橙皮苷提取工艺的研究进展

2011-08-15刘明常庆杨鹏刘军海

杭州化工 2011年4期

关键词：双水橘皮橙皮

刘明，常庆，杨鹏，刘军海

（陕西理工学院化学与环境科学学院，陕西汉中 723001）

橙皮苷提取工艺的研究进展

刘明，常庆，杨鹏，刘军海

（陕西理工学院化学与环境科学学院，陕西汉中 723001）

橙皮苷是一种重要的天然黄酮类化合物，具有多种生物活性，有着广泛的应用。本文综述了橙皮苷提取工艺的研究进展，讨论了不同提取工艺的优缺点，展望了橙皮苷提取工艺今后的发展趋势。

橘皮；橙皮苷；提取工艺；进展

橙皮苷（Hesperidin），又名橙皮甙、陈皮甙，属于天然黄酮类化合物，其纯品为白色针状晶体或淡黄色粉末，味苦，性温，分子式C28H34O15，分子量610.57，熔点 258 ～ 262 ℃，几乎不溶于冷水，但在乙醇或热水中有较大的溶解度，可溶于吡啶、甘油、乙酸或稀碱溶液，不溶于氯仿、丙酮、乙醚或苯中，与三氯化铁、金属盐类反应显色或生成沉淀，与盐酸－镁粉反应呈紫红色。

橙皮苷在自然界分布很广泛，主要存在于豆科、白桦、唇形花科、蝶形花科、芸香科、柑橘属植物体中。橙皮苷具有良好的生物活性，具有抗脂质氧化及清除氧自由基，抗炎、抗病毒、抗菌，增强毛细血管韧性，缩短出血时间，抑制癌细胞活性及延缓衰老等作用。在食品工业中，它可用作天然抗氧化剂，也可用于化妆品行业。本文综述了橙皮苷提取工艺的研究进展，旨在为橙皮苷的提取与开发提供理论参考［1］。

1 橙皮苷的提取方法

传统的橙皮苷提取方法有碱提酸沉法、醇溶剂提取法，近年来超声波提取法、微波提取法、酶辅助提取法等方法也大量用于橙皮苷的提取。

1.1 碱提酸沉法

橙皮苷具有酚羟基，因此可用碱性溶剂浸出，浸出液经酸化即得到橙皮苷沉淀。提取流程是将橘皮烘干研碎，用碱性溶剂浸提，粗滤后得到滤液，调节pH至弱酸性，待结晶后经过滤即得到粗橙皮苷，进行纯化后制成更稀的溶液，过滤调节pH，经沉淀、过滤、洗涤、干燥即得到较纯橙皮苷。

程驰等［2］研究结果表明，在 70 ℃、pH 11.5 的碱液中浸提2 h，调节pH至4.5，温度60℃，橙皮苷得率达 2.60%。

碱提酸沉法工艺简单成熟，经济节约，但对环境有一定的污染，且反应时间较长，因而不太适合当前工业化生产的需要，有逐渐被淘汰的趋势。

1.2 醇溶剂提取法

醇溶剂提取法是将橘皮烘干粉碎，再采用甲醇或乙醇为提取溶剂，以索氏提取器等回流提取。由于提取过程有较多杂质溶出，提取物纯度不高，一般需多次重结晶。

李忻等［3］用70%的乙醇／水溶液混合溶剂萃取陈皮中的橙皮苷，提取率可达2.586%。朱玉昌［3］等对其工艺进行研究改进后用醇溶液快速萃取方法得出：温度70℃，80%甲醇，料液比1：30（g／mL），提取时间 3.5h，橙皮苷提取率可达 3.78%。

醇溶剂提取法工艺流程简单，反应进度易控制。甲醇提取率比较高，但甲醇有毒，乙醇对环境无污染，但相比甲醇提取率较低。另外提取过程一次很难使橙皮苷充分溶出，需多次提取，溶剂消耗比较大，与当前经济节约型生产的宗旨不相符。

1.3 超声波提取法

超声波用于天然产物有效成分的提取，是一种非常有效的方法和手段，其原理是利用超声波具有的机械效应、空化效应和热效应，通过增大介质分子的运动速度、增大介质的穿透力来提取生物有效成分。

