蘇學(xué)軍,徐 穎,宗春燕,錢佳
(泰州職業(yè)技術(shù)學(xué)院,江蘇 泰州 225300)
無花果又名紅心果、映日果,是一種耐瘠抗旱的??崎艑僦参?,喜生長于熱帶及溫帶地區(qū),其營養(yǎng)和藥用功效顯著,在我國的新疆、江蘇、山東等地廣為栽培。無花果葉為無花果種植物的葉片,具有較高利用價值,不僅可作鮮食基料,采后曬干亦可入藥,《本草綱目》中描述無花果葉“甘微辛,平,有小毒”;《本草匯言》中記載其可以“去濕熱,解瘡毒”[1]。煮湯內(nèi)服可治腹瀉、喉疼,坐浴可治婦科炎癥、防治痔瘺,臨床可用于白癜風(fēng)和糖尿病的治療。無花果葉中含有多糖、黃酮、揮發(fā)油、維生素、香豆素等多種生物活性成分,具有清除機體自由基、增強免疫力、抑菌抗炎、抗病毒、抗腫瘤、鎮(zhèn)靜催眠等功效[2-4]。此外,無花果葉色素能用于棉織物的染色[5],醇提物可開發(fā)成高效安全的天然食品保鮮劑[6],無花果葉被發(fā)現(xiàn)可用于農(nóng)業(yè)病蟲害的防治,對線蟲和蚜蟲顯示出強效的滅蟲活性[7],對細(xì)菌性疾病亦有一定的防治效果。近年來,對無花果葉資源的綜合利用正引起人們的重視,本文針對無花果葉中的活性成分及總黃酮提取技術(shù)進(jìn)行總結(jié)和分析,期望為無花果葉資源的合理開發(fā)和應(yīng)用提供系統(tǒng)性參考。
無花果葉中的黃酮類化合物主要有蘆丁、槲皮素、山奈酚、毛地黃黃酮等,不同地區(qū)、不同品種的無花果葉片中的黃酮含量相差甚大。相比于干葉及其它部位,鮮葉中的黃酮含量較高,可達(dá)19.8344mg·g-1[8]。無花果葉中的黃酮類化合物具有高度生物活性,有良好的抗氧化、降血糖、抑制皮膚老化等藥理作用。吳子江[9]將無花果葉醇提液先脫脂處理,再以乙酸乙酯萃取,大孔樹脂純化后,采用LS-ESI-MS 技術(shù)分析,共檢測到6 種類黃酮組分,且首次從中分離出芹菜素-3-C-阿拉伯糖-6-C-葡萄糖苷、芹菜素蕓香糖苷、山奈酚六碳糖苷3 種化合物。李申[10]采用HPLC-DPPH-MS 法對無花果葉乙酸乙酯萃取物進(jìn)行抗氧化成分分析時,發(fā)現(xiàn)了11 種黃酮類化合物。
香豆素類物質(zhì)是一種以苯并α-吡喃酮為母核的內(nèi)酯型化合物,為無花果葉中的特異性成分,有鮮明的芳香氣味。無花果葉中的香豆素類物質(zhì)主要有補骨脂素、佛手柑內(nèi)脂、傘形花內(nèi)酯等[11],其中以補骨脂素含量居多。補骨脂素是一種具有光敏作用的天然產(chǎn)物,能夠用于治療白癜風(fēng)、銀屑病、對抗骨質(zhì)疏松、殺傷白血病細(xì)胞等,對多種癌細(xì)胞如胃癌、乳腺癌也被證實具有良好的抑制作用[8,12]。迪麗阿熱姆·尼加提等[13]選用Sunfire C18ODS 柱,乙腈-水作流動相,在220nm 處以HPLC 法測定了無花果葉中傘形花內(nèi)酯、佛手柑內(nèi)酯和補骨脂素3 種香豆素的含量,分別為1.09、9.89、24.58mg·g-1。
多糖是無花果葉中含量較高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的一種重要的藥用活性成分,主要由半乳糖、阿拉伯糖、鼠李糖、甘露糖等組成。傳統(tǒng)技術(shù)是采用水提醇沉法提取無花果葉中的多糖,但此法提取耗時長、需經(jīng)多次提取、效率低,因而研究者們開發(fā)出超聲波提取技術(shù)、微波提取技術(shù)、酶提取技術(shù)等與其聯(lián)用,以便達(dá)到省時、高效提取目的。