◎ 江華明

（四川職業(yè)技術(shù)學院 食品與生物技術(shù)學院，四川 遂寧 629000）

多酚是一類分子結(jié)構(gòu)中含有若干個酚羥基的植物成分的總稱，是植物性食物中由莽草酸/苯丙酸或聚酮途徑產(chǎn)生的最大的次生代謝產(chǎn)物家族，具有感官、健康和工業(yè)價值。研究表明，特定多酚有益于健康狀況，食用富含多酚的食物可以預防心血管疾病、糖尿病、肥胖癥等疾病，特別是在某些慢性病的預防和管理領(lǐng)域具有更多的可能性[1-2]。

目前多酚常規(guī)提取技術(shù)包括索氏提取、浸漬和水蒸氣蒸餾，這些方法既耗時又需昂貴的設(shè)備，還需高純度溶劑，因此開發(fā)提取時間短、低能耗、提取率高的多酚提取方法具有重要意義。常用的綠色提取技術(shù)主要有微波輔助提取技術(shù)（Microwave-Assisted Extraction，MAE）和超聲波輔助提取技術(shù)，其中微波技術(shù)比超聲技術(shù)更具優(yōu)勢，可在更短時間內(nèi)提取含量更多的多酚。MAE是一種利用微波從植物材料中提取可溶性物質(zhì)的新方法，與傳統(tǒng)提取方法相比，具有提取時間短、溶劑消耗少、提取率高、提取反應產(chǎn)物CO2水平低等優(yōu)點，提取的多酚生物活性保留好、操作溫度低、能耗低，是一種符合美國環(huán)保局制定標準的綠色技術(shù)[3]。MAE利用電磁波引起細胞結(jié)構(gòu)變化，通過離子傳導和偶極旋轉(zhuǎn)直接作用于分子，極性分子吸收能量從而破壞細胞結(jié)構(gòu)[4]。本文討論MAE在植物多酚提取中的作用機制及其對植物多酚的提取率、生物活性和組成的影響，以期為MAE在提取植物多酚中的進一步應用提供參考。

1 微波輔助萃取技術(shù)的作用機制研究進展

MAE使用于0.3～300 GHz振蕩的磁場和電場，即在0.3～300 GHz范圍內(nèi)垂直循環(huán)的非電離波，當電磁波與極性化合物相互作用時會產(chǎn)熱，熱量通過離子或偶極旋轉(zhuǎn)傳遞[5-6]。加熱導致氫鍵破裂和離子遷移，從而增加溶劑在樣品中的滲透率，使待提取物更易提取出來，減少所需的時間和溶劑量，從而提高回收率并節(jié)約能源[7-8]。MAE有利于通過破壞細胞壁從植物基質(zhì)中擴散不耐熱的化學成分。

MAE提取過程分為平衡階段、中間過渡階段和擴散階段。①在平衡階段時，通過增加溫度或輻照功率，目標溶質(zhì)以恒速從植物活性中心分離出來，此階段涉及增溶和分配現(xiàn)象。②在中間過渡階段則以對流和擴散傳質(zhì)為主，溶質(zhì)從原料擴散到溶劑中，傳質(zhì)阻力開始出現(xiàn)固-液界面。③在擴散階段，溶質(zhì)從固體基質(zhì)分離擴散到提取溶劑中[4]。作用機制有以下6個步驟，包括溶劑滲透到固體基質(zhì)中、組分增溶/或分解、溶質(zhì)從固體基質(zhì)中遷移出來、提取的溶質(zhì)從固體外表面遷移到主體溶液中、提取物相對于固體基質(zhì)運動及提取物和固體基質(zhì)分離[6,9]。MAE在實際樣品檢測中的步驟一般從樣品準備開始，進入提取程序、清理過程、后處理（如離心樣品、過濃縮濾提取液等），最后進行數(shù)據(jù)分析。

2 微波輔助技術(shù)提取植物多酚研究進展

2.1 微波輔助提取技術(shù)對植物多酚提取率的影響

傳統(tǒng)的多酚提取技術(shù)需要長時間浸提，耗時耗力且提取效率低下，近年來，MAE作為綠色提取技術(shù)被廣泛應用于提取多酚中。利用微波和傳統(tǒng)溶劑提取相結(jié)合，具有減少提取時間、針對性加熱、減少溶劑消耗及提取率高等優(yōu)點，是提取多酚的有效方法。