超声波提取法的流程，即将橘皮经预处理后用超声波辅助提取，过滤浓缩后调节pH，静置，过滤得到粗橙皮苷。耿敬章等［5］用超声波提取橙皮苷，发现在pH 11、60% 乙醇、提取温度75℃、超声波频率为低频（27.5kHz）、料液比 1∶35（g／mL）的条件下，橙皮苷的提取率可达 4.7% 。伍钢等［6］用饱和氢氧化钙澄清液提取桔皮，在温度20℃，提取时间 70 min，料液比 1∶30（g／mL）的条件下，橙皮苷的得率为5.28%。

超声波提取法具有效率高、时间短、提取温度低、提取的药液杂质少、有效成分易于分离、纯化等特点，在橙皮苷等天然产物提取中有着极大的发展潜力，这将是今后这方面的研究热点之一。对于企业来说，超声波法提取橙皮苷是一个比较理想的技术，但超声波提取设备成本比较高，且使用过程中存在一定的安全问题，故企业应加大对机器的维修和保养力度，以减少使用风险，降低成本。

1.4 微波提取法

微波提取法原理是通过高频电磁波穿透萃取介质，到达物料的内部纤维管束和细胞内部，使细胞内部温度迅速上升，细胞内部压力超过细胞壁膨胀承受能力而破裂，从而使有效成分快速溶出。微波提取法主要工艺流程是将橘皮烘干粉碎后，加入乙醇（甲醇）的碱性溶液后，再转入微波反应器中提取。

彭密军等［6］在微波作用下用饱和氢氧化钙澄清液提取橙皮苷，结果表明，微波提取时间20 s，微波输出功率 140 W，料液比 1∶20（g／mL）时，橙皮苷的产率为3.70% 。

与传统提取技术相比，微波提取法提取率较高，且能充分提取出橙皮苷。区晓云等［7］在200 W微波下，第一步用95%的乙醇提取陈皮三次，第二步用石油醚—甲醇—60%乙醇混合溶剂提取一次，可获得陈皮中80%的橙皮苷。

微波提取法试剂用量少，节能，污染小，设备简单，适用范围广，处理批量较大，且提取结果不受物质含水量影响，回收率高。但微波提取过程中温度变化较大，不易控制，因此对工艺方面的要求相对较高，有待进行更深入的研究。

1.5 酶辅助提取法

植物大多数有效成分存在于细胞质中，提取过程中，溶剂需要克服来自细胞壁及细胞间质的传递阻力。选用合适的酶，如用纤维素酶、果胶酶等对细胞壁溶解，可加快有效成分溶出细胞的速率，提高提取效率，大大缩短提取时间。

酶辅助提取法的工艺流程与上述几种方法基本相同，只是在提取前要加一定量的酶。曾柏全［8］研究表明，纤维束粗酶用量30（mg／g）干橙粉、pH 5.5、酶解时间 90 min、酶解温度 45℃、在此条件下橙皮苷的提取率为 4.591%。苏东林等［9］利用0.55%的酶，提取时间 123 min，pH 4.4，温度 48 ℃，得到黄酮总量为3.51%。

酶辅助提取法能保证橙皮苷的充分溶出，因此收率较高，具有很大的应用潜力。但酶作为生物试剂，其酶活性的最佳温度和最佳pH往往在一个很小的范围内，要使酶充分发挥作用，就必须严格控制其反应条件，因而对反应设备要求较高。另外，高活性酶价格也相对较高，因此酶辅助提取法比较适合实验室操作，对于工业化生产有一定难度［10］，但近年来随着酶的广泛应用，酶辅助提取法越来越受到更多人的关注，相信在不久的将来，它将得到大力推广。

1.6 超滤提取法

超滤属膜分离过程，是以压力差为推动力，通过膜孔的筛分机理来截留溶液中的大分子溶质，实现大分子溶质与溶剂和小分子溶质分离。它用于橙皮苷提取，是采用其他技术提取出橙皮苷，再以超滤技术将橙皮苷与提取溶剂分离。

冯彪［12］以橘皮中的主要成分橙皮苷的保留率为指标，考察超滤法在橘皮提取分离时各种工艺条件对主要成分提取率的影响。结果表明，滤膜的孔径大小、药液浓度、滤膜量等对提取分离橙皮苷均有很大影响。

盛占武［11］对超滤法提取橙皮苷进行研究，实验表明，选用30 kD的聚丙烯腈超滤膜分离效果较好，果胶去除率达到91.3%；在跨膜压力为0.25 Mpa、温度30℃、进料流速为80 L／h时，膜通量最大，最佳体积浓缩3.4，透过液经一次结晶后得到橙皮苷纯度大于85%；先后采用0.1%NaOH和0.1%HCl对膜进行混合洗涤，效果最好。

