張 楊，盧泳冀，王晨曦，張燕軍，郭建敏

(1 西南醫(yī)科大學(xué)衛(wèi)生檢驗(yàn)檢疫，四川 瀘州 646000；2 西南醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，四川 瀘州 646000)

作為中草藥化學(xué)成分研究的基本步驟和中藥現(xiàn)代化過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，提取這一過程的成功與否及其工業(yè)化推廣的難度、對(duì)環(huán)境的影響越來(lái)越引起人們的重視。其主要評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)除了提取物收率高低外，快速、節(jié)能、安全、方便和環(huán)保陸續(xù)成為評(píng)價(jià)一個(gè)提取方法優(yōu)劣的重要標(biāo)準(zhǔn)。其中的安全包括兩方面的內(nèi)容，即操作安全和成分不被破壞。傳統(tǒng)提取方法如浸漬法、堿提法、煎煮法、回流法、連續(xù)回流法、滲漉法等已為人們熟知[1]，超聲波提取法[2]、微波提取法[3]及超臨界萃取法[4]等漸被人們接受，其優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用潛力正在經(jīng)受實(shí)踐的檢驗(yàn)。近年來(lái)，用于研究的組織破碎提取法的閃式提取器在經(jīng)過十余年的初步實(shí)踐后，已顯示出其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，但遠(yuǎn)未達(dá)到被推廣應(yīng)用的水平。對(duì)此，本研究在此將對(duì)組織破碎提取法的創(chuàng)制與實(shí)踐進(jìn)行作簡(jiǎn)要介紹，并以從一些中草藥材中提取總黃酮的實(shí)際情況為引，為讀者作一次組織破碎提取法(亦同“閃式提取法”)與其它提取方法的比較。

柚皮素(Naringenin)結(jié)構(gòu)如圖1所示，為白色針狀晶體，分子式C15H12O5，分子量272.25，熔點(diǎn)260 ℃，溶于乙醇、乙醚和苯，幾乎不溶于水。柚皮素分子顯中極性，由于分子內(nèi)含有苯環(huán)、羥基、羰基等官能團(tuán)，所以在紫外區(qū)有吸收，吸收波長(zhǎng)為325 nm。

圖1 柚皮素的化學(xué)結(jié)構(gòu)式Fig.1 Chemical structural formula of naringenin

1 方法簡(jiǎn)介

閃式提取法簡(jiǎn)介，在中草藥常用提取方法中，除了傳統(tǒng)且常用的水蒸氣蒸餾法、壓榨法、升華法外，所有方法都與溶劑有關(guān)，故這些方法又統(tǒng)稱為溶劑提取法。經(jīng)驗(yàn)和事實(shí)證明，溶劑提取法是較為先進(jìn)的方法，在操作難度和提取率上都優(yōu)于上述其他方法。在溶劑提取法中，影響提取效率的主要因素有溶劑(介質(zhì))的性質(zhì)、物料的性質(zhì)、外力的影響和介質(zhì)的溫度。閃式提取法又叫組織破碎提取法，其最早的理論探索和運(yùn)用是1989 年，由日本生藥學(xué)家采用生物組織搗碎機(jī)分離出了中草藥中的丹寧成分[5]。1993年，劉延澤等[6]結(jié)合實(shí)際工作首次提出“植物組織破碎提取法”的概念，并基于此對(duì)含不同類型化學(xué)成分的中草藥進(jìn)行了相關(guān)的提取研究，并取得了較好的效果。

