丁香黃酮提取工藝及其生物活性研究進(jìn)展

趙二勞，劉樂，楊潔，范建鳳，趙三虎

(忻州師范學(xué)院 化學(xué)系，山西 忻州 034000)

丁香為桃金娘科植物丁香的干燥花蕾，又名公丁香、雞舌香等，主產(chǎn)于中國、印度尼西亞、印度及馬來西亞等國。丁香是我國八大調(diào)味品之一，也是衛(wèi)生部批準(zhǔn)使用的藥食兼用的植物材料[1]。作為中藥材，丁香性溫、味辛，具有補(bǔ)腎助陽、升清降濁、溫中止痛之功效，常用于脾胃虛寒、食少吐瀉、心腹冷痛等癥，臨床多用于呼吸、消化和心腦血管系統(tǒng)等[2-3]。 作為常用調(diào)味品中的辛香料之一，丁香安全無毒，可增香抑臭、防腐殺菌、提高菜肴風(fēng)味[4-5]。丁香中含有黃酮類成分，黃酮是其主要生物活性成分之一[6-8]，諸多研究表明[9-11]，黃酮類成分是植物次生代謝產(chǎn)物，具有抗氧化、抗衰老、抗病毒、抗癌防癌、降血壓、降血脂、增強(qiáng)免疫力、保肝護(hù)肝等多種生物活性，在食品、調(diào)味品、醫(yī)藥和衛(wèi)生等領(lǐng)域具有廣泛的開發(fā)應(yīng)用價(jià)值。顯見，研究丁香中黃酮的提取及其生物活性，有助于丁香資源高值化開發(fā)應(yīng)用。目前，我國已有不少丁香中黃酮提取工藝及其生物活性的研究報(bào)道，但尚未有相關(guān)研究綜述。為此，本文梳理綜述了我國丁香黃酮提取工藝及其生物活性研究進(jìn)展，并展望了其研究方向，為丁香黃酮的進(jìn)一步研究及高值化利用提供了依據(jù)。

1 丁香黃酮提取工藝研究現(xiàn)狀

從天然產(chǎn)物中提取黃酮類成分的方法有許多種[12-13]，但目前國內(nèi)有關(guān)丁香中黃酮的提取方法主要有溶劑提取、微波輔助提取、超聲輔助提取和協(xié)同輔助提取?？紤]黃酮的溶解性及食用安全性，提取溶劑多為乙醇溶液。

1.1 丁香黃酮溶劑提取工藝

溶劑提取是依據(jù)相似相溶原理，選用對(duì)黃酮類成分溶解性好、食用安全性高的溶劑，盡可能多地將黃酮類成分溶出，而控制其他成分溶出的一種技術(shù)[14]。采用溶劑法提取丁香中黃酮，具有操作簡(jiǎn)便、提取成本較低、提取率較高等優(yōu)勢(shì)，存在的問題主要是提取時(shí)間長(zhǎng)、能耗較大、產(chǎn)品純度差、經(jīng)濟(jì)效率不高等。

目前，國內(nèi)對(duì)丁香黃酮溶劑提取的研究相對(duì)較多。古力伯斯坦·艾達(dá)爾等[15]研究了丁香中黃酮的乙醇浸提，通過研究不同溶劑(氯仿、丙酮、水、甲醇和乙醇)對(duì)黃酮提取影響的基礎(chǔ)上，選用乙醇為最佳提取溶劑，由正交試驗(yàn)優(yōu)化的最佳工藝條件為：以體積分?jǐn)?shù)40%的乙醇為提取劑，料液比137∶5 (g/mL)，水浴溫度

