洋薊活性成分提取技術(shù)與方法研究進(jìn)展

洋薊，又稱(chēng)朝鮮薊、法國(guó)百合，菊科，是一種古老的多年生草本植物。洋薊中的活性成分主要是黃酮類(lèi)和酚類(lèi)化合物，具有多種生理活性，包括抗凝血、保護(hù)心血管系統(tǒng)以及抗菌消炎等，因此，洋薊在食品和藥品領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用潛力。

近年來(lái)，洋薊的活性成分及其開(kāi)發(fā)利用成為了重點(diǎn)話題。賀便（2022）通過(guò)改進(jìn)提取工藝優(yōu)化了洋薊膳食纖維的質(zhì)量和功能性，為食品工業(yè)中利用洋薊纖維開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品提供了技術(shù)支持。王興?。?023）的研究則深化了人們對(duì)洋薊素生物藥劑學(xué)屬性的理解，為洋薊作為潛在藥物的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)奠定了基礎(chǔ)。這些研究成果不僅展示了洋薊的多功能性及其活性成分的獨(dú)特性，也為未來(lái)有關(guān)洋薊的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用開(kāi)發(fā)提供了重要的科學(xué)依據(jù)和技術(shù)路徑。

一、洋薊活性成分的常用提取技術(shù)

目前，植物活性成分的常見(jiàn)提取方法有溶劑法、水蒸氣蒸餾法、萃取法、超臨界二氧化碳提取分離法、電泳法、壓榨法等。按提取原理的不同，可將其分為生物提取法、化學(xué)提取法和物理提取法。

生物提取法主要依據(jù)生物活性物質(zhì)分子本身的理化特性，如溶解度、帶電性、揮發(fā)性等進(jìn)行分離純化。王興?。?023）的研究為洋薊素的提取和生物藥劑學(xué)基礎(chǔ)提供了詳細(xì)的數(shù)據(jù)和方法學(xué)支持。通過(guò)采用高效液相色譜法（HPLC）建立了洋薊素的測(cè)定方法，確保了測(cè)定的準(zhǔn)確性和快速性。結(jié)果顯示，血漿中洋薊素的穩(wěn)定性會(huì)受到pH和血漿代謝酶的影響，且這種穩(wěn)定性具有濃度依賴(lài)性。

化學(xué)提取法是提取活性成分的主要方法，常見(jiàn)的有萃取法、超聲波輔助提取等方法。賀便（2022）的研究成功展示了通過(guò)改進(jìn)化學(xué)提取技術(shù)，可以有效地從洋薊副產(chǎn)品中提取出具有優(yōu)異功能性的可溶性膳食纖維。

物理提取法是依據(jù)物質(zhì)的物理特性，采取過(guò)濾、結(jié)晶、重結(jié)晶、滲析、升華等方式使物質(zhì)分離純化的過(guò)程。張燕飛（2023）聚焦于大薊醇提物對(duì)奶牛乳房炎的治療作用及其機(jī)制，采用三因素、三水平正交實(shí)驗(yàn)確定了大薊醇提物的最佳提取條件：提取溫度95℃、提取時(shí)間2h、乙醇濃度55%和固液比1：8。對(duì)這種方法進(jìn)行優(yōu)化后，提取得率最高達(dá)到了23.6%。

隨著各類(lèi)科學(xué)技術(shù)的飛躍發(fā)展，植物活性成分提取技術(shù)也取得了進(jìn)步，目前是將生物提取法、化學(xué)提取法和物理提取法相組合并進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)對(duì)原材料干燥、預(yù)處理、粉碎等過(guò)程進(jìn)行改性甚至復(fù)合改性，可大大提高植物活性成分的提取率，并能發(fā)現(xiàn)新的有效成分。

二、洋薊活性成分提取技術(shù)的優(yōu)化

在提取洋薊活性成分的過(guò)程中，可通過(guò)優(yōu)化原材料干燥、預(yù)處理等各個(gè)階段的技術(shù)或采用復(fù)合技術(shù)，提高活性成分得率以及可溶性纖維等成分的比率。

