废次烟草中茄尼醇的提取利用研究进展

李英杰

(四川大学 建筑与环境学院，四川 成都 610065)

废次烟草中茄尼醇的提取利用研究进展

李英杰

(四川大学 建筑与环境学院，四川 成都 610065)

茄尼醇作为生产辅酶Q10的重要原材料，具有很大的利用价值。本文综述了废次烟草的成分和茄尼醇的主要用途,主要介绍了茄尼醇的物理化学性质及在药理领域的开发利用情况，并对烟草中茄尼醇的提取分析技术研究现状进行总结。

茄尼醇； 用途； 提取；分析

1 烟草业现状

中国是烟草种植的大国，烟草产量占有率为全球的42%，烟草作为农业废物的一种，其产量巨大，除用作卷烟工业外还会产生的大量废次烟草，如果得不到合理利用势必会带来严重的环境问题和造成资源浪费，对生态环境质量产生不良影响。废次烟叶中含有烟碱、绿原酸、芸香苷、茄尼醇、果胶等多种生物活性物质[1]，通过提纯加工后可用于化工、医药、食品等行业。其中茄尼醇作为一种四倍半萜醇[2]，被Rowland等[3]首次从烟熏烟叶中分离出来。其大部分存在于烟叶的叶绿体和线粒体中，占烟草总重约0.3%～3%[4]。茄尼醇具有很强的抗癌生物活性，常用作于合成维生素K2及辅酶Q10的中间体[5]，在治疗心血管疾病、抵抗癌症、抵抗溃疡[6]等方面发挥着极其重要的作用。

2 茄尼醇开发利用

2.1 茄尼醇理化性质

茄尼醇分子式为C45H74O，分子量为631，是一种蜡状白色或淡黄色固态物质，不溶于水，熔点界于33～42.5℃之间，弱极性。其性质比较活泼，对酸碱、强光和高热较为敏感，在强光下容易发生分解[9]，或通过氧化作用和分子重新排列使结构发生变化。茄尼醇广泛分布于高等植物、微生物及哺乳动物体内，在马铃薯叶、桑叶、烟叶中含量较为突出[10]，尤以烟叶中茄尼醇含量最高，可达0.3%～3%。

2.2 茄尼醇的药理价值

茄尼醇作为生产辅酶Q10必不可缺的原材料，随着辅酶Q10的广泛应用其自身也发挥着重要作用。

在医药领域，常用于治疗十二指肠溃疡、心脑血管疾病、减轻癌症病人化疗的副作用和抗击肝炎病毒等。近年来，茄尼醇被发现可用于治疗老年痴呆、抗心肌缺血[11]、先天障碍性贫血、合成治疗肿瘤药物[12]、合成抗艾滋病毒药物等。在保健领域，常被用于减缓人体衰老和预防多种疾病的发生，在很多发达国家都有辅酶Q10的片剂或胶囊保健品，而茄尼醇作为辅酶Q10的主要成分更是发挥着不可或缺的功效。在化妆品领域，常被用于防止肌肤老化、却斑和除皱等方面，是高档化妆品中合成辅酶Q10的原料，受到多个大牌化妆品的青睐[13]。

3 茄尼醇提取技术

茄尼醇的提取纯化常用的方法有：超临界流体萃取、分子蒸馏法、超声波辅助提取、动态皂化萃取法和目前较新颖的氨浸预处理方法辅助提取、生物酶解提取。

3.1 氨浸预处理方法辅助提取

该方法利用正己烷作为提取烟草中茄尼醇的溶剂，在提取前，先进行氨浸预处理以有效增强提取的效果，并将液质联用、扫描电镜组、分析等技术联合使用。实验结果表明，氨浸预处理对去除木质素有显著效果，还可以破坏烟草的细胞壁结构，促使茄尼醇释放，进而茄尼酯进行水解皂化反应形成游离态茄尼醇，并使部分杂质被溶解，以此来提升茄尼醇浸提效果，使后续的提纯过程得到简化。孙银合[15]等人使用该方法使茄尼醇提取率由89.24%提升至104.63%，提取效果显著，为其它天然产物的提取提供新思路。

3.2 生物酶解技术

生物酶解提取法是利用酶具有的高度专一性和高效性特点[16]，选择相应的酶降解植物细胞壁，从而使其中有效组分充分释放，达到提取有效组分的目的。该方法常用于降解细胞壁中所含有的纤维素酶、木质素酶、果胶酶、半纤维素酶及复合酶体系等。在生产实践过程中常运用于多糖类物质、蛋白质、皂苷或皂苷元以及黄酮类物质的提取。用酶解技术提取烟草种茄尼醇具有实验条件较为温和，提取率高，对环境产生的污染少等特点。

