槐米中芦丁提取工艺研究进展
2022-12-13李星李静
李 星 李 静
(1西昌学院农业科学学院,四川西昌 615000;2海南大学园艺学院,海南海口 570000)
芦丁也被称为维生素P、芸香苷、路丁、路通、络通等,于1842年首次从植物芸香中被分离出来[1]。其化学分子式为C27H30O16·3H2O,相对分子量为610.51,呈淡黄色的粉末状或非常细的淡黄色针状结晶体,无味,见光易发生变质,需遮阴保存,其熔点为177~178℃,在甲醇、碱液和吡啶中较易被溶解,微溶于水,在热水和乙醇中可以被溶解,在冷水、乙酸乙酯和丙酮中难以被溶解,在苯、乙醚石油醚等物质中不能被溶解。芦丁不仅能够预防毛细血管脆化和心血管等方面的疾病,而且还具有清除自由基、抗氧化、抗过敏、抗肿瘤、抗病毒、解痉、镇咳、镇痛、降血脂、降血糖、抗急性胰腺炎、促进血管舒张等方面的作用[2-5]。槐米是豆科植物槐树(Sophora japonica L.)的干燥花及蓓蕾,其干燥花被称为槐花,蓓蕾被称为槐米[6]。槐米性寒凉,有苦味,归肝、大肠经,具备止血、降血糖、降血压、抗菌以及提高免疫力等功效[7-9],是我国提取芦丁的主要原材料。
本文对近年来从槐米中提取芦丁的方法进行了总结比较,以期为芦丁提取工艺的改进提供一定参考。
1 煎煮法
此法的原理是芦丁在较强的碱水溶液中能够被溶解,在酸性条件下能够被酸化析出结晶体。李应墀等[10]以槐米粗粉为原材料,以饱和石灰水为浸提剂,用0.5%亚硫酸钠溶液进行结晶。廖华卫等[11]研究发现,煎煮法中提取次数和提取时间对芦丁的提取效果影响较大,以细粉槐米药材为原料,溶剂2500 mL、提取时间40 min、提取3次为从槐米中提取芦丁的最佳提取条件。
2 渗漉法
渗漉法是将粉碎后槐米置于渗漉筒中,由上部不断添加溶剂,溶剂渗过槐米层向下流动过程中浸出芦丁的方法。李应墀等[10]用硼砂水溶液和饱和石灰水进行渗漉。刘进月等[12]以饱和石灰水加氢氧化钠溶液为提取溶剂,选择适宜的浓度、用量、pH值等,可使芦丁的获得率提高至23%,所制得芦丁粗品纯度为93%。渗漉法的优点是操作简单,适合于大批量生产。
3 浸提法(碱提酸沉法)
该方法受到提取碱液pH值、固液比、提取时间与温度等因素的影响。舒晓宏等[13]、杨新河等[14]用碱提酸沉法提取槐米中芦丁,最佳工艺为以3%硼砂水溶液为提取剂,固液比为1∶12,之后用饱和的氢氧化钙调节pH值为9,在95~100℃温度条件下提取30 min,同法重复提取1次,用盐酸调节pH值为3后静置沉淀。童 婧[15]等对热水提法、乙醇浸提法和碱提酸沉法等3种方法提取槐米中的芦丁进行了对比,发现碱提酸沉法所获得的芦丁产品的纯度最高,可达98.1%。其最优操作条件为以槐米粗粉为原材料,加入8倍体积的溶剂,用硼砂缓冲液和饱和石灰水将酸碱值调至9,再以1%亚硫酸钠作为抗氧化剂,操作30 min,重复操作3次,用盐酸将酸碱值调至4。碱提酸沉法易于上手操作,且对环境造成的污染较小,成本也比较低,可以被应用在大规模的工业化生产中。
4 回流提取法
