◎ 田明碩，李騰飛，劉廣洋，郝 鋮

（1.河北工程大學(xué) 生命科學(xué)與食品工程學(xué)院，河北 邯鄲 056000；

槲皮素（Quercetin，Qu）又名3,3',4',5,7-五羥基黃酮、櫟精，槲皮黃素，分子式為C15H10O7，是黃酮類化合物（有一個(gè)共同的黃酮核，由兩個(gè)苯環(huán)通過雜環(huán)吡咯烷環(huán)連接而成）的六個(gè)亞類之一。在植物中，槲皮素通常與糖、醚或酚酸等結(jié)合在一起，通常是由蘆?。ㄩ纹に?3-蕓香糖苷）水解獲得，為黃色針狀結(jié)晶，有苦味，不溶于石油醚、氯仿，幾乎不溶于水，微溶于醇，可溶于冰醋酸、甲醇、丙酮、吡啶和堿性水溶液等。動(dòng)物無法合成黃酮核，因此黃酮類化合物只存在于植物界，主要存在于水果、種子、蔬菜、茶、咖啡和蕨類植物中。

槲皮素在醫(yī)藥、功能性食品行業(yè)中具有很大的發(fā)展?jié)摿Γ淇寡趸芰芍委熖悄虿∫鸬母郊影Y狀；可誘導(dǎo)成熟脂肪細(xì)胞凋亡，具有抗病毒活性；還具有降血壓，抗菌與抗炎的作用。據(jù)報(bào)道，槲皮素在治療癌癥方面具有很大的潛力，還具有皮膚增色、有效治療與預(yù)防心腦血管疾病、保護(hù)眼睛等作用，槲皮素已被制成了醫(yī)藥制品并進(jìn)入市場(chǎng)。本文對(duì)提取槲皮素的常規(guī)方法進(jìn)行簡(jiǎn)要描述，并對(duì)分子印跡在槲皮素提取中的應(yīng)用進(jìn)行了分類描述，對(duì)槲皮素的提取方法進(jìn)行了展望。

1 槲皮素的傳統(tǒng)提取方法

傳統(tǒng)提取槲皮素的方法有浸漬法、索氏提取法、液-液萃取以及超臨界流體萃取等。浸漬與液-液萃取對(duì)有機(jī)溶劑消耗大，且費(fèi)時(shí)費(fèi)力，提取效果差；索氏提取法與液-液萃取相比更節(jié)約溶劑，萃取效率高，與浸漬法相比省去了過濾的一項(xiàng)，但依舊需要使用大量溶劑，且易熱分解的化合物不適用；超臨界流體萃取法具有不易燃、無毒、萃取液不含有機(jī)殘留物和易于從提取物中去除的優(yōu)點(diǎn)，特別適合于提取植物等擴(kuò)散基質(zhì)和其他活性成分，但成本較高。

傳統(tǒng)的非固相萃取法應(yīng)用普遍，但存在使用大量有機(jī)溶劑的現(xiàn)象，具有污染環(huán)境、影響操作者健康的隱性危害，且耗時(shí)長，很難從天然產(chǎn)物中特異性提取槲皮素，存在成本過高等限制，因此急需一種特異性強(qiáng)、低污染、萃取效率高的提取槲皮素的方法，即利用多孔材料對(duì)槲皮素進(jìn)行大容量的提取，是采用多孔材料對(duì)植物中槲皮素進(jìn)行吸附、解吸附的一種提取方法。

2 分子印跡聚合物

分子印跡技術(shù)（Molecular Imprinting Technique，MIT）是一種在聚合物基質(zhì)中能夠產(chǎn)生與模板分子形狀、大小類似的結(jié)合位點(diǎn)空腔的技術(shù)。分子印跡技術(shù)的流程為：①模板與功能單體通過可逆的共價(jià)鍵、配位鍵或非共價(jià)鍵形成復(fù)合物。②加入交聯(lián)體在致孔劑中形成高交聯(lián)剛性立體網(wǎng)狀復(fù)合物。③洗脫模板分子，得到具有與模板分子相匹配的特異性空腔的分子印跡聚 合 物（Molecular Imprinted Polymer，MIP）。MIP具有結(jié)構(gòu)可預(yù)測(cè)性、識(shí)別特異性和應(yīng)用廣泛性三大特點(diǎn)，是多孔材料的一種。與天然生物活性物質(zhì)的識(shí)別系統(tǒng)如抗原與抗體、受體與激素、酶與底物相比，采用MIT所合成的聚合物可循環(huán)利用，具備抵抗不良環(huán)境的能力，使用效率更高，在純化分離、化學(xué)/生物傳感、催化和降解、人工抗體以及藥物傳遞等領(lǐng)域得到了廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。在槲皮素的提取中，與傳統(tǒng)方法相比具有特異性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)便和提取效率高等優(yōu)點(diǎn)。分子印跡聚合物的主要制備方法有本體聚合法、懸浮聚合法、沉淀聚合法、溶膠-凝膠法、乳液聚合法以及表面印記法。

