黄酮类化合物提取和纯化工艺研究进展

第27卷第4期
山　西　化　工
Vol.27　No.4
2007年8月
SHANXI CHEMICAL INDUSTR Y
Aug.2007
收稿日期:2007204210
作者简介:宋秋华,女,1964年出生,2001年毕业于兰州大学,生态学博士,副教授,硕士研究生导师,现主要从事应用生物化学、农业生物学等研究工作。

　综述与论坛
黄酮类化合物提取和纯化工艺研究进展
宋秋华,　张　磊,　梁　飞,　姚小丽
(江西理工大学,江西　赣州　341000)
摘要:黄酮类化合物是一类活性物质,具有特殊的保健及治疗功能。

本文分析了黄酮的结构特征,介绍了黄酮的提取工艺和分离纯化,并对各工艺利弊进行了分析。

关键词:黄酮类化合物;提取;纯化;层析
中图分类号:O623.54 文献标识码:A 文章编号:100427050(2007)0420024204
黄酮类化合物是一组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,大部分与蔗糖合成甙类,以配基的形式存在。

黄酮类化合物广泛存在于植物的各个部位,尤其是花叶部位,主要存在于芸香科、唇形科、豆科、伞性科、银杏科与与菊科等。

有文献记载,约有20%的中草药中含有黄酮类化合物。

近年来,科学家们发现其具有抗氧化、降低脂质过氧化反应、预防心血管疾病及抗衰老等作用。

随着对其研究方法和技术的不断提高,又发现了许多新的种类和生理作用。

特别是抗自由基和抗癌、防癌的作用,使黄酮类化合物的研究进入了一个新的阶段[1,2]。

目前已发现的黄酮类化合物有5000多种,但研究表明,在众多黄酮类化合物中,因其结构不同,有的表现出生物活性,有的却没有生物活性,而且生物活性亦因其结构的差异而不同,所以提取分离出具有较高生物活性的黄酮类化合物对医药及食品工业是十分重要的。

1　黄酮类化合物的结构
黄酮类化合物之所以具有突出的抗氧化性和消除自由基的能力,是由其结构所决定的。

生物类黄
酮基本结构见图1[3]。

图1　生物类黄酮的基本结构
目前普遍认为生物类黄酮分子的α、
β不饱和吡喃酮是其具备各种生物活性的关键。

黄池宝等人[4]比较了数种类黄酮的结构与抗氧化性之间的关系,结果显示,对于脂质体系而言,在类黄酮B 环上没有羟基的化合物的抗氧化能力较低,自由基的捕捉力与还原力表现亦较差,但若具有1个以上的羟基,则会显著提高这三种活性;B 环上若含有2个羟基,则羟基位于邻位者比位于对位者的抗氧化力、自由基捕捉力与还原力都强;此外,C 环位置3上带有羟基,或A 环上含有较多羟基者都有提高抗氧化力、自由基捕捉力与还原力的趋势。

根据中央三碳链的氧化程度、B 环连接位置(C 22或C 23)以及三碳链是否构成环状等特点,可将重要的天然黄酮类化合物分类如第25页表1所示。

天然黄酮类化合物多为表1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 25,7,3,4′,异戊烯基出现最多的位置是C 26,7。

黄酮类化合物多以甙类形式存在,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D2葡萄糖、D2半乳糖、L2鼠李糖、L2阿拉伯糖、D2木糖、D2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C23,7,3′,4′位;二糖链氧甙的
连接位置常见的是C23,7、C23,4、或C27,4′位。

花
色素甙糖多连在C23或形成3,52二葡萄糖甙。

在碳甙中,糖多连接在C26或C28位上。

2　生物类黄酮的提取
黄酮类化合物因其结构和来源不同,溶解特性差异也很大,因此应根据其极性和水溶性的大小选择合适的溶剂进行提取。

目前对类甙和极性较大的甙元,常用某些极性较大的混合溶剂如甲醇2水(1∶1)、水、甲醇、乙酸、丙酮、乙酸乙酯进行提取,而对大多数甙元,则采用乙醚、氯仿、乙酸乙酯等极性较小的溶剂进行提取。

一些研究者为了提高所得产物的收率,还采用了外加物理场的方法。

2.1　醇提法
甲醇和乙醇是常用的生物类黄酮提取溶剂,高质量分数的醇(90%～95%)适于提取黄酮,质量分数60%左右的醇适于提取黄酮甙类。

提取过程中常用冷浸法或回流法,提取次数一般为2次～4次。

用醇类提取黄酮的报道比较多,白凤梅等[5]用75%甲醇回流,从洋葱鳞和洋葱皮中提取类黄酮类物质,研究了其中槲皮素的含量;陈燕清等[6]采用醇溶剂法提取藜蒿中黄酮,结果表明,乙醇质量分数70%,料液比1∶40,提取温度90℃,提取时间100min, p H=10,提取2次,为提取藜蒿中黄酮的最佳条件,总黄酮提取率为6.82%。

