黑果枸杞中多酚类化合物提取及其药理作用的研究

第48卷第3期2020年2月广　州　化　工
Guangzhou Chemical Industry
Vol.48No.3Feb.2020
黑果枸杞中多酚类化合物提取及其药理作用的研究
*
马　蓉1,单　璟3,陈兵兵1,陈　琼1,2,马有良1,2
(1宁夏理工学院理学与化学工程学院,宁夏　石嘴山　753000;
2东北大学理学院,辽宁　沈阳　110819;3平罗县自然资源局,宁夏　石嘴山　753000)
摘　要:黑果枸杞具有抗氧化㊁抗衰老的作用,但是发挥作用具体化合物的种类尚不明确㊂本文通过翻译㊁整合中国博硕
士论文数据库㊁PubMed㊁Science Direct㊁Publications㊁Springer Link 等关于黑果枸杞的研究报告,主要对黑果枸杞中多酚类化合物的种类与结构㊁提取方法㊁药理作用研究进行总结㊂黑果枸杞抗氧化㊁抗自由基㊁保护心血管㊁降血压㊁抗辐射的药理作用与多酚类物质息息相关㊂这为临床进一步研究黑果枸杞中的多酚类化合物奠定基础㊂
关键词:黑果枸杞;多酚类化合物;提取方法及药理作用;研究进展　
中图分类号:R962　
　文献标志码:A
文章编号:1001-9677(2020)03-0017-04
*
基金项目:宁夏青年教学改革项目(No.NXJG2017072);宁夏高等学校科学技术研究项目(No.NGY201721)㊂第一作者:马蓉,女,硕士研究生,毕业于兰州大学,讲师,专业方向:药理学㊂
Research Progress on Extraction and Pharmacological Action of Phenolic Profles in Black Goji Berry (Lycium Ruthenicum )*
MA Rong 1,SHAN Jing 3,CHEN Bing -bing 1,CHEN Qiong 1,2,MA You -liang 1,2
(1Ningxia Institute of Technology,School of Science and Chemical Engineering,Ningxia Shizuishan 753000;
2School of Science,Northeast University,Liaoning Shenyang 110819;3Pingluo Natural Resources Bureau,Ningxia Shizuishan 753000,China)Abstract :Lycium ruthenicum has antioxidant and anti-aging effects,but the specific types of compounds which play a role are not clear.Based on translation and integration through the database of Chinese excellent doctoral dissertations,PubMed,ACS Publications,and Springer Link on the literature of Lycium ruthenicum,the types,structures,extraction methods and pharmacological effects of polyphenols in black goji berry were summarized through the literature reports on Lycium ruthenicum.The pharmacological effects of black goji berry had a positive linear correlation between phenolic profles and antioxidant capacities,free radicals,cardiovascular protection,blood pressure lowering.This study will lay a foundation for further study of phenolic profles in black goji berry.
Key words :black goji berry;phenolic profles;extraction methods pharmacological activity;research progress