王婷婷等[14]考察了超聲協(xié)同沸水法提取無花果葉片中的多糖工藝,經(jīng)響應(yīng)面設(shè)計優(yōu)化,最佳工藝條件下獲得多糖得率為2.81%。無花果葉中的多糖藥用價值明顯,目前,已發(fā)現(xiàn)與抑制腫瘤、調(diào)節(jié)腸道功能及提高動物免疫能力等有關(guān)。鄧佳麗等[15]研究表明,“布蘭瑞克”品種的無花果葉片對人體胃癌SGC-7901 增殖具有良好的抑制作用,癌細(xì)胞經(jīng)濃度為2mg·L-1的多糖處理,抑制率達(dá)到46.67%。無花果葉多糖能降低Ⅱ型糖尿病小鼠的血糖水平,并對小鼠的臟器具有一定程度的保護(hù)作用[16]。
揮發(fā)油是從無花果葉中提取出來的具有揮發(fā)性的油狀液體,主要成分為醇、酚、醛、酯、烴、酮、酸等。無花果葉中的揮發(fā)油作為一種多組分物質(zhì),藥理作用廣泛,具有抗氧化、抗腫瘤、清熱解毒、消炎驅(qū)蟲等功效。趙萍等[17]以水蒸氣蒸餾法從新鮮的無花果葉中提取揮發(fā)油,得率為0.56%,經(jīng)氣相色譜-質(zhì)譜分析,共鑒定分離出19 種化合物,其中香豆素類占51.46%。為探索無花果葉中的揮發(fā)油成分,田景奎等[18]通過水蒸餾與乙醚超聲提取,兩種方法分別鑒定出26 種和37 種揮發(fā)性成分,相同組分共11 種,并證實補骨脂素在揮發(fā)油中占據(jù)較高比例。蘭艷素等人[19]通過超臨界CO2萃取技術(shù)對黃山無花果葉中的揮發(fā)油進(jìn)行提取,經(jīng)GC-MS 分析,共鑒定出68種化合物,含量最高的兩種組分為天然維生素E 和β-谷甾醇,其余相對含量較高的組分依次為反式角鯊烯、β-香樹脂醇、補骨脂素、亞麻酸和植醇。
無花果葉中除含有上述活性成分外,還含有多酚、生物堿、花青素、苯甲醛、倍半萜類化合物、維生素、氨基酸、蛋白酶等重要成分。Takahashi T等[20]研究表明,無花果葉中含綠原酸、異槲皮素、咖啡酰蘋果酸多酚物質(zhì)。張雷等[21]以pH 值為7.8 的Na3PO4緩沖液處理無花果葉,粗酶液經(jīng)(NH4)2SO4分級、層析分離提純后得較高比活的超氧化物歧化酶。無花果葉中還含有生命活動所需的多種微量元素,如Fe、Zn、Mg 等,并富含有機硒,含量高達(dá)0.12μg·g-1[22]。
溶劑浸提法是讓提取劑與植物組織接觸,從中溶出目標(biāo)組分的一種單元操作方法。小分子醇、丙酮、乙酸乙酯是最常見的提取溶劑,根據(jù)"相似相溶"原理,考慮到目標(biāo)分子的極性,提取時可通過調(diào)節(jié)溶劑的種類和濃度來改變提取劑的極性,促使植物細(xì)胞中黃酮最大限度地溶解到提取劑中。張慧婧[23]以品種為青皮的無花果鮮葉為原料,經(jīng)洗凈、干燥前處理后,用體積分?jǐn)?shù)70%的乙醇溶液作提取劑,控制料液比為1∶15(g∶mL),70℃水浴加熱回流提取5h,得到無花果葉中的總黃酮含量為2.60%。溶劑浸提法操作簡單,容易實現(xiàn)規(guī)?;崛。欢鵀楸WC提取效果,該法常需使用大量的石化溶劑,環(huán)保及后續(xù)溶劑回收壓力大,同時存在提取時間長、能耗高等缺點。
