黃酮類化合物的提取分離方法研究進(jìn)展

張坤，汪子翔，吳瑩瑩，白宇航，吳廣然(沈陽工業(yè)大學(xué)石油化工學(xué)院，遼寧 遼陽 111003)

0 引言

黃酮類化合物是一種具有2-苯基色原酮結(jié)構(gòu)的，在自然界中以糖苷或游離態(tài)的形式存在的特殊化合物。黃酮的羥基衍生物大多是黃色，是由于其分子結(jié)構(gòu)中存在具有堿性的酮式羰基，能與強(qiáng)酸中和成鹽。該類化合物結(jié)構(gòu)復(fù)雜且種類繁多，更在抗癌、抗腫瘤等方面有著顯著功效。由于其在人體內(nèi)不能直接合成，只能通過攝取不同的食物來獲取不同種類的黃酮類化合物，所以對黃酮類化合物的提取與分離純化的方法研究就更為重要了。

1 黃酮的結(jié)構(gòu)和功能

黃酮類化合物是一類以黃酮(2-苯基色原酮)為母核從而衍生出的黃色色素[1]。根據(jù)B環(huán)的連接位置和三碳鍵結(jié)構(gòu)的氧化程度等特點，黃酮類化合物可分成以下幾類：黃烷酮和黃烷酮醇；黃酮和黃酮醇；異黃酮；異黃烷酮；查耳酮；二氫查耳酮；橙酮；黃烷和黃烷醇；黃烷二醇(3，4)。C6-C3-C6結(jié)構(gòu)如圖1所示，2-苯基色原酮(黃酮)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖1 C6-C3-C6

圖2 2-苯基色原酮(黃酮)

2 提取方法

黃酮類化合物的特殊性和廣泛性，使其具有很高的應(yīng)用價值。比如用于改善血管通透性、降低血脂和膽固醇成為預(yù)防老年癡呆和腦溢血的重要醫(yī)藥材料。根據(jù)黃酮類化合物的不同的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)選擇合適的提取方法，目前主要有溶劑萃取法、超聲波輔助提取法及酶輔助提取法等各類提取方法。

2.1 溶劑萃取法

溶劑萃取法來提取黃酮類化合物是目前比較常用的一種提取方法。大部分的有機(jī)溶劑都可以用作提取劑，其原理是利用了黃酮類化合物的不同極性，進(jìn)而選擇不同的有機(jī)溶劑進(jìn)行萃取作用，最終實現(xiàn)提取出黃酮化合物的過程[2]。如雙黃銅、花色素的極性比較大，就需要選擇對應(yīng)的醇類等極性大的有機(jī)溶劑提取。溶劑萃取法的優(yōu)點是提取的效率高，但同時也存在了一些問題，比如有機(jī)溶劑易燃易揮發(fā)，如果操作不當(dāng)可能存在安全隱患。

2.2 超聲波輔助提取法

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，黃酮類化合物的提取技術(shù)逐漸過渡到超聲波領(lǐng)域，其原理是利用了超聲波振動的方法是溶劑快速進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，從而完成對物質(zhì)的提取。這種提取方法的提取時間短，所以提取效率高，同時成本比較低。在蕎麥、銀杏葉、杜仲、竹葉、甘草、枸杞、桂花葉、紫花地丁、馬齒莧、蘭香草等眾多植物的黃酮提取中都用到了超聲波提取法[3]。

2.3 酶輔助提取法

酶輔助提取法成為近些年來從植物中提取黃酮類化合物的一個新的發(fā)展趨勢，同時也作為一個新技術(shù)被熟知。與其他方法類似，酶提取法利用了酶的相關(guān)活性來破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)[4]。酶輔助提取法現(xiàn)階段的應(yīng)用十分普遍，是因為作為提取黃酮類化合物的一種方法具有很多優(yōu)勢，比如操作簡單，反應(yīng)的環(huán)境條件相對比較溫和且容易發(fā)生，但是在酶提取法提取化合物的過程中可能會破壞植物的某些結(jié)構(gòu)，從而影響到提取的最終結(jié)果。

2.4 微波輔助提取法

微波提取法是通過微波加熱進(jìn)行的，加熱的微波可以在短時間內(nèi)讓物質(zhì)內(nèi)部的溫度得到升高，從而使要提取的黃酮類物質(zhì)從植物或者其他生物體內(nèi)分離出來。微波輔助提取法的主要優(yōu)點是解決了加熱時升溫慢的缺點，在短時間內(nèi)有效的保護(hù)了被提取物質(zhì)的主要成分，不會影響物質(zhì)的功能和用途，對提取物有較高的選擇性[5]。

3 雙黃酮類化合物的分離純化

目前，對于雙黃酮類化合物的分離純化，國內(nèi)外研究較多，其中所特有的方法也不少，根據(jù)實驗條件以及設(shè)備等處理方法的不同，主要可以被分為溶劑萃取法、重結(jié)晶法等分離純化方法。

3.1 溶劑萃取法

在國內(nèi)外研究中，溶劑萃取法作為一種分離方法而使用。田慶來等[6]用三烷基氧化膦石油醚溶液，對甘草粗提液中的黃酮進(jìn)行萃取分離，通過萃取法，成功地將甘草黃酮與甘草酸分離出來。張鶴等[7]采用石油醚等溶劑物質(zhì)，萃取向日葵莖的乙醇提取物，并得到一系列的萃取部物。參考文獻(xiàn)與后文不對應(yīng)使用溶劑萃取法，可以以較短的時間取得較高的萃取物，進(jìn)而達(dá)到分離純化的效果，同時也操作設(shè)備簡單，可操作性強(qiáng)。但若采用有毒物質(zhì)進(jìn)行萃取，會產(chǎn)生一定的影響，進(jìn)而導(dǎo)致產(chǎn)物的質(zhì)量下降。