黑果枸杞(Lycium ruthenicum Murr,Lrm)别名甘枸杞,藏药名 旁玛”,为茄科枸杞属多棘刺多年生灌木,是中国西部特有药食兼用植物,也是迄今为止发现含原花青素含量最高的野生植物㊂西藏医药名著‘晶珠本草“中曾有记载黑果枸杞为传统的名贵药材[1]㊂多酚是一类广泛存在于植物体内的次生代谢产物㊂狭义的多酚是单宁或鞣质㊂广义的多酚还包括小分子酚类化合物如花青素㊁儿茶素㊁没食子酸等[2-4]㊂最新研究表明黑果枸杞含有多酚类物质主要包括花色苷㊁黄酮类㊁丹宁等㊂多酚类化合物的提取一般采用溶剂萃取和超临界萃取技术,但是存在问题较多㊂研究表明多酚类化合物具有抗氧化㊁抗自由基㊁保护心脑血管㊁抗辐射等作用[5-8]㊂故本文将对黑果枸杞中多酚类物质的分类㊁提取方法及其药理作用进行总结和阐述㊂
1　
黑果枸杞中多酚类成分分析
图1　多酚类化合物之间的转换Fig.1　Conversion of polyphenols
多酚类物质是广泛存在于药用植物主要包括丹宁㊁鞣质㊁类黄酮,其中类黄酮类化合物又包括原花青素㊁花青素㊁花色苷,三者之间可以互相进行生物转换㊂花色苷类是花青素的衍生物㊂花青素具有与其他天然类黄酮的相同结构C 6-C 3-C 6碳
18　广　州　化　工2020年2月
骨架,且其生物合成途径也类似㊂所有的枸杞都富含多酚类化合物,而黑果枸杞则含有最高含量的酚类化合物㊂据研究发现黑果枸杞的抗氧化作用与酚类化合物结构之间呈现出一定的线性关系[9]㊂
(1)花青素类
花青素类色素是黑果枸杞色素的主要组成部分,花青素是花色苷的苷元,花色苷是含多个酚羟基的黄酮类化合物㊂黑果枸杞主要花色苷有别于其他,所有的花青素均被芳香族有机酸酰化,与小分子糖结合成为糖苷㊂黑果枸杞中亦含有原花青素,且原花青素在植物体内可以转换为花青素,这两者均属于多酚类化合物㊂据报道在所有供试不同产地黑果枸杞材料中共检测到共有12种酚类化合物,其中Petunidin-3-O-rutinoside (cis-P -coumaroyl)-5-O-glucoside 在所有供试黑果枸杞材料中的含量均最高,是黑果枸杞花色苷类多酚的主要成分[10]㊂Islam [11]表明黑枸杞中花青素含量大于红枸杞㊁大约是红枸杞的30倍左右,黑枸杞亦有花青素之王之称㊂研究发现[12-13]黑构杞中花色苷主要是有牵牛花色素㊁飞燕草素㊁锦葵素形成的糖苷
㊂
(2)总黄酮类化合物
Heimler 等[14]运用比色法结合紫外-可见分光光度法在最大吸收波长为510nm 处测出黑果枸杞中含有总黄酮类化合物㊂Sanusi 等[15]通过对照4组黑枸杞与红枸杞样本中化学成分的不同,结果发现4组黑果枸杞样本中所含的总黄酮平均含量大约是红枸杞的4倍㊂
(3)丹宁类化合物
缩合单宁和鞣质(单宁)也是多酚类物质㊂Broadhurst 等[16]
采用比色法分析发现在黑果枸杞中含有缩合丹宁,且缩合丹宁在黑枸杞中的含量大约是红枸杞的19倍㊂
2　多酚类化合物的提取方法
多酚类化合物的提取是其研究中非常重要的一个环节,目前还没有一个即简单化又标准化的提取方法,其中溶剂萃取和超临界萃取技术是最常用的多酚类化合物的提取方法,但存在着产品安全性低㊁耗时长㊁提取率低等缺点㊂近年来,许多提取新技术已经开始应用到天然化合物有效部位的提取,包括超声波辅助提取㊁微波辅助提取㊁酶辅助提取㊁超临界液体提取离子沉淀提取和膜技术提取等[17]㊂
2.1　有机溶剂浸提法结合超声波辅助提取法
浸提法是将样品浸泡在适当溶剂中,将固体样品中的某些
组分浸提出来的方法㊂浸提法是萃取的一种㊂程刘柯等[18]通过采摘的宁夏本地的枸杞花依次采用水㊁60%㊁85%㊁95%乙醇反复提取,依次用水㊁60%㊁85%㊁95%乙醇溶剂反复提取,并借用超声波(40kHz)在50℃下提取50min 得到的水提取物㊁95%乙醇溶液提取物㊂采用福林酚法(Fo1in-Ciocalteu )对枸杞花中总多酚含量的测定,以没食子酸为参照品㊂结果表明水相中的多酚类化合物比醇相中约4.48倍㊂对于黑果枸杞中多酚类化合物的提取还未见报道㊂
2.2　超声波辅助提取法
超声波辅助提取法是利用频率高于20kHz 的超声波,对目标化合物进行辅助提取的一种提取法,属于溶剂提取法㊂在提取时,超声波对溶剂产生空化作用,提取溶剂周围的液体来不及补充,其振动负压区会产生很多细小的真空气泡;当突然又遇到正压时,微小的真空气泡在压力下又瞬间闭合,液体间的猛烈碰撞就会产生很强的冲击波,其内部压力可达3000MPa㊂在这个压力下,植物细胞的细胞壁㊁细胞膜等结构很快被破坏,花色苷从植物细胞中的溶出速度也加快㊂这种方法具有提
第48卷第3期马蓉,等:黑果枸杞中多酚类化合物提取及其药理作用的研究19
取时间短㊁操作方便㊁设备简单等优点,尤其适用于热敏性成分的提取,因此超声波辅助提取法在天然植物中的活性物质的提取方面已经得到非常广泛的应用[19]㊂
研究报道采用超声法[20]提取杜仲叶中多酚比加热提取㊁微波辅助提取和酶辅助提取更有效㊂刘超等[21]为了提高黑枸杞中花色苷的提取效率,减小在提取过程总花色苷的损失,采用了超声波辅助提取的方法对黑枸杞中花色苷进行提取,结果表明优化后的提取方法所得到的花色苷实际提取率为3.603mg/g,与响应曲面法预测的最佳提取率很接近,且表明此方法对黑枸杞花色苷提取条件的优化是准确可靠的㊂