（一）優(yōu)化原材料干燥方法

1.熱風(fēng)干燥。熱風(fēng)干燥（HAD）是利用熱空氣作為干燥介質(zhì)，通過(guò)空氣的持續(xù)對(duì)流循環(huán)蒸發(fā)物料表面的水分。

2.真空干燥。真空干燥（VD）又名減壓干燥，通過(guò)降低水的沸點(diǎn)來(lái)降低干燥溫度或縮短加熱時(shí)間。王彩霞（2018）等以紅棗為實(shí)驗(yàn)材料，通過(guò)響應(yīng)面法優(yōu)化真空干燥工藝，確定最佳條件為：物料厚度3mm、真空度0.08MPa、干燥溫度60℃，此條件下生產(chǎn)的產(chǎn)品色澤均勻、香氣濃郁且酥脆，感官評(píng)分高達(dá)91.68分。

3.真空冷凍干燥。真空冷凍干燥（VFD）也稱(chēng)為升華干燥，是通過(guò)冰的升華，在低壓和低溫條件下干燥物料的過(guò)程。王海鷗（2018）等將真空冷凍干燥與熱風(fēng)、微波和氣流膨化等方法相結(jié)合，并將其應(yīng)用于水蜜桃脆片的制作，發(fā)現(xiàn)純凍干處理的產(chǎn)品品質(zhì)最優(yōu)，凍干-微波處理的品質(zhì)最差，其他兩種方法處理的產(chǎn)品品質(zhì)居中。

4.微波干燥。微波干燥（MD）是采用微波電場(chǎng)內(nèi)部加熱物料的方式，通過(guò)水分子的極化和頻繁轉(zhuǎn)動(dòng)引發(fā)分子間的碰撞，將微波能轉(zhuǎn)化為熱能，從而加熱水分子并促使其蒸發(fā)，最終實(shí)現(xiàn)物料干燥。

（二）優(yōu)化原材料預(yù)處理方法

1.蒸汽預(yù)處理。在探索朝鮮薊預(yù)處理方法的研究過(guò)程中，蒸汽預(yù)處理作為一種有效方法被廣泛應(yīng)用于抑制酶促褐變現(xiàn)象。王振帥（2020）的研究提供了詳盡的數(shù)據(jù)和比較分析，突出了蒸汽預(yù)處理在保留朝鮮薊中的多酚類(lèi)化合物和防止色澤變化方面的有效性。

2.漂燙預(yù)處理。王振帥（2020）探討了漂燙預(yù)處理方法對(duì)朝鮮薊原材料的影響。采用不同的水溫對(duì)朝鮮薊原材料進(jìn)行漂燙處理后，測(cè)定其中多酚氧化酶（PPO）的殘余活性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，漂燙處理可減少酶促褐變，同時(shí)保留朝鮮薊中的總酚含量和良好色澤。此外，與未處理組相比，這種處理方法能夠明顯提高朝鮮薊粉的總酚和總黃酮含量，顯示出其抗氧化特性。

3.微波預(yù)處理。王振帥（2020）探討了微波處理朝鮮薊的效果，實(shí)驗(yàn)表明，該方法能顯著提高樣品的總酚含量（33.92mg/g）和總黃酮含量（66.71mg/g），并在保護(hù)色澤方面表現(xiàn)出色。

4.低溫冷凍預(yù)處理。低溫冷凍預(yù)處理是指將原材料冷凍至玻璃化轉(zhuǎn)變溫度或低于其脆化溫度，然后對(duì)其進(jìn)行粉碎。徐田輝等（2021）的研究表明，經(jīng)過(guò)低溫冷凍-超微粉碎處理的洋薊膳食纖維，不僅能有效降低肥胖小鼠的體重，還能改善與肥胖相關(guān)的多種生理癥狀。這為證明洋薊膳食纖維的減肥和保健作用提供了科學(xué)依據(jù)，同時(shí)也展示了低溫冷凍預(yù)處理在提高食品功能性方面的潛力。

