徐秋燕,張錄錄,陳益人

(武漢紡織大學(xué)紡織科學(xué)與工程學(xué)院,湖北武漢430073)

植物中黃酮類化合物的提取方法

徐秋燕,張錄錄,陳益人*

(武漢紡織大學(xué)紡織科學(xué)與工程學(xué)院,湖北武漢430073)

介紹了各種植物中黃酮類化合物的提取原理和不同的提取方法在黃酮類化合物提取中的應(yīng)用。探討了采用超聲波輔助乙醇浸漬棉纖維提取黃酮類化合物的可行性。

黃酮類化合物;超聲波;提取方法;棉纖維

黃酮類化合物在植物界中分布廣泛,存在于植物的葉子和果實(shí)中,是植物經(jīng)光合作用產(chǎn)生的一大類化合物[1]。藥理和臨床試驗(yàn)表明,黃酮類化合物在心腦血管疾病的預(yù)防和治療、抗菌、抗炎、抗病毒、止咳平喘、祛痰等方面均有一定的療效[2-3]。由于黃酮類化合物具有多種多樣的生理活性,針對(duì)各種植物中黃酮類化合物提取工藝的研究報(bào)道很多,本文對(duì)采用超聲波輔助乙醇浸漬棉纖維提取其中黃酮類化合物的可行性進(jìn)行了初步探究。

1 黃酮類化合物提取方法概述

1.1 水提法

水提法在提取過程中要考慮加水量、浸泡時(shí)間、煎煮時(shí)間及煎煮次數(shù)等因素。該方法成本低,操作簡(jiǎn)單,適合工業(yè)化大生產(chǎn)。代容春等用不同方法提取扁蓄中黃酮類化合物,分析比較發(fā)現(xiàn)用水提法提取扁蓄中黃酮類化合物,提取率低且在存放過程中易腐敗變質(zhì),提取液過濾、濃縮等操作困難又費(fèi)時(shí),提取液中含有較多的蛋白質(zhì)和糖類等易溶于水的成分,易霉變[4]。

1.2 堿性水或堿性稀醇提取法

黃酮類化合物大多具有酚羥基,可用堿性水或堿性稀醇浸出,經(jīng)酸化后得到黃酮類化合物。丁利君等從菊花中提取黃酮類化合物時(shí),用p H值為10的氫氧化鈉溶液浸出效果較好[5];曹永剛則用堿性較強(qiáng)的飽和石灰水作溶劑,從槐米中提取蘆丁,有利于蘆丁成鹽溶解[6]。一般可根據(jù)不同的原料使用不同的堿性溶液。

1.3 有機(jī)溶劑提取法

該方法主要用于提取脂溶性基團(tuán)占優(yōu)勢(shì)的黃酮類化合物,對(duì)設(shè)備要求簡(jiǎn)單,提取率高,但成本較高,雜質(zhì)含量也較高。根據(jù)黃酮類化合物與雜質(zhì)極性不同來選擇適合的有機(jī)溶劑,常用的有機(jī)溶劑有乙醇、甲醇、乙酸乙酯、乙醚、丙酮等。

1.4 微波輔助提取法

微波提取法是一種外加物理場(chǎng)的方法,其原理是利用磁控管所產(chǎn)生的24.5億次/s超高頻率的快速振動(dòng),使材料內(nèi)分子間相互碰撞、擠壓,有利于有效成分的浸出。該方法在提取過程中,具有選擇性高、操作時(shí)間短、溶劑消耗量少、有效成分得率高、適用于熱不穩(wěn)定物質(zhì)等特點(diǎn)。多用在藥材的浸出上,浸出過程中藥材細(xì)粉不凝集、不糊化,克服了熱水提取法易凝集易糊化的不足。

李秀信等采用微波輔助乙醇提取香椿中黃酮類化合物,此工藝提取率達(dá)到70.15%,是一種高效的提取香椿中黃酮類化合物的工藝[7]。邵金華等以廢棄洋蔥皮為原料,采用微波輔助提取的方法,對(duì)黃酮類化合物提取工藝進(jìn)行研究,在最佳條件下黃酮類化合物的提取率為4.976%[8]。微波萃取在理論和實(shí)踐中還存在一些問題,如有機(jī)溶劑的殘留及微波穿透物質(zhì)內(nèi)部時(shí)的衰減問題等。

1.5 超聲波輔助提取法

利用超聲波產(chǎn)生的強(qiáng)烈振動(dòng)、高的加速度、強(qiáng)烈的空化效應(yīng)、攪拌作用等可加速植物中的有效成分進(jìn)入溶劑,從而增加有效成分的提取率,縮短提取時(shí)間,還可避免高溫對(duì)提取成分的影響[9]。