表面活性劑輔助提取是基于表面活性劑具有獨特的雙親結(jié)構(gòu),能降低無花果葉與提取劑之間的界面張力,提高潤濕程度,對于目標(biāo)物中不溶或難溶于水的黃酮類物質(zhì),表面活性劑則可通過界面吸附或膠束增溶作用,增加這些組分的溶出,進(jìn)而獲得較為理想的萃取效率。孟瑤[11]以天然復(fù)配型表面活性劑結(jié)合微波技術(shù)提取無花果葉中的蘆丁等組分,經(jīng)響應(yīng)面設(shè)計優(yōu)化,獲得的最佳工藝條件為:曲拉通100 與辛奎基葡萄苷按1∶3 復(fù)配,配制濃度為0.015mg·mL-1,在溶液pH 值為5,提取溫度40℃,提取時間10min,液固比為20∶1(mL∶g)條件下,得到蘆丁的平均提取率為5.27mg·g-1,高于傳統(tǒng)醇提法。利用濁點分離技術(shù)可對表面活性劑進(jìn)行富集和回收再利用,5 次循環(huán)使用后復(fù)合表面活性劑的回收率仍達(dá)80%以上。進(jìn)一步的研究表明,與常規(guī)水溶液提取相比,此法獲得的無花果葉提取物的穩(wěn)定性、抗氧化性及抗蟲性均有一定程度的增強。表面活性劑作為一種新型綠色、環(huán)保提取劑,具有使用量少、提取時間短、高效節(jié)能且可提高目標(biāo)組分穩(wěn)定性等優(yōu)點,使其成為天然活性組分提取常用的溶液技術(shù)手段。
微波提取是讓微波發(fā)生器產(chǎn)生穿透性極強的高頻電磁波(300MHz~300GHz),此電磁波可輕易穿透溶劑及植物細(xì)胞壁而抵達(dá)細(xì)胞內(nèi)部,細(xì)胞質(zhì)吸收熱能后,在短時間內(nèi)產(chǎn)生顯著的熱效應(yīng),導(dǎo)致細(xì)胞因內(nèi)壓過高而破裂,細(xì)胞內(nèi)的黃酮等組分得以快速溶出到溶劑中。崔鵬等[24]探索了微波法提取無花果葉中總黃酮的提取工藝,經(jīng)正交實驗優(yōu)化得最佳參數(shù)為:微波功率200W,液料比(mL∶g)為55∶1,加入體積分?jǐn)?shù)為70%的乙醇溶液,微波連續(xù)提取3min,總黃酮的得率為20.56mg·g-1。微波提取具有穿透力強,能夠直接作用于目標(biāo)物,并且微波獨特的內(nèi)加熱方式,十分有利于傳熱和傳質(zhì)的同時進(jìn)行,因而相比于其他提取方法,微波提取具有能耗低、溶劑用量少、選擇性好、提取效率高等優(yōu)點,但微波作用的局限性,使物料中不可避免地存在有“過熱點”與“過冷點”,因而在規(guī)模提取時工藝的穩(wěn)定性常常難以滿足。
提取無花果葉黃酮的過程實質(zhì)上是將其從植物組織細(xì)胞中釋放出來,提取時需設(shè)法降低提取過程的阻力,提高溶劑的可及度,從而加速目標(biāo)組分的溶出。超聲波具有極強的空化作用,能使植物細(xì)胞壁發(fā)生瞬間破裂,在保持生物活性不變的情況下加速胞內(nèi)黃酮的釋放[25]。同時,超聲場引起固液界面間產(chǎn)生強烈的湍動效應(yīng),擴(kuò)散及滲透作用大大增強,提取劑更易抵達(dá)細(xì)胞深處,促成高效提取。蘇適等[26]利用超聲波輔助乙醇提取無花果葉總黃酮,經(jīng)響應(yīng)曲面設(shè)計優(yōu)化得最佳提取工藝為:當(dāng)超聲功率為200W時,選擇體積分?jǐn)?shù)為43%的乙醇,料液比(g∶mL)為1∶60,連續(xù)超聲提取42min,總黃酮提取率可達(dá)3.519%。若無花果葉粗粉以乙醇浸泡處理一段時間,再以超聲波輔助提取,只需提取一次便可達(dá)到較高提取率[27]。超聲提取時間短,可以節(jié)約提取溶劑,安全高效,能較好保留目標(biāo)物的生物活性,此外,還可與微波、雙水相等技術(shù)聯(lián)用提高提取率,但超聲提取存在空白區(qū),超聲設(shè)備投資費用高,不易推廣。
