植物黃酮類化合物分離提取純化和生物活性研究進(jìn)展

陸子葉，劉秀瑩，趙新元，馬毛毛，袁維風(fēng)，鮑妮娜

（宿州學(xué)院生物與食品工程學(xué)院，安徽 宿州 234000）

山楂，主要集中種植在我國(guó)山東、河北、陜西、內(nèi)蒙古、遼寧、吉林、黑龍江等北方地區(qū)[1]。在當(dāng)代藥理研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)期進(jìn)食山楂還可以起到降血壓、降血脂、預(yù)防動(dòng)脈粥樣硬化、保護(hù)心肌及抑菌等功效[2]。睡蓮科植物蓮的干燥葉清熱去火，涼血止血的功效廣為人知，主產(chǎn)于中南地區(qū)及江浙一帶，富含黃酮類化合物[3]。在減肥降脂功能和治療單純肥胖癥的研究中，由于荷葉內(nèi)含豐富的槲皮素、荷葉堿等多種化學(xué)成分，故在臨床試驗(yàn)方面荷葉的表現(xiàn)較為良好[4]。山楂和荷葉加工中具有很多的生理功能，如對(duì)腸道菌群的調(diào)節(jié)作用[5]等。除此之外，山楂和荷葉還含有多種具有潛在抗肥胖作用的天然黃酮類化合物，如兒茶素、原花青素、槲皮素等。自然界的多酚類化學(xué)物資源豐富，其中就包括有黃酮類化合物[6]。絕大多數(shù)植物的生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖都離不開(kāi)黃酮類化合物[7-8]。對(duì)天然產(chǎn)物黃酮類化合物的大孔樹(shù)脂純化及其抗氧化、降脂功能進(jìn)行了綜述，旨在為山楂和荷葉總黃酮產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)利用提供依據(jù)。

1 山楂和荷葉

早在1988年和1991年就分別正式公布，山楂和荷葉既屬食品，又屬藥品。山楂常被用于消食健胃、消炎止咳、降血壓、降血脂和防治冠心病、心絞痛等防治心血管和抗癌、防癌的治療[9]。山楂因其獨(dú)特的風(fēng)味和豐富的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值而備受人們喜愛(ài)。但是，目前傳統(tǒng)的作坊生產(chǎn)模式依然是我國(guó)山楂制品加工工藝的主流，加工產(chǎn)業(yè)缺乏創(chuàng)新性，如糖葫蘆、山楂片、果丹皮等，山楂的精深加工還需要繼續(xù)探索[10]。荷葉常常被用于研究解暑清熱、散瘀止血、降脂減肥及抗氧化作用等功效，因此可制成用于臨床治療咯血、鼻衄及尿血的特效藥[11]。我國(guó)因具有豐富的荷葉資源且種植范圍廣，所以荷葉價(jià)格普遍不高，但由于生產(chǎn)工藝的落后，荷葉資源未能被高效利用，因此多被放置廢棄。與此同時(shí)，直至現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外學(xué)者往往聚焦于荷葉生物堿的研究，這在一定程度上忽視了荷葉中黃酮類化合物的作用，不利于荷葉中的活性成分進(jìn)行高效開(kāi)發(fā)與發(fā)展[11]。

2 植物黃酮的提取分離和純化

2.1 黃酮提取

種類繁多的黃酮類化合物提取方法使在研究的過(guò)程中具有更多的選擇性，并且隨著科技進(jìn)步，越來(lái)越多的高效提取技術(shù)被應(yīng)用于黃酮提取，如超臨界流體萃取（SFE）、超聲輔助提?。║AE）、微波輔助提?。∕AE）等[12]。

2.1.1 水提法

水提法是利用熱水中黃酮苷類的水溶性增大，通過(guò)樣品在水煮后過(guò)濾濃縮得到所需產(chǎn)物，如趙瑜佳等人[13]使用水提法提取千屈菜的酮類物質(zhì)得出最佳工藝條件為粒度0.1 mm，提取溫度100℃，提取時(shí)間10 min，提取次數(shù)1~2次。

2.1.2 有機(jī)溶劑提取法

有機(jī)溶劑提取法是利用黃酮類化合物易溶于極性較小的有機(jī)溶劑，而超聲波輔助提取法中所使用的輔助溶劑往往是有機(jī)溶劑，常用的有機(jī)溶劑如甲醇、乙醇等，與有機(jī)溶劑提取法相比超聲波輔助提取更加節(jié)省時(shí)間，提高效率。王洋[14]通過(guò)研究得到大蒜使用有機(jī)溶劑提取法提取黃酮類化合物的最優(yōu)條件為乙醇體積分?jǐn)?shù)56%，料液比為1∶68（g∶mL），水浴溫度50℃，水浴時(shí)間3.20 h，得到大蒜中黃酮的提取量為0.96 mg/g；而大蒜使用超聲輔助提取法提取黃酮類化合物的最優(yōu)條件為超聲功率350 W，乙醇體積分?jǐn)?shù)58%，料液比1∶45（g∶mL），超聲時(shí)間40 min，得到大蒜黃酮提取量為2.132 mg/g，由此可得超聲波輔助提取法的提取效率要優(yōu)于有機(jī)溶劑提取。