65 ℃，提取時(shí)間3.0 h，提取次數(shù)4次，該工藝下，丁香黃酮提取率為6.25%。孫強(qiáng)等[16]研究了丁香葉中黃酮的乙醇浸提，考察了乙醇體積分?jǐn)?shù)、料液比、提取溫度和提取時(shí)間對(duì)丁香黃酮浸提的影響。由四元二次旋轉(zhuǎn)正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)得到影響丁香黃酮浸提的因素大小順序?yàn)椋禾崛r(shí)間>料液比>乙醇體積分?jǐn)?shù)>提取溫度，優(yōu)化的最佳工藝參數(shù)為：乙醇體積分?jǐn)?shù)66%，料液比1∶30 (g/mL)，提取溫度63 ℃，提取時(shí)間2.4 h，該工藝下，丁香葉黃酮提取率為3.64%。趙常偉[17]研究了丁香葉中黃酮的乙醇回流提取，由正交試驗(yàn)得到各因素對(duì)丁香葉黃酮提取影響的主次順序?yàn)椋毫弦罕?提取時(shí)間>乙醇濃度>提取次數(shù)，優(yōu)化的最佳工藝條件為：乙醇濃度60%，料液比1∶20 (g/mL)，提取時(shí)間80 min，提取次數(shù)1次，該工藝下，丁香葉黃酮的提取量為127.46 mg/g。另外，陳雪英等[18]也研究了丁香葉黃酮的乙醇回流提取，由正交試驗(yàn)法優(yōu)化的最佳工藝參數(shù)為：乙醇濃度60%，料液比1∶20 (g/mL)，提取時(shí)間2.5 h，丁香葉黃酮提取率為118.71 mg/g。

1.2 丁香黃酮微波輔助提取工藝

微波輔助提取是利用物質(zhì)吸收微波能的能力不同，物質(zhì)被選擇性從內(nèi)部加熱，物質(zhì)細(xì)胞內(nèi)瞬間產(chǎn)生高溫高壓，破壞細(xì)胞壁，減少傳質(zhì)阻力，促使黃酮類成分快速溶出。采用微波輔助提取丁香中黃酮，操作工藝簡(jiǎn)便易行，丁香黃酮提取率較高，較溶劑法可有效縮短提取時(shí)間，降低能耗，提高丁香黃酮提取效率。微波輔助是一種丁香黃酮的綠色提取技術(shù)，值得深入研究。

目前，國內(nèi)有關(guān)丁香黃酮微波輔助提取的研究相對(duì)較少。馬莎莎等[19]研究了丁香中黃酮微波輔助提取，通過響應(yīng)面法優(yōu)化的最佳工藝條件為：乙醇體積分?jǐn)?shù)72%，料液比1∶37.5 (g/mL)，微波功率248 W，提取溫度52 ℃，提取時(shí)間23.5 min，該工藝下，丁香黃酮提取率為30.96%±0.44%。李娜等[20]研究了紫丁香葉中黃酮微波輔助提取，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，由正交試驗(yàn)優(yōu)化的最佳工藝條件為：以50%乙醇為提取劑，料液比1∶25 (g/mL)，微波功率480 W，微波時(shí)間50 s，該工藝下，紫丁香葉黃酮提取率為0.611%。

1.3 丁香黃酮超聲輔助提取工藝

丁香中黃酮的超聲輔助提取是利用超聲波強(qiáng)烈空化、機(jī)械和熱效應(yīng)等，破碎丁香組織細(xì)胞壁和細(xì)胞膜，促進(jìn)傳質(zhì)，加速丁香黃酮溶出進(jìn)入溶劑中，得以分離黃酮類成分的技術(shù)[21]。丁香黃酮超聲輔助提取較溶劑法可減少溶劑用量，無需專門加熱，便可明顯縮短提取時(shí)間，提取效率較高。超聲輔助提取是一種丁香黃酮的高效提取方法。存在的問題有：超聲波污染環(huán)境，以及適于工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用的超聲設(shè)備尚未問世。

