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        亞臨界水提取技術(shù)應(yīng)用于黃酮類(lèi)化合物的研究

        2019-09-10 07:22:44張益萍楊家琛
        現(xiàn)代鹽化工 2019年4期
        關(guān)鍵詞:黃酮影響因素

        張益萍 楊家琛

        摘? ?要:介紹了近十幾年亞臨界水提取技術(shù)在黃酮類(lèi)化合物提取方面的應(yīng)用。該提取法與其他提取技術(shù)相比,有提取率高、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),是一種綠色環(huán)保的新型提取技術(shù)。

        關(guān)鍵詞:亞臨界水提取技術(shù);黃酮;影響因素

        黃酮類(lèi)化合物分布廣泛,是一類(lèi)很重要的天然化合物[1],具有抗氧、抑菌和降低血脂等作用,有較高的藥用價(jià)值和容易獲取原材料的特點(diǎn),提取工藝較成熟和多樣化。

        在黃酮的提取方法方面,最近興起的有亞臨界水提取技術(shù)(Sub-Critical Water Extraction,SWE)。在化合物的提取中,可以根據(jù)其具體的性質(zhì)和實(shí)驗(yàn)條件來(lái)選擇最合適的提取技術(shù),達(dá)到天然產(chǎn)物的活性和產(chǎn)率都是最高的結(jié)果。新型提取技術(shù)的出現(xiàn)是中藥現(xiàn)代化發(fā)展的必然趨勢(shì),也為天然產(chǎn)物的有效提取開(kāi)拓了新的方向。目前,將亞臨界水提取技術(shù)發(fā)展成中藥提取技術(shù)更接近傳統(tǒng)的中藥煎煮方式,避免了有機(jī)溶劑的應(yīng)用和污染,成本低廉,對(duì)黃酮產(chǎn)品的生產(chǎn)和利用具有重要意義。

        1? ? 亞臨界水提取技術(shù)在黃酮類(lèi)化合物方面的應(yīng)用

        1.1? 原理

        水是一種廉價(jià)、安全、環(huán)保、容易獲取的物質(zhì),可通過(guò)控制溫度和壓力等實(shí)驗(yàn)條件來(lái)萃取不同極性的物質(zhì)。水具有很好的溶解能力和滲透能力,是一種理想的提取溶劑。因此,當(dāng)通過(guò)超臨界流體法提取天然產(chǎn)物的效果較差時(shí),亞臨界水可用于提取天然產(chǎn)物,水的溫度升高,介電常數(shù)逐漸減小,極性從強(qiáng)變?nèi)?,溶質(zhì)按極性由高到低被提取出來(lái)。在低溫低壓條件下,水的極性升高,可以提取強(qiáng)極性的天然產(chǎn)物。亞臨界水萃取可用于其他方法難以提取的天然產(chǎn)物,通過(guò)控制溫度和壓力也可以提取強(qiáng)極性物質(zhì)和揮發(fā)性物質(zhì),這是亞臨界水相較于CO2作為萃取劑具有的顯著優(yōu)勢(shì)。

        1.2? 裝置

        自組裝亞臨界水提取設(shè)備如圖1所示[2],該方法易操作,組成類(lèi)似于超臨界提取方法。與超臨界CO2流體處理相比,亞臨界水處理更簡(jiǎn)單,但是亞臨界水的實(shí)驗(yàn)條件嚴(yán)格,需要嚴(yán)格的溫度控制和消毒處理。此外,亞臨界水提取可與高效液相色譜(High Performance Liquid Chromatography,HPLC)、氣相色譜-質(zhì)譜(Gas Chromatography-Mass Spectrometer,GC-MS)等分析儀器連用,達(dá)到分離分析連續(xù)應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)要求。根據(jù)不同天然產(chǎn)物的理化性質(zhì),選擇適合亞臨界水提取的裝置。

        1.3? 影響因素

        1.3.1? 提取溫度

        溫度是影響亞臨界水提取方法的主要影響因素,可以通過(guò)調(diào)節(jié)溫度來(lái)提取不同極性的物質(zhì),也可以通過(guò)影響原料黏度、表面張力和溶解速度(溶劑的分子運(yùn)動(dòng)速度)來(lái)影響提取率。劉淑蘭等考察大豆渣餅中提取黃酮的影響因素時(shí),得出130 ℃時(shí)提取率最大。溫度影響醬渣餅中蛋白質(zhì)的黏度,從而降低了大豆醬渣餅的溶解性。可見(jiàn),可以通過(guò)改變溫度、改變物質(zhì)的理化性質(zhì)降低其提取率。周麗等發(fā)現(xiàn),在120 ℃時(shí)葛根中的總異黃酮的提取率達(dá)到最大,高于120 ℃時(shí),猜測(cè)是由于非提取成分形成泡沫包裹在原料的表面,降低提取率將溫度調(diào)至合適的范圍可以加速分子的運(yùn)動(dòng)、提高溶解度、提高得率。

        1.3.2? 提取壓力

        壓力對(duì)提取率影響較小。Jiménez-Carmona等在研究從馬郁蘭中提取精油時(shí),壓力的變化對(duì)提取率不產(chǎn)生顯著性影響。亞臨界水只要適當(dāng)?shù)膲毫κ顾3衷谝簯B(tài),通常為16 MPa,因此,壓力的要求比較容易實(shí)現(xiàn),裝置也比較簡(jiǎn)單。在很多亞臨界水提取的單因素驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中,不對(duì)壓力條件進(jìn)行討論,如果有條件,盡量調(diào)節(jié)壓力在最優(yōu)條件,以保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可信度。