2.1.3 微波提取法

許子競(jìng)[15]采用微波提取的方法提取毛竹葉中的黃酮并得到最佳提取工藝為料液比1∶24（g∶mL），提取溫度81℃，提取時(shí)間21 min，得到黃酮提取率為5.78%。

2.1.4 超臨界萃取法

超臨界流體萃取法是通過(guò)二氧化碳在高于臨界溫度和壓力下從液體或固體中萃取出特定成分，因此被用于分離[16]。陶清等人[17]的竹葉中黃酮提取試驗(yàn)中得出了萃取溫度60℃，萃取壓力40 MPa，夾帶劑用量1 mL/g，萃取時(shí)間60 min為最佳工藝條件，竹葉總黃酮的提取量為4.978 mg/g。

2.1.5 超聲波輔助乙醇提取法

超聲輔助提取法是利用高頻率的超聲波在振蕩過(guò)程中產(chǎn)生的空化作用使植物細(xì)胞因巨大壓力而造成細(xì)胞壁受損，從而加速植物中的有效成分溶出。該方法提取效率高、溶劑用量少[18]。孫協(xié)軍等人[19]的研究表明，山楂黃酮提取的最佳工藝參數(shù)為超聲波功率600 W，料液比1∶25.5（g∶mL），乙醇體積分?jǐn)?shù)90%，提取時(shí)間24.9 min，得到山植黃酮得率為0.036 3%。連林旺等人[20]在研究齒果酸模葉片過(guò)程中測(cè)得總黃酮得率為6.91%，其條件為提取溫度80℃，料液比1∶18（g∶mL），提取時(shí)間35 min，重復(fù)提取1次。

傳統(tǒng)的提取方法主要為有機(jī)溶劑提取法，因此甲醇和乙醇水溶液常被用于天然黃酮的提取。傳統(tǒng)提取方法雖然提取效率不高、溶劑用量大，但由于其對(duì)提取設(shè)備要求不高，適合大量生產(chǎn)，故為目前企業(yè)首選的黃酮提取方法。現(xiàn)代提取技術(shù)雖然提取效率高、溶劑用量少，節(jié)省了大量人力物力，但其對(duì)設(shè)備要求高，且部分提取技術(shù)對(duì)設(shè)備參數(shù)要求精細(xì)，故目前常應(yīng)用于小型科研試驗(yàn)中。

2.2 黃酮分離和純化

植物黃酮的主要分離方法見(jiàn)表1。

表1 植物黃酮的主要分離方法

由于大孔樹(shù)脂的吸附效果好且操作簡(jiǎn)單費(fèi)用低并對(duì)外界影響小，在試驗(yàn)過(guò)程中常使用大孔樹(shù)脂吸附法來(lái)進(jìn)行分離純化處理。王芬等人[31]的研究就出現(xiàn)使用D101型號(hào)樹(shù)脂黃杞葉總黃酮的回收率在90%以上。劉正軍[32]在研究中指出，目前運(yùn)用大孔樹(shù)脂吸附分離銀杏黃酮主要是在固定床和膨脹床中進(jìn)行，通過(guò)運(yùn)用電導(dǎo)法和CCD（電荷耦合器件）攝像法研究了LSCFB下行床和上行床的軸向固含率分布，從LSCFB四因素三水平吸附正交試驗(yàn)得出最佳的試驗(yàn)條件為顆粒粒徑范圍0.45~0.6 mm，裝柱高度50 cm，顆粒循壞速度0.285 kg/m2·s，下行床表觀液速0.15 mm/s。

3 植物黃酮生物活性

黃酮類化合物是植物次級(jí)代謝產(chǎn)物，種類繁多（目前發(fā)現(xiàn)的黃酮類有近1萬(wàn)種）[33]，生物功能多種多樣，且從植物中提取的這類黃酮沒(méi)有細(xì)胞毒性，藥物作用易控制[34]。包括如下幾個(gè)方面。