1994年，韓建海等在植物組織破碎這種當(dāng)時(shí)的創(chuàng)新方法的實(shí)踐基礎(chǔ)上，自主研制出首臺(tái)能用于植物硬組織破碎提取的樣機(jī)并申請(qǐng)專利，由于該樣機(jī)完成一次提取僅用時(shí)30 s左右，與其他傳統(tǒng)方法相比可謂相當(dāng)之迅速，故又稱之為“閃式提取器”，與之相呼應(yīng)的植物組織破碎法也被稱“閃式提取法”。其后，該技術(shù)又經(jīng)歷了十余年的應(yīng)用與發(fā)展。2007年，劉延澤[7]對(duì)閃式提取法的基本原理、提取操作的實(shí)現(xiàn)過程以及閃式提取器的構(gòu)造、優(yōu)勢(shì)與應(yīng)用等方面進(jìn)行了系統(tǒng)論述。閃式提取法也需要溶劑參與，故其是溶劑提取法的一種，其通過閃式提取器的高速攪拌、振動(dòng)、負(fù)壓滲濾3種外力的組合[8]，使有效成分從植物組織中迅速滲透釋放、溶出并轉(zhuǎn)移至所用溶劑中，最后通過過濾，使操作者達(dá)到提取目的。除去閃式提取法以外，溶劑提取法中還有加熱回流法和超聲輔助提取法這兩種廣泛適合學(xué)生使用的方法，因此文章后續(xù)會(huì)主要采用這兩種方法與閃式提取法作比較。加熱回流提取法是目前應(yīng)用較廣泛的一種方法，其操作簡(jiǎn)單、材料成本低，常用作學(xué)生的實(shí)驗(yàn)用具。加熱回流提取法溶媒用量較少，提取較完全，但對(duì)于受熱易破壞的成分存在一定局限性。一般情況下使用有機(jī)溶劑且加熱時(shí)間長(zhǎng)，不適用于熱敏性的原料成分的浸出。組織破碎提取法是在室溫和適當(dāng)溶劑存在下使用，且耗時(shí)極短，有效避免了有效成分因受熱而遭到破壞[9]。與閃式提取法相比，加熱回流法加熱時(shí)間長(zhǎng)、耗材消耗大，具有明顯的缺點(diǎn)。超聲提取法通過物理機(jī)械效應(yīng)、空化效應(yīng)、熱效應(yīng)等多種因素結(jié)合，以達(dá)到高效提取藥材中的有效成分的目的。超聲提取法和閃式提取法都具有提取效率比較高的特點(diǎn)[10-11]，但比較所用時(shí)間，組織破碎提取法在1分鐘甚至數(shù)秒鐘內(nèi)即可提取出藥材中70% 左右的有效成分[12]，而超聲提取法一般需要使用幾十分鐘乃至數(shù)小時(shí)之間，才提取出藥材80%左右的有效成分，所以從所用時(shí)間和效率相比，組織破碎提取法快速、穩(wěn)定，又能起到節(jié)能降耗的作用[13]，也更有可能適合批量生產(chǎn)。

2 不同材料分別在閃式提取法和其它提取法下提取總黃酮的研究結(jié)果

在部分藥材植物組織上使用閃式提取法提取總黃酮，與使用其它方法提取總黃酮其結(jié)果、結(jié)論對(duì)比如下。

2.1 銀杏葉的總黃酮提取

2.1.1 閃式提取法

趙宏等[14]采用閃式提取技術(shù)，以銀杏的干燥葉為原材料，設(shè)置乙醇體積分?jǐn)?shù)為60%，將一定重量干燥銀杏葉粉碎后放入閃式提取器，提取時(shí)間為30 s，料液比為1:20，經(jīng)過一次提取，得到銀杏葉總黃酮的最高提取率為1.99%。