超滤提取法可以得到较高纯度的橙皮苷，但提取过程影响因素较多，很可能造成结果不稳定，另外，膜的成本高，而且膜的再生有较高的技术要求，目前，我国对于这一技术尚不成熟，因此超滤提取法在应用上存在一定的局限性，对于当代企业来说，单一成品生产线并不适合市场的体制，所以对于工业化生产存在缺陷。

1.7 双水相萃取法

某些亲水性高分子聚合物的水溶液超过一定浓度后形成两相，并且在两相中水分均占很大比例，即形成双水相系统。利用亲水性高分子聚合物的水溶液可形成双水相的性质，开发出了双水相萃取法。

橙皮苷在水中溶解度较小，易溶于有机溶剂，所以可将其转入有机相中。文赤夫［13］对双水相萃取橙皮苷的成相体系及影响萃取率的因素做了深入研究。结果表明，当（NH4）2SO4用量为 4.0 g，选择 90%丙酮 10 mL和（NH4）2SO4溶液 10 mL构成的双水相体系较好。单因素实验结果表明，当（NH4）2SO4用量为 4.0 g，pH 为 4，粗提品加入量为 0.35 g，提取效果较好，萃取率为 98.22%。薄层分析结果表明，橙皮苷主要进入有机相，水中检测不出橙皮苷。

双水相萃取法是一种可以利用较为简单的设备，并在温和条件下进行简单的操作，就可获得较高收率和纯度的新型分离技术。因其无毒，提取率高，故它具有很大的发展潜力，被称为绿色化学。但这种方法提取要求精度较高，目前仍以实验室研究为主，用于规模化工业生产尚存在不少技术上的问题，因此要加大研究力度，对这一绿色技术的进一步成熟做出贡献，实现开发与环保为一体，尽早地满足市场的需求。

2 结语

目前，研究橙皮苷主要集中在提取工艺条件的优化和提取物的纯化，以及橙皮苷的生物活性和应用方面。总体来看，碱提酸沉法和醇溶剂提取法工艺成熟，但由于溶剂耗费大和污染环境等因素，有逐渐被淘汰的趋势。超声波提取、微波提取等由于提取率高、提取时间短，近年来备受关注，是目前的研究热点，今后需加大技术开发推广力度，实现规模化生产。酶法提取、超滤提取、双水相萃取则以实验研究为主，还不十分成熟，有待进行更深入的研究。

橙皮苷作为一种纯天然生物制剂，保健和药用价值极高，发展潜力巨大。今后在研究开发中要注重高纯度橙皮苷的提取工艺，因为高纯度橙皮苷具有更广泛的应用范围和更大的经济价值。同时，注重酶法提取、超滤提取等具有绿色环保的优势，符合目前低碳经济的要求，因此还要加大这些新技术的研发。相信不久的将来，在橙皮苷的提取和生物活性研究方面必将取得更多可喜的成果。

［1］牛辉，于宏伟，韩明会，等.醇溶剂提取橙皮苷进展研究［J］.河北化工，2010，33（8）：7－8.

［2］程驰，华昌，黄斯威.碱法提取橙皮苷工艺的优化研究［J］.南宁职业技术学院学报，2010，15（6）：94－96.

［3］李忻，于倩，赵虹.陈皮中橙皮提取溶剂优化选择［J］.长春中医药大学学报，2009，25（6）：956－957.

［4］朱玉昌，周大寨，王成.甜橙皮中橙皮苷提取工艺［J］.食品科学，2010，31（22）：264－267.

［5］耿敬章，钱英，张志健，等.超声波辅助提取橘皮中橙皮苷［J］.中国食品添加剂，2010，（03）：63－68.

［6］伍钢，彭密军，彭爱华，等.超声波与微波提取桔皮中橙皮苷的对比研究［J］.生物质化学工程，2009，43（5）：27－30.

［7］区晓云，王浩，谢宝谊，等.紫外光谱检测下陈皮中橙皮苷的提取工艺研究［J］.食品科技，2010，35（8）：263－266.

［8］曾柏全，周小芹，解西玉.纤维素酶－微波法提取脐橙皮橙皮苷工艺优化［J］.食品科学，2010，31（04）：83－89.

［9］苏东林，单杨，李高阳，张菊华，张群.酶法辅助提取柑橘皮总黄酮的工艺优化研究［J］.农业工程学报，2008，24（4）：240－245.

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［12］冯彪，赖小平，周华.应用超滤法提取分离陈皮中有效成分的研究［J］.中成药，2005，27（7）：823－824.