植物中黃酮類化合物的提取方法及其應(yīng)用*

吳?，?，倪春林，王 磊

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué)材料與能源學(xué)院制藥工程系，廣東 廣州 510642)

黃酮是一種天然活性產(chǎn)物，廣泛存在于自然界的多種植物中，具有消炎抗菌、抗氧化和降低膽固醇等多種功效。依據(jù)其多種的生物活性，黃酮類化合物在生物醫(yī)藥、食品等領(lǐng)域均有應(yīng)用，本文主要綜述了基于綠色溶劑提取法、微波萃取法、超高壓提取法等在內(nèi)的植物中黃酮類化合物的提取方法，為往后黃酮類化合物提取工藝的改良及創(chuàng)新起到參考作用。

1 提取工藝及其應(yīng)用

1.1 基于綠色溶劑提取法

綠色溶劑，主要是指水、離子液體、超臨界流體等，因其擁有綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于植物中黃酮類物質(zhì)的提取。

1.1.1 超臨界流體萃取法

超臨界流體萃取法是利用超臨界流體來萃取某種高沸點(diǎn)和熱敏性成分，從而分離和提純，超臨界流體是指溫度和壓力略超過或幾乎接近臨界并且狀態(tài)介于氣體和液體之間的流體[1]。該法對環(huán)境友好、高效節(jié)能、毒性低且提取率高，但相關(guān)設(shè)備成本高昂，且不適于提取極性較大的黃酮類化合物。超臨界流體中最常用的是CO2，主要影響參數(shù)為料液比、夾帶劑流量等。鮑玲玲等人采用超臨界CO2萃取法提取果皮中的黃酮類化合物，在最佳提取條件下，黃酮的提取率達(dá)14.96%[2]。

1.1.2 離子液體提取法

離子液體提取法是一種基于離子液體對纖維素的較強(qiáng)的溶解能力，破壞植物細(xì)胞的細(xì)胞壁，釋放細(xì)胞中有效成分的方法。這種方法條件十分溫和，提取時間短且提取效率高，主要影響參數(shù)為離子液體的選擇及濃度。賈曉麗等[3]利用超聲輔助季膦離子液體來提取野生艾草總黃酮，在最優(yōu)工藝條件下，艾草總黃酮提取率為18.45%。

1.1.3 水熱法

水熱法的原理是利用一定的水熱溫度和壓力破裂植物細(xì)胞的細(xì)胞壁，促進(jìn)溶劑的滲透，釋放細(xì)胞內(nèi)有效活性成分。該法成本低，操作簡單，后續(xù)處理簡便，不會影響物質(zhì)的生物活性。李杰等[4]利用水熱法提取黃芩中的3種黃酮類物質(zhì)，通過響應(yīng)面法進(jìn)行優(yōu)化。大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，該法能夠極大減小操作的隨機(jī)性、盲目性。

1.1.4 醇提法

乙醇成本低，對環(huán)境污染小，處理方便，乙醇溶液常被選用來提取植物中的黃酮類物質(zhì)。石同同等[5]用超聲波輔助乙醇提取中華苦荬菜總黃酮，得到總黃酮得率為1.34%；楊樹青等[6]用超聲波輔助乙醇正交提取山苦荬總黃酮，提取率為4.76%。

1.1.5 亞臨界水提取法

亞臨界水提取法的原理是以溫度為沸點(diǎn)與臨界點(diǎn)之間的亞臨界水為提取溶劑，通過調(diào)節(jié)溫度和壓力，使得亞臨界水的極性發(fā)生變化，提取有效成分。該法提取效率高、成本低、效果好。Cheigh等[7]研究對比亞臨界水提取、熱水提取和有機(jī)溶劑提取這三種方法，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明亞臨界水提取法得到的黃酮提取效率和黃酮得率比熱水提取法及有機(jī)溶劑提取法高。

1.1.6 天然深層共晶溶劑提取法

天然深層共晶溶劑是一種混合物，由兩種或兩種以上含有氫鍵的供體及其受體構(gòu)成，它的成本比較低，沒有毒性，十分環(huán)保而且操作方便。Meng等[8]分別用有機(jī)溶劑提取法和天然深層共晶溶劑提取法提取蒲黃中的黃酮類物質(zhì)，結(jié)果表明天然深層共晶溶劑提取法的提取效率更高。

1.2 微波萃取法

微波萃取法的原理是利用微波射線輻射植物細(xì)胞，升高植物細(xì)胞的內(nèi)部溫度、增大內(nèi)部壓力，使得細(xì)胞壁破裂，有效成分被釋放。這種方法環(huán)保節(jié)能、提取效率高、選擇性比較強(qiáng)、應(yīng)用廣。谷政偉[9]采用微波輔助堿液提取花生殼黃酮，在最佳提取條件下，黃酮提取得率為1.113%。

