離子液體微波輔助萃取天然產(chǎn)物的研究進(jìn)展＊

吳 晟，張 旭

（1.安徽中醫(yī)藥高等專(zhuān)科學(xué)校，安徽 蕪湖 241000；2.馬鞍山市中心醫(yī)院，安徽 馬鞍山 243000）

天然產(chǎn)物是由動(dòng)物、植物、微生物等產(chǎn)生的一組結(jié)構(gòu)多樣的生物活性化學(xué)物質(zhì)[1]，其中具有藥理活性的一些化合物通常以極低濃度存在于天然產(chǎn)物中，提取過(guò)程復(fù)雜且效率低。目前常規(guī)的提取方法時(shí)間長(zhǎng)、能耗高、提取效率低并且污染嚴(yán)重，因此開(kāi)發(fā)一種效率高、環(huán)境友好、操作簡(jiǎn)單易行的新技術(shù)顯得更加必要。

1 離子液體微波輔助萃取技術(shù)

離子液體（Ionic Liquid，IL）又稱(chēng)室溫熔融鹽（Room Temperature Molten Salt），是指在室溫或近室溫時(shí)完全由離子組成的有機(jī)液態(tài)物質(zhì)，一般由體積較大、結(jié)構(gòu)不對(duì)稱(chēng)的有機(jī)陽(yáng)離子和體積較小的無(wú)機(jī)/有機(jī)陰離子組成[2]。和傳統(tǒng)溶劑相比，離子液體具有物理和化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、可與其他溶劑形成兩相或多相體系、熱穩(wěn)定性好、不揮發(fā)、便于重復(fù)利用等特點(diǎn)[3-5]。由于離子液體同時(shí)具有極性區(qū)和非極性區(qū)，對(duì)目標(biāo)物選擇性高，因此能夠有效的提取天然產(chǎn)物中的微量活性成分，且不易揮發(fā)，目前離子液體已成為應(yīng)用在萃取分離領(lǐng)域的一種新型綠色溶劑。

微波輔助萃取（Microwave Assisted Extraction，MAE），是憑借微波對(duì)萃取體系中不同組分具有選擇性加熱的能力，使被萃取物從體系中分離的方法。同時(shí)微波具有很強(qiáng)的細(xì)胞穿透能力，能快速?gòu)氐椎钠茐奶烊划a(chǎn)物的細(xì)胞壁，有利于目標(biāo)物的溶出。該法試劑用量少、節(jié)能省時(shí)、產(chǎn)量大[6]。微波輔助萃取已被廣泛應(yīng)用于天然藥物、食品的萃取和分析。

以離子液體作為溶劑或共溶劑參與微波輔助萃取，能更好的發(fā)揮兩者的優(yōu)勢(shì)。其優(yōu)勢(shì)在于：①離子液體萃取具有一定的選擇性，微波加熱具有較強(qiáng)的細(xì)胞穿透能力，兩者結(jié)合更有利于目標(biāo)物從體系分離出來(lái)。②離子液體在微波影響下快速轉(zhuǎn)動(dòng)，和樣品之間的相互作用增強(qiáng)，有助于提高萃取效率。③極性的離子液體在微波場(chǎng)中通過(guò)離子傳導(dǎo)和偶極極化兩種機(jī)制加熱，對(duì)微波吸收效果好，熱轉(zhuǎn)化能力強(qiáng)[7-8]，因此加熱速率快，可縮短萃取時(shí)間。④離子液體沸點(diǎn)高而不具有揮發(fā)性，在微波加熱的密閉容器中不會(huì)產(chǎn)生較大壓強(qiáng)，避免出現(xiàn)過(guò)壓等安全問(wèn)題[8]。因此，離子液體微波輔助萃取是一種高效、綠色、安全的提取方法。

2 應(yīng)用離子液體微波輔助萃取天然產(chǎn)物

最近十年中，應(yīng)用離子液體微波輔助萃取天然產(chǎn)物中有效成分的研究始終在增加。研究表明：離子液體結(jié)構(gòu)中的氫鍵酸性位點(diǎn)，能夠與提取物中的氫鍵堿性位點(diǎn)發(fā)生酯化反應(yīng)，從而提高提取物的萃取效率[9]。成果顯示應(yīng)用該技術(shù)提取天然活性成分具有更高地提取效率、更短地提取時(shí)間和更低地能耗。