目前，國內(nèi)對(duì)超聲輔助提取丁香黃酮的研究相對(duì)較多。張玲玲等以丁香為原料，以乙醇濃度、料液比、提取溫度和超聲時(shí)間為因素，研究了丁香黃酮的超聲輔助提取，通過響應(yīng)面法優(yōu)化的最佳提取工藝參數(shù)為：乙醇濃度61%，料液比1∶46 (g/mL)，提取溫度50 ℃，超聲時(shí)間61 min，該工藝下，丁香黃酮提取率為12.11%。李利華[22]研究了丁香中黃酮超聲輔助提取，通過正交試驗(yàn)法得到乙醇濃度對(duì)丁香黃酮的提取具有顯著性影響，優(yōu)化的最佳工藝參數(shù)為：恒定超聲功率280 W，乙醇濃度70%，料液比1∶40 (g/mL)，提取溫度80 ℃，超聲時(shí)間90 min，該工藝下，丁香黃酮提取率為(8.51±0.03)%。黃映紅等[23]也研究了丁香黃酮的超聲輔助提取，最佳工藝參數(shù)為：以95%乙醇為提取劑，在超聲功率200 W下，超聲提取2.5 h，提取次數(shù)2次，黃酮提取率可達(dá)57.23 mg/g。另外，王宇希等[24]研究了丁香葉中黃酮的超聲輔助提取，采用響應(yīng)面法優(yōu)化的工藝參數(shù)為：固定超聲功率150 W，乙醇濃度55%，料液比1∶20 (g/mL)，提取時(shí)間50 min，提取次數(shù)2次，此工藝條件下，丁香葉黃酮提取率為(13.53±0.13)%。

1.4 丁香黃酮協(xié)同輔助提取工藝

丁香黃酮協(xié)同輔助提取是利用兩種或多種提取技術(shù)協(xié)同提取。該法可實(shí)現(xiàn)提取技術(shù)的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，有效提高了丁香黃酮的提取率。該工藝是一種丁香黃酮高效提取工藝，但工藝操作相對(duì)復(fù)雜。

目前，國內(nèi)有關(guān)丁香黃酮協(xié)同輔助提取的研究相對(duì)很少。周偉等[25]研究了超聲-微波協(xié)同提取紫丁香葉黃酮，通過單因素結(jié)合響應(yīng)面法優(yōu)化的最佳工藝參數(shù)為：乙醇濃度82%，料液比1∶16 (g/mL)，微波功率560 W，超聲功率300 W，超聲-微波協(xié)同提取時(shí)間1.01 h，此工藝條件下，紫丁香葉黃酮提取率為70.62 mg/g。

2 丁香黃酮生物活性研究現(xiàn)狀

目前，國內(nèi)對(duì)丁香黃酮生物活性的研究甚少，僅有抗氧化活性、抑菌和保護(hù)肝損傷作用的研究，不足以對(duì)丁香黃酮的開發(fā)應(yīng)用提供理論支撐。

2.1 丁香黃酮抗氧化活性

黃酮抗氧化活性是其重要的生物活性之一，目前，國內(nèi)對(duì)丁香黃酮抗氧化活性的研究相對(duì)較多。黃晶玲等研究了丁香黃酮的還原力及對(duì)DPPH·的清除能力，發(fā)現(xiàn)丁香黃酮的還原力高于丁香揮發(fā)油而略低于BHT，當(dāng)其濃度為0.15，0.20 mg/mL時(shí)，對(duì)DPPH·的清除率分別超過丁香揮發(fā)油和BHT。張玲玲等的抗氧化實(shí)驗(yàn)研究表明，當(dāng)丁香黃酮濃度大于0.3 mg/mL時(shí)，對(duì)DPPH·的清除率達(dá)90%以上。另外，馬莎莎等、江慎華等[26]和單恬恬等[27]的研究也表明丁香黃酮具有體外清除自由基抗氧化活性。賈長(zhǎng)虹等[28]研究發(fā)現(xiàn)，丁香葉黃酮不但對(duì)DPPH·具有清除作用，而且對(duì)亞硝酸鹽具有清除作用，盡管對(duì)亞硝酸鹽的清除作用小于常用抗氧化劑Vc。劉龍秀等[29]的研究則表明丁香黃酮對(duì)低密度脂蛋白氧化過程中共軛二烯(CD)和脂褐素產(chǎn)生、總膽固醇降解均具有抑制作用。以上這些研究均表明丁香黃酮具有抗氧化活性。

