低共熔溶劑提取黃酮類化合物的研究進(jìn)展*

高 敏，王 晴，王欣蘭，喬雪婷，趙惠茹

（西安醫(yī)學(xué)院 藥學(xué)院，陜西 西安 710021）

植物多糖是一類具有顯著生物活性的功能因子，具有抗氧化、抗菌抗病毒、延緩衰老、免疫調(diào)節(jié)、抑制腫瘤、降血糖、降血脂等作用，在藥品、保健品、食品領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，常用熱水浸提法、堿提取法、酶及復(fù)合酶提取法、超聲波或微波輔助提取法等進(jìn)行提取，但這些方法存在提取液不易保存、活性組分易損失、提取效率較低、對(duì)環(huán)境有污染等不足[1]。隨著綠色化學(xué)理念的不斷深入，目前開發(fā)了許多種新型環(huán)保綠色溶劑，其中低共熔溶劑（Deep Eutectic Solvent，DES）是由兩種或多種氫鍵供體和氫鍵受體按照一定比例混合而成，在室溫下呈液體狀態(tài)的低共熔混合物，具有不易揮發(fā)、價(jià)格便宜、毒性小、綠色環(huán)保、易制備、不需要純化等優(yōu)勢(shì)，因此，DES 在植物多糖的提取過程中應(yīng)用日益廣泛。本文綜述了近年來DES 提取植物多糖的方法及應(yīng)用，以期為植物多糖的綠色高效提取提供理論依據(jù)和新的思路。

1 低共熔溶劑的組成與分類

低共熔溶劑按照組成可分為以下4 種類型[2]：（1）季銨鹽與氫鍵供體，這類低共熔溶劑最為常用，其原理一般是季銨鹽中陰離子與氫鍵供體之間的氫鍵相互作用而產(chǎn)生的熔點(diǎn)降低，氫鍵供體的種類主要包括多元醇、羧酸和酰胺類物質(zhì)，如氯化膽堿與乙二醇；（2）季銨鹽與含水金屬鹽，這類金屬鹽溶劑的形成主要是由于金屬鹽的陰離子X-與配位體Y 通過共價(jià)鍵形成了電荷離域，導(dǎo)致熔點(diǎn)降低，例如氯化膽堿與CrCl3·6H2O；（3）季銨鹽與金屬鹽，同（2）一樣，也是主要由金屬鹽的陰離子X-與配位體Y 形成電荷離域，例如氯化膽堿與AgCl；（4）金屬鹵化物與氫鍵供體，這類溶劑是金屬鹵化物與氫鍵供體經(jīng)過不對(duì)稱分裂形成金屬陽離子和金屬陰離子，產(chǎn)生絡(luò)合反應(yīng)，使電荷密度降低，從而達(dá)到共熔，例如ZnCl2與尿素。

2 低共熔溶劑提取多糖的方法與應(yīng)用

目前，采用低共熔溶劑提取多糖的技術(shù)方法主要可分為浸提法、超聲輔助提取法和微波輔助提取法3 大類。

2.1 浸提法

其原理是植物細(xì)胞在溶劑中膨脹，發(fā)生質(zhì)壁分離，溶劑滲入細(xì)胞壁和細(xì)胞質(zhì)中，溶解植物中的有效成分，使其穿過細(xì)胞壁，擴(kuò)散到外部溶劑中。這種提取方法無需特殊設(shè)備，操作簡單，是實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)化生產(chǎn)中提取多糖最常用的方法。根據(jù)浸提溫度的不同可分為常溫?cái)嚢杞岱ê图訜峤岱▋深悺?/p>

2.1.1 常溫?cái)嚢杞岱?謝苗[3]等對(duì)比了5 種DESs提取的結(jié)果，最終按照氯化膽堿/尿素（摩爾比1∶2，含水量66%）的比例配制低共熔溶劑來提取靈芝中的多糖，進(jìn)行響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)得到靈芝的最優(yōu)提取工藝為：料液比為1∶20（g∶mL），提取1.9h，離心（7656g，20min）、抽濾、定容、醇沉7.3h，靈芝多糖的提取率為1.10%，比常規(guī)熱水浸提法提高了83.33%，此法工藝條件溫和，不需要高溫高壓，多糖的提取率較高，水解和生物分解損失率低。