2.1 黃酮類(lèi)化合物

現(xiàn)代藥理和臨床研究表明，黃酮類(lèi)化合物可用于治療酗酒、發(fā)燒和心血管疾病等。從中草藥中提取黃酮的方法有膜萃取法、超臨界流體萃取法等，這些方法耗時(shí)且溶劑存在一定毒性，因此使用離子液體微波輔助萃取中草藥中的黃酮是一種綠色可靠的方法。杜芳艷等[10]以離子液體（[Bmim]Br）水溶液做萃取劑，采用微波輔助萃取海紅果渣中的總黃酮，按照IL 濃度0.6mol/L，液固比30，溫度70℃，時(shí)間15min，重復(fù)兩次總黃酮萃取率為0.259%，萃取時(shí)間短且離子液體可回收利用。張躍非等[11]選擇[Bmim]Br 水溶液微波輔助萃取土茯苓中的黃酮類(lèi)化合物，按照IL 濃度1.0 mol/L，液固比20，pH 為9左右，微波功率500W，溫度70℃，時(shí)間10min，粗黃酮萃取率達(dá)到13.9mg/g，明顯優(yōu)于60%乙醇微波輔助萃取的8.67 mg/g。王秀玲等[12]采用（[Hmim]Br）乙醇溶液微波輔助萃取金銀花中的黃酮，按照V[Bmim]Br/V乙醇為1∶6，液固比30，萃取時(shí)間15min，萃取率達(dá)到29.7%，明顯優(yōu)于使用無(wú)水乙醇作為萃取劑的萃取方法。潘思源等[13]選擇[Hmim]Br 水溶液微波輔助萃取羅布麻葉中的總黃酮，實(shí)驗(yàn)建立的響應(yīng)面模型極顯著，并通過(guò)對(duì)響應(yīng)面影響因素排序依次是：離子液體濃度、液料比和微波功率，最佳工藝為IL 濃度0.73 mol/L，液固比19，萃取時(shí)間10min，微波功率483W，萃取溫度70℃，總黃酮萃取量平均值為（14.10±0.202）mg/g，與模型預(yù)測(cè)值基本吻合。楊潔等[14]選擇[Omim]BF4的乙醇溶液微波輔助萃取棗葉中的黃酮，按照IL 濃度0.6mol/L，液固比25，萃取時(shí)間12min，微波功率195W，乙醇濃度60%，提取2次，黃酮提取達(dá)到3.20%。李敏等[15]以[Hmim]Br 的乙醇溶液為萃取劑微波輔助萃取酸棗仁中的黃酮，采用V[Hmim]Br/V乙醇為1∶6，液固比60，時(shí)間15min，微波功率700W，溫度70℃，對(duì)酸棗仁中的黃酮類(lèi)化合物提取率為19.8mg/g，遠(yuǎn)大于無(wú)水乙醇提取的效果。王陽(yáng)光等[16]以[Bmim]Br乙醇溶液為萃取劑，微波輔助萃取檉柳中的蘆丁，按照V[Bmim]Br/V乙醇為1∶7，液固比50，萃取溫度60℃，萃取時(shí)間9min，微波功率600W，蘆丁的萃取率為0.0756%，離子液體的萃取效果明顯高于傳統(tǒng)溶劑甲醇、水及70%乙醇的萃取效果，微波萃取的效果也明顯高于超聲萃取和回流萃取。綜上所述，采用離子液體微波輔助萃取可以明顯提高天然產(chǎn)物中有效成分的提取效率。

2.2 多酚類(lèi)化合物

中草藥中多酚類(lèi)化合物具有抗氧化、降低血脂、促進(jìn)腸胃消化等作用，人體自身不能合成，需要從食物中獲取。傳統(tǒng)的溶劑提取法存在使用溶劑量大、提取時(shí)間長(zhǎng)、提取率不理想等問(wèn)題，而應(yīng)用離子液體微波輔助提取多酚類(lèi)化合物的研究顯示，提取率有顯著提高。原因可能是多酚類(lèi)化合物中較多的羥基可以和離子液體中的陰離子形成較強(qiáng)的氫鍵作用，從而增加提取率[17]。Ayuningtyas 等[18]利用[Bmim]Br 為溶劑微波輔助提取雞矢藤種子中的白藜蘆醇，優(yōu)化工藝后提取量達(dá)到1.34 mg/g，是傳統(tǒng)溶劑提取的近40 倍。Li 等[19]利用[Omim]Br 微波輔助提取香鱗毛蕨中的四種多酚類(lèi)化合物，提取率均達(dá)90%以上。Liang 等[20]利用[Omim]BF4做溶劑微波輔助萃取姜黃中的姜黃素，提取率達(dá)到1.77%，優(yōu)于傳統(tǒng)溶劑的提取效率。Ahmad 等[21]使用[Bmim]BF4為溶劑微波輔助提取草胡椒中的多酚類(lèi)化合物，提取量達(dá)到31.17μg/g，是傳統(tǒng)溶劑提取的2 倍。

