植物多酚类化合物提取技术概况

张锦荣 王彦阳

文章编号： 1005-2690（2019）09-0024-02       中图分类号： TQ914       文献标志码： B

摘   要：植物多酚属于植物次生代谢产物，有独特生理功能和药物活性。植物多酚的提取因其抗氧化、降压、抗癌等保健作用而受到广泛关注和研究。介紹了植物多酚的分类及各类提取技术的优缺点，为植物多酚的后续研究积累信息，为植物的进一步开发利用提供参考。

关键词：多酚;提取方法

植物多酚在植物叶、植物枝干、植物根茎及花果中均有分布，对植物的生长及代谢起重要作用。植物多酚是一类次生代谢产物，含有多种广泛存在于植物中的酚羟基化合物。植物多酚通常指的是单宁或鞣质，广义上植物多酚还包括槲皮素、芹黄素、染料木素、没食子酸、橙皮素等多种天然小分子酚类[1]。大量文献表明，植物多酚种类繁多，有报道研究指出，植物界有超过8 000多种植物多酚及其衍生物。植物多酚除了具有抗氧化作用外，还具有其他生物活性，如预防阿尔茨海默病、抗炎、抑菌、抗癌、调节肠道菌群和心血管疾病等。它们被广泛应用于医药和保健品[2]。近年来，植物多酚作为天然产物开发已成为各国的研究热点，许多研究提出采用不同的提取技术来提取植物多酚并对比其含量，以找出最佳提取植物多酚的方法，从而进一步对植物多酚进行开发利用。本文综合了近年来不同植物多酚的提取技术，并对这些提取技术进行了比较，为今后植物多酚的进一步提取技术研究提供理论参考。

1   按植物多酚的结构分类

在众多的次生代谢产物中，具有芳香或酚环结构是植物多酚的特征[3]。茶、巧克力、咖啡、葡萄酒、蔬菜和水果的多酚都很丰富，它们具有很强的抗氧化能力。根据植物多酚的结构，可将其分为8类[4]。主要包括槲皮素、山奈酚、杨梅素在内的黄酮醇类;有包括木犀草素、芹黄素在内的黄酮类;有包括大豆苷元、染料木素在内的异黄酮类;有柚皮素、橙皮素在内的黄烷类;有包括柚皮素、橙皮素在内的花色苷类;有包括儿茶素、表儿茶素、没食子酸、没食子儿茶素酯在内的黄烷三醇类;有包括绿原酸、单宁酸在内的酚酸类;有包括白藜芦醇在内的芪类。

2   植物多酚不同提取方法介绍

近年来，植物多酚的提取工艺随着科学技术的发展被不断优化，董科、冷云、何方婷等人的研究综述指出，各种不同的提取方法均得到长足发展，使多酚产量得到了很大的提高。

例如，超临界流体提取、高压脉冲电场法和组合法等新的和改进的提取技术，正在逐步取代传统的提取技术，并在植物多酚提取领域得到应用和发展。在传统的萃取方法中，溶剂萃取法是最经典的，目前新的提取方法主要有利用超声波提取植物多酚、利用微波技术提取多酚、利用闪蒸技术提取多酚、利用生物酶降解技术提取多酚、利用树脂吸附技术提取多酚、利用超临界流体技术提取多酚和利用高压脉冲电场技术提取多酚等。

2.1   利用溶剂萃取技术提取多酚

利用溶剂萃取技术是提取植物多酚方法中最经典、应用最广泛的。在溶剂萃取该方法中，常用的溶剂主要有甲醇、水、乙醇等极性物质，根据“相似溶解性”原理，极性物质易溶于极性物质，多酚物质便被分离出来。溶剂萃取技术原理简单且操作方便，相对成本比较低，因而被广泛应用。溶剂萃取植物多酚法中，影响植物多酚提取率的因素多，控制难度大，多数萃取剂都是会污染环境的有机溶剂，对研究人员的健康也有影响。同时，溶剂萃取植物多酚技术耗时长，因此，逐渐在各种提取技术的发展中被淘汰。刘继攀、李佳欢、张紫华等人关于真姬菇水溶性多酚的提取研究结果表明，真姬菇水溶性多酚最佳工艺条件是提取多酚温度43 ℃，料液比28∶1，提取多酚时间4 h。在此参数条件下，真姬菇多酚用水做萃取剂效果较好。干樱桃中的多酚提取中，用乙醇提取法萃取结果表明，乙醇提取剂的浓度对多酚的获得影响较大，而与提取时间关系不大。