3.2 高效液相色譜法

如今，高效液相色譜法在世界上被廣泛應(yīng)用著，因其分離純化快，而被作為一種不可或缺的分離純化方法。梁曉芳等人采用了制備各種型號的高效液相色譜，對大豆異黃酮粗提物采取了分離純化，并取得了成功。盡管高效液相色譜分離法有著較為不錯的分離純化效果，但其有著較高的設(shè)備要求的同時，也伴隨著較為昂貴的費(fèi)用，并且分離量小，耗時長。

3.3 柱分層法

柱分層法，別名柱層析法，柱色譜法。若雙黃酮類化合物含有大量的雜質(zhì)，可以用此法提高純度。在其中的材料介質(zhì)也有著很多的選擇，如硅膠、聚酰胺等物質(zhì)。

Ahmet Cakir等[8]用硅膠柱色譜，來提取物活性跟蹤的活性部位，進(jìn)而純化分離來得到了一系列的黃酮化合物。楊武英等對聚酰胺樹脂精制青錢柳黃酮，進(jìn)行了深入研究，并發(fā)現(xiàn)其純度獲得了極大的提高，分離純化效果得到了很高的提升。

3.4 超濾法

超濾法本質(zhì)上是一種膜分離技術(shù)，類似于篩子，可以分離。其主要是利用了透膜的特性，恒壓差下進(jìn)行分離。當(dāng)其溶液在進(jìn)入超濾器時，即在其表面解離，小分子物質(zhì)得以透過，而大分子物質(zhì)被截載了膜上，以此進(jìn)而達(dá)到了分離純化的效果及其目的。

這種方法實質(zhì)上是個物理方法，不用添加任何東西，并且對環(huán)境造成的危害極小，同時，有著較低的成本，但是這種分離純化的方法對溶液有著較高的要求，在采取措施之前，其必須對原料進(jìn)行預(yù)處理。在上世紀(jì)，超濾技術(shù)分離純化黃酮類化合物從天然物質(zhì)的研究就已經(jīng)出現(xiàn)[9]。

3.5 鉛鹽沉淀法

鉛鹽沉淀法其原理就是根據(jù)其中某些特殊官能團(tuán)，來進(jìn)行分離處理。在黃酮類化合物成分的混合物中，若其具有鄰二酚羥基或鞍基成分，就可采用錯鹽沉淀法，即具有鄰二酚羥基或羧基結(jié)構(gòu)的黃酮類成分，可被沉淀，而沒有此類官能團(tuán)的黃酮類成分不可被沉淀，據(jù)此可以此來達(dá)到分離純化目的。此外，具有鄰二酚經(jīng)基或羧基此結(jié)構(gòu)的黃酮類化合物也可以與硼酸絡(luò)合，使其變得易溶于水，以此也可以到達(dá)互相分離純化效果。因為鉛鹽對人體有毒害性，所以溶液里的其物質(zhì)必須除凈[10]。

4 黃酮類化合物的生物活性

4.1 抗氧化(消除自由基)作用

生物體進(jìn)行各項生命活動時會產(chǎn)生新陳代謝，而代謝過程中能連續(xù)不斷的生成自由基。自由基能夠破壞細(xì)胞膜活性以及細(xì)胞壁的完整性，與核酸、核蛋白等蛋白質(zhì)相結(jié)合，使其失活，導(dǎo)致細(xì)胞異變和機(jī)體功能發(fā)生障礙，例如：心腦血管病、腫瘤、震顫麻痹癥等[11]。研究發(fā)現(xiàn)，黃酮類化合物結(jié)構(gòu)中含有的羥基和羰基能高效精準(zhǔn)地捕捉到反應(yīng)鏈中的自由基且終止其鏈反應(yīng)，具有預(yù)防和免疫的雙重保障。

4.2 抗輻射作用

黃酮類抗輻射藥物治療輻射造成的損傷主要有以下兩個方面：(1)保護(hù)造血系統(tǒng)。輻射能抑制或破壞造血干細(xì)胞，以此導(dǎo)致造血系統(tǒng)受損，該藥物則會分泌造血相關(guān)細(xì)胞因子，促進(jìn)造血系統(tǒng)恢復(fù)，增強(qiáng)自由基的清除能力，來減輕其損傷；(2)保護(hù)免疫系統(tǒng)。免疫功能的降低將引發(fā)器官功能衰竭，后果是早衰乃至死亡，利用此類藥物可以誘生和調(diào)節(jié)細(xì)胞因子[12]。

5 結(jié)語

近年來，黃酮類化合物的開發(fā)與應(yīng)用已成為醫(yī)學(xué)、食品、生物化工等領(lǐng)域的重要研究方向，隨著黃酮化合物的新功能不斷被挖掘，其提取與分離純化的方法也需要更深層次的研究與創(chuàng)新。黃酮類化合物作為治療癌癥和抗菌消炎的藥物和食品保健等領(lǐng)域有著較好的應(yīng)用前景和社會、經(jīng)濟(jì)效益，然而其不能在人體內(nèi)直接合成，從而使研究者更加關(guān)注提取分離活性強(qiáng)、純度高的天然黃酮成分，更多高效便捷的新技術(shù)也會隨之涌現(xiàn)。