1.3 超聲提取法

超聲提取法的原理是通過超聲波的空化作用，一定程度上破壞植物細(xì)胞的細(xì)胞膜，釋放內(nèi)部的有效成分，提取液的不斷振蕩會加快擴(kuò)散提取液中的溶質(zhì)，超聲波產(chǎn)生的熱效應(yīng)穩(wěn)定了水溫，對原料有水溶作用[10]。這種方法能夠有效地縮短提取時間而且提取效率高，操作簡單，該方法主要影響參數(shù)為超聲波功率、乙醇體積分?jǐn)?shù)。李詠梅等[11]分別用乙醇浸提和超聲輔助提取法提取梅州金柚柚籽中的總黃酮，結(jié)果表明超聲輔助提取金柚籽中黃酮得率比乙醇浸提法高。

1.4 酶解提取法

酶解提取法的原理是纖維素酶催化裂解植物細(xì)胞細(xì)胞壁上的β-D-葡萄糖苷鍵，破壞細(xì)胞壁，釋放出內(nèi)部的有效成分。該法一般會與超聲振動技術(shù)結(jié)合，加快細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的流動。具有高效節(jié)能，有效成分提取率高等優(yōu)點(diǎn)。李俠等[12]利用超聲波輔助酶解法來提取綠豆皮中的黃酮類化合物，在最佳提取條件下，黃酮得率可達(dá)到(0.831±0.020)%，比單獨(dú)超聲波提取時得率高。

1.5 回流提取法

回流提取法的原理是在加熱過程中，易揮發(fā)的有機(jī)溶劑回流提取提取瓶內(nèi)的有效成分。但該法消耗較多有機(jī)溶劑，需要多次添加、反復(fù)回流提取造成浪費(fèi)，操作繁瑣。連續(xù)回流提取法利用溶劑的回流作用以及虹吸原理，使用較少的有機(jī)溶劑，同時有效成分提取率高。荊常亮[13]對比回流法和超聲波輔助法對紫花苜蓿總黃酮的提取效果，回流提取法在最佳提取條件下，黃酮提取量為4.72 mg/g。

1.6 閃式提取法

閃式提取法的原理是在室溫及合適的溶劑中，利用高速機(jī)械剪切力破碎中藥材至細(xì)微的顆粒，通過劇烈攪拌和強(qiáng)力震動來溶解有效成分，該法具有提取效率高、時間短、溶劑用量少、不破壞熱敏性成分等優(yōu)點(diǎn)[14]。陳俊波等[15]研究閃式提取荷葉總黃酮的工藝條件，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在最佳提取條件下，閃式提取法得到的黃酮提取率最高，同時穩(wěn)定性好，可以廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域中。

1.7 超高壓提取法

超高壓提取法的原理是利用高壓改變植物細(xì)胞中化合物的非共價鍵，破壞細(xì)胞壁，釋放細(xì)胞內(nèi)的有效成分。該法提取效率高，提取時間短。張翔等[16]應(yīng)用超高壓提取法提取淫羊藿中的黃酮，結(jié)果表明超高壓提取工藝的提取率比加熱回流法高。

1.8 內(nèi)部沸騰法

內(nèi)部沸騰法的原理是使植物細(xì)胞的內(nèi)部組織沸騰從而帶來對流速度，加速細(xì)胞內(nèi)的有效成分的釋放，該法一般會與超聲波輔助作用，具有高效快速、操作簡便等優(yōu)點(diǎn)。汪建紅[17]采用超聲波輔助內(nèi)部沸騰法提取臍橙皮黃酮，在最佳提取條件下，黃酮平均得率為0.9449%，高于相同條件下單純超聲波法及單純內(nèi)部沸騰法。

1.9 表面活性劑輔助提取法

表面活性劑輔助提取法是一種利用表面活性劑吸附、潤濕、增溶和分散等的一系列的物理化學(xué)作用提取植物細(xì)胞中有效成分的方法[18]。表面活性劑能增加植物細(xì)胞細(xì)胞壁的滲透性，促進(jìn)有效成分的提取。該法提取時間短，提取效率高，成本低，主要影響參數(shù)為表面活性劑的濃度、結(jié)構(gòu)等。陳瓊等[19]利用表面活性劑輔助提取青錢柳中的黃酮，總黃酮含量為(76.27±0.27)mg/g。

1.10 蒸汽爆破輔助提取法

蒸汽爆破輔助提取法的原理是利用高溫高壓，當(dāng)高溫飽和蒸汽的滲透與瞬間壓力的釋放同時作用于植物細(xì)胞使其破裂，釋放內(nèi)部有效成分。該法提取時間不宜過長，否則將會影響黃酮類化合物的生物活性。張兵兵等[20]利用蒸汽爆破法提取銀杏葉中黃酮類化合物，結(jié)合響應(yīng)面法優(yōu)化提取工藝，在最佳提取條件下，銀杏黃酮得率為7.67 mg/g，與傳統(tǒng)有機(jī)溶劑提取法相比，提取率提高了2.1倍。