2.1.2 其它提取法

李鳳梅等[15]采用復(fù)合酶酶解法，以新鮮銀杏葉為原材料，105 ℃殺青15 min后烘干至恒重，然后放入中草藥粉碎機(jī)中粉碎，過60目篩，以纖維素酶、果膠酶、半纖維素酶為復(fù)合酶，得出最佳工藝條件為酶用量0.4%，纖維素酶/果膠酶/半纖維素酶的配比2:3:1，酶解溫度為40 ℃，酶解時(shí)間120 min，pH 5. 5時(shí)對(duì)銀杏葉的總黃酮提取率為3.58%。馮靖等[16]采用微波-超聲輔助聯(lián)合提取技術(shù)，以銀杏葉為原材料，打磨成粉過60目篩，測(cè)得最佳試驗(yàn)條件為料液比1:20，微波時(shí)間2 min，超聲時(shí)間 4 min，超聲功率228 W的條件下，得到黃酮類化合物的最佳提取量為24.3095 mg/g，響應(yīng)面與實(shí)際值相差0.05%。羅教等[17]采用超聲輔助提取法，經(jīng)試驗(yàn)后得到最佳工藝條件為70%的乙醇，1:30的固液比，保持75 ℃下超聲20 min。此工藝條件下 總黃酮提取率為2.781%。閆高穎等[18]研究水浸提法提取銀杏葉總黃酮，試驗(yàn)得出的最佳提取工藝條件為料液比1:26，保持100 ℃，浸提1 h，提取次數(shù)為3次。劉雯等[19]在超臨界二氧化碳 萃取銀杏葉總黃酮甘醇的夾帶劑試驗(yàn)中，以?shī)A帶劑類型、加入方法、加入量及流速等為條件進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，得到最高提取率為5.03%。

2.2 淫羊藿的總黃酮提取

2.2.1 閃式提取法

賀石麟等[20]研究閃式提取法對(duì)淫羊藿中總黃酮的最佳提取工藝條件，經(jīng)實(shí)驗(yàn)得閃式提取法各因素對(duì)總黃酮提取效果的影響程度依次為：提取次數(shù)>提取時(shí)間>液固比>乙醇體積分?jǐn)?shù)，最佳提取工藝為25倍量50%乙醇提取3次，每次10 min。

2.2.2 其它提取法

金向軍等[21]采用回流提取法，通過實(shí)驗(yàn)確立最佳提取方案為70 ℃，25倍60%乙醇回流提取2次。張翔等[22]采用超高壓提取工藝，確定了超高壓提取法制備淫羊藿總黃酮的最佳工藝，結(jié)果表明：最佳提取工藝為料液比1:25 g/mL，壓力400 MPa，浸泡時(shí)間5 min，乙醇體積分?jǐn)?shù)75%(φ)，保壓時(shí)間12 min。

2.3 菟絲子的總黃酮提取

2.3.1 閃式提取法

楊天鳴等[23]使用閃式提取器對(duì)菟絲子中的總黃酮進(jìn)行組織破碎提取，確定菟絲子中總黃酮閃式提取的最佳提取工藝為：料液比1:8(mg:mL)，以50%的乙醇為溶劑提取8 min。

2.3.2 其它提取法

彭金年等[24]采用常規(guī)回流提取法、索氏提取法、微波輔助萃取法及閃式提取法對(duì)中藥菟絲子進(jìn)行提取優(yōu)選出最佳提取方法。結(jié)果表明，索氏提取法總黃酮含量最高，微波輔助萃 取法和常規(guī)回流提取法總黃酮含量較高，閃式提取法總黃酮含量最低;綜合考慮，認(rèn)為微波輔助萃取法具有高效、省時(shí)等優(yōu)點(diǎn)，提取效果較好。彭金年等[25]采用超聲波輔助萃取法提取菟絲子中的總黃酮，經(jīng)實(shí)驗(yàn)研究得最佳工藝條件為乙醇體積分?jǐn)?shù)70%、提取溫度80 ℃、提取時(shí)間30 min、料液比1:20(g/m L)；秦晶晶等[26]采用回流提取法、冷浸法、超聲提取法、微波輔助萃取法、索氏提取法5種方法提取菟絲子中總黃酮含量，5種提取方法所得總黃酮含量從大到小依次為回流提取法(31.24 mg/g)、微波輔助萃取法(16.84 mg/g)、索氏提取法(12.82 mg/g)、超聲提取法(9.74 mg/g)、冷浸法(8.88 mg/g)，回流提取法所得總黃酮含量最高。林曉等[27]采用微波輔助提取法，菟絲子總黃酮的最佳提取工藝為加入藥材量30倍65%乙醇，在40 ℃下超聲提取15 min。孫艷玲等[28]采用超聲波協(xié)同復(fù)合酶的方法提取菟絲子中的總黃酮，經(jīng)實(shí)驗(yàn)得最適合的藝參數(shù)是pH為4.0，酶解溫度為52.6 ℃，超聲時(shí)間為20.3 min，此時(shí)總黃酮提取率為2.34%。