2.2　热水提取
热水提取可用浸提法也可用煮提法,一般提取2次～3次。

苏刚[7]用85℃～95℃热水浸泡山楂,然后回流提取,得到质量分数为1.3%～1.35%的黄酮类物质。

利用芦丁在热水和冷水中的溶解度相差较大,槐米粗粉用水煮沸后,放冷即可析出大量芦丁晶体。

热水提取仅限于提取甙类,但因提取杂质多,提取物易霉变,故不常用。

2.3　碱性水或碱性稀醇提取法
黄酮类成分大多具有酚羟基,显酸性,可用碱性水(如氢氧化钠、氢氧化钙、碳酸钠)或碱性稀醇(如50%的乙醇)浸出,浸出液经酸化后析出类黄酮化合物。

严赞开等[8]探讨了用饱和Ca(OH)2溶液从桔皮中提取橙皮甙的优化工艺,实验表明,主要浸提剂与原料的质量比为20∶1,在50℃下保温3h,浸提率可达1.5%。

碱性提取时,所用碱的浓度不宜过高,以免在强碱条件下加热破坏黄酮类化合物的母核。

提取液中加入酸,黄酮甙类即可沉淀析出。

加酸酸化时,酸性也不宜过强,以免生成佯盐,致使析出的黄酮化合物又重新溶解,降低产品收率。

2.4　有机溶剂萃取法
将干燥粉碎后的原料用其他方法提取后,以适当的有机溶剂(如乙酸乙酯、正丁醇、石油醚等)进行萃取、过滤,滤液中的溶剂减压蒸馏回收后测定。

这是目前国内外使用较广泛的苯取方法,该法设备简单,产品得率高,但产品中杂质含量较高。

2.5　酶水解法
利用酶将原料中的大分子物质水解,使黄酮类物质充分释放,以增加提取率。

此法需和别的提取方法联用。

如利用果胶酶将山楂中果胶完全分解后,再进行黄酮的提取、分离纯化及含量分析测定。

结果表明,果胶完全分解成小分子物质,使果肉中黄酮类物质充分释放出来,提取率比目前常用的方法提高了2个～3个百分点,显著提高了山楂中黄酮的提取率。

而用纤维素酶对葛根进行水解,与不加酶的提取方法对照,前者的葛根总黄酮收率比后者
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2
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　2007年8月 宋秋华等,黄酮类化合物提取和纯化工艺研究进展
高13%。

2.6　超临界流体萃取法
超临界流体萃取法是利用某些溶剂在临界值以上具有的特性来提取混合物中可溶性组分的一种新的分离技术。

同采用传统的溶剂相比,超临界流体萃取法具有提高产品回收率和纯度,改进产品质量、降低能耗等优点。

如超临界CO 2萃取,其原理是在高压超临界状态下,以液态CO 2作抽提溶剂进行抽提,然后减压分离,随着压力下降,液态CO 2不断气化,从而分离出所要提取物的有效组成。