2.1 本體聚合法

本體聚合法（Bulk Polymerization，BP）是一種傳統(tǒng)的、應(yīng)用最廣泛的一種制備方法，制備過程為：①將模板分子與功能單體混合在有機(jī)溶劑中充分振蕩。②加入交聯(lián)劑和引發(fā)劑，使其在光照、加熱等因素下反應(yīng)得到塊狀聚合物。③干燥、磨碎、過篩、除去模板分子得到MIP。KARAMAN等[1]在惰性環(huán)境中制備出MIP，并將其作為固相萃取吸附劑，分別從紅洋蔥皮甲醇提取物和其水解液中回收了58%和86%的槲皮素。采用單一功能單體制得的MIP識(shí)別位點(diǎn)較少且單一，識(shí)別位點(diǎn)易被掩埋，采用多種功能單體則可有效解決這類問題，還可以用不同功能單體制備兩種MIP，且使用這兩種MIP先后進(jìn)行萃取富集，可以有效提高槲皮素的純度，減少類黃酮的比例。MIP并非只吸附模板，還可吸附模板類似物，如何增加MIP專一性是今后研究的一大重點(diǎn)。本體聚合法因其操作簡(jiǎn)單得到了廣泛應(yīng)用，但費(fèi)時(shí)費(fèi)力，得到的產(chǎn)品質(zhì)量比較差，不適合大規(guī)模應(yīng)用，無法實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，因此需要對(duì)本體聚合法的工藝進(jìn)行改進(jìn)或可采用其他效果更優(yōu)的聚合方法。

2.2 懸浮聚合

將溶有引發(fā)劑的單體以液滴狀懸浮于水中進(jìn)行自由基聚合的方法為懸浮聚合法（Suspension Polymerization），與本體聚合的區(qū)別在于溶劑中加入懸浮劑，借助懸浮劑以及高強(qiáng)度機(jī)械攪拌作用使單體以小液滴（分散相）的形式分散在溶劑（連續(xù)相）中，并且每個(gè)小液滴中均有引發(fā)劑，相當(dāng)于在每個(gè)小液滴中進(jìn)行本體聚合，可制備微球型MIP。MIP的形狀、體積對(duì)其性能也有一定的影響，YUN等[2]利用水懸浮聚合法制備槲皮素分子印跡微球，最大理論靜態(tài)結(jié)合容量可達(dá)96.592 7 mg g-1，制得的分子印跡微球可作為吸附介質(zhì)，甚至有望作為色譜固定相。懸浮聚合法易于制備尺寸均一的聚合物，并且可對(duì)聚合物的尺寸進(jìn)行調(diào)控，且已經(jīng)成功應(yīng)用于蔬菜中槲皮素的提取，但懸浮聚合制備的聚合物尺寸通常較大且尺寸分散，同時(shí)懸浮劑難以完全除去，印記效果差，影響聚合物的性能。

2.3 乳液聚合

乳液聚合（Emulsion Polymerization）是將表面活性劑作為乳化劑，將功能單體分散在水包油型乳液中，再加入引發(fā)劑引發(fā)聚合，該方法與懸浮聚合相比能夠制備尺寸較小且均一的聚合物。羥基磷灰石（HAp）具有良好的生物活性、高生物相容性、良好的機(jī)械性能和豐富的表面化學(xué)性質(zhì)。以HAp作為穩(wěn)定劑制備的MIP印跡微球球形均勻、粒徑分布窄。孫燕華等[3]以槲皮素為模板對(duì)功能單體和交聯(lián)劑進(jìn)行探究，制備的MIP尺寸均勻，是微米級(jí)的球形聚合物，可用于皂角刺中槲皮素提取分離的工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。此方法以水為介質(zhì)，環(huán)保安全，但乳化劑會(huì)被包裹在聚合物內(nèi)部，難以去除，導(dǎo)致制得的MIP選擇性差；經(jīng)過凝聚、洗滌、脫水、干燥等工序才能制得固體聚合物，過程煩瑣；當(dāng)聚合物粒徑過小時(shí)，抗壓能力差。以上缺點(diǎn)對(duì)MIP的品質(zhì)具有很大的影響，如何將乳化劑去除干凈是此方法的一大重點(diǎn)。