2.4 青龍衣的總黃酮提取

2.4.1 閃式提取法

趙宏等[29]采用閃式提取法，優(yōu)選閃式提取青龍衣總黃酮的最佳工藝。結(jié)果：當(dāng)料液比為1:20，閃式提取時(shí)間為60 s，乙醇體積分?jǐn)?shù)為70%時(shí)，青龍衣總黃酮的提取率最高，為11.73%。

2.4.2 其它提取法

孟敏[30]用回流萃取法，經(jīng)實(shí)驗(yàn)得出青龍衣總黃酮的最佳提取工藝為14倍量(mL/g)的60%乙醇，回餾3.0 h，提取1次。王文澤[31]用浸取萃取法，經(jīng)實(shí)驗(yàn)得出青龍衣總黃酮最佳提取工藝為乙醇濃度為30%，提取時(shí)間60 min，提取溫度60 ℃，料液比為1:30。

2.5 馬鞭草的總黃酮提取

2.5.1 閃式提取法

張迪[32]采用響應(yīng)面法優(yōu)化馬鞭草中總黃酮的提取工藝，運(yùn)用Box-Behnken設(shè)計(jì)響應(yīng)面優(yōu)化馬鞭草中總黃酮閃式提取工藝，結(jié)果表明：馬鞭草中總黃酮提取的最佳工藝條件為乙醇濃度50%，料液比為1:35 (g/mL)，提取時(shí)間為1.5 min，提取次數(shù)為2次。在此條件下，總黃酮含量達(dá)到(8.282±0.003) mg/g，與模型預(yù)測(cè)值8.280 mg/g相近。重復(fù)性試驗(yàn)結(jié)果表明，此方法穩(wěn)定可靠，總黃酮得率高，適于馬鞭草中總黃酮的提取。

2.5.2 其它提取法

卞杰松等[33]采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)研究超聲波輔助提取馬馬鞭草中總黃酮的工藝條件測(cè)得馬鞭草中總黃酮的最佳超聲提取工藝條件為乙醇溶液體積分?jǐn)?shù)70%、固液比1:40 (g/mL)、超聲功率500 W、超聲輔助提取溫度70 ℃條件下提取20 min，在此條件下提取率可達(dá)2.87%。影響馬鞭草中總黃酮提取效果的主次因素為：固液比>超聲波功率>提取溫度>乙醇體積分?jǐn)?shù)。

2.6 羅布麻葉的總黃酮提取

2.6.1 閃式提取法

白明等[34]使用閃式提取法提取羅布麻葉中的總黃酮，得出最佳工藝為：乙醇濃度55%，料液比1:50 (W/V，g/mL，下同)，提取時(shí)間50 s，提取次數(shù)2次；在此條件下，最高提取率為4.24%。