超临界CO 2萃取技术是一项高新萃取技术,具有无有机溶剂残留、天然植物中活性成分和热不稳定成分不易被分解破坏等优点。

2.7　超声波提取法
此法也是一种较新的方法,具有省时、高效、节能等优点。

林翠英等[9]研究发现,在浸提与沉淀两阶段都用超声波处理,不但芦丁得率高,而且总提取时间大大缩短。

不管用什么溶剂,也不管用什么方法浸提,只要沉淀阶段加超声波处理,芦丁自浸出液中20min ～30min 均可被凝聚,且沉淀完全。

在从槐米中提取芦丁过程中,超声波的聚沉作用对提高提取率和缩短提取时间起重要作用。

兰昌云等[10]运用超声波技术提取黄酮液证实了超声波法优于常规热回流提取法。

2.8　微波处理法
此法一般作为前处理,与通常方法相比,具有可降低有机溶剂浓度、缩短提取时间及提高提取率等特点。

高梦祥等[11]对微波提取竹叶中类黄酮物质进行研究,发现微波处理法的热效率高,升温快速均匀,能大大缩短萃取时间,提高萃取效率。

张熊禄[12]发现,微波技术用于柑桔皮中类黄酮的提取时具有省时、高效、节能等优点,而且提取物不易发霉、变质,同时易于分离纯化。

2.9　超滤法
超滤法是以多孔性半透膜———超滤膜为分离介质,利用不对称微孔结构,常温下依靠施压使提取液流经膜面而高分子杂质被截流的分离技术。

超滤膜的孔径在几个纳米至几百个纳米之间,能够在103nm ～106nm 粒径范围内实现分子截留。

由于大多数黄酮类化合物的分子量在1000以下,而非有效成分如多糖、蛋白质、鞣质等的分子量多在50000以上,所以使用超滤法能够有效去除蛋白质、多肽、黏液质、鞣质、大分子色素、淀粉、热原等,达到除菌、除热原、提高药液澄明度以及有效成分含量等目的。

超
滤法可以提高提取物的纯度,并且在提取生产过程中
可以减少废水排放,避免臭水、污水的产生,降低生产成本。

3　黄酮类化合物的分离纯化
黄酮类化合物的分离纯化方法很多,主要有柱层析法、HPLC 法、薄层层析法、纸层析法以及近年来才发展起来的超临界CO 2萃取法和大孔树脂吸附法等。

3.1　柱层析法3.1.1　聚酰胺柱层析法[13,14]
聚酰胺对各种黄酮类化合物均有较好的分离效果,其层析容量较大,适合于制备性分离。

洗脱剂常用水2甲醇,也有用水2乙醇和甲醇2氯仿的。

3.1.2　硅胶柱层析法[15]此法应用范围最广,不仅可以分离黄酮甙类,还可以分离各种甙元。

3.1.3　葡萄糖凝胶柱层析法
它主要靠分子筛作用分离黄酮甙类,在洗脱时,一般按分子量的大小顺序洗出柱体。

李教社等[16]用此法从蜜蒙花中分离得到3种黄酮甙类化合物;李文魁等[17]亦用此法从朝鲜淫羊霍地上部分分离得到2种黄酮甙类化合物。

3.2　HPLC 法
以HPLC 法分离黄酮甙类化合物的报道较多。

王靖等[18]根据银杏黄酮具有C 6—C 3—C 6的结构特点,其紫外光谱有两个主要吸收峰,一个是出现在240nm ～280nm ,另一个在30nm ～400nm ,采用全波段扫描技术,对银杏黄酮3种主要甙元标准和样品进行扫描。

3.3　纸层析法
郭新华等[19]应用表面活性剂胶束水溶液纸色谱分离测定了5种黄酮及黄酮甙类化合物的阈值,此法操作简单,无环境污染,便于分离,可用于检识含量较少的黄酮及黄酮甙类化合物。

3.4　超临界CO 2萃取法[20,21]
超临界CO 2萃取法因具独特优点而倍受食品工业的青睐,用其生产出来的产品属绿色食品,具有很大的市场竞争力。

何扩等[22]发现采用有机溶剂萃取的银杏叶黄酮存在有机溶剂残留问题,而超临界CO 2能很好地解决此问题,并能分离纯化出纯度较高的银杏叶黄酮。

3.5　大孔树脂吸附法[23,24]
大孔树脂是近10年来发展起来的一类有机高
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分子聚合物吸附剂,它具有物化稳定性高、吸附选择性好、不受无机物存在影响、再生简单、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,广泛用于物质的分离纯化。

如采用弱极性AB 28大孔树脂对葛根黄酮、银杏叶黄酮进行吸附分离,提取物中黄酮含量提高近1倍;用CAD 240大孔树脂分离纯化柚皮甙效果也很好。

4　结语
黄酮类化合物不但分布范围广、种类多,而且生物活性广泛、毒性小。

随着分离提纯技术的迅速发
展,近年来分离、提取了大量新的黄酮类化合物,相信随着研究的不断深入,黄酮类化合物的提取分离技术必将得到进一步完善。

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542.
Progress in research of the extracting and purifying technology of flavoniods
SONG Q iu 2hu a ,ZHANGLei ,L IANG Fei ,YAO Xiao 2li
(Jiangxi U niversity of Science and T echnology ,G anzhou Jiangxi 341000,China)
Abstract :Flavoniods are a group of activated substances which have s pecial health care and thereapeutic function.In this paper ,some
kinds of technological ways of extracting flavoniods were introducted and their structure feature were anal yzed.The advantage and disadvantage of each technology was analyzed too.
K ey w ords :flavoniods ;extraction ;purification ;chromatography
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72・　2007年8月 宋秋华等,黄酮类化合物提取和纯化工艺研究进展 。