物提取純化方法研究進(jìn)展

張佰榮，李 凱，李京徽

（吉林化工學(xué)院生物與食品工程學(xué)院，吉林吉林 132022）

向日葵，菊科向日葵屬，別稱(chēng)葵花、太陽(yáng)花，古時(shí)也稱(chēng)為西番蓮、丈菊、迎陽(yáng)花等，原生長(zhǎng)于北美洲西南部，為野生物種，后栽培種植，于16世紀(jì)傳入中國(guó)，被我國(guó)東北、西南、內(nèi)蒙古地區(qū)廣泛種植，近年來(lái)向日葵的發(fā)展迅速，世界種植面積超過(guò)2 500萬(wàn)hm2，是世界公認(rèn)油料作物之一，在我國(guó)種植面積超過(guò)110萬(wàn)hm2，總產(chǎn)量近300萬(wàn)t，是我國(guó)第三大油料作物[1]。

向日葵花盤(pán)又名葵餅、葵房，是向日葵的花盤(pán)，具有清熱、止痛、平肝、止血等功效。作為向日葵的副產(chǎn)物，產(chǎn)量為葵花籽的20%，味苦、性甘為好藥材，蒙古族、景頗族等多民族的傳統(tǒng)藥物，可治療頭痛、目昏、牙痛、胃痛、腹痛、婦女月經(jīng)痛、瘡腫、腎虛耳鳴、蕁麻疹、哮喘、高血壓等，于向日葵中分離出的化合物多達(dá)170余種，其中萜類(lèi)化合物較豐富，并含有一類(lèi)特殊的黃酮類(lèi)化合物[2-3]。

黃酮類(lèi)化合物是以C6-C3-C6為基本碳架構(gòu)成的一系列化合物，外觀(guān)多為黃色固體結(jié)晶，少數(shù)為粉末狀，根據(jù)C3氧化度和B環(huán)連結(jié)位點(diǎn)可分為黃酮、黃酮醇、異黃酮、茶耳酮等，以及其二氫衍生物，此類(lèi)化合物難溶于水，易溶于甲醇、乙醇、乙醚等有機(jī)溶劑，常用提取方法有熱水提取法、堿液提取法、系統(tǒng)溶劑提取法、超聲波輔助提取法、酶浸漬萃取法、半仿生提取法、膜分離法、熱壓流體萃取法等[4-5]。

1 黃酮類(lèi)化合物提取方法研究

1.1 有機(jī)溶劑提取法

該方法是黃酮類(lèi)化合物提取的最常用的方法，根據(jù)相似相溶原則，以乙醇、甲醇、乙酸乙酯等有機(jī)溶劑，可細(xì)分為冷浸法、滲漉法和回流法3類(lèi)，冷浸法無(wú)需加熱，但耗時(shí)長(zhǎng)、產(chǎn)出率不高；滲漉法因其具有一定的濃度差，故提取率得到提高，其雜質(zhì)率低，但需求的溶劑量大，時(shí)間仍很長(zhǎng)；回流法效率速度最快，但因?yàn)樾枰訜?，所以原料不耐熱的不宜使用[6]。周良普[7]采用N-甲基咪唑-硫酸銨-水構(gòu)建雙水相體系對(duì)槐米黃酮進(jìn)行提取，結(jié)果表明在34%N-甲基咪唑，17%硫酸銨，雙水相總質(zhì)量20 g，槐米原料量0.6 g，溫度30℃，pH值為3，提取時(shí)間30 min的條件下提取效果最好。

1.2 水提法

該方法是在合適的溫度、時(shí)間、料液比條件下，以水為溶劑提取黃酮類(lèi)化合物，成本低，黃酮提取率不高，提取物中雜質(zhì)過(guò)多，進(jìn)一步純化較麻煩，但安全系數(shù)突出，適用于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。吳雨璠等人[8]通過(guò)正交試驗(yàn)優(yōu)化水提法提取地膽草總黃酮工藝。得出在料液比1∶40（g∶mL），水提溫度90℃，水提時(shí)間2.0 h條件下，地膽草總黃酮提取率最好可達(dá)18.6%。