研究表明，MAE利用電磁波與極性化合物相互作用時產(chǎn)生的熱量導致氫鍵破裂和離子遷移，從而增加溶劑在樣品中的滲透率，使待提取物更易提取出來，減少所需的時間和溶劑量，從而提高回收率并節(jié)約能源，而加熱還會破壞細胞基質(zhì)，使多酚更易從植物組織中釋放出來。?ZBEK等[10]采用微波輔助溶劑萃取法（Microwave-Assisted Solvent Extraction，MASE）從開心果殼中提取酚類化合物，并與傳統(tǒng)的溶劑提取法進行比較，其中MASE法提取得率為51.67%，CSE得率為42.85%，微波輻射通過離子傳導和偶極旋轉(zhuǎn)引起分子運動從開心果殼中高效提取極性化合物。微波輔助提取多酚受多種因素影響，如微波功率、頻率和輻射時間、植物基質(zhì)特性、溶劑組成和濃度、料液比、提取溫度和壓力等。在利用橙渣和石榴汁提取多酚的實驗中，由于微波功率增大使溶劑更易滲透到植物結(jié)構(gòu)中，因此增加微波功率會促使總多酚提取量增加；而隨著水渣比的增加，提取率也增加，但比例超過一定限度時，總多酚的提取量逐步下降，此現(xiàn)象由暴露在微波下的橙渣體積過多，使橙渣的波浪效應降低所導致[11]。

目前MAE技術(shù)已用于食品中包括多酚在內(nèi)的多種活性物質(zhì)的提取，MAE的最佳操作條件確定通常是通過統(tǒng)計優(yōu)化研究來進行的，通過嚴格控制操作條件使MAE在實際生產(chǎn)過程中獲得對多酚更高的提取率，還能最大程度保留其生物活性。

2.2 微波輔助提取技術(shù)對植物多酚生物活性的影響

隨著現(xiàn)代飲食結(jié)構(gòu)的變化，人體亞健康問題已經(jīng)成為重大社會問題，研究表明，人體氧化過程會損害體內(nèi)的組織和細胞，從而導致慢性疾病和老化效應，植物多酚具有抗氧化、抑菌等活性和降血脂、抗癌等作用[12-13]。多酚由于其氧化還原特性，可用作供氫劑、還原劑和單線態(tài)氧猝滅劑，起著關(guān)鍵抗氧化作用。

多酚類物質(zhì)能清除體內(nèi)自由基，降低血脂水平，有效調(diào)節(jié)人體免疫系統(tǒng)，維持人體的正常功能。利用微波提取桔梗根中的多酚并測定其體外抗氧化活性，并與傳統(tǒng)水提法進行比較，發(fā)現(xiàn)采用MAE技術(shù)提取的桔梗根多酚抗氧化能力較強，其IC50值分別為329.918 μg·mL-1、0.076 μg·mL-1、10.129 μg·mL-1及0.164 μg·mL-1，為桔梗功能性產(chǎn)品開發(fā)提供一定的指導與依據(jù)[14]。LIN等[15]進行草莓葉中具有抗氧化活性的酚類化合物的微波提取優(yōu)化研究，在最佳條件下，自由基抑制率為79.80%±3.67%。MAE提取多酚，不僅酚類物質(zhì)回收率高，而且具有更好的抗氧化活性。

抗生素的濫用易導致臨床病原菌產(chǎn)生強耐藥性，因此從天然產(chǎn)物中篩選抗菌藥物成分已成研究熱點。研究表明，多酚具有良好的抑菌作用，且呈現(xiàn)廣譜抗菌特性[16]。SAHIN等[1]研究無溶劑微波輔助提取技術(shù)在最佳提取條件下得到的橄欖葉提取物的抑菌活性，其中金黃色葡萄球菌和表皮葡萄球菌的最小抑菌濃度為1.25 mg·mL-1。研究者還發(fā)現(xiàn)橄欖葉中所提取的多酚對細菌和真菌具有重要的濃度依賴性和抗菌活性。MAE提取時間、微波功率、料液比等因素不僅影響多酚提取率，還會導致多酚生物活性變化。SILVA等[17]通過優(yōu)化微波輔助提取孜然海棠葉多酚的方法，以增強多酚對敏感和耐藥菌株的抑菌活性，結(jié)果表明，MAE條件優(yōu)化后所有受試微生物對多酚均敏感，證明MAE提取條件的優(yōu)化對多酚的抗菌活性有促進作用。