2.1.2 加熱浸提法 由于升高溫度有助于植物組織中多糖的溶解和擴(kuò)散，因此，可提高提取效率。以低共熔溶劑和一定量的水為提取溶劑，采用加熱的方法浸提多糖的應(yīng)用見表1。

表1 加熱浸提法提取植物多糖的分析比較Tab.1 Analysis and comparison of plant polysaccharides extraction by heating extraction

2.2 超聲輔助提取法

超聲輔助提取法是利用超聲波的空化作用、機(jī)械效應(yīng)和熱效應(yīng)，使植物細(xì)胞壁及整個(gè)生物體的破裂在瞬間完成，縮短了破碎時(shí)間，同時(shí)超聲波產(chǎn)生的振動(dòng)作用加強(qiáng)了胞內(nèi)物質(zhì)的釋放、擴(kuò)散和溶解，從而顯著提高提取效率。超聲輔助低共熔溶劑在植物多糖的提取過程中應(yīng)用較為廣泛。采用超聲輔助提取法提取多糖的應(yīng)用見表2。

表2 超聲輔助提取植物多糖的分析比較Tab.2 Comparison of ultrasonic assisted extraction of plant polysaccharides

2.3 微波輔助提取法

微波輔助提取法是使用適當(dāng)?shù)娜軇┰谖⒉ǚ磻?yīng)器中從植物、礦物、動(dòng)物組織等中提取各種化學(xué)成分的技術(shù)和方法，具有加熱迅速、高效節(jié)能、安全環(huán)保、易于控制等優(yōu)點(diǎn)。羅光宏等[28]用氯化膽堿和1,4-丁二醇（物質(zhì)的量比為1∶4）混合做為最佳提取溶劑，在溶劑含水量29%、提取時(shí)間28min、提取溫度81℃、固液比20（mg∶mL）的條件下提取螺旋藻多糖，平均得率為109.80mg·g-1。于秋菊等[29]在復(fù)合酶（纖維素酶、果膠酶、木瓜蛋白酶，質(zhì)量比為1∶1∶1）存在的條件下微波輔助提取枸杞子多糖，在單因素實(shí)驗(yàn)考察低共熔溶劑的摩爾比、含水量、液固比、微波功率、輻射時(shí)間、復(fù)合酶添加量、酶解時(shí)間、酶解溫度對(duì)多糖提取率影響的基礎(chǔ)上，采用星點(diǎn)設(shè)計(jì)-響應(yīng)面法優(yōu)化提取工藝為：氯化膽堿/乙二醇摩爾比為1∶3、含水量為30%制備低共熔溶劑、液固比為52（mL∶g）、酶加入量為1.37%、微波功率為550W、酶解溫度為47℃、微波輻射時(shí)間為6min、酶解時(shí)間為2.5h，多糖提取率為6.45%。文獻(xiàn)[30]報(bào)道了通過單因素和響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，確定了鷹嘴豆中多糖類物質(zhì)的最佳提取條件為：氯化膽堿為氫鍵受體，檸檬酸為氫鍵供體，二者摩爾比為3∶1，構(gòu)建低共熔溶劑體系，含水量20%、料液比為1∶15（g∶mL）、微波功率為750W、微波時(shí)間2.5min，此時(shí)多糖的得率為8.31%。

3 結(jié)語

低共熔溶劑作為生物相容性好、安全性高、環(huán)境友好、萃取能力強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)效益高、可選擇組合的新型綠色溶劑，其溶解能力和范圍廣泛，可以溶解多種生物大分子，為提取多糖提供了新思路，與傳統(tǒng)提取法相比，DES 提取的植物多糖具有更好的生物活性和功能特性。但目前低共熔溶劑還處于發(fā)展階段，其在提取過程中對(duì)活性成分的結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)有影響，且DES 會(huì)出現(xiàn)高黏度和糊狀稠度的情況，因而導(dǎo)致提取效率下降。雖然可用于制備合成DES 的氫鍵受體和氫鍵供體的種類較多，但只有其中的一部分經(jīng)過設(shè)計(jì)后具有優(yōu)良的提取效果，應(yīng)用不同體系DES 提取得到的化學(xué)成分的理化性質(zhì)和生物活性也存在一定的差異。因此，在制備合成DES 時(shí)，要充分考慮被提取組分的化學(xué)結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)、提取方法等實(shí)驗(yàn)條件對(duì)結(jié)果的影響。