2.2 丁香黃酮抑菌作用

丁香黃酮具有抑菌活性，但目前相關(guān)研究較少。常麗新等[30]以大腸桿菌、白葡萄球菌和金黃色葡萄球菌為供試細(xì)菌，研究了丁香葉黃酮的抑菌活性。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)丁香葉黃酮對(duì)3種供試細(xì)菌均有較好的抑制作用，尤以對(duì)大腸桿菌的抑制效果最好，最低抑菌濃度為942.21 μg/mL，當(dāng)丁香黃酮提取液的pH小于10時(shí)，抑菌效果更明顯，且熱穩(wěn)定性好。王宇希[31]通過體外抑菌實(shí)驗(yàn)探討丁香葉黃酮對(duì)豬源性大腸桿菌K88和K99的抑制作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，丁香葉黃酮提取液對(duì)豬源性大腸桿菌K88和K99的最低抑菌濃度為1250 μg/mL。當(dāng)丁香葉黃酮提取液濃度為0.1 g/mL時(shí)，對(duì)豬源性大腸桿菌K88和K99的抑菌圈直徑分別為11 mm和17 mm；丁香葉黃酮濃度為1.0 g/mL時(shí)，對(duì)豬源性大腸桿菌K88和K99的抑菌圈直徑分別為22 mm和23 mm，表明丁香葉黃酮具有良好的抑菌作用且呈濃度依賴性。

2.3 丁香黃酮對(duì)肝損傷的保護(hù)作用

目前，國內(nèi)丁香黃酮保肝護(hù)肝作用的相關(guān)研究很少。趙常偉等[32]采用乙酰氨基酚(APAP)誘導(dǎo)建立小鼠急性肝損傷模型，通過測(cè)定模型小鼠血清中轉(zhuǎn)氨酶(ALT和AST)、肝組織指標(biāo)(MDA、SOD、NO、GSH和GSH-Px)以及肝組織中代謝酶(GSTA1)的變化，并結(jié)合模型小鼠肝臟病理分析，研究了丁香葉黃酮對(duì)肝損傷的保護(hù)作用。試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，灌胃丁香葉黃酮高劑量組(40 mg/kg體重)模型小鼠血清中轉(zhuǎn)氨酶(ALT和AST)及肝組織中MDA、NO均極顯著降低(P<0.01)，而SOD、GSH、GSH-Px 和GSTA1極顯著升高(P<0.01)，其肝組織脂肪變性、壞死及炎性細(xì)胞浸潤(rùn)減輕，表明丁香葉黃酮具有肝損傷保護(hù)作用。

3 展望

如今，人們?nèi)找孀⒅刈陨肀＝?，為丁香黃酮的工業(yè)化生產(chǎn)帶來了機(jī)遇和挑戰(zhàn)。但就目前情況而言，我國有關(guān)丁香黃酮提取及其生物活性的研究相對(duì)較少，不夠系統(tǒng)，不足以為丁香黃酮的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)提供理論支撐，離丁香黃酮產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的需求還相距甚遠(yuǎn)。因此，今后丁香黃酮的研究方向是：一方面，應(yīng)深入開展丁香黃酮的提取工藝研究，創(chuàng)新丁香黃酮提取工藝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)丁香黃酮的高效提??；另一方面，應(yīng)系統(tǒng)研究丁香黃酮的生物活性，開展生姜多糖構(gòu)效關(guān)系、作用機(jī)制的研究，明確了丁香黃酮的應(yīng)用價(jià)值，為丁香黃酮高值化應(yīng)用提供理論支撐。此外，應(yīng)開展丁香黃酮結(jié)構(gòu)修飾研究，以增強(qiáng)和擴(kuò)展其生物活性，提高其臨床應(yīng)用價(jià)值。由此，實(shí)現(xiàn)丁香黃酮的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，在人類的健康生活中發(fā)揮積極的作用。