1.3 超聲波提取法

該方法為應(yīng)用超聲波的熱效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)、空化效應(yīng)、攪拌震動(dòng)等作用，先破碎植物細(xì)胞壁細(xì)胞膜，使有機(jī)溶劑可以更加容易進(jìn)入到細(xì)胞內(nèi)，并因滲透壓差距使胞內(nèi)物質(zhì)更加容易擴(kuò)散到細(xì)胞外，以達(dá)到加速提取的目的，同時(shí)避免高溫對(duì)提取物的影響，具有適應(yīng)性好、耗能少、提取率高、無(wú)需加熱等特點(diǎn)[9]，在實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用廣泛。盛丹丹[10]通過(guò)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)得到在超聲功率70 W，乙醇體積分?jǐn)?shù)60%，料液比1∶25，提取時(shí)間25 min條件下，采用超聲波輔助提取法對(duì)黃金茶中總黃酮提取率最優(yōu)為5.349 3%。邵盈盈[11]采用正交試驗(yàn)優(yōu)化超聲輔助提取藍(lán)莓總黃酮的最優(yōu)工藝為體積分?jǐn)?shù)50%乙醇20倍量，于40℃超聲功率560 W條件下重復(fù)提取3次，每次提取45 min，提取率最優(yōu)為4.01%。

1.4 超高壓提取法

該方法為在常溫下，以100～1 000 MPa的靜壓力作用于原料一段時(shí)間，后迅速卸壓，使溶液在高壓條件下可以更容易進(jìn)入到細(xì)胞內(nèi)部，使黃酮類(lèi)化合物溶于有機(jī)溶劑中，在一定時(shí)間內(nèi)達(dá)到平衡，迅速卸壓，使內(nèi)部溶劑外滲達(dá)到提取的目的，具有耗時(shí)短、溶劑用量小、提取速度高、提取產(chǎn)率高、耗能小、安全、適用性廣的特點(diǎn)，同時(shí)因高壓可使酶和蛋白質(zhì)失活，在提取同時(shí)達(dá)到滅菌的目的[12]。張翔等人[13]通過(guò)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)得出在料液比1∶25，壓力400 MPa，浸泡時(shí)間5 min，乙醇體積分?jǐn)?shù)75%（V/V），保壓時(shí)間12 min的條件下，對(duì)淫羊藿黃酮提取率最優(yōu)，同時(shí)證明了超高壓提取法明顯優(yōu)于熱水浸提法與超聲波提取法。

1.5 微波提取法

該方法利用分子對(duì)微波選擇能力強(qiáng)的特性，使其內(nèi)部產(chǎn)生超高速運(yùn)動(dòng)進(jìn)而摩擦產(chǎn)熱，使水汽化漲破細(xì)胞，達(dá)到加速溶解的目的，但因微波對(duì)人有損害需要做好防護(hù)措施，因其耗時(shí)短、節(jié)能、溶劑使用量少、提取效率高、純度高對(duì)企業(yè)效益大[14]。單紹軍等人[15]采用微波提取法對(duì)半枝蓮進(jìn)行黃酮提取，結(jié)果表明在原料2 g，85%乙醇60 mL，微波功率500 W，提取時(shí)間10 min的條件下，黃酮提取率最優(yōu)為2.9%。

1.6 酶提法

該方法利用酶的作用破壞細(xì)胞壁，使細(xì)胞壁疏散進(jìn)而破裂，使黃酮類(lèi)化合物更好地與溶劑接觸，進(jìn)而提高提取效率，相對(duì)操作簡(jiǎn)單、成本低，同時(shí)因沒(méi)有有毒溶劑的參與，符合時(shí)代需求[16]。段宙位等人[17]優(yōu)化了黃酮提取試驗(yàn)，分別進(jìn)行了普通有機(jī)溶劑浸提與酶提法提取菠蘿蜜果皮黃酮，表明不添加酶時(shí)在乙醇體積分?jǐn)?shù)80%（V/V），溫度55℃，料液比1∶20，時(shí)間2.5 h的條件提取效率最優(yōu)為3.05%。添加果膠酶后在果膠酶用量300 U/g，乙醇體積分?jǐn)?shù)80%（V/V），溫度55℃，pH值5.5，底物質(zhì)量濃度45 g/L，時(shí)間2.0 h的條件時(shí)提取率增加到4.98%，說(shuō)明酶提法大大優(yōu)于普通有機(jī)物浸提法。

1.7 超臨界萃取法

該方法是在強(qiáng)壓作用下將原料細(xì)胞壁破壞，以擴(kuò)大黃酮與溶劑的接觸，同時(shí)破壞黃酮與纖維素之間的結(jié)合力，達(dá)到提取的目的，具有安全無(wú)害、提取效率好、溶劑消耗少、對(duì)熱敏物質(zhì)友好等特點(diǎn)，但穩(wěn)定性差、設(shè)備造價(jià)貴，應(yīng)用不廣泛[18]。王霞等人[19]利用此方法得出在超臨界壓力35 MPa，超臨界溫度52℃，萃取時(shí)間59 min，乙醇體積分?jǐn)?shù)78%的條件下對(duì)半枝蓮的提取率最優(yōu)。