2.4 沉淀聚合

沉淀聚合（Precipitation Polymerization）過程與本體聚合類似，但它需要大量增加溶劑的量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于95%），使聚合過程中生成的寡聚物不斷析出并聚集成尺寸規(guī)整的聚合物小球，以此為種子，將新生成的聚合物包裹在其表面，使聚合物小球逐漸變大，最終生成尺寸均一的球形MIP。沉淀聚合法是適合制備球形MIP的方法之一，具有很大的工業(yè)應(yīng)用潛力。KARUEHANON等[4]制備的MIP結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，從0.5 g桑葉中以20 mL水為介質(zhì)提取槲皮素12.77 mg·L-1。此方法中以水為介質(zhì)進(jìn)行槲皮素的提取富集，減少了有機(jī)溶劑的使用，符合當(dāng)代綠色與環(huán)保的要求，這是今后的一個(gè)研究方向。沉淀聚合比本體聚合減少了研磨過篩的步驟，大大提升了聚合物的均勻性，但是模板分子依舊被包裹在聚合物內(nèi)部，為洗脫與再吸附帶來很大影響，同時(shí)沉淀聚合需要大量的模板分子，為了得到相應(yīng)的形態(tài)樣式，需要嚴(yán)格控制反應(yīng)條件，對(duì)操作要求較高，而且聚合需要大量溶劑，增加了成本，難以大規(guī)模應(yīng)用。

2.5 溶膠-凝膠法

溶膠-凝膠（Sol-Gel）分子印跡技術(shù)是用溶膠-凝膠法將模板分子引入無機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中制備分子印跡材料的一種技術(shù)，這種技術(shù)制備的分子印跡聚合物具有較高的選擇性、較好的親和性和較強(qiáng)的穩(wěn)定性。該方法具有快速、成本低、穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。可引入改性的并聯(lián)固定的不銹鋼絲制備MIP，在水和乙醇中即可制備，制備過程簡(jiǎn)單，安全性強(qiáng)，但是制備中所需的原材料大多都是有毒的。黃芩膠（TG）無毒且有好的生物相容性，HEMMATI等[5]以TG為交聯(lián)劑，采用溶膠-凝膠法制備了具有核殼結(jié)構(gòu)的高選擇性磁性分子印跡聚合物（MMIP），最大吸附量為175.43 mg·g-1，可見此方法中探尋綠色健康的制備材料是今后的一個(gè)突破難點(diǎn)。

2.6 表面印跡技術(shù)

以上方法制備的MIP印跡孔穴均處于內(nèi)部，因此存在模板不易洗脫、結(jié)合位點(diǎn)較少、再吸附效率不高等缺點(diǎn)，而表面印跡（Surface Imprinting Polymerization）技術(shù)使印跡位點(diǎn)位于材料表面或接近材料表面，從而增加了有效印跡位點(diǎn)的個(gè)數(shù)，提高了印跡容量，加快了傳質(zhì)速率，確保模板被完全去除，因此可實(shí)現(xiàn)更高效率、更高選擇性的分離效果。磁分離是一種簡(jiǎn)單、快速、高效和低成本的分離方法，以磁性分子印跡聚合物作為固相萃取吸附劑，可以直接分散在溶液中，利用外加磁場(chǎng)很容易地將目標(biāo)產(chǎn)物從復(fù)合基體中分離出來，無需離心、過濾等附加技術(shù)。XIE等[6]以Fe3O4@SiO2為載體制備槲皮素磁性印跡聚合物（MMIPs），確定槲皮素的飽和吸附量（17.9 μmol·g-1），該聚合物具有超順磁性好、特異性強(qiáng)、化學(xué)穩(wěn)定性好、易于制備的優(yōu)點(diǎn)。

表面印記法是近兩年制備MIP最常用的方法，采用表面印記制備MIP極大地增加了比表面積與傳質(zhì)速率，能夠很好地保持有序連通大孔和高孔隙率的孔結(jié)構(gòu)，且接枝的MMIPs層厚度在納米范圍內(nèi)。大孔隙率可以提升顆粒內(nèi)傳質(zhì)的速率，能改善顆粒內(nèi)吸附過程，并提供更多的有效識(shí)別位點(diǎn)。其具有低傳質(zhì)阻力和易于接近目標(biāo)分子的優(yōu)點(diǎn)，但受限于其材料比表面積小，因此需要探究大的比表面積材料。表面印跡法制備的MIP在結(jié)合位點(diǎn)的有效性、孔隙率、傳質(zhì)速率和比表面積等方面均具有極大優(yōu)勢(shì)，值得進(jìn)一步研究，而為了從根本上優(yōu)化MIP，也可考慮開發(fā)新的制備方法。

2.7 其他技術(shù)

