石榴皮制取鞣花酸技术研究进展

高新鹏 张立华

摘要    本文对近年来以石榴皮为原料制取鞣花酸的相关研究及其进展情况进行了综述，归纳了相关的制取工艺及其优缺点，对石榴皮鞣花酸的应用前景进行简要分析，以期为石榴皮的加工利用提供参考。

关键词    石榴皮;鞣花酸;提取

中图分类号    Q946.8        文献标识码    A

文章编号   1007-5739（2020）14-0218-03

Abstract    In this paper， the research progress on the preparation of ellagic acid from pomegranate peel in recent years were reviewed， the relative preparation techniques and its advantages and disadvantages were summarized， the application prospect of ellagic acid from pomegranate peel was briefly analyzed， so as to provide references for the processing and utilization of pomegranate peel.

Key words    pomegranate peel; ellagic acid; extraction

鞣花酸是出现在诸多水果、干果如石榴、山核桃等植物组织中的一种天然多酚[1]，是没食子酸的二聚衍生物[2]，而且以石榴皮中含量较多，其分子式为C14H6O8[3]（图1）。研究发现，鞣花酸在大自然中多以缩合形式存在，而游离的鞣花酸通常以反式没食子酸单宁的结构存在[4]，且自然界中分布较少。鞣花酸纯品呈黄色针状晶体，熔点高于360 ℃，微溶于水、醇，溶于碱、吡啶，不溶于醚。鞣花酸与FeCl3发生显色反应呈蓝色，遇硫酸呈黄色[5]，根据这些特性可初步对石榴皮提取液进行鞣花酸的鉴定。鞣花酸也易与钙离子、镁离子等金属阳离子结合。

1    石榴中的鞣花酸

石榴（Punica granatum L）属于石榴科（Punicaceae）石榴属（Punica L）植物石榴的果实，又称若榴、天浆、安石榴等，为小乔木或落叶灌木[6]，果实属于浆果。最早发源于中亚地区，如伊朗、阿富汗等。汉代时期经丝绸之路才传入我国并在我国种植[7]，在唐朝盛行。目前，我国有陕西临潼、安徽怀远、山东枣庄、四川会理、云南蒙自五大石榴产区[8]。石榴在大众口中被称赞为“超级水果”，其原因是石榴的各个部位均可作为药物的原材料，而且还具有不同的药理功能，在医学上药用价值较高[9]。石榴不仅具有预防和治疗心脑血管的作用，而且对于癌症和炎症等一些疾病的作用效果也比较明显，最主要的原因是其含有丰富的酚类物质[10]，鞣花酸是其中之一，石榴中的鞣花酸具有抗氧化、抗癌变、抗诱变、抗突变、抗菌和抗病毒等作用。近年来，科学家对石榴鞣花酸的结构、理化性质及含量测定等方面进行了研究，现已将其广泛应用于食药、医疗以及化妆品等领域[11-12]。

2    鞣花酸的生物活性

2.1    抗氧化性

鞣花酸容易与金属结合，而且可以与自由基反应，这使鞣花酸具备抗氧化的功效，因而能够作为氧化底物，保证物质不被氧化。在食品加工和果酒熟化过程中就应用了鞣花酸抗氧化的特性。除此之外，在日常食用油等的防氧化中，鞣花酸也被作为抗氧化剂来使用。与其他抗氧化剂相比，如丁基甲氧基苯或VE，鞣花酸具有与前者相同甚至更好的抗氧化性能。存在于哺乳动物线粒体和微粒体中的类脂化合物容易发生过氧化现象，鞣花酸及其衍生物对这一现象显示出了良好的抑制活性[5]。对由于丝裂霉素、H2O2等因素引起的人機体细胞的损伤，鞣花酸的抗氧化性也对其有很好的抑制作用。

2.2    抗癌活性

鞣花酸在抗癌、抗突变方面功效显著，特别是对于前列腺癌、结肠癌、皮肤癌、肝癌、胰腺癌等有明显的抑制效果[13]，并且鞣花酸还对多种致癌物质比如多环芳胺等的生成具有阻碍作用。研究证实，鞣花酸在肠道的代谢物是尿石素类物质，此类物质可以抑制细胞的诱导分化和增殖，对于一些癌细胞的生长以及扩散都具有良好的抑制效果，可以作为抗癌药物治疗癌症。

2.3    毒性

研究结果表明，鞣花酸没有毒性。Girolanli等[14]经过试验证实，静脉注射鞣花酸对人体无毒害作用，也没有出现血液凝集的现象。当鞣花酸以不同浓度注入到雄性大鼠和雌性大鼠时，试验期间的大鼠没有出现病理学变化以及死亡的现象[15]。

2.4    其他作用

鞣花酸不仅能使脂肪细胞的表达受到抑制，而且还能抑制脂肪酸合成酶的活性，从而降低脂肪的形成[15]。这一功能可以用于治疗肥胖或者一些相关疾病。鞣花酸能够减轻紫外线照射皮肤后皮肤中产生的一些色素沉淀，可以用来防止由于紫外线的辐射所造成的一些皮肤类疾病[16]。鞣花酸还可以减短出血时间，具备良好的凝血作用，在医学临床上作为一种凝血剂[5]来使用，具有很好的凝血效果。除上述功能之外，鞣花酸还能够抑制多种微生物。另外，鞣花酸具有抑制艾滋病病毒的作用[5]。