1.8 超聲波輔助酶法

近年來(lái)，超聲波輔助酶法提取黃酮類(lèi)化合物的研究被普遍關(guān)注，酶法協(xié)同超聲波輔助酸提取法能有效結(jié)合酶提法、超聲波提取法的優(yōu)點(diǎn)，使其具備提取效率高、節(jié)能、降低試驗(yàn)溫度，提高產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為樣品預(yù)處理問(wèn)題上的熱門(mén)方法。同時(shí)，因其易操作、安全性、適用性廣泛的優(yōu)點(diǎn)，前景突出，但是因提取數(shù)據(jù)的不足仍做不到大規(guī)模應(yīng)用，依舊停留在實(shí)驗(yàn)室階段。張慧等人[20]采用超聲波-雙酶法提取假酸漿中總黃酮，結(jié)果表明在pH值4.6，酶解溫度55℃，加酶比（果膠酶∶纖維素酶）3∶1，酶解時(shí)間70 min的條件下假酸漿中總黃酮的提取率最優(yōu)為5.63%。劉智峰[21]采用纖維素酶超聲波輔助法對(duì)香椿葉進(jìn)行黃酮提取，結(jié)果表明在溫度為60℃，料液比1∶30，乙醇體積分?jǐn)?shù)70%，超聲提取時(shí)間40 min，纖維素酶用量8 mg/g，pH值為5.6，超聲提取功率為220 W的條件下的提取效率最優(yōu)。劉曉飛等人[22]采用纖維素酶超聲波輔助法對(duì)甜玉米穗進(jìn)行總黃酮的提取，結(jié)果表明在超聲處理20 min后，酶解溫度55℃，pH值4.8，纖維素酶用量0.008 g/2.0 g甜玉米穗軸，酶解時(shí)間1.5 h的條件下提取效率最好。

2 黃酮類(lèi)化合物純化方法研究

2.1 聚酰胺柱層析法

聚酞胺柱層析法可用于分離各種類(lèi)型的黃酮類(lèi)化合物，包括苷元、查耳酮與二氫黃酮等。其吸附強(qiáng)度主要取決于黃酮類(lèi)化合物分子與聚酰胺形成氫鍵締合能力的大小。張中建等人[23]在樣品的預(yù)處理過(guò)程中用聚酰胺柱吸附樣品中的黃酮，水洗去除干擾性雜質(zhì)，解決了用乙醚脫色不完全的問(wèn)題。該法適用于以黃酮為功能因子的酒類(lèi)或液態(tài)保健食品中的總黃酮的測(cè)定。楊雪[24]通過(guò)靜態(tài)吸附和解析試驗(yàn)得出在上樣液pH值為5，質(zhì)量濃度為1.0～1.5 mg/mL，流速為0.6～0.8 bv/h，以60%的乙醇作為洗脫劑，流速為1.0 bv/h經(jīng)過(guò)減壓濃縮后冷凍干燥，得到的黃酮純度最高可達(dá)70.18%。

2.2 大孔樹(shù)脂吸附法

大孔樹(shù)脂通過(guò)物理作用對(duì)有效成分進(jìn)行選擇性吸附，從而達(dá)到純化的目的，因其理化性質(zhì)穩(wěn)定可二次利用，吸附速度快，容量大，適用于工業(yè)化生產(chǎn)，目前應(yīng)用廣泛。孫玲紅等人[25]利用AB-8大孔樹(shù)脂對(duì)黃酮進(jìn)行純化，得到在時(shí)間3 h，溫度80℃，乙醇體積分?jǐn)?shù)60%，料液比1∶30時(shí)，對(duì)黃酮的純化效果最好，同時(shí)證明大孔樹(shù)脂AB-8可以有效富集與純化桑葉黃酮。

3 結(jié)語(yǔ)

目前，我國(guó)許多農(nóng)副產(chǎn)品資源仍處于未開(kāi)發(fā)或利用不充分狀態(tài)，如果能找到合適的利用途徑，使向日葵花盤(pán)中的活性成分發(fā)揮其使用價(jià)值，不僅可以提高向日葵作物的整體利用率，而且對(duì)推動(dòng)我國(guó)向日葵產(chǎn)業(yè)資源重組乃至農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展具有重要的意義。