2.6.2 其它提取法

潘思源等[35]探究微波輔助離子液體提取羅布麻葉總黃酮的最佳提取工藝，經(jīng)實(shí)驗(yàn)所得最佳工藝為：離子液體濃度0.73 mol/L、液料比19:1 mL/g、微波時(shí)間10 min、微波功率483 W、溫度70 ℃，此條件下總黃酮提取量的平均值為(14.10±0.202)mg/g，提取量較傳統(tǒng)提取工藝有明顯提高。韓愛霞等[36]探究了酶法提取羅布麻葉總黃酮的工藝，得出最佳提取工藝條件為：pH值5，酶用量3 mg/g，酶解溫度45 ℃，酶解時(shí)間2 h，乙醇濃度50%。該條件下總黃酮得率達(dá)到4.6%。并得出以纖維素酶酶解預(yù)處理后再用溶劑乙醇提取羅布麻葉中的總黃酮得率明顯提高的結(jié)論。葉菊等[37]采用傳統(tǒng)萃取方法對(duì)羅布麻葉總黃酮提取工藝進(jìn)行了研究，得出最佳提取工藝條件為料液比1:10。乙醇濃度65%，提取溫度70 ℃，提取時(shí)間2 h。

2.7 羅漢松的總黃酮提取

2.7.1 閃式提取法

王全澤等[38]采用閃式提取法提取羅漢松總黃酮，經(jīng)實(shí)驗(yàn)后得出閃式提取羅漢松總黃酮最佳工藝條件為：乙醇體積分?jǐn)?shù)71%、料液比36:1 (mL/g)、提取時(shí)間53 s、提取電壓為75 V 時(shí)，羅漢松總黃酮得率為 8.147%。

2.7.2 其它提取法

黃鳳音等[39]采用超聲方法提取羅漢松果實(shí)中的總黃酮，得出結(jié)果最佳提取工藝為料液比1:40，用75%乙醇超聲提取60 min。鄭玉蓉等[40]優(yōu)選D101型大孔吸附樹脂分離純化羅漢松葉總黃酮的工藝條件，經(jīng)實(shí)驗(yàn)后得出大孔樹脂分離純化羅漢松葉總黃酮的最佳工藝條件為：上樣濃度4.00 mg/mL，上樣流速2.0 mL/min，體積分?jǐn)?shù)80%乙醇以2.0 mL/min速率洗脫，回收率為 60.80%。

2.8 馬尾松的總黃酮提取

2.8.1 閃式提取法

陳良勝[41]研究馬尾松中黃酮的閃式提取工藝并與黃酮乙醇回流法對(duì)照差別，得出閃式提取最佳工藝是85%乙醇，料液比1:12，提取時(shí)間3.0 min；閃式提取黃酮的含量經(jīng)UV測(cè)定高于乙醇回流提取法。

2.8.2 其它提取法

張衛(wèi)麗等[42]采用有機(jī)溶劑法提取馬尾松中的總黃酮，結(jié)果表明：?jiǎn)我蛩卦囼?yàn)中，最優(yōu)提取條件為70%乙醇溶劑、提取時(shí)間1.5 h、料液比1:40。

此外，以總黃酮類的二氫黃酮柚皮素為例，現(xiàn)有的提取法除了傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑萃取法和回流萃取法以外，人們對(duì)酸水解法[43-49]、超臨界CO2萃取法[50-52]、酶水解法[53-54]亦存在一定研究。

3 討 論

綜上所述，閃式提取法在總黃酮的提取上具有耗能小、器材簡(jiǎn)便易得、對(duì)環(huán)境污染小、流程簡(jiǎn)單、易操作、提取時(shí)間極短等諸多優(yōu)點(diǎn)，其提取率明顯高于傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑萃取法，但可能低于微波輔助萃取法、超聲輔助萃取法與回流萃取法。因此，提高閃式提取法在植物總黃酮上的提取率是有價(jià)值的。本文就閃式提取法提取條件綜述，唐鏡等[55]對(duì)柚皮素提取研究進(jìn)展的綜述結(jié)論，我們可以作出閃式提取柚皮素可能存在的優(yōu)勢(shì)如表1所示。

表1 閃式提取柚皮素的優(yōu)勢(shì)比較Table 1 Comparison of flash extraction of naringin

由表1可以知道，閃式提取法在對(duì)藥材的黃酮提取上與其他常用方法有較大不同。在提取時(shí)間上，常規(guī)回流法、酶解法等方法往往需要數(shù)小時(shí)的提取時(shí)間，而閃式提取法只需要數(shù)分鐘甚至僅需數(shù)十秒。因此，閃式提取法在提取時(shí)間上具有明顯顯著的優(yōu)勢(shì)。