3.3 动态皂化萃取法

该方法以乙醇和溶剂油为溶剂，通过皂化反应[17]萃取废次烟草中茄尼醇。赵春健等人[18]的实验结果表明，在优化条件下，通过动态皂化处理后的茄尼醇收率比只经过常规皂化后的萃取收率有所增加，增加率为9.3%；废次烟叶中的茄尼醇质量分数比经常规皂化处理后也有所增加，增加率为2.94%。同时，动态皂化方法的使用减少了实验程序，降低了萃取剂的消耗量，因此该方法能快速和高效的萃取茄尼醇。

3.4 超声波辅助提取

尽管超声波和酶解反应的耦合技术在生产实践中的应用起步较晚，但由于超声波提取技术具有综合成本较低，对环境产生的污染小等优点，使得其在天然植物有效成分的提取方面具有明显优势和潜力。通过机械传质作用、热效应和空化效应，其反应速率快，对目的产物的提取率高，实现固-液萃取分离效果好，张泽生等[19]人的实验结果表明，利用超声波辅助提取可使茄尼醇提取率达到94.7%。

3.5 分子蒸馏法

分子蒸馏是依据不同物质分子运动的平均自由程不同为原理，从而实现液-液分离的一种特殊技术。轻分子在离液面的平均自由度比重分子的平均自由度大，因而在小于轻分子平均自由度的地方设一个冷凝面，让轻分子落在冷凝面之上，而重分子因为自由程度达不到，从冷凝面返回，从而实现分离。分子蒸馏法操作简单，被蒸馏物受热的时间短，但在蒸馏过程中其他与茄尼醇沸点相近的物质也会同时被蒸出， 所以得到的茄尼醇纯度不高，同时其所用分子蒸馏仪价格昂贵。

3.6 超临界流体萃取

超临界流体萃取是利用超临界状态下的流体为萃取剂，从液体或固体中萃取有效成分并进行分离的一种新型精制技术。该工艺的萃取温度比较低，可以保护其中的效组分免遭破坏并保持其原有生物活性，同时萃取速度较快，对脂溶性物质的溶解度大[20]。这些优势使得超临界萃取在天然物质的提取中具有广阔前景，被视为对环境无害、高效、节能的分离技术。

4 茄尼醇分析技术

4.1 UPLC-UV法测定烟草中游离茄尼醇的含量

为了使烟草样品的前处理步骤得到简化，韩敬美、刘春波[21]等人以甲醇为溶剂直接萃取烟草样品得到甲醇萃取液，优化了高效液相色谱的测定条件，测定了茄尼醇在甲醇萃取液中的含量。结果表明在以甲醇为萃取溶剂，萃取温度为25℃，萃取时间为20min时，茄尼醇提取效率可达96%，效果较好。该方法在测定烟草中游离态的茄尼醇含量时较为准确、快速和简便。

4.2 高效液相色谱法

高效液相色谱法具有灵敏度高、分离效能高、应用范围广等特点[22]。其分析速度快、载液流速快，尤其是对大分子、强极性、热稳定性差、高沸点化合物的分离过程中，表现出独特优势，其色谱柱具有样品不易受破坏、可反复多次使用、容易回收再利用等优点。

4.3 气相色谱法

气相色谱法是依据所要分离物质组分在流动相和固定相间分配的差异，从而实现分离的方法。Severson等人[23]在试验中用气相色谱法测定烟叶中茄尼醇的含量，茄尼醇经过皂化后进入气相色柱进行测定，实验结果表明气相色谱检测法的重复性比较好，但是由于茄尼醇的沸点较高, 因此需要使用对高温耐受力较强的色谱柱，使得气相色谱法的应用受到条件限制。

4.4 TLC薄层扫描法

于华忠等[24]采用硅胶G为薄层吸附剂，展开剂为石油醚-乙酸乙酯(体积比4∶1)，采用高效薄层单波长扫描法在620 nm处对烟叶中茄尼醇含量进行测定，该方法准确性高，简便快捷。李烈等[25]采用硅胶G高效薄层双波长扫描法测定烟叶中茄尼醇含量，展开剂为正己烷-乙酸乙酯-乙酸(体积比4∶1∶0.5)，显色剂为香草醛-浓硫酸溶液，该方法有较好的稳定性和重现性，方便快速。

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(本文文献格式：段海波,范多青, 李 超，等.水性胶粘剂防腐剂检测方法的研究进展[J].山东化工，2017，46(12)：70-71，73.)

Progress on the Extraction and Application of Solanesol from Inferior Tobacco

LiYingjie1

(1.Sichuan University，Chengdu 610065，China)

Solanesol is an important ingredient of coenzyme Q10,having great value in use.This paper reviewed the composition of inferior tobacco and the main application of solanesol,mainly introduces the physicochemical property of solanesol and the development and utilization in the field of pharmacology,also the extraction and analysis techniques of solanesol are summarized.

solanesol；application；extraction；analysis techniques

2017-04-21

李英杰(1994—)，女，四川人，学士，从事环境工程相关研究。

TQ914

A

1008-021X(2017)12-0070-02