向日葵花盘黄酮化合物提取纯化方法研究进展

2020-12-19张佰荣李京徽

农产品加工 2020年11期

张佰荣，李凯，李京徽

（吉林化工学院生物与食品工程学院，吉林吉林 132022）

向日葵，菊科向日葵属，别称葵花、太阳花，古时也称为西番莲、丈菊、迎阳花等，原生长于北美洲西南部，为野生物种，后栽培种植，于16世纪传入中国，被我国东北、西南、内蒙古地区广泛种植，近年来向日葵的发展迅速，世界种植面积超过2 500万hm2，是世界公认油料作物之一，在我国种植面积超过110万hm2，总产量近300万t，是我国第三大油料作物[1]。

向日葵花盘又名葵饼、葵房，是向日葵的花盘，具有清热、止痛、平肝、止血等功效。作为向日葵的副产物，产量为葵花籽的20%，味苦、性甘为好药材，蒙古族、景颇族等多民族的传统药物，可治疗头痛、目昏、牙痛、胃痛、腹痛、妇女月经痛、疮肿、肾虚耳鸣、荨麻疹、哮喘、高血压等，于向日葵中分离出的化合物多达170余种，其中萜类化合物较丰富，并含有一类特殊的黄酮类化合物[2-3]。

黄酮类化合物是以C6-C3-C6为基本碳架构成的一系列化合物，外观多为黄色固体结晶，少数为粉末状，根据C3氧化度和B环连结位点可分为黄酮、黄酮醇、异黄酮、茶耳酮等，以及其二氢衍生物，此类化合物难溶于水，易溶于甲醇、乙醇、乙醚等有机溶剂，常用提取方法有热水提取法、碱液提取法、系统溶剂提取法、超声波辅助提取法、酶浸渍萃取法、半仿生提取法、膜分离法、热压流体萃取法等[4-5]。

1 黄酮类化合物提取方法研究

1.1 有机溶剂提取法

该方法是黄酮类化合物提取的最常用的方法，根据相似相溶原则，以乙醇、甲醇、乙酸乙酯等有机溶剂，可细分为冷浸法、渗漉法和回流法3类，冷浸法无需加热，但耗时长、产出率不高；渗漉法因其具有一定的浓度差，故提取率得到提高，其杂质率低，但需求的溶剂量大，时间仍很长；回流法效率速度最快，但因为需要加热，所以原料不耐热的不宜使用[6]。周良普[7]采用N-甲基咪唑-硫酸铵-水构建双水相体系对槐米黄酮进行提取，结果表明在34%N-甲基咪唑，17%硫酸铵，双水相总质量20 g，槐米原料量0.6 g，温度30℃，pH值为3，提取时间30 min的条件下提取效果最好。

1.2 水提法

该方法是在合适的温度、时间、料液比条件下，以水为溶剂提取黄酮类化合物，成本低，黄酮提取率不高，提取物中杂质过多，进一步纯化较麻烦，但安全系数突出，适用于工业化大规模生产。吴雨璠等人[8]通过正交试验优化水提法提取地胆草总黄酮工艺。得出在料液比1∶40（g∶mL），水提温度90℃，水提时间2.0 h条件下，地胆草总黄酮提取率最好可达18.6%。

1.3 超声波提取法

该方法为应用超声波的热效应、机械效应、空化效应、搅拌震动等作用，先破碎植物细胞壁细胞膜，使有机溶剂可以更加容易进入到细胞内，并因渗透压差距使胞内物质更加容易扩散到细胞外，以达到加速提取的目的，同时避免高温对提取物的影响，具有适应性好、耗能少、提取率高、无需加热等特点[9]，在实验室应用广泛。盛丹丹[10]通过单因素试验和正交试验得到在超声功率70 W，乙醇体积分数60%，料液比1∶25，提取时间25 min条件下，采用超声波辅助提取法对黄金茶中总黄酮提取率最优为5.349 3%。邵盈盈[11]采用正交试验优化超声辅助提取蓝莓总黄酮的最优工艺为体积分数50%乙醇20倍量，于40℃超声功率560 W条件下重复提取3次，每次提取45 min，提取率最优为4.01%。

1.4 超高压提取法

该方法为在常温下，以100～1 000 MPa的静压力作用于原料一段时间，后迅速卸压，使溶液在高压条件下可以更容易进入到细胞内部，使黄酮类化合物溶于有机溶剂中，在一定时间内达到平衡，迅速卸压，使内部溶剂外渗达到提取的目的，具有耗时短、溶剂用量小、提取速度高、提取产率高、耗能小、安全、适用性广的特点，同时因高压可使酶和蛋白质失活，在提取同时达到灭菌的目的[12]。张翔等人[13]通过单因素试验和正交试验得出在料液比1∶25，压力400 MPa，浸泡时间5 min，乙醇体积分数75%（V/V），保压时间12 min的条件下，对淫羊藿黄酮提取率最优，同时证明了超高压提取法明显优于热水浸提法与超声波提取法。