3.1 抗氧化活性

黃酮類化合物的抗氧化作用主要表現(xiàn)為：一是將黃酮類化合物轉(zhuǎn)化為酚基自由基，從而降低氧化鏈的反應(yīng)速度；二是通過(guò)金屬離子的螯合作用，抑制金屬離子誘導(dǎo)的過(guò)氧化反應(yīng)；三是抑制黃嘌呤氧化酶的活性；四是通過(guò)氧化自身抑制膽固醇和不飽和脂酸的氧化[33]。除此之外，黃酮類化合物還可影響一些酶的活性，如抑制黃嘌呤氧化酶的活性，提高超氧化物歧化酶、過(guò)氧化氫酶等的活性[34]。

梁征等人[35]用AB-8型樹(shù)脂對(duì)仙人掌表皮及果肉總黃酮進(jìn)行了純化，并證實(shí)其具有抗氧化活性；楊永濤[36]研究了羅布麻總黃酮大孔樹(shù)脂純化物的抗氧化能力，表明其對(duì)DPPH，·OH，O2-·，ABTS+均具有清除的效果，抗氧化活性高于總黃酮粗提物；吳婕等人[37]研究表明，當(dāng)甜茶葉總黃酮質(zhì)量濃度相同時(shí)，純化后的總黃酮對(duì)ABTS+清除的IC50由108.7 μg/mL降至77.6 μg/mL，表明大孔樹(shù)脂純化后的甜茶葉總黃酮具有較強(qiáng)的抗氧化能力；王寒冬等人[38]研究表明，經(jīng)DM130型樹(shù)脂純化后的趕黃草黃酮的DPPH自由基清除能力和還原力顯著提高；呂靜[49]通過(guò)對(duì)動(dòng)物組織進(jìn)行體外抗氧化作用的比色法試驗(yàn)，證實(shí)了荷葉黃酮具有很強(qiáng)的抗氧化能力。

3.2 降血脂作用

高脂血癥是動(dòng)脈粥樣硬化的主要發(fā)病機(jī)制，直接與心腦血管等疾病的發(fā)生關(guān)系，血脂代謝異常的治療能有效降低外周動(dòng)脈疾病的發(fā)生，心肌梗死、缺血性卒中和其他心血管疾病[40]。同時(shí)，不容忽視通過(guò)高脂血癥和血液流量減少導(dǎo)致的脂質(zhì)過(guò)氧化損傷和微循環(huán)。李淑珍[41]綜述了黃酮類化合物降血脂的可能機(jī)理是從膽固醇的抑制、清除和轉(zhuǎn)化3個(gè)方面進(jìn)行的，分別對(duì)應(yīng)的方法有抑制3-羥-3甲基戊二酰輔酶A（HMG-CoA）還原酶的活性，在轉(zhuǎn)錄水平阻止極低密度脂蛋白（LDLR）的合成和通過(guò)激活卵憐脂膽固醇?；D(zhuǎn)移酶（LCAT）活性[30]。黃欣欣[34]通過(guò)建立高脂血癥的小鼠模型，分析了大果山楂黃酮的對(duì)高脂血癥小鼠相關(guān)生理生化指標(biāo)的影響，如甘油三酯（TG）和膽固醇（TC），從而得到大果山楂黃酮的降脂作用的評(píng)價(jià)。

3.3 抑菌作用

抑菌性研究是指探討某種物質(zhì)是否可以抑制病原微生物的過(guò)程。在試驗(yàn)過(guò)程中常選金黃色葡萄球菌、枯草桿菌、大腸桿菌、毛霉、沙門氏菌等細(xì)菌及皮膚癬菌、紅色毛癬菌、石膏樣毛癬菌、石膏樣小孢子菌、絮狀表皮癬菌來(lái)進(jìn)行抑菌試驗(yàn)[42-43]。薛菁等人[44]通過(guò)對(duì)37℃培養(yǎng)后的抑菌試驗(yàn)結(jié)果的觀察，得出了柿子黃酮溶液的抑菌作用在大腸桿菌上沒(méi)有表現(xiàn)而金黃色葡萄球菌出現(xiàn)了抑菌現(xiàn)象。袁永成[45]在山楂粗黃酮的研究中選取了大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、枯草芽孢桿菌、黑曲霉、米曲霉等5種菌種對(duì)山楂粗黃酮進(jìn)行體外抑菌試驗(yàn)，并成功得出山楂粗黃酮對(duì)細(xì)菌有較強(qiáng)的抑制作用，而對(duì)于霉菌則效果不明顯這一結(jié)論。

3.4 抗疲勞作用

叢登立等人[46]在柴胡莖葉中的黃酮研究中，用不同劑量的黃酮提取物使運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)小鼠的運(yùn)動(dòng)時(shí)間增加，并從LDH活性和SOD活性等方面研究，表明了柴胡莖葉總黃酮具有抗疲勞的效用。