5.高能納米沖擊磨預(yù)處理。高能納米沖擊磨預(yù)處理是一種先進(jìn)的技術(shù)，旨在通過(guò)物理方法改善洋薊膳食纖維的結(jié)構(gòu)及理化性質(zhì)。王雅怡等（2022）利用這一技術(shù)對(duì)洋薊膳食纖維進(jìn)行了處理，研究結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)處理的洋薊膳食纖維的顆粒更細(xì)致、分布更均勻。

（三）優(yōu)化原材料改性方法

1.超微粉碎改性。超微粉碎技術(shù)是通過(guò)機(jī)械或流體力學(xué)手段產(chǎn)生強(qiáng)剪切力，從而斷裂糖苷鍵、增加比表面積和暴露親水基團(tuán)，改變膳食纖維的組成、結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)特性。王安建等（2010）運(yùn)用該技術(shù)對(duì)玉米皮進(jìn)行改性，得到了更小粒徑的顆粒；對(duì)持水力、膨脹力、陽(yáng)離子交換能力以及飽和與不飽和脂肪持油力等指標(biāo)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)與對(duì)照相比，實(shí)驗(yàn)組的各指標(biāo)均有一定程度的提高。這主要?dú)w因于通過(guò)超微粉碎得到了粒徑更小和比表面積更大的顆粒，提高了親水性。李倫等（2009）對(duì)米糠IDF進(jìn)行超微粉碎改性，也得到了相同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

2.超微粉碎-高壓均質(zhì)復(fù)合改性。超微粉碎-高壓均質(zhì)復(fù)合改性技術(shù)是使料液高速通過(guò)均質(zhì)腔，在高速剪切、高頻振動(dòng)、空穴效應(yīng)和對(duì)流撞擊的作用下細(xì)化物料，并提升產(chǎn)物的均勻性和穩(wěn)定性。丁莎莎等（2017）使用此技術(shù)對(duì)油橄欖果渣IDF進(jìn)行改性，發(fā)現(xiàn)改性后產(chǎn)品的持水力、膨脹力、持油力均有所提升。Fan等（2017）的研究顯示，經(jīng)超微粉碎-高壓均質(zhì)改性的紫薯IDF在乳化穩(wěn)定性、α-葡萄糖苷酶抑制活性和抗氧化活性方面均明顯優(yōu)于經(jīng)高靜水壓改性的產(chǎn)物。這些效益的產(chǎn)生主要是因?yàn)榭扇苄越M分的增加、顆粒度的減小以及表面結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化。

3.微波和微波粉碎改性。張林威等（2023）通過(guò)超微粉碎與微波復(fù)合改性技術(shù)從洋薊加工副產(chǎn)物中提取可溶性膳食纖維（SDF），研究以SDF的得率為主要評(píng)價(jià)指標(biāo)，通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)探索檸檬酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)、液料比、微波功率和微波時(shí)間四個(gè)關(guān)鍵因素的影響，并進(jìn)一步通過(guò)響應(yīng)面法進(jìn)行工藝優(yōu)化，結(jié)果顯示，使用超微粉碎與微波復(fù)合改性技術(shù)所得到的SDF含量顯著提高。

4.超聲波改性。Xi等（2023）采用蒸汽爆破輔助超聲波方法提取青稞麩皮中的水溶性膳食纖維（SDF），相較于傳統(tǒng)的水溶液提取方法，該方法顯著提高了SDF的得率。這說(shuō)明超聲波輔助蒸汽爆破能有效破壞植物細(xì)胞壁，從而釋放更多的水溶性纖維。