可逆加成-裂解鏈轉(zhuǎn)移自由基聚合（RAFT）是一種廣泛應(yīng)用的活性/可控自由基技術(shù)，可以控制聚合物的結(jié)構(gòu)和性能。在傳統(tǒng)自由基聚合反應(yīng)中加入一種鏈轉(zhuǎn)移劑，這種試劑具有較高的鏈轉(zhuǎn)移常數(shù)，可以與活性種自由基結(jié)合生成休眠種自由基，使二者保持動(dòng)態(tài)平衡來調(diào)控自由基聚合反應(yīng)的反應(yīng)速率。具有反應(yīng)條件溫和、適用單體范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。ZENGIN等[7]引入了二氧化硅粒子制備了QMIP@SiO2納米粒 子，在60 min內(nèi) 最 大 吸 附 量 為26.4 mg·g-1，并用于紅葡萄酒中槲皮素的選擇性提取，回收率高達(dá)99.7%～100.4%。深共晶溶劑（DESs）是一類新型離子液體，具有低粘度、低蒸氣壓、低成本、不易燃以及綠色等優(yōu)點(diǎn)，為今后的槲皮素分子印記材料朝著綠色、低毒甚至無毒的發(fā)展目標(biāo)提供了研究基礎(chǔ)。

3 MOF在槲皮素的提取中的應(yīng)用

金屬有機(jī)骨架材料（Metal Organic Framework，MOF）屬于多孔材料的一種，是以金屬離子或金屬簇為基礎(chǔ)，通過與有機(jī)多復(fù)合配體連接而產(chǎn)生具有不同尺寸和形狀的通道或空穴的有序周期性網(wǎng)狀晶體結(jié)構(gòu)，是一種有機(jī)-無機(jī)雜化材料，兼有無機(jī)材料的剛性與有機(jī)材料的柔性，具有大比表面積、多孔、孔尺寸可調(diào)性強(qiáng)、不飽和多金屬配點(diǎn)和生物相容性等性質(zhì)，在傳感、催化、分離、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用[8]。將MOF用于槲皮素的提取分離，與常規(guī)方法相比具有快速，綠色等特點(diǎn)。

環(huán)糊精是一類具有生物相容性的環(huán)狀低聚糖，具有內(nèi)疏水性和外親水性，具有高載藥量和低毒性，親水性和低毒性決定了這種材料的發(fā)展前途很大。YANG等[9]制備了環(huán)糊精金屬有機(jī)骨架（CD-MOFs），這種制備方法與其他方法相比縮短了反應(yīng)時(shí)間。對(duì)槲皮素和大黃素進(jìn)行吸附研究，該晶體載藥量分別為150.2 mg·g-1和199.8 mg·g-1，而且載藥過程并沒有破壞材料的結(jié)晶度。槲皮素能夠螯合不同的金屬離子，其銅絡(luò)合物被證明可以提高抗氧化活性，并具有其他一些生物學(xué)效應(yīng)，可降低其毒性，同時(shí)保持其生物活性。MOFs具有比表面積大、孔徑可調(diào)、內(nèi)表面性質(zhì)可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)，將MOF與MIP結(jié)合，制備功能性多孔復(fù)合材料，增加了結(jié)合位點(diǎn)與孔隙率，具有穩(wěn)定性好、吸附平衡時(shí)間短、對(duì)槲皮素選擇性高、靈敏度高等優(yōu)勢(shì)，是一個(gè)好的發(fā)展方向。

MOF目前在槲皮素的提取中的研究鮮有報(bào)道，但MOF的均勻多孔結(jié)構(gòu)已在其他物質(zhì)富集分離中廣泛應(yīng)用，因此MOF在槲皮素提取中可進(jìn)一步研究。

4 結(jié)語

鑒于槲皮素具有抗癌，清除自由基等生理特性，在醫(yī)藥和保健食品中行業(yè)引起了很大的關(guān)注。目前，從植物中提取槲皮素主要應(yīng)用的液液萃取法對(duì)環(huán)境不友好，對(duì)操作人員傷害大，所以綠色健康的提取工藝必將是未來發(fā)展的重點(diǎn)。分子印跡聚合物（MIP）具有特異性吸附的特點(diǎn)，可以特異性識(shí)別抓取復(fù)雜基質(zhì)中的目標(biāo)物，從而達(dá)到富集目標(biāo)分子的作用，但是分子印跡聚合物吸附容量和吸附速率卻限制著其在生物活性成分提取中的應(yīng)用前景。MOF具有規(guī)律的多孔結(jié)構(gòu)，有很好的傳質(zhì)速率，具有很好的吸附能力，將MOF與MIP結(jié)合起來既可以滿足有序、多孔、剛性的要求，又可以滿足特異性的需求，合適的多孔材料與MIP相結(jié)合還可以增加MIP的比表面積、傳質(zhì)速率與吸附性能，探究其新的組合方法也是未來一個(gè)研究方向。將RAFT技術(shù)引入MIP的制備可以有效地對(duì)制備過程進(jìn)行調(diào)控，適合進(jìn)一步地探究與應(yīng)用。MIP和MOF在其他領(lǐng)域已得到廣泛的應(yīng)用，在槲皮素提取中仍具有極大的潛力，有望成為槲皮素提取中的重要方法。