3    石榴皮中鞣花酸的制备方法

石榴皮是石榴去除果肉部分后，经干燥去除水分之后而得的果皮，质地较硬并且干脆，断裂面略显棕黄色，呈颗粒状排布。石榴皮性酸，味涩，有止血、涩肠、杀虫之功能，有大量的多酚类物质存在于石榴皮中。石榴皮中还含有鞣花酸、没食子酰双内酯等多种物质。石榴皮在医药保健、食品加工等行业中被广泛使用[17-18]。彭海燕等[19]对石榴各部位的多酚含量进行测定，结果发现，石榴皮中鞣花酸含量最高。然而，不同的试验方法得到的鞣花酸产率不同。

3.1    化学分解法制备

3.1.1    单一酸水解法。单一酸水解法通常以石榴皮为原料，将石榴皮粉末经有机溶剂提取石榴皮单宁，将石榴皮单宁经有机酸水解，水解产物即为鞣花酸。吴兴付等[20]采用在常压下恒温加热的方式通过酸水解石榴皮单宁来制备鞣花酸。李海霞等[21]利用薄层扫描法测定了鞣花酸的含量，通过4因素3水平正交试验方法，考察溶剂类型、溶剂用量、提取时间、提取次数对鞣花酸提取率的影响。结果表明，鞣花酸的提取率达15.56 %。

3.1.2    超声萃取-酸水解法。超声波可以增加分子运动速度和频率，从而使石榴皮单宁更快进入溶剂，增大了单宁的提取率。通过浸提出石榴皮单宁，在无机酸的作用下可以酸解生成鞣花酸，从而提高了鞣花酸提取率[22]。通过超声萃取和酸水解两者协同，邸幼军等[23]用石榴皮为原料，在60 ℃、1.5 mol/L盐酸条件下经过30 min的水解，鞣花酸的最大得率达到4.3%。杨笑笑等[24]采用乙醇水溶液（3∶2），通过超声浸提，浸提物用石油醚萃取，除去其中的脂溶性物质，然后使用乙酸乙酯萃取，经过多次萃取得到的萃取物通过酸水解法水解制备鞣花酸，在制备过程中使用毛细管电泳法监控水解历程，最终鞣花酸的提取率高达32.7%。邓小莉等[25]以40%乙醇水溶液为溶剂，经温度60 ℃、超声处理40 min后弃去滤渣，保持相同温度用1 mol/L盐酸水解1 h来制取鞣花酸，提取率可达18.07%。与单一酸水解法处理比较，此法提取率更高。

3.1.3    高温高压下水解法。常温常压下鞣花酸提取率较低。徐加喜等[26]研究探索在高温高压的新条件下制取鞣花酸。试验反应仪器采用高压蒸汽灭菌锅，以保证高温高压条件。结果表明，在温度115 ℃、压强169 kPa的高温高压条件下，用6%硫酸水解2 h，鞣花酸的得率达到3.09%，与常温常压提取相比，产率提高了25.10%。可见，在高温高压条件下水解石榴皮单宁制备鞣花酸试验可行。这一方法对于鞣花酸的制备具有一定的参考价值，为改进生产制备鞣花酸的工艺提供了相应的技术依据。

3.1.4    超声波—微波协同碱水解。郭叶莹等[27]在20%乙醇、1% NaOH、料液比50∶1、提取温度80 ℃、时间25 min条件下用超声波—微波协同碱水解的方法提取石榴皮中的鞣花酸，得率为26.45%，所得鞣花酸纯度为65.83%。此方法设备简单、操作简便、短时高效。

3.2    化学合成法制备

利用没食子酸或没食子酯氧化聚合制备鞣花酸。在化学上，通过过氧化物酶的催化，可将没食子酸（酯）转化生成鞣花酸[5]（图2、3）。此种生成鞣花酸的方法，可使产率达到20%～30%，但是因为没食子酸（酯）的生产过程非常复杂，并且其获得的产物中还掺杂有一种醌类物质，使分离纯化出鞣花酸具有一定的困难，故目前很少使用此法进行鞣花酸的生产。

3.3    生物方法制备

以固态发酵作为试验的基本方法，用蔓越橘、马蹄参等作为原材料，借助黑曲霉、假丝酵母等真菌进行发酵，可获得鞣花酸[28]。但因为原料中单宁含量较少，所以产量低，而且后期鞣花酸分离、纯化也具有一定的困难。张晓丽利用石榴皮作为原料采用固态发酵技术制备鞣花酸，采用黑曲霉作为菌种，在菌种接种量1×106个、料水比1∶1.5、温度28 ℃、发酵时间4 d的条件下，得到鞣花酸的提取率为6.719%。利用生物方法制备产率较低，不适合工业生产。

用石榴皮制取鞣花酸，并对各种方法进行比较，见表1。研究认为，水解法是当今生产鞣花酸的主流方法，并仍在不断探索研究。化学法因其产率或操作的繁琐程度而较少有人使用。生物法的产率低，需要进行进一步的开发研究，提高产率。

4    鞣花酸的前景及開发应用

对于鞣花酸的研究，国外从20世纪50年代就已经开始进行，在80年代左右就已经进入了临床试验阶段。目前，医学研究着重于鞣花酸的凝血和抗癌功能2个方面，而关于鞣花酸的其他生理以及机理方面的研究日益受到重视。医药厂利用鞣花酸在抗突变、抗癌变等方面的功能，可以开发出药品、保健品以及抗癌药物等应用到市场中。利用鞣花酸的抗氧化能力可防止食用油、油酸甲酯、脂肪的氧化，并且其没有毒性，能够呈现出和VE等相同甚至更好的功能，完全可以将其作为食品添加剂的原料，制作出新型抗氧化剂来投入使用，在食品行业中具有较好的应用前景。综合来看，鞣花酸的生理作用以及其机理研究正逐渐受到人们的重视，在国内外具有良好的发展前景。

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