1.11 脈沖電場輔助提取法

高壓脈沖電場的作用過程是：與容器絕緣的兩個電極在短時且重復(fù)的高壓脈沖電場下處理容器內(nèi)的樣品。作用于植物細(xì)胞時，在電脈沖的作用下，細(xì)胞質(zhì)膜滲透性增加，促使細(xì)胞內(nèi)的有效成分流出。該法操作簡便安全、溫度變化不大、時間短、耗能低、但設(shè)備成本較高。代名君等[21]利用高壓脈沖電場技術(shù)提取葛花總黃酮，在最佳提取條件下，提取得到的黃酮得率達(dá)10.373%。

1.12 加壓液體提取法

加壓液體提取法是一種提高溶劑溫度和壓力，改變提取體系的動力學(xué)特征和分配系數(shù)，從而達(dá)到萃取樣品目的的方法，該法具有提取時間短、原料消耗少、操作方便簡單等優(yōu)點(diǎn)，但是相關(guān)設(shè)備成本高[22]。Xi等[23]利用加壓液體提取法來提取槐花中的黃酮類化合物，在最佳提取條件下，提取得到的黃酮量為(200.00±8.63)mg/g。

1.13 動態(tài)高壓微流化輔助提取法

動態(tài)高壓微流化輔助提取法是一種結(jié)合高速的沖擊、高頻的振動、瞬時壓力的下降、強(qiáng)烈的剪切、空化及超高壓的綜合力量的動態(tài)高壓技術(shù)[24]。這種方法的提取效率高且對環(huán)境環(huán)保，但是相關(guān)設(shè)備成本較高。Jing等[25]利用動態(tài)高壓微流化輔助提取香附葉中總黃酮，黃酮提取率比對照組高。

1.14 半仿生提取法

傳統(tǒng)的半仿生提取法主要是以水為溶劑，在高溫下進(jìn)行煎煮，但過程中藥物有效成分的結(jié)構(gòu)容易發(fā)生改變。目前，在超聲波、微波等其他技術(shù)的輔助下，該法能夠有效地避免有效成分的損失，更加廣泛地應(yīng)用在有效成分的提取中。該法具有提取時間短、成本低、能夠保持有效成分的生物活性等的優(yōu)點(diǎn)。牛廣俊等[26]利用超聲輔助半仿生提取金花茶花中的黃酮類成分，在最佳提取條件下，總黃酮得率為135.05 mg/g。

1.15 超濾法

超濾法是利用超濾膜膜孔的大小不同，根據(jù)有效成分的分子形狀及其相對分子質(zhì)量，對分子進(jìn)行篩分和吸附等，實(shí)現(xiàn)分子之間的分離。該技術(shù)操作方便簡單，安全環(huán)保，主要影響因素為超濾的壓力和溫度。徐秋燕等人利用超濾法研究提取銀杏葉和絞股藍(lán)中的黃酮，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明絞股藍(lán)提取物和銀杏葉提取物的黃酮含量分別為3.58%和4.83%[27]。

2 結(jié) 語

黃酮類化合物具有的抗菌抗腫瘤、消炎、抗氧化等生物活性，使得黃酮類化合物的提取工藝及其應(yīng)用成為熱點(diǎn)。黃酮類化合物廣泛存在于自然界的植物中，本文綜述了近年來植物中黃酮類化合物的提取方法及其應(yīng)用，影響黃酮類化合物提取的原因主要是提取時間、提取溫度、對設(shè)備要求高等，提取方法從傳統(tǒng)的水熱法發(fā)展到現(xiàn)在的微波萃取法、超聲波提取法等，過程中進(jìn)行了很多的優(yōu)化和改進(jìn)，與當(dāng)下新興科技結(jié)合，目前關(guān)于黃酮類化合物提取的方法更多只是適用于實(shí)驗(yàn)室提取，小劑量的實(shí)驗(yàn)提取很難應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，其中生產(chǎn)成本高、生產(chǎn)效率低是主要原因。同時各種提取方法的交叉應(yīng)用較少，新興的提取技術(shù)相互輔助，傳統(tǒng)的提取方法也可以與新興科技結(jié)合，有機(jī)會突破局限性和科研應(yīng)用的瓶頸，得到更優(yōu)的提取方法。希望本文能夠給往后黃酮類化合物提取工藝帶來借鑒和參考的作用，并從中不斷完善，優(yōu)化提取工藝，突破局限性獲得具有提取率更高、成本更低等優(yōu)點(diǎn)的提取工藝。