1.5 微波提取法

该方法利用分子对微波选择能力强的特性，使其内部产生超高速运动进而摩擦产热，使水汽化涨破细胞，达到加速溶解的目的，但因微波对人有损害需要做好防护措施，因其耗时短、节能、溶剂使用量少、提取效率高、纯度高对企业效益大[14]。单绍军等人[15]采用微波提取法对半枝莲进行黄酮提取，结果表明在原料2 g，85%乙醇60 mL，微波功率500 W，提取时间10 min的条件下，黄酮提取率最优为2.9%。

1.6 酶提法

该方法利用酶的作用破坏细胞壁，使细胞壁疏散进而破裂，使黄酮类化合物更好地与溶剂接触，进而提高提取效率，相对操作简单、成本低，同时因没有有毒溶剂的参与，符合时代需求[16]。段宙位等人[17]优化了黄酮提取试验，分别进行了普通有机溶剂浸提与酶提法提取菠萝蜜果皮黄酮，表明不添加酶时在乙醇体积分数80%（V/V），温度55℃，料液比1∶20，时间2.5 h的条件提取效率最优为3.05%。添加果胶酶后在果胶酶用量300 U/g，乙醇体积分数80%（V/V），温度55℃，pH值5.5，底物质量浓度45 g/L，时间2.0 h的条件时提取率增加到4.98%，说明酶提法大大优于普通有机物浸提法。

1.7 超临界萃取法

该方法是在强压作用下将原料细胞壁破坏，以扩大黄酮与溶剂的接触，同时破坏黄酮与纤维素之间的结合力，达到提取的目的，具有安全无害、提取效率好、溶剂消耗少、对热敏物质友好等特点，但稳定性差、设备造价贵，应用不广泛[18]。王霞等人[19]利用此方法得出在超临界压力35 MPa，超临界温度52℃，萃取时间59 min，乙醇体积分数78%的条件下对半枝莲的提取率最优。

1.8 超声波辅助酶法

近年来，超声波辅助酶法提取黄酮类化合物的研究被普遍关注，酶法协同超声波辅助酸提取法能有效结合酶提法、超声波提取法的优点，使其具备提取效率高、节能、降低试验温度，提高产品质量的优点，已经成为样品预处理问题上的热门方法。同时，因其易操作、安全性、适用性广泛的优点，前景突出，但是因提取数据的不足仍做不到大规模应用，依旧停留在实验室阶段。张慧等人[20]采用超声波-双酶法提取假酸浆中总黄酮，结果表明在pH值4.6，酶解温度55℃，加酶比（果胶酶∶纤维素酶）3∶1，酶解时间70 min的条件下假酸浆中总黄酮的提取率最优为5.63%。刘智峰[21]采用纤维素酶超声波辅助法对香椿叶进行黄酮提取，结果表明在温度为60℃，料液比1∶30，乙醇体积分数70%，超声提取时间40 min，纤维素酶用量8 mg/g，pH值为5.6，超声提取功率为220 W的条件下的提取效率最优。刘晓飞等人[22]采用纤维素酶超声波辅助法对甜玉米穗进行总黄酮的提取，结果表明在超声处理20 min后，酶解温度55℃，pH值4.8，纤维素酶用量0.008 g/2.0 g甜玉米穗轴，酶解时间1.5 h的条件下提取效率最好。

2 黄酮类化合物纯化方法研究

2.1 聚酰胺柱层析法

聚酞胺柱层析法可用于分离各种类型的黄酮类化合物，包括苷元、查耳酮与二氢黄酮等。其吸附强度主要取决于黄酮类化合物分子与聚酰胺形成氢键缔合能力的大小。张中建等人[23]在样品的预处理过程中用聚酰胺柱吸附样品中的黄酮，水洗去除干扰性杂质，解决了用乙醚脱色不完全的问题。该法适用于以黄酮为功能因子的酒类或液态保健食品中的总黄酮的测定。杨雪[24]通过静态吸附和解析试验得出在上样液pH值为5，质量浓度为1.0～1.5 mg/mL，流速为0.6～0.8 bv/h，以60%的乙醇作为洗脱剂，流速为1.0 bv/h经过减压浓缩后冷冻干燥，得到的黄酮纯度最高可达70.18%。

2.2 大孔树脂吸附法

大孔树脂通过物理作用对有效成分进行选择性吸附，从而达到纯化的目的，因其理化性质稳定可二次利用，吸附速度快，容量大，适用于工业化生产，目前应用广泛。孙玲红等人[25]利用AB-8大孔树脂对黄酮进行纯化，得到在时间3 h，温度80℃，乙醇体积分数60%，料液比1∶30时，对黄酮的纯化效果最好，同时证明大孔树脂AB-8可以有效富集与纯化桑叶黄酮。