黄酮类化合物

天然黄酮类化合物分离纯化及鉴定研究概况摘 要 黄酮类化合物是一类在植物中分布广泛、具有多种生物活性的多酚类化合物。

在人类的营养、健康和疾病防治有着广阔的应用前景。

本文介绍了天然黄酮类化合物的结构特点、提取分离、纯化及鉴定研究方法，综述了部分国内外近年来分离纯化鉴定黄酮类化合物的文献报道，并对其研究和应用前景进行展望。

关键词 黄酮类化合物 分离纯化 鉴定 研究方法 研究概况黄酮类化合物又称黄碱素或黄酮体，是一类存在于植物中的天然产物,在自然界中广泛分布,属于植物次级代谢产物,在植物的叶子和果实中少部分以游离形式存在,大部分与蔗糖合成苷类,以配基的形式存在。

到目前为止，已经发现5000多种植物中含有黄酮类化合物，黄酮类化合物主要存在于芸香科、唇形科、豆科、伞形科、银杏科与菊科等植物中。

许多研究已表明黄酮类化合物具有显著的生理药理活性，除具有抗菌、消炎、抗突变、降压、清热解毒、镇静、利尿等作用外，在抗氧化、抗癌、防癌、抑制脂肪酶等方面也有显著效果。

它是大多数氧自由基的清除剂，对冠心病、心绞痛等疾病的治疗效果显著[1]。

黄酮类化合物安全、无毒，即是药品又是食品，在医药、食品加工等方面已被广泛应用。

此外,黄酮类化合物还具有保鲜和护肤美容等作用。

因此，黄酮类化合物的功用引起了人们的广泛重视，对该类化合物的研究已成为国内外研究的热门课题。

1 黄酮类化合物的结构和种类黄酮类化合物，又名生物类黄酮化合物，是色原酮或色原烷的衍生物。

黄酮类化合物以前主要是指基本母核结构为2- 苯基色原酮类化合物，目前则泛指 2 个具有酚羟基的苯环（A 和 B ） 通过中央三碳链相互连结而成的一系列化合物。

它们一般是由二个苯环(A -环与B -环)通过中央三碳链(C -链)相互连接而成,即具有C6-C3-C6基本骨架。

黄酮类化合物的基本结构见图1。

OO O O A C 2345678B 1'2'3'4'5'6'O 原酮C 6C 3C 612-苯基色原酮根据三碳链氧化程度、B 环 （苯基） 联结位置（2 位或 3 位） 以及三碳链是否呈环状等特点，可将黄酮类化合物大致分为：黄酮类、黄酮醇类、二氢黄酮类、二氢黄酮醇类、异黄酮类、二氢异黄酮类、黄烷- 3-醇、查尔酮类 、黄图1 黄酮类化合物的基本结构烷- 3，4-二醇类、二氢查尔酮类、花色素类、双苯吡酮类[1]。

除了上述 12 种外，还有橙酮类、新黄烷类化合物，这两种化合物在结构上与以上12 种稍有差异,具体结构如表2所示。

天然黄酮类化合物多为表2中基本母体的衍生物,常见取代基有羟基、甲氧基、甲二氧基(O —CH —O )以及异戊烯基等。

羟基和甲氧基出现最多的位置是C-5,7,3,4′,异戊烯基出现最多的位置是C-6,7。

黄酮类化合物多以甙类形式存在, 类型名称基本结构 类型名称 基本结构黄酮黄酮醇二氢黄酮二氢黄酮醇花色素黄烷-3,4-二醇双吡黄酮O O O O OH O O O O OH O OH O OH OH O O 黄烷-3-醇 异黄酮 二氢异黄酮 查尔酮 二氢查尔酮 橙酮 高异黄酮 O OH O O O O O OH O OH O O HO O O并且由于糖的种类、数量、联接位置及连接方式的不同,可以组成各种各样的黄酮甙类。