雙水相萃取是一種在保持生物活性方面擁有技術(shù)優(yōu)勢的新型液液分離技術(shù),具體過程為目標(biāo)分子進(jìn)入雙水相體系后,由于電荷、形態(tài)、極性、濃度等不同[28],在兩相中存在不同的分配系數(shù),通過選擇合適的操作條件,打破分配平衡,使其不斷從一相富集于另一相,最終獲得令人滿意的萃取率。李申[10]先以纖維素酶水解無花果葉細(xì)胞壁,再以雙水相耦合超聲技術(shù)提取無花果葉中的黃酮,通過對乙醇-無機鹽組成的7 個雙水相體系篩選,結(jié)合相圖及分相情況,優(yōu)選出乙醇-(NH4)2SO4雙水相體系,并經(jīng)BBD 響應(yīng)面優(yōu)化得萃取參數(shù)為:液固比(mL∶g)為20∶1,超聲時間30min,體系中的乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)38%,(NH4)2SO4質(zhì)量分?jǐn)?shù)18%,總黃酮得率為60.22mg·g-1,遠(yuǎn)高于索氏抽提法的24.79mg·g-1。雙水相萃取法提取條件溫和,生物相容性好,可以連續(xù)化操作,更兼綠色安全、易集成、目標(biāo)組分不易失活等優(yōu)點,在天然產(chǎn)物的提取與分離領(lǐng)域應(yīng)用甚廣。
低共熔溶劑(deep eutectic solvents,DESs)是近年來開發(fā)的一種對環(huán)境友好、具有特殊性質(zhì)的新型綠色試劑,它是由氫鍵受體(HBA)和氫鍵供體(HBD)按一定比例混合后經(jīng)一步加熱攪拌合成,溶液澄清、透明且穩(wěn)定。在提取時,DESs 通過與黃酮、多糖、酚類等活性組分形成分子間氫鍵,從而提高組分的溶解性,而HBA 與HBD 的不同組合與配比對這些活性組分具有不同的靶向性和溶解性,因而,可通過設(shè)計優(yōu)化DESs 組分來實現(xiàn)對目標(biāo)物的高效提取。李洪亮等[29]以魯西北無花果葉為原料,使用n(氯化膽堿)∶n(丙三醇)=1∶2 的低共熔溶劑提取黃酮組分,單因素試驗法優(yōu)化獲最佳工藝為:DESs 含水量30%,固液比(g∶mL)為1∶12,提取1.5h,無花果葉中的黃酮含量為27.9mg·g-1。選擇摩爾比為3∶3∶3 的甘油、木糖醇、D-(-)-果糖組成的DESs 可同時提取無花果葉中的5 種活性化合物,其中蘆丁提取率為5.207mg·g-1[30]。DESs 作為提取劑的優(yōu)勢是價廉易合成、低毒可降解、結(jié)構(gòu)可設(shè)計,與傳統(tǒng)有機溶劑相比,對生物活性分子顯示出更理想的選擇性和溶解性,但后續(xù)再生工藝繁瑣,且提取過程中的傳質(zhì)效率也有待提高。
無花果葉中含有豐富的營養(yǎng)成分及生物活性成分,藥用價值顯著,目前,對無花果葉的活性成分、藥理作用等尚處于研究探索階段。黃酮作為無花果葉中重要的藥用成分,具有獨特的藥理作用,在食品、藥品、大健康產(chǎn)品領(lǐng)域均有廣闊的應(yīng)用空間。近年來,新型、綠色、高效的提取技術(shù)為無花果葉黃酮的提取和應(yīng)用提供了可能。與傳統(tǒng)溶劑提取法相比,采用新型溶劑和場外強化技術(shù),不但能夠減少能耗,強化傳質(zhì)過程,在提高目標(biāo)物的溶解性同時,還能增加其穩(wěn)定性,減少環(huán)境污染。今后要進(jìn)一步加大無花果葉活性成分及藥理作用研究力度,還要繼續(xù)探索綠色高效的無花果葉黃酮提取工藝,充分發(fā)揮我國無花果葉資源豐富的優(yōu)勢,實現(xiàn)無花果葉資源向更深層次的開發(fā)利用。