2.3　微波辅助提取法
微波提取技术是利用微波能来提高提取率的一种新技术㊂邓祥等[22]用微波和超声波有效提取川佛手中的多酚类化合物㊂适用微波提取能增加多酚类化合物的提取率㊂相关研究人员表示,微波提取天然植物中的有效成分温度过高㊁压力过大,均会引发细胞壁破裂现象,细胞物质流出后被四周介质溶解,所以能够将天然植物的有效成分提取出来,但是对于对热不稳定的化合物不宜采用微波辅助提取法㊂
2.4　超临界流体萃取法(SFE)
超临界流体萃取技术是近年来发展起来的一种高效的萃取技术㊂超临界流体对脂肪酸等有特殊的溶解作用,利用超临界流体的溶解能力与其密度的关系,可以依次萃取出极性不同㊁分子量不同㊁沸点不同的成分,且对不同的成分有较高的选择性,这是超临界萃取技术的优点㊂魏福祥等采用单因素和正交试验的方法对超临界CO2萃取苹果多酚的工艺进行了优化,经优化后提取方法大大增加了多酚类化合物的提取率[24-25]㊂
3　多酚类化合物的药理作用研究
3.1　抗氧化㊁抗衰老作用
Wu等[26]采用超高效液相色谱/四极飞行时间质谱法对黑果枸杞的化学成分进行了初步鉴定发现含有26种多酚,其中19种为首次发现㊂并研究得出新结论多酚类物质可保护Caco-2细胞免受H2O2诱导的氧化损伤㊂
3.2　抗动脉粥样硬化作用
花色苷的化学结构中是含有多个酚羟基的类黄酮物质,而类黄酮化合物属于多酚类,据流行病学研究发现,长期摄入富含花色苷的食物,可明显降低动脉粥样硬化等疾病的发病率,表明多酚类物质如花色苷可能具有潜在的抗动脉粥样硬化的作用[27-28]㊂
3.3　保护心脑血管作用
Li等[29]表明黑果枸杞中的多酚类化合物如花青素能产生保护心脑血管的作用而治疗心脑血管疾病㊂缓解花粉病和其它过敏症,增强动脉㊁静脉和毛细血管弹性,保护动脉血管内壁㊂
3.4　抗辐射作用
黑果枸杞中多酚类物质如花青素具有抗辐射作用,大部分花青素具有良好的光㊁热㊁pH值的稳定性,尤适用于长期处于日晒㊁电辐射环境中的人群[30-31]㊂
4　结果与展望
黑果枸杞有着很广泛的药理作用主要是因为黑果枸杞中含有丰富的多酚类化合物㊂也就是说多酚类化合物是黑果枸杞发挥药理作用的基础㊂黑果枸杞中含有的多酚类的物质如花青素㊁花色苷㊁丹宁㊁类黄酮等物质及之间的可以相互转换㊂花色苷主要是有牵牛花色素㊁飞燕草素㊁锦葵素形成的糖苷㊂多酚类化合物的提取方法目前比较常用的提取方法是溶剂萃取和超临界萃但由于存在着产品安全性低㊁耗时长㊁提取率较低等问题,因此超声波辅助提取㊁微波辅助提取㊁酶辅助提取㊁超临界液体提取离子沉淀提取和膜技术提取等新技术已经开始应用到天然化合物有效部位的提取如有机溶剂浸提法结合超声波辅助提取法如超临界CO2萃取法优化苹果多酚的提取工艺㊂
黑果枸杞中的多酚类化合物具有特殊的药理作用如抗自由基㊁抗氧化㊁抗动脉粥样硬化㊁保护心脑血管㊁抗辐射的作用㊂
本文主要从黑果枸杞中的多酚类化合物的种类㊁结构㊁提取方法㊁药理作用研究等方面进行综述和总结,以期为黑果枸杞中多酚类物质的化学成分及活性的最新研究提供参考㊂
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(下转第51页)
第48卷第3期钟业辉:异相类Fenton降解活性艳橙X-GN研究51
了56.09%,仅增加了10.76%,矿化速度变慢,这可能是因为在反应后期,羟基自由基产生速率变小,同时,有机物大部分被矿化,反应趋于平衡㊂在80min后,该反应最终染料去除率达到84.8%,矿化率达到56.09%㊂
2.5　铁离子溶出情况
在pH=7㊁Fe3O4NPS和H2O2的投加浓度为500mg/L和5mmol/L条件下,Fe3O4NPS/H2O2体系反应80min后,体系铁离子的浓度为0.231mg/L,远远低于10mg/L,出水不会产生大量的铁泥,降低处理成本㊂同时,这也进一步说明材料的稳定性㊂
3　结　论
本研究以Fe3O4NPS为催化剂构建了新型的异相Fenton反应体系,并将其运用于染料活性艳橙X-GN的降解中㊂实验结果表明:在[Fe3O4NPS]=500mg/L,[H2O2]=5mmol/L和pH=3的条件下,Fe3O4NPS/H2O2反应体系对污染物实现最优降解效果㊂另外研究还证实在中性条件下,该反应体系也能够达到较为理想的降解效果(84.8%)和矿化率(56.1%),这无疑有效拓宽了Fenton反应pH范围㊂另外,反应过程中铁离子的溶出浓度为0.231mg/L,远远低于10mg/L,出水不会产生大量的铁泥,后续不需要加设除铁工艺,大大降低处理成本㊂综上,Fe3O4NPS异相Fenton有望进一步运用到实际印染废水的处理中㊂
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