綜上所述，MAE對多酚生物活性的改進具有促進作用，MAE提取的多酚可作為天然抗氧化劑和抑菌劑的潛力，對食品和臨床醫(yī)藥行業(yè)具有重要意義。

2.3 微波輔助提取技術(shù)對植物多酚組成的影響

多酚是具有苯環(huán)并結(jié)合多個羥基化合物結(jié)構(gòu)的物質(zhì)總稱，主要通過莽草酸和丙二酸途徑合成，包括黃酮類、類黃酮類、單寧類、酚酸類及花色苷類等物質(zhì)。

MAE作為一種環(huán)境友好的提取工藝廣泛應用于植物多酚中的提取，研究表明MAE不影響多酚提取物的組成，且提取條件不會影響多酚的組成和結(jié)構(gòu)。PAL等[18]研究從芒果皮中利用MAE與常規(guī)提取方法所提取多酚中芒果苷含量，數(shù)據(jù)表明，常規(guī)方法提取物中芒果苷含量為0.930 1 mg·g-1，而MAE法提取物中芒果苷含量為0.930 1 mg·g-1，說明MAE法不會影響多酚提取物的含量組成。MAE的高提取率是其典型優(yōu)勢，ASOFIEI等[19]使用高效液相色譜對MAE和毛細管電泳法所得提取物的第一、四級進行分析，發(fā)現(xiàn)MAE提取物中所有鑒定組分量都更高。沙棘葉提取物的主要成分為沒食子酸、兒茶素、對香豆酸和阿魏酸、蘆丁、山奈酚-3-O-葡萄糖苷、異鼠李素-3-O-葡萄糖苷和槲皮素，其中沒食子酸是主要的多酚物質(zhì)，其次是兒茶素。在提取毛竹筍中多酚作抗氧化劑的實驗中發(fā)現(xiàn)，MAE提取物比常規(guī)提取物富含更多的多酚類化合物，尤其是在320 nm處吸收的多酚類物質(zhì)，即烴基肉桂酸（即咖啡酸、綠原酸和p-香豆酸）或黃酮（即芹菜素和木犀草素苷）家族[20]。

MAE的高提取率是熱梯度和質(zhì)量梯度協(xié)同作用的結(jié)果。使用MAE提取多酚類化合物不僅不影響多酚提取物的組成，還能通過其特殊作用機制提高多酚提取物各組分含量，提高多酚提取物的生物活性。

3 結(jié)語

MAE作為一種綠色提取技術(shù)已廣泛應用于植物多酚的提取中。MAE提取多酚具有提取時間短、回收率高、提取溶劑消耗少及產(chǎn)生廢物少等優(yōu)勢，微波通過偶極旋轉(zhuǎn)和離子傳導迅速升高植物細胞內(nèi)的溫度，導致細胞壁破裂，促進化合物釋放到溶劑中。MAE在提高多酚提取率的同時，不會影響多酚提取物的組成和生物活性，甚至通過優(yōu)化MAE的提取條件能夠促進多酚的生物活性，提高其抗氧化性和抗菌性。然而MAE作為一種輔助提取技術(shù)需要與一種溶劑分離法共用，現(xiàn)有研究設(shè)計了一種無溶劑微波輔助提取技術(shù)并進行試驗，結(jié)果初有成效。MAE的特殊提取特性在某些情況下會影響不耐熱的物質(zhì)，造成其生物活性和產(chǎn)率的損失，因此要嚴格控制MAE反應條件，同時研究者對MAE提取條件優(yōu)化的研究仍是熱點之一。隨著工業(yè)綠色化的進程，生態(tài)友好的提取技術(shù)MAE在食品加工中提取多酚已是研究熱點，將該技術(shù)應用于工業(yè)中實現(xiàn)植物多酚產(chǎn)業(yè)升級具有重大意義。