组成黄酮甙类的糖类主要有D-葡萄糖、D-半乳糖、L-鼠李糖、L-阿拉伯糖、D-木糖、D-葡萄糖醛酸等,或由这些糖组成的双糖或三糖。

糖的连接位置与甙元的结构类型有关,如单糖链氧甙的连接位置经常是C-3,7,3′,4′位;二糖链氧甙的连接位置常见的是C-3,7、C-3,4、或C-7,4′位。

花色素甙糖多连在C-3或形成3,5-二葡萄糖甙。

在碳甙中,糖多连接在C-6或C-8位上。

在植物体中，黄酮类化合物因其所在组织不同，其存在状态也不尽相同[2]。

在木质部中，多以苷元形式存在，而在花、叶、果实等器官中，多以糖苷形式存在。

此外，也有一些特殊类型黄酮类物质，如生物碱型黄酮等。

2 黄酮类化合物的研究方法2.1黄酮类化合物的提取方法2.1.1有机溶剂提取法这是目前国内外使用最广泛的方法。

利用黄酮类化合物与混入的杂质极性不同，选用不同的溶剂可提取出黄酮类化合物。

常用的有机溶剂有甲醇、乙醇、乙酸乙酯、乙醚、丙酮等。

由于甲醇、丙酮等毒性较大，因此有机溶剂提取法中最常采用乙醇作为萃取剂[3]。

本法主要用于提取脂溶性基团占优势的黄酮类化合物，对设备要求简单，产品得率高，但成本较高，杂质含量也较高。

可用加热回流或冷浸法提取，然后，可得其粗提物。

2.1.2 超临界流体萃取法超临界流体萃取分离过程是利用超临界流体的溶解能力与其密度的关系，即利用压力和温度对超临界流体溶解能力的影响而进行的。

当气体处于超临界状态时，其性质介于液体和气体之间的单一相态，具有和液体相近的密度，粘度虽高于气体但明显低于液体，扩散系数为液体的10～100倍，因此对物料有较好的渗透性和较强的溶解能力，能够将物料中某些成分提取出来。

该技术的主要特点是提取量高、产品不含有害物质、无污染[4]。

但是由于超临界提取所需设备价格昂贵、生产成本高，且提取物中烷基酚含量较高，目前仍不能进行规模化生产。

2.1.3超声提取法超声波法的原理是利用超声波产生的强烈振动、高的加速度、强烈的空化效应、搅拌作用等加速药物有效成分进入溶剂，从而提高提取率，缩短提取时间，并且免去高温对提取成分的影响。

超声波对媒质主要产生独特的机械振动作用和空化作用。

该法具有设备简单、操作方便、能耗低、提取时间短、产率高、溶解能力强、不破坏有效成分和无需加热等优点。

2.1.4 半仿生提取方法半仿生提取法，是将整体药物研究法与分子药物研究法相结合，是从生物药剂角度，模仿药物在肠胃转运过程所经历的环境，采用选定pH 的酸性水和碱性水依次连续提取，从而得到含黄酮成分高的混合物[5]。

此方法生产周期短,可提取和保留更多的有效成分。

2.1.5双水相提取双水相萃取法属于液—液萃取。

由于此技术具有对生物产品稳定性好、易放大等优点，在生物大分子如蛋白质、核酸和细胞器等产品中得到广泛应用。

双水相体系具有分相快，使用温度低，易操作等特点，且所用的PEG 及盐类对人体及环境无毒害，提取率高，为黄酮化合物富集分离的一种有效方法。

2.2黄酮类化合物的纯化分离方法2.2.1柱色谱法分离黄酮类化合物常用的吸附剂或载体有硅胶、聚酰胺、葡聚糖凝胶、大孔吸附树脂及纤维素粉等。

此外,也有用氧化铝、氧化镁和硅藻土等作为吸附剂或载体的。

2.2.2制备薄层色谱法利用薄层色谱法快速、简便、高灵敏度、高分辨效率等特点分离制备纯物质的方法称为制备薄层色谱法，常用硅胶做吸附剂。

薄层制备色谱法属于固—液吸附色谱，兼备了柱色谱和纸色谱的优点，是快速分离和定性分析少量物质的一种很重要的分离方法。

2.2.3高效液相色谱法（HPLC 法）高效液相色谱法又称“高压液相色谱”法,该法具有分离效率高、分析速度快、检测灵敏度高等特点,以液体为流动相，采用高压输液系统，将具有不同极性的单一溶剂或不同比例的混合溶剂、缓冲液等流动相泵入装有固定相的色谱柱，在柱内各成分被分离后，进入检测器进行连续检测，从而还实现对样品的分析。