張鵬等用超聲波提取加拿大蓬中的黃酮類化合物,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明最佳提取工藝為乙醇濃度60%,料液比1∶20,在60 k W下超聲波處理45 min,通過檢測(cè)得出黃酮類化合物提取率為31.076 mg/g[10]。宴麗等采用超聲波輔助提取風(fēng)香葉中黃酮類化合物,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,最佳提取工藝為乙醇濃度80%,料液比1∶10,超聲提取60 min[11]。張倫沛等研究超聲波輔助提取銅錘玉帶草莖葉中黃酮類化合物,得出最佳提取工藝為乙醇濃度70%,料液比1:20,超聲波功率350 W,浸提溫度60℃,提取時(shí)間30 min[12]。

1.6 酶輔助提取法

利用酶反應(yīng)的高度專一性,破壞以纖維素為主的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)及其細(xì)胞間相連的果膠,使植物中的果膠完全分解成小分子物質(zhì),減小提取的傳質(zhì)阻力,使植物中的黃酮類化合物能夠充分地釋放出來。肖貴平采用果膠酶輔助提取蓮心中黃酮類化合物,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,酶法提取工藝可在較低的溫度下提高提取效果,與傳統(tǒng)的水提取工藝相比,蓮心中黃酮類化合物提取率提高了28.64%[13]。

1.7 超臨界流體萃取法

隨著超臨界流體提取(SFE)技術(shù)的迅速發(fā)展,在天然藥用植物有效成分提取中應(yīng)用越來越廣泛。該方法具有提取效率高、無溶劑殘留、天然植物中活性成分和熱不穩(wěn)定成分不易被分解破壞等優(yōu)點(diǎn),最常見的超臨界流體為CO2。

1.8 膜分離法

膜分離法主要有超濾、微濾、納濾和反滲透等,其中超濾法是膜分離的代表,是惟一能用于分子分離的過濾方法,是以多孔性半透膜為分離介質(zhì),依靠薄膜兩側(cè)壓力差作為推動(dòng)力來分離溶液中不同分子量的物質(zhì)。由于大多數(shù)黃酮類化合物的分子量在1 000以下,而非有效成分如大多數(shù)的多糖、蛋白質(zhì)等分子量多在50 000以上,因而使用超濾能有效去除蛋白質(zhì)、多肽、大分子色素、淀粉等,達(dá)到除菌、除熱原、提高藥液澄明度以及提高有效成分含量等目的。這種方法操作簡(jiǎn)便、不需要加熱、不損壞黃酮類化合物、提取效果好、超濾裝置可反復(fù)使用[14-15]。

1.9 半仿生提取法

半仿生提取法是將整體藥物研究法與分子藥物研究法相結(jié)合,模擬口服給藥后藥物經(jīng)胃腸道轉(zhuǎn)運(yùn)的環(huán)境,為經(jīng)消化道給藥的中藥制劑設(shè)計(jì)的一種新的提取工藝。這種提取方法的特點(diǎn)是可提取和保留更多的有效成分,能縮短生產(chǎn)周期、降低成本。

1.10 雙水相萃取分離法

當(dāng)物質(zhì)進(jìn)入雙水相體系后,由于表面性質(zhì)、電荷作用和各種力的作用,溶液環(huán)境的影響,其在上、下相中的濃度不同,即各成分在兩相間選擇性分配,從而達(dá)到萃取的目的。由于雙水相體系分相快、使用溫度低、容易操作、無污染、提取率高,因此該方法成為黃酮類化合物富集分離的一種有效方法[16]。

上述提取方法中,水提法適用于黃酮苷類物質(zhì)提取,酶輔助提取法適用于被細(xì)胞壁包圍的黃酮類化合物提取,超臨界流體萃取法、半仿生提取法、微波輔助提取法多用于天然藥用植物中黃酮類化合物的提取,膜分離法不需要加熱,故適用于活性成分和熱不穩(wěn)定成分較多的天然植物中黃酮類化合物的提取,其他提取方法對(duì)原料沒有特殊要求。由于水提法提取率低且提取液不利于保存,故現(xiàn)在很少單一使用該方法。在有機(jī)溶劑提取法中,采用甲醇、丙酮作為提取劑得到的黃酮類化合物提取率要高于乙醇提取法,但乙醇法成本低且更環(huán)保,故乙醇法使用更廣泛。近年來,超聲法越來越多地應(yīng)用于金銀花、銀杏、三七、菊花等植物中黃酮類化合物的提取[17-19]。