2.2   利用微波技术提取植物多酚

微波提取技术是利用微波所产生的电磁场，加速植物多酚的分子由植物内部向溶剂扩散的速率，从而有效地阻止植物多酚在高温下被氧化破坏，微波提取植物多酚技术因高效、廉价、环保得到广泛应用。利用微波技术结合传统溶剂加热法提取植物多酚，可使植物在短时间内受热均匀，提取速度加快，有效防止植物多酚被破坏，使提取出的植物具有良好的外观和色泽。谢小花、戴缘缘等人研究表明，用50%乙醇溶液来提取茶多酚，液料比为9∶1，提取18 s，微波浸提2次，绿茶中茶多酚提取率可达20%以上。

2.3   利用超声波技术提取植物多酚

利用超声波产生的微气核造成的机械破碎、空化效应及热效应，使细胞内植物多酚加速释放，溶解在溶剂中是超声波技术提取植物多酚的原理。提取液向溶剂的扩散速度被加快，从而缩短植物多酚的提取时间。陈云等人在超声波辅助提取碧螺春茶多酚研究中的结果表明，碧螺春茶多酚提取率最佳提取工艺条件为超声波功率369 W，提取时间为30 min，此时茶多酚提取率的实验值与理论预测值相差不大。

阮静军、韦小宝、严俊等研究黄秋葵总酚超声提取工艺时，得到最佳提取工艺条件是超声温度51.2 ℃时，多酚得率20.43 mg/g。齐娜等人研究了如何优化超声辅助提取苹果多酚的工艺，最佳条件下红肉苹果多酚得率为2.135 mg/g。

2.4   利用闪式技术提取植物多酚

闪式提取技术关键点是其设备系统，主要是动力系统和破碎刀具。闪式提取法本质上是溶剂提取法中的一种，主要是通过高速的震动搅拌和渗滤，然后通过过滤将植物组织中的植物多酚有效挤压出去，提取植物多酚完成。通过高速旋转锋利的刀头来破碎植物，并对破碎粒度控制，这样可以有效提升植物多酚提取效率，同时还可以平衡植物组织内外的化学成分。一般情况下，高速电机带动提取刀具工作只需要60 s就可以完成一次植物多酚提取，过滤后还可以进行两次重复提取而不破坏多酚结构等优点。

张晴晴及陈良胜等人从柴胡的干燥根中提取柴胡皂苷，分别采用了乙醇回流法和闪式提取法，结果表明闪式提取法具有更高的提取效率，花费时间短，节能性好。李娇等人分别用超声法、水提法、闪式提取法等提取石斛素成分，结果表明，闪式提取法比传统水提法具有更高的植物多酚提取效率。

2.5   利用生物酶解技术法提取植物多酚

生物酶提取技术是利用酶的水解过程，帮助植物多酚更好地释放到提取溶剂中。生物酶提取技术被认为是一种绿色技术，有研究者表明在植物中生物酶通过水解细胞壁等成分，使细胞内物质溶出，从而提高了植物的多酚提取率。

2.6   利用大孔树脂吸附技术提取植物多酚

大孔吸附树脂应用广泛，是一类有机高分子聚合物吸附剂，由交联剂、聚合单体、分散剂、致空剂等添加剂聚合反应而成，因具有多孔结构和选择性吸附功能，可从植物中提取植物多酚。

大孔吸附树脂法提取植物多酚因其稳定性高、选择性好、吸附容量大、使用周期长、操作简单、不受无机物存在影响、解析条件温和、易构成闭路循环等优点，已在植物多酚提取中得到广泛应用。任雪峰、齐亚娥的研究表明，通过植物提取液中单宁静态吸附、解析实验，发现NKA-9型树脂对植物中多酚中单宁的提取效果较好。