5.蒸汽爆破-超微粉碎改性。ZHAI等的研究表明，蒸汽爆破能夠提高刺梨果渣DF的水合能力（WHC）、溶脹能力（SC）和油脂持有能力（OHC）。這主要是因?yàn)檎羝圃黾恿薉F的比表面積和孔隙率，從而暴露了更多的水分子結(jié)合位點(diǎn)。但是，蒸汽爆破也可能導(dǎo)致蛋白質(zhì)解聚，從而降低WHC、SC和OHC。此外，蒸汽爆破過(guò)程中的物化變化復(fù)雜，難以精確控制處理強(qiáng)度，易引發(fā)有效成分的降解和美拉德反應(yīng)。XIAO等研究在柚子皮上應(yīng)用球磨處理方法，發(fā)現(xiàn)該方法可顯著提升柚子皮的WHC、SC和OHC。同樣，YAN等發(fā)現(xiàn)，經(jīng)超微粉碎后，蘋(píng)果渣的WHC和OHC顯著提升。然而，超微粉碎也可能降低某些食品的水化性能，如香菇和柑橘皮。

6.高壓均質(zhì)和膠體磨改性。高壓均質(zhì)技術(shù)是應(yīng)用高壓力使物料在短時(shí)間內(nèi)通過(guò)狹窄空間，不僅能提高物料的均質(zhì)性，還能顯著改變IDF的微觀結(jié)構(gòu)。丁莎莎等（2017）探討了高壓均質(zhì)和膠體磨改性技術(shù)對(duì)油橄欖果渣中水不溶性膳食纖維（IDF）的影響，通過(guò)改進(jìn)IDF的物理和化學(xué)性質(zhì)，增強(qiáng)其功能性和應(yīng)用潛力。結(jié)果表明，兩種處理技術(shù)都未對(duì)IDF的官能團(tuán)組成產(chǎn)生影響，表明改性過(guò)程不涉及化學(xué)結(jié)構(gòu)的根本改變。此外，結(jié)晶結(jié)構(gòu)和結(jié)晶度也未受影響，仍然保持了纖維素I型的特征衍射峰。

三、展望

隨著科技的進(jìn)步以及對(duì)洋薊活性成分進(jìn)行深入研究的需要，傳統(tǒng)提取方法會(huì)越來(lái)越難以滿足現(xiàn)實(shí)需求，未來(lái)需優(yōu)化和開(kāi)發(fā)新的提取技術(shù)，如超臨界CO2提取、微波輔助提取、超聲波輔助提取等，從而提高提取效率并減少有害溶劑的使用。

此外，隨著環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，綠色提取技術(shù)將成為研究熱點(diǎn)。例如，使用環(huán)境友好型溶劑（如離子液體、深層溶劑等）和水提取技術(shù)，不僅可以減少環(huán)境污染，也有助于提高活性成分的提取純度和質(zhì)量。利用計(jì)算機(jī)模擬和數(shù)學(xué)建模來(lái)優(yōu)化提取過(guò)程，能夠在不實(shí)際開(kāi)展實(shí)驗(yàn)的情況下預(yù)測(cè)最佳提取條件，從而節(jié)約研究成本和時(shí)間。這種方法也有助于精確控制提取參數(shù)，如溫度、壓力、時(shí)間等，以獲得最佳的提取效果。納米技術(shù)能夠改善洋薊活性成分的生物可用性和穩(wěn)定性，通過(guò)開(kāi)發(fā)納米載體或納米粒子，用于包裹、穩(wěn)定或增強(qiáng)洋薊中活性成分的吸收和利用，是未來(lái)的一個(gè)重要研究方向。

總之，未來(lái)洋薊活性成分的提取技術(shù)與方法將更加多樣化，也會(huì)更加高效、綠色和智能化，以滿足保健品和藥品企業(yè)的需求。

作者簡(jiǎn)介：李翠（1982-），女，漢族，云南建水人，副教授，博士，研究方向?yàn)榄h(huán)境化工與生物資源開(kāi)發(fā)利用。