类黄酮提取的基本原理_影响因素和传统方法

类黄酮提取的基本原理、影响因素和传统方法

欧阳平 张高勇 康保安

(中国日用化学工业研究院,太原 030001)

摘 要:类黄酮广泛分布于植物界,具有显著的生物活性和药理作用,极具开发应用价值。但有关类黄酮提取的研究多是一些零星的报道,本文就类黄酮提取的基本原理、影响因素和传统方法进行了系统归纳和详细阐述,指出了每种传统方法的研究现状、存在的主要问题及今后的发展方向。

关键词:类黄酮,提取,基本原理,传统方法

The Fundamental,Affecting Factors and Traditional

Methods of the Extraction of Flavonoids

Ouyang Ping,Zhang Gaoyong,Kang Baoan

(Research Institute of Daily Chemical Industry,Taiyuan 030001)

Abstract:Flavonoids are widely distributed in plants.They have attracted much attention because of their remarkable physiolog -ical and pharmacological activities.In the paper,the fundamental ,affecting factors and traditional strategies for the extraction of flavonoids are discussed sys tematically and detailedly,especially the research status ,the major problems related and the tenden -cy in the application of traditional methods are pointed out.Key words:Flavonoids,Extraction,Fundamental,Traditional Methods

类黄酮(flavonoids)是植物光合作用产生的一类重要的天然有机化合物,植物界中分布广泛,主要存在于芸香料、唇形科、豆科、伞形科、银杏科与菊科等。过去,类黄酮主要指基本母核为2-苯基色原酮类化合物,现在则泛指两个具有酚羚羟基的苯环(A 与B 环)通过中央三碳链相互连接而成的一系列化合物,基本结构为

:

色原酮

2-

苯基色原酮

C 6-C 3-C 6

主要有三种形态:游离态的黄酮苷元、黄酮苷(含O-糖苷和含C-糖苷)和与鞣酸形成酯的形式,由于分子结构中有酮基,其颜色又常呈黄色,故有黄酮之称。

类黄酮具有多种多样的生物活性和药理作用,对一些常见病和多发病有重要的治疗或预防作

用[1,2,3,4,5]:如通过抗氧化和清除氧自由基而起抗癌、防癌功效,并能通过降低血糖、血脂、尿糖而治疗高血压、糖尿病及其并发症,还可增强机体的免疫系统功能而起到护肝效果,也可通过其抗炎、抗过敏、抗病毒作用而治疗脓肿溃疡,并有止咳化痰、

镇痛泻下之功效。除在医药工业上已广泛应用其生理活性外,也把它作为功能食品的添加剂、天然抗氧化剂、天然色素和天然甜味剂等等。

由于类黄酮具有多种生理和药理功能,在保健品、医药、食品等领域具有广阔的应用前景,已掀起了人们对类黄酮的研究、开发利用热潮。本文从产业化的角度,对类黄酮提取的基本原理、影响因素和传统方法进行了系统归纳和详细阐述,指出了每种传统方法的研究现状、存在的主要问题及今后的发展方向,旨在为类黄酮的开发应用提供参考。

1基本原理

类黄酮的提取是根据相似相溶原理进行的,过程实质是类黄酮从植物内部向溶剂中转移的传质过程:溶剂从溶剂主体传递到固体颗粒的表面;溶剂扩散渗入固体内部和内部微孔隙内;类黄酮溶解进入溶剂;通过固体微孔隙通道中的溶液扩散至表面;类黄酮从固体表面传递到溶剂主体。在这一系列步骤中,影响类黄酮提取的控制因素是类黄酮在所选用溶剂中的溶解度大小以及向溶剂扩散的难易程度。

由于类黄酮结构和来源的不同,溶解特性差异也很大,因此应根据其极性和水溶性的大小来选择合适的溶剂进行提取。目前,对苷类和极性较大的苷元,常用某些极性较大的混合溶剂(如甲醇-水(1B1)、水、甲醇、乙醇、丙酮等进行提取,而对大多数苷元如异黄酮、黄烷酮、双氢黄酮醇等则采用苯、乙醚、氯仿或乙酸乙酯等极性较小的溶剂进提取。

2影响因素

在整个类黄酮的提取工序中,可以简单分为若干工段:原料选择、预处理、浸提和分离纯化,每个工段都会影响最终的类黄酮得率和含量。

类黄酮种类极其多样,并广泛存在于植物中,所以在原料选择时,须选择类黄酮含量高的原料。另外,植物中类黄酮含量还受气候、季节、产地、野生或种植的影响,如银杏叶类黄酮的含量在秋季最高,而在春夏季含量则较低[6];野生雪莲花中类黄酮的含量(约310%)就比种植雪莲花(约414%)约低114%[7]。而且植物各部位的类黄酮含量有时也是不同的。

类黄酮通常存在于植物细胞内,而细胞膜产生的扩散阻力使得其浸提速率比较小。为了提高提取效率,需要对细胞进行预处理如干燥、粉碎等,这样有助于细胞膜的破裂,溶剂也容易进入细胞内部直接溶解类黄酮,而不同的预处理方式会影响类黄酮的得率和含量。

类黄酮的浸提主要由待提取类黄酮在所选溶剂中溶解度大小以及向溶剂扩散的难易程度两方面因素控制。类黄酮在溶剂中的扩散速度与温度、溶液黏度、扩散面积、以及两相界面之间的浓度差等有密切关系。增加温度、降低溶液黏度、增加扩散面积以及保持两相界面的最大浓度差等都有利于提高扩散速度和增加提取效率。所以在原料预处理时,常将其粉碎至一定粒度,且粒度越小,比表面积越大,浸提速度越快,但粒度过小会使杂质如蛋白质、鞣质等浸出量也增加,导致分离提纯困难,运行成本增加,故粉碎的粒度须适中。此外,浸提时若能增加固液相对运动速率,溶液湍动越强烈,会导致边界层变薄,从而提高浸出速度。

类黄酮在溶剂中浸提的同时,许多其它成分如鞣质、叶绿素和蛋白质等,往往也会被提取出来,使得类黄酮得率和含量很低,影响了产品质量和生产成本。所以,类黄酮的分离纯化工段其实就是这些杂质的去除,如李俊等[8]用明胶和硅藻土联用去除银杏类黄酮提取中的鞣质和蛋白质,许刚等[9]用氯仿去除竹叶类黄酮提取中的叶绿素。值得指出的是:任何分离纯化方法的实施都会使一部分类黄酮损失掉,而且杂质也只是相对地去除,类黄酮得率和含量也只是相对地提高,如在银杏类酮的分离纯化中,由乙醇浸提后经硅藻土沉淀处理、离心分离、D101大孔树脂纯化后,粗提物中类黄酮的含量由14%-18%提高到24%-29%[10],但如加入1%-2%絮凝剂来除去蛋白质,而类黄酮损失率竟高达9148%[11],若先用水浸泡过滤、石油醚脱除油脂再由乙醇浸提,提取率和类黄酮含量分别为2167%和2816%,比省略石油醚脱除油脂工序的提取率相对高出8161%,比省略水浸泡过滤工序的提取率相对低出11161%、但类黄酮含量相对高出13199%[12]。所以,工业化生产中,分离纯化工段除了须考虑类黄酮得率和含量外,更应考虑成本核算的问题。

3传统提取方法

311醇类提取

甲醇和乙醇是常用的类黄酮提取溶剂,高浓度