2.7   利用超臨界流体萃取技术提取植物多酚

超临界流体萃取（SFE）是近年来流行的萃取分离技术，通常用CO2作为超临界流体，在临界温度和临界压力下，CO2作为超临界流体从植物中萃取出植物多酚。当恢复到常压、常温时，CO2作为超临界流体变为气态，溶解在CO2中的植物多酚快速析出，自动分离成植物多酚和CO2气体。CO2作为超临界流体萃取植物多酚的优点是此时的CO2作为超临界流体具黏度低、扩散性高、传质效率高、可定量萃取、可完全萃取。改变压力与温度可实现对CO2作为超临界流体溶解能力大小的解调。被萃取的植物多酚分离过程简单、易实现，尤其适合对热敏性植物多酚的提取分离。魏福祥报道以CO2作为超临界流体萃取苹果渣中的苹果多酚得率是0.1%。

2.8   利用高压脉冲电场技术提取植物多酚

利用高压脉冲电场提取植物多酚属于非热处理萃取技术，在植物多酚提取过程中能有效地通过高压脉冲电场，促使植物细胞壁孔径扩大而破裂，从而促进植物多酚的提取。微波技术处理、超临界流体萃取技术同样具有消耗时间短、温升低、被萃取的植物多酚不变性等优点。利用高压脉冲电场技术萃取植物多酚提取的应用引起了国内外学者的广泛关注。

2.9   多种方法联用

为了提高植物多酚的提取率，通常采用多种提取方法相结合。徐淑来等人酶解结合超声波从蒲公英中提取绿原酸，通过试验设计得到了优化方案，绿原酸的最终收率为2.1%以上。相比李立顺单采用的超声波辅助提取方法提高了1.8%以上。相比倪跃采用的酶法提取效果提高了1.6%以上。

王文元等人研究结果表明，采用高压脉冲电场（HPEF）结合酶法从竹叶中提取黄酮类化合物、茶多酚和竹叶多糖，这三者提取率分别为2.49%、1.26%和3.47%。另有结果表明，酶耦合高压脉冲电场法提取竹叶多酚的速度比传统热水法高39.8%，几乎是乙醇超声辅助提取多酚速度的两倍。因此，实验室经常采用超声波和微波辅助提取技术相结合的方法来提高植物多酚的得率和缩短植物多酚的提取时间。

3   多酚不同提取技术的比较

传统加热溶剂萃取、生物酶降解技术萃取、超声波辅助提取、微波加热提取等各式提取技术有其各自的优缺点。采用溶剂萃取技术、生物酶降解技术、树脂吸附技术和高压脉冲电场萃取技术用的时间长，植物多酚得率高，但成本高，不适合大规模工业产品。离子萃取、超声波萃取、微波萃取、闪蒸萃取和超临界萃取都是消耗时间短且植物多酚的收率也很高。但超声波技术提取植物多酚比其他方法破坏性大，CO2作为超临界流体萃取成本高，对设备要求也较高，从而限制了这两种方法的应用。微波提取和闪蒸提取由于各自的优点，在目前已成为短时间内提取植物多酚的常用方法。

4   结论与展望

植物多酚作为功能材料的研究及开发越来越成为关注的热点，已有大量研究表明，植物多酚具有很多生理功能作用，而且已经开发出的植物多酚制品已形成相当庞大的市场。在现有的研究中，人们从苹果、茶叶、葡萄、神秘果等原料中提取植物多酚已经广泛应用于生化、遗传、食品等领域。由于能耗高、收率低的缺点，传统的溶剂萃取技术已被微波、闪蒸萃取、超临界流体萃取等新技术所取代，微波、闪蒸萃取、超临界流体萃取已是提取植物多酚技术的首选方法。但受试验条件和成本的限制，微波提取技术、闪蒸萃取技术、超临界流体萃技术同样不能大规模实施。因此，更绿色、安全、成本低且受限条件少的的植物多酚提取技术将成为研究的重要方向。

参考文献：

[ 1 ] 于帅，杜彬，杨越冬，等.植物中多酚的研究进展[J].河北科技师范学院学报，2011，25（3）：68-74.

[ 2 ] 王振宇，孔子浩，孔令华，等.天然多酚提取、分离及鉴定方法的研究进展[J].保鲜与加工，2017（4）：113-120.

[ 3 ] 唐頊婉，张晓旭，陈思锐，等.大孔树脂吸附法分离八月瓜果皮总多酚[J].广东化工，2015，42（16）：40-42.

[ 4 ] 殷涌光，闫琳娜，陶柳.高压脉冲电场法提取干松针总黄酮及其体外抗氧化性检测[J].天然产物研究与开发，2009，21（6）：1032-1035.

（收稿日期：2019-07-12）