隨著科技發(fā)展,黃酮類化合物的提取方法將得到更加深層的研究和開發(fā),各種高效、快捷的新方法將會(huì)不斷涌現(xiàn)。根據(jù)提取物的性質(zhì)、提取成本、工藝設(shè)備等條件來選擇最佳的提取工藝,提高黃酮類化合物的提取率,增大原料的利用率。

2 超聲波輔助乙醇浸漬法提取棉纖維中黃酮類化合物

天然彩棉價(jià)格比普通白棉價(jià)格高50%,有的企業(yè)將普通白色棉花染成接近天然彩棉的顏色,蒙騙消費(fèi)者以售得高價(jià)。目前,對(duì)天然彩棉和普通染色棉的鑒別還沒有一個(gè)科學(xué)、合理、快速、簡(jiǎn)潔的鑒別方法,為了我國天然彩棉產(chǎn)業(yè)更好的發(fā)展,亟待對(duì)天然彩棉和普通染色棉的鑒別形成一個(gè)可實(shí)施的鑒別標(biāo)準(zhǔn)和方法。天然彩棉的顏色是纖維在生長(zhǎng)過程中由于色素沉積形成的,黃酮類化合物是天然彩棉色素的重要組成物質(zhì),染色棉的顏色是白棉通過染色方法引入色素得到的。由于黃酮類化合物價(jià)格昂貴,應(yīng)用于醫(yī)藥行業(yè)較多,用于制作紡織染料很少,可排除通過染色方法在白棉中引入黃酮類化合物的可能。故通過快速檢測(cè)出染色棉和天然彩棉中黃酮類化合物含量可鑒別出天然彩棉和染色棉。因此,有效提取棉纖維中黃酮類化合物是解決鑒別天然彩棉和染色棉的首要問題。

與傳統(tǒng)浸提法相比,超聲法的提取時(shí)間較短,從節(jié)約能源和技術(shù)經(jīng)濟(jì)性的角度看,超聲波提取法優(yōu)于傳統(tǒng)浸提法。在棉纖維中黃酮類化合物的提取中,可將超聲法和乙醇法相結(jié)合,利用超聲波強(qiáng)化乙醇浸提法,達(dá)到省時(shí)、高效、節(jié)能的目的。

超聲波輔助乙醇浸漬法提取棉纖維中黃酮類化合物的操作過程為:將經(jīng)過粉粹的棉纖維在60℃條件下干燥1 h,常溫下放入100 ml 60%～80%乙醇溶液中,料液比為1∶20～1∶40,在密封條件下浸泡1 h,然后采用超聲波振動(dòng)、攪拌,溫度為20～60℃,時(shí)間為0.5～1 h,用抽濾裝置對(duì)超聲波處理后的混合物進(jìn)行抽濾2次,得到棉纖維中黃酮類化合物提取液。實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn),在乙醇提取液中加入適量的氫氧化鈉片狀固體,提取得到的黃酮類化合物含量明顯提高。

3 結(jié)語

每一種黃酮類化合物的提取方法都有其優(yōu)缺點(diǎn),實(shí)際操作過程中應(yīng)根據(jù)提取對(duì)象的性質(zhì)、提取成本、實(shí)驗(yàn)設(shè)備等問題綜合考慮選擇最理想的提取方法,盡可能提高黃酮類化合物的提取率。通過對(duì)植物中黃酮類化合物提取方法的總結(jié)與分析,采用超聲波輔助乙醇浸漬法提取彩色棉纖維中黃酮類化合物,計(jì)算出彩色棉纖維中黃酮類化合物的相對(duì)含量,通過彩色棉纖維中黃酮類化合物與染色棉纖維中黃酮類化合物含量的區(qū)別鑒別出天然彩色棉與染色棉,填補(bǔ)天然彩色棉與染色棉鑒別的空缺。

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Extraction Method of Flavonoids Compounds from Plants

XU Qiu-yan,ZHANG Lu-lu,CHEN Yi-ren*
(College of Textile,Wuhan Textile University,Wuhan 430073,China)

The extracting principle of flavanoid and the application of different kinds of extracted methods in flavanoid extracting process were introduced.The extraction technology of flavonoids from cotton fiber by ultrasonic assisted extraction using ethanol as solvent was studied.

flavonoids compounds;ultrasonic wave;extracting method;cotton fibre

TQ611

:A

:1673-0356(2015)03-0001-03

2015-04-01;

:2015-04-16

徐秋燕(1990-),女,在讀碩士研究生,研究方向?yàn)榧徔棽牧吓c紡織品設(shè)計(jì),E-mail:495808568@qq.com。

*通信作者:陳益人(1964-),女,教授,研究方向:紡織品設(shè)計(jì)及檢驗(yàn),E-mail:yiren.chen@wtu.edu.cn。