        1.3.3? 提取時(shí)間

        提取時(shí)間通常較短。李小斌等在山楂中黃酮的萃取時(shí)間優(yōu)化中發(fā)現(xiàn),最佳提取時(shí)間為90 min,該時(shí)間為亞臨界水提取工藝的平衡點(diǎn),并通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證。薄采穎等用亞臨界水提取協(xié)同大孔樹(shù)脂純化楊樹(shù)芽中總黃酮的結(jié)果表明,提取時(shí)間10 min為最佳工藝條件。從以上學(xué)者的實(shí)驗(yàn)分析討論可知,若用于工業(yè)化的生產(chǎn),亞臨界水提取技術(shù)是一個(gè)縮短時(shí)長(zhǎng)、提高效率的理想提取技術(shù)。宋秀梅等考察在大豆胚芽上利用亞臨界水提取法,最佳提取時(shí)間為30 min。從大量學(xué)者的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)看,一般提取時(shí)間不超過(guò)1 h,這是亞臨界水提取的顯著優(yōu)勢(shì)。在最佳提取時(shí)間的前后,天然產(chǎn)物的提取率或者活性都會(huì)有所降低,提取時(shí)間的影響可能與原料中黃酮類(lèi)化合物的分解有關(guān)。

        1.3.4? 液料比

        液料比對(duì)得率有顯著影響。張永忠等探索出液料比在50∶1時(shí),紅三葉總異黃酮的得率最大。液料比過(guò)小可能會(huì)導(dǎo)致凈化和其他工作的困難,確定最佳液體與材料比率是黃酮類(lèi)化合物產(chǎn)量的關(guān)鍵。劉孝寧等提取蘆巴籽粨中的總黃酮時(shí),最佳液料比為62.73∶1。結(jié)果表明,不同物質(zhì)、不同條件下的最佳液料比也不同。李金鳳等探討了液料比對(duì)于黃酮氧化指標(biāo)的影響,最佳提取液料比為40∶1。學(xué)者們已經(jīng)在很多方面討論了液料比的影響,因此,可以綜合比較設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),最終確定最佳的液料比。

        2? ? 亞臨界水提取黃酮類(lèi)化合物的實(shí)驗(yàn)條件總結(jié)

        目前,亞臨界水萃取在黃酮類(lèi)化合物中的應(yīng)用越來(lái)越多,這也顯示了方法的顯著優(yōu)勢(shì)??偨Y(jié)幾位學(xué)者的最佳實(shí)驗(yàn)條件,如表1所示。

        3? ? 與其他提取黃酮類(lèi)化合物技術(shù)的比較

        提取黃酮化合物有多種方法:熱水提取法、微波提取法、超聲波提取法等。與這些方法相比,亞臨界水提取法具有簡(jiǎn)單、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn),應(yīng)用范圍廣泛,涉及食品、制藥、分析、生物等各個(gè)方面。此外,亞臨界水萃取結(jié)合樹(shù)脂純化技術(shù)可提高總黃酮的純度[3]。每種提取技術(shù)都有其優(yōu)缺點(diǎn),根據(jù)化合物的特殊理化性質(zhì)和所需達(dá)到的效果,選擇合適的提取工藝。

        4? ? 結(jié)語(yǔ)

        目前已經(jīng)報(bào)道了亞臨界水提取方法在提取各種天然產(chǎn)物如黃酮類(lèi)、蒽醌類(lèi)和揮發(fā)油方面的應(yīng)用,優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單、提取率高、綠色環(huán)保等,已被許多學(xué)者所采用,在分析、生物、生態(tài)和食品等方面取得了很大進(jìn)展。在中藥分析、天然產(chǎn)物分子活性研究、質(zhì)量控制、質(zhì)量轉(zhuǎn)化和評(píng)價(jià)等方面也具有良好的應(yīng)用和發(fā)展前景。未來(lái),會(huì)對(duì)亞臨界水提取技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新,比如與分析儀器或純化技術(shù)的聯(lián)用,有助于工業(yè)化發(fā)展。

        [參考文獻(xiàn)]

        [1]何國(guó)鑫,陳華國(guó),鄧青芳,等.黃酮類(lèi)化合物抗肝損傷的作用機(jī)制研究進(jìn)展[J].中國(guó)現(xiàn)代應(yīng)用藥學(xué),2019,36(12):1 583-1 591.

        [2]鄧麗娟,洪? ?霞,錢(qián)瀅文,等.亞臨界水提取黑枸杞花青素工藝研究[J].食品研究與開(kāi)發(fā),2018,39(12):14-19.

        [3]高喜霞,程? ?妮,曹毛毛,等.楊樹(shù)芽總黃酮的提取工藝及其抗氧化活性研究[J].西北大學(xué)學(xué)報(bào),2018,48(5):672-680.

        Application of sub-critical water extraction technology in flavonoids extraction

        Zhang Yiping1, Yang Jiachen2

        (1.School of Traditional Chinese Pharmacy, China Pharmaceutical University, Nanjing 211198, China;

        2.College of Engineering, China Pharmaceutical University, Nanjing 211198, China)

        Abstract:Introduces the application of subcritical water extraction in flavonoids extraction in recent decades. Compared with other extraction techniques, it has the advantages of high extraction rate and simple. It is a green and environmental protection new extraction technology.

        Key words:sub-critical water extraction; flavonoids; influence factors

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