3.5 降血糖性

研究人員在鏈脈佐菌素（streptozotosin，STZ）誘導(dǎo)的T2DM大鼠模型中發(fā)現(xiàn)了山楂葉水提物可在不影響血漿基礎(chǔ)胰島素水平的情況下，呈劑量依賴性地降低血糖水平，對(duì)正常大鼠血糖無(wú)影響。研究中還發(fā)現(xiàn)，山楂果提取物能有效改善高糖、高脂誘導(dǎo)的T2DM小鼠高血糖，顯著促進(jìn)肝臟腺苔酸活化蛋白激酶（AMPK）磷酸化，減少磷酸烯醇式丙酮酸羚激酶（PEPCK）表達(dá)和葡萄糖生成。

3.6 對(duì)腸胃功能的作用

楊淑霞等人[47]在探討減輕阿奇霉素在輸液過(guò)程中所致胃腸道副作用的過(guò)程中，通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)得出山楂類食物能減輕阿奇霉素對(duì)于兒童的胃腸道副作用。歐賢紅等人[48]在廣西大果山楂對(duì)小鼠胃腸功能作用的研究中，通過(guò)探索廣西大果山楂（BFH）對(duì)小鼠胃液量、胃酸分泌量、胃蛋白酶活性和小鼠離體腸平滑肌的影響得到了BFH能增加胃液的分泌量、胃液的總酸度和總酸排出量，以及增加胃蛋白酶的活性和胃蛋白酶排出量，對(duì)腸管有一定的興奮作用。

3.7 抗動(dòng)脈粥樣硬化

動(dòng)脈粥樣硬化是一種常見(jiàn)的動(dòng)脈硬化的血管病，也是冠心病、腦梗死和外周血管病的主要原因[49]。王偉等人[50]在觀察丹參和山楂是否對(duì)大鼠動(dòng)脈粥樣硬化（AS）產(chǎn)生作用的過(guò)程中，通過(guò)將Wistar大鼠隨機(jī)分為對(duì)照組和造模組來(lái)進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，與模型組相比，各給藥組TC，TG，LDL-C，MDA，ET，TXB2水平及TXB2/PGF1α比值降低，HDL-C，SOD，NO，6-keto-PGF1α水平升高，CRP，IL-6，IL-8含量有不同程度的降低，對(duì)于TNF-α的釋放未見(jiàn)明顯影響，表明各藥可見(jiàn)不同程度的抑制主動(dòng)脈血管壁病理變化，從而得出大鼠AS可以被丹參山楂所干預(yù)。

3.8 抗腫瘤活性

衛(wèi)強(qiáng)等人[51]研究發(fā)現(xiàn)，小鼠S180實(shí)體瘤可以被皖南紅豆杉枝葉中的總黃酮所抑制，其是通過(guò)MTT法來(lái)觀察從皖南紅豆杉枝葉中提取的總黃酮提取液對(duì)小鼠S180實(shí)體瘤的生長(zhǎng)和免疫器官的影響，從而得出皖南紅豆杉枝葉中的總黃酮的體外抗腫瘤活性。呂輝[52]通過(guò)S180荷瘤小鼠對(duì)多糖和黃酮的抗腫瘤活性和免疫調(diào)節(jié)活性來(lái)對(duì)桑黃進(jìn)行比較，研究得到了小鼠S180肉瘤可被桑黃黃酮所抑制。

3.9 抑制酶活性

能使酶活性降低或失活的物質(zhì)被認(rèn)為具有抑制酶活的特點(diǎn)。在試驗(yàn)研究中，一般通過(guò)對(duì)胰脂肪酶和α-淀粉酶的活性進(jìn)行物質(zhì)的抑活生理特性。呂靜[39]在荷葉總黃酮化合物的研究中就通過(guò)抑制酶活性試驗(yàn)得到了胰脂肪酶和α-淀粉酶活性可被荷葉中的黃酮類物質(zhì)所抑制。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，目前對(duì)于山楂和荷葉的研究幾乎都僅限于對(duì)于黃酮生理活性的研究而對(duì)于減肥機(jī)制這種實(shí)際的應(yīng)用研究尚不全面，對(duì)于在產(chǎn)品加工過(guò)程中的實(shí)際效用并未有強(qiáng)力的試驗(yàn)依據(jù)所支撐，在產(chǎn)品加工過(guò)程中所發(fā)生的變化研究還不夠深入。在具體的加工生產(chǎn)過(guò)程中，黃酮類化合物在不同的情況下對(duì)對(duì)象所起到的效用是否相同，如何最大效益開(kāi)發(fā)出山楂和荷葉的使用價(jià)值，是未來(lái)研究的重點(diǎn)。這對(duì)促進(jìn)山楂和荷葉產(chǎn)業(yè)向高科技、新領(lǐng)域等高值化、深加工方向發(fā)展和對(duì)我國(guó)山楂和荷葉產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有著重要的意義。