在設(shè)備成本上，超臨界CO2和超高壓法需要的設(shè)備最為昂貴且日常維護(hù)成本較高；閃式提取法由于需要專用的閃式提取器，所以設(shè)備成本較大，但與前兩者相比又很少，所以是中間一級(jí)；回流法、酶解法、水解法等等由于主要只用到基本的玻璃器材，所以在設(shè)備成本上是最便宜的。因此，閃式提取法的應(yīng)用需要一定的設(shè)備資本。

在提取劑的消耗上，回流法和閃式提取法對(duì)試劑的用量最少；超聲、微波、超高壓法消耗的溶劑次之；酸水解和酶水解消耗的溶劑最多；超臨界CO2萃取法因?yàn)槭褂锰厥馊軇栽谶@一點(diǎn)上不作討論。因此，從消耗試劑的成本來(lái)看，閃式提取法具有顯著的優(yōu)勢(shì)。

在提取劑的單價(jià)上，超臨界CO2法由于使用專門的溶劑，其溶劑成本可以看作昂貴的日常維護(hù)成本的一部分，因此超臨界CO2法在這上面具有明顯劣勢(shì)。

在提取操作的工藝難度上，超臨界CO2法、超高壓法、閃式提取法是最簡(jiǎn)單的；以玻璃儀器為主要儀器的回流萃取法、酸解法和酶解法操作難度較大，對(duì)勞動(dòng)力資源的消耗相對(duì)較大。

在安全性能上，各方法因設(shè)備成本的高低而差異較大。

在提取效率上，閃式提取法的表現(xiàn)適中，不出色也不遜色與其它各種提取方法。

相較于傳統(tǒng)以加熱和浸泡的萃取方法，閃式提取法提取速度快了好幾個(gè)檔次且設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)更小，不易因操作失誤而引發(fā)實(shí)驗(yàn)事故；相較于同樣需要需要一定設(shè)備資本的微波提取法和超聲提取法，閃式提取法由于其提取時(shí)間短所以噪聲污染相對(duì)較??；相較于超臨界CO2法和超高壓萃取法，閃式提取法又更便宜，材料成本和設(shè)備成本相對(duì)更低。

4 結(jié) 語(yǔ)

閃式提取法相較于其它方法而言，具有提取時(shí)間短、耗材量小、成本較低、耗材單價(jià)低、節(jié)省人工資源等顯著優(yōu)點(diǎn)。但相較于前面的方法，閃式提取法有提取量少、難以投入量產(chǎn)的缺點(diǎn)，其提取效率也并不突出。就目前而言，閃式提取法更適合于在有一定教育資本的學(xué)校內(nèi)作教學(xué)使用，方便學(xué)生學(xué)習(xí)對(duì)中草藥材有效成分的提取的原理，并迅速練習(xí)其操作步驟，既能學(xué)到知識(shí)，又能省去大量的教學(xué)時(shí)間，將有限的課堂時(shí)間從等待萃取轉(zhuǎn)移到到諸如討論等更有意義的教學(xué)活動(dòng)中去，更加吸引學(xué)生注意力，提高教學(xué)質(zhì)量。若能在原方法上加以改進(jìn)，解決其難以量產(chǎn)的問題，閃式提取法必然會(huì)成為極有潛力和的推廣價(jià)值的中草藥有效成分提取方法。若能將其與其它方法聯(lián)合，經(jīng)過一定的探究得到能夠提高提取效率的閃式輔助提取法，必能為其它方法節(jié)省大量時(shí)間，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案。

由此可見，閃式提取法具有顯著的特點(diǎn)，其在黃酮類天然化合物柚皮素的提取方面確實(shí)值得深入研究。