该方法是以乙醇为提取剂,采用水浴回流法。张来新[16]采取沸水浸提法、碱提酸沉法、乙醇回流提取法等3种不同的方法对槐米中芦丁进行了提取。结果表明,乙醇回流提取法是3种方法中芦丁获得率最高的,回流时间以5~6 h较为适宜。涂瑶生等[17]研究了用乙醇回流提取法提取槐米芦丁的最佳工艺条件,结果表明,用70%乙醇提取槐米3次,每次1 h,提取液浓缩至无醇味静置形成结晶后,离心,再用水洗涤3次,芦丁纯度可达89.82%。此方式相对简便易行,所获得产品杂质少,产量也比较高,但溶剂用量大、成本高,不利于工业化生产。
5 超临界流体萃取法
此方法以超临界状态下的流体作为溶剂,该流体兼有气体和液体的优点,既能像气体一样容易扩散,又具备液体的溶解能力。陈庶来等[18]用超临界CO2萃取槐米中的芦丁,结果表明,芦丁的极性较强、分子量较大,与SC-CO2的亲和力较弱,用超临界CO2直接萃取比较困难。需对原材料进行预处理,增大芦丁与SC-CO2的亲和力,得到粗提物后再用SC-CO2进行萃取。该方法在常温下就可以进行,不需要有机溶剂作提取剂,不会对环境造成污染,但此法适合于萃取非极性、分子量较小的物质,对于萃取像芦丁这样的极性较强、分子量较大的物质,通常要在超临界流体中加入适量的夹带剂,以提高其溶解能力。
6 超声提取法
超声提取法是利用超声波的空化作用、机械效应和热效应等加速胞内有效物质释放、扩散和溶解,显著提高提取效率的提取方法。
张祝莲等[19]研究发现,采用超声提取法提取芦丁的最优操作条件:频率为21.5 kHz的超声波处置10 min,然后再静止12 h。郭孝武[20]对比了超声提取法和热碱提取法对槐米芦丁的提取效果,发现前者不需要进行加热处理,只需要用频率为20 kHz的超声波处置30 min就能得到较高的提取率,而用热碱法提取时,在浸泡32 min后,再煮沸20 min,提取率最高,再增加煮沸时间,提取率反而下降。季 梅等[21]对比了煎煮法、渗漉法、回流法和超声法等4种芦丁提取方法,发现超声提取法是提取效果最好的方法,提取效率最高,所得的芦丁产品纯度也比较高。魏江存等[22]对影响超声提取槐米中芦丁效果的3个因素(溶剂浓度、料液比、提取时间)进行优选,结果表明,甲醇浓度为 80%、料液比(g/mL)为 0.1∶50.0、提取时间为40 min时提取效果最好。综上,超声提取法具有省时、节能、提取效率高等优点,但目前超声提取法仅限于实验室操作,很少应用于工业生产中。
7 微波辅助提取法
微波辅助提取法的原理是微波能快速穿透提取介质,到达植物细胞后,植物组织内的水分和细胞内含物温度迅速上升,连续的高温使其内部压力提高,导致细胞破裂、细胞内的内含物流出,目标产物由细胞内部转移到提取液溶剂中。潘媛媛等[23]采取微波辅助提取法从槐米中提取芦丁的最佳条件为乙醇浓度65%、微波时间4 min、微波功率320 W,此时提取效果最好。与传统提取技术相比,微波辅助提取法具有高效、快速、选择性好等优点,但此法目前基本还停留在实验室内样品的提取与分析,在工业化生产中的应用很少。
8 结语
综上所述,芦丁在高血压、高血糖以及心脑血管等多种疾病的治疗上发挥着至关重要的作用,槐米中芦丁的提取方法多样但各有优缺点。碱提酸沉法需要加热才能进行提取,因而常有一定的水解物产生;有机溶剂提取法相对来说比较复杂,需要对溶剂进行二次回收处理,成本较高,提取产品的纯度也较低,还存在产品易被氧化变质和溶剂残留等缺点;超声提取法和微波辅助提取法虽具有快速、高效的优点,但不适于大规模生产。相信随着提取技术快速发展,从槐米中提取芦丁能够尽快实现规模化生产。