2.3 生物堿類(lèi)化合物

生物堿是常見(jiàn)的中草藥有效成分之一，有顯著生物活性。劉婷婷等[22]選用0.54 mol/L 的[Bmim]BF4水溶液作為溶劑萃取鉤藤中的生物堿，液固比100，萃取時(shí)間8min，pH 為1.42，鉤藤中4 種代表生物堿(鉤藤堿、異鉤藤堿、去氫鉤藤堿和異去氫鉤藤堿)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值達(dá)到2.52mg/g，顯著優(yōu)于回流提取法和超聲提取法。Ma 等[23]利用[Hmim]Br 微波輔助萃取荷葉中的N-原荷葉堿、O-原荷葉堿和荷葉堿，提取率分別達(dá)到0.973mg/g、1.701 mg/g 和5.945mg/g，優(yōu)于傳統(tǒng)溶劑的提取效果。

2.4 內(nèi)脂類(lèi)化合物

微波輔助萃取內(nèi)脂類(lèi)化合物主要使用咪唑類(lèi)離子液體，通過(guò)增加其中陰離子與目標(biāo)物酯基的作用來(lái)提高提取效率。張之達(dá)等[24]以離子液體([Bmim]Tf2N)為萃取劑，通過(guò)微波輔助萃取川穹中內(nèi)脂類(lèi)化合物，考察溫度、時(shí)間、固液比和原藥粒徑對(duì)萃取效果的影響，結(jié)果表明180℃下萃取效果明顯，其他因素改變對(duì)萃取效果沒(méi)有顯著影響，另外MAE 尤其對(duì)藁本內(nèi)酯萃取效率提高顯著，比傳統(tǒng)的回流萃取高46%。Bhan 等[25]使用[Bmim]Cl 微波輔助萃取穿心蓮中的二萜內(nèi)酯，提取率比使用常規(guī)溶劑提高47%。

2.5 其他化合物

苯丙素類(lèi)化合物綠原酸是金銀花的主要抗菌、抗病毒成分之一。李慶龍等[26]以離子液體（[Bmim]BF4）水溶液微波輔助萃取金銀花中的綠原酸，以V[Bmim]BF4/V為4 ∶11，萃取時(shí)間9min，微波功率600W條件下，綠原酸的萃取率為1.475%，萃取效果顯著高于傳統(tǒng)有機(jī)溶劑。

多糖類(lèi)化合物現(xiàn)已證明具有抗腫瘤、免疫調(diào)節(jié)、降血糖和抗衰老等作用。粟敏等[27]采用0.6 mol/L離子液體水溶液，萃取時(shí)間125s，微波功率320W，萃取多花黃精中的多糖，萃取率達(dá)到12.79%。Liu 等[28]采用[HO3S(CH2)4mim]HSO4微波輔助萃取柚子皮中的果膠和柚皮苷，提取率比傳統(tǒng)溶劑提取提高30%～50%。

天然環(huán)烯醚萜類(lèi)化合物具有保肝、調(diào)血脂、抗糖尿病、鎮(zhèn)痛消炎的作用。楊玉良等[29]選擇[Bmim]Br的甲醇溶液微波輔助萃取秦艽中的獐芽菜苦苷、龍膽苦苷和獐芽菜苷，最佳條件是25mL 甲醇中加入5g [Bmim]Br 做萃取劑，加入5g 秦艽，萃取時(shí)間15min，微波功率300W，萃取溫度65℃，萃取量達(dá)到15.845mg/g，較傳統(tǒng)方法用時(shí)少，萃取效率更高。

3 結(jié)語(yǔ)

離子液體的結(jié)構(gòu)和存在形式具有調(diào)節(jié)性佳、穩(wěn)定性強(qiáng)，可回收、對(duì)天然產(chǎn)物中目標(biāo)產(chǎn)物選擇性強(qiáng)等特點(diǎn)，是分離提取技術(shù)重要的發(fā)展方向。此外，與傳統(tǒng)有機(jī)溶劑相比，離子液體的毒性和腐蝕性大大降低。微波提取技術(shù)是一種新型的清潔提取方法。與傳統(tǒng)的萃取方法相比，微波提取技術(shù)可以降低提取溶劑的用量，加快提取速度，增加提取液濃度，縮短提取時(shí)間，進(jìn)而提高提取效率。隨著人們綠色環(huán)保意識(shí)的提升以及研究的不端深入，以離子液體輔助微波輔助萃取將會(huì)受到分析工作者的高度重視。但是目前離子液體的種類(lèi)還相當(dāng)有限，因此，開(kāi)發(fā)出更多有價(jià)值的離子液體是廣大分析工作者的重點(diǎn)。