2.2.4 大孔吸附树脂法大孔吸附树脂是一种新型高效的分离纯化材料，是一类不含离子基团的网状结构高分子聚合物吸附剂，广泛用于物质的分离纯化，具有吸附快,吸附容量大,洗脱率高,树脂再生简单，吸附选择性好、解吸条件温和、使用周期长、易于构成闭路循环及节省费用等优点,适合于工业化生产[5]。

2.2.5梯度 pH 值萃取法梯度 pH 值萃取法适合于对酸性强弱不同的游离黄酮类化合物的分离。

根据黄酮类化合物酚羟基数目及位置的不同，其酸性也不同的性质，可以将混合物溶于有机溶剂 （如乙醚） 后，依次用质量分数为 5%的3C a O H N （萃取出7，4-二羟基黄酮），5%的32CO Na （萃取出7- 羟基黄酮或4- 羟基黄酮），0.2%NaOH（萃取出一般酚羟基黄酮）及4%的NaOH水溶液（萃取出5-羟基黄酮分步萃取，从而达到分离的目的。

2.3黄酮类化合物的鉴定方法2.3.1化学元素分析法用化学方法是将复杂的分子降解为几个稳定的碎片，碎片一般能通过一些官能团的显色反应、理化常数的测定、元素的分析等方法可合成证明的简单化合物，然后按降解反应的原理推导出原化合物可能的结构。

这种方法耗时，操作繁琐，需要大量的分析样品，对于特别复杂的化合物很难得出其准确的结构。

因此，随着科学技术的发展，化学法测定黄酮类化合物的结构已基本上让位于各种光谱和波谱的综合分析。

2.3.2 波谱技术波谱技术主要包括紫外—可见光谱（UV—VIS）、红外光谱（IR）、质谱（MS）、核磁共振氢谱（1HNMR）、核磁共振碳谱（13CNMR）、二维核磁共振谱（2D—NMR）等方法[7]。

这些方法成功地解决了含糖数目较多的黄酮苷中苷键的构型，以及糖与糖之间的连接顺序和连接位置等一系列结构确定中的棘手问题。

结合单晶X—射线衍射法可以获取化合物分子中各原子的坐标，得到了化合物中各原子空间的结合位置，为确定分子结构提供了直观可靠的立体图形。

2.3.2.1红外光谱（IR）法被测物质的分子在红外线照射下，只吸收与其分子振动、转动频率相一致的红外光谱。

对红外光谱进行剖析，可对物质进行定性分析。

化合物分子中存在着许多原子团，各原子团被激发后，都会产生特征振动，其振动频率也必然反映在红外吸收光谱上。

据此可鉴定化合物中各种原子团，也可进行定量分析。

物质的红外光谱具有特征性，不同的物质其红外光谱不同，故可用来进行物质的定性、结构分析及定量分析等，应用比紫外吸收光谱广泛。

2.3.2.2紫外光谱（UV）检测法紫外光谱(UV)检测法是一种利用某些物质的分子吸收波长 200～800 nm光谱区的辐射来进行分析测定的方法，研究化合物结构的主要作用是推测官能团结构中的共轭体系中取代基的位置和数目等主要是确定有机物中是否存在双键或共轭体系，其本质是电子在二轨道上的跃迁，对应的能量在紫外光谱上的位置。

2.3.2.3质谱 (MS) 法质谱分析是一种测量离子荷质比(电荷—质量比)的分析方法，其基本原理是使试样中各组分在离子源中发生电离，生成不同荷质比的带正电荷的离子，经加速电场的作用，形成离子束，进入质量分析器。

在质量分析器中，再利用电场和磁场使发生相反的速度色散，将它们分别聚焦而得到质谱图，从而确定其质量。

质谱法主要应用于鉴定复杂分子并确定元素的同位素质量及分布。

2.3.2.4 核磁共振谱（1HNMR ，13CNMR ）法核磁共振波谱法是研究原子核在磁场中吸收射频辐射能量进而发生能级跃迁现象的一种波谱法。

通常专指气原子的核磁共振波谱(质子核磁共振谱)的研究。