植物多酚绿色提取技术研究进展

周 婉，魏婉倩，李 猛，鲍妮娜，2，袁维风，翟科峰，2

（1. 宿州学院 生物与食品工程学院，安徽 宿州 234000；2. 安徽省皖北道地药材开发与高值化利用工程研究中心，安徽宿州 234000）

0 引言

植物多酚具有酚官能基团，是一类广泛存在于植物体内具有多元酚结构的次生代谢物[1]。植物多酚可分为类黄酮类和非类黄酮类两大类，其中类黄酮类化合物包括橙酮、花色素、芦丁、儿茶素，而酚酸和木酚素等物质则属于非黄酮类化合物的范畴。Mignolet A 等人[2]研究表明，植物多酚及其衍生物已经超过8 000 种。与此同时，学者研究发现植物多酚具有抗氧化性（清除自由基）[3]、抗炎（促炎细胞因子表达地抑制）[4]、改善免疫功能（激活免疫细胞信号通路，促进免疫细胞分泌）[5]和抑菌[6]等多种生物学功能，又加之，植物多酚具有广泛性和来源丰富等优点，日渐被学者所重视并成为研究热点。

植物多酚的提取通常采用煎煮、回流、索氏提取等传统提取方法，所用溶剂除水外，普遍使用甲醇、乙醇和乙酸乙酯等有机溶剂，故往往存在提取效果不佳和环境污染等问题。随着科技的进步，出现了许多现代提取技术，较之前的传统提取，不论从多酚得率还是节约能耗方面都有了很大的提升。除了在提取技术和方法上有所提升外，在溶剂方面也有所突破，将从以下几个方面进行综述，以期为植物多酚的进一步开发利用打下良好基础。

1 传统提取技术

溶剂萃取法是最为常见和传统的多酚提取方法之一，利用系统中组分在溶剂中有不同的溶解度将目标物质分离出来。植物多酚结构中含有属于极性基团的酚羟基，因此羟基数目和位置的不同决定了其具有不同的溶解能力，又因其属于多羟基的结构特点，且其通常以大分子复合物或者是单体混合物的形式存在，因此其浸提效果的好坏与溶剂的极性相关，主要依据了相似相溶的原理，为了得到更好的浸提效果，可采用混合溶剂按照不同的配比方式配制来提取植物中多酚类物质，这也决定了所得到的物质类型不同，生物活性也有差异[7-8]。

2 现代提取技术

2.1 超临界流体萃取技术

超临界流体萃取技术具有操作简单、萃取效率高和产品性能稳定等优点[9]，因此可被广泛应用于植物多酚提取中。由于植物多酚中含有多羟基的结构特性，决定了其分子具有极性强的特性，也决定了其在CO2流体中的溶解度会较低，可通过添加诸如乙醇等极性较强的夹带剂用以提高植物多酚的溶解性，从而达到提高目标产物的目的。CO2，N2O 和乙烷等均为较常用的超临界流体，而CO2因其具有相对较低的临界温度，因此可在较低的温度下实现多酚的萃取，以此保护多酚结构避免受破坏而在多酚提取中被广泛使用。董新艳等人[10]利用超临界CO2对绿萝的多酚类物质提取进行了研究，结果表明，当在萃取压力28 MPa，萃取温度50.4 ℃和乙醇（体积分率） 67%的水溶液为夹带剂的条件下进行提取，绿萝多酚的含量可达11.015±0.150 mg/g。相较于李文茂等人[11]采用传统回流提取得到0.976%的绿萝多酚提取率显得更为高效。关海宁等人[12]研究了超临界CO2在玉米须多酚提取中的应用，其采用了中心组合的优化设计方法，结果表明，当在37 MPa 萃取压力，55 ℃萃取温度和76%乙醇（体积分率） 水溶液为夹带剂的条件下进行提取，玉米须多酚提取含量可达8.54 mg/g。超临界流体萃取技术，因其具有高效、环保、操作简单等特点而被广泛地在实验室研究中使用，但其提取成本昂贵，又不能实现连续萃取，限制了其在工业化生产中的应用。

2.2 亚临界水萃取技术

亚临界水萃取技术，是一种植物多酚分离提取研究中的新兴萃取技术，水是一种易得、成本低、无毒和无污染且环境友好型溶剂；其作用原理使水温介于亚临界状态下，增加其渗透性的同时仍保持水的液态状态，在这样的状态下的水具有较低的介电常数，使一些多酚类物质溶解度明显增加更利于分离提取，因此可以用于目标物质的提取[13-15]。唐仕荣等人[16]研究了5 种不同提取方法对余甘子中多酚类物质提取的影响，结果表明，亚临界水萃取与其他4 种提取方法提取得到的多酚成分具有较为明显的差异性，其萃取得到的没食子酸含量显著高于其他4 种方法，充分说明其萃取组分的纯度相对更高些，更有利于后续的分离纯化操作。刘轩墀[17]研究发现，通过该方法得到的总酚含量可达746.71±3.35 mg GAE/g，远远高于传统提取方法。不仅如此，该方法提取得到的物质的抗氧化性也均显著高于传统提取方法。颜征[18]研究莲房多酚时采用亚临界水萃取莲房中多酚类物质，并与传统水萃取进行比较；并且利用还原力测定、清除DPPH，ABTS+和NO2-活性评价的多酚物质体外清除自由基和抗氧化活性。结果表明，与传统热水萃取相比，亚临界水萃取法在最佳条件下多酚物质的得率为178.32 mg GAE/g DW 远高于传统热水萃取（146.15 mg GAE/g DW） 且具有更好的还原能力和自由基清除活性。

2.3 酶解法辅助提取技术

酶解法主要的作用原理为在酶解作用下，植物基质被破坏，胞内物质暴露，使其中的有效成分更易于溶解到提取体系中[19]。该方法具有提取效率高、提取条件温和等优点，因此可基本上保持植物多酚的天然构象[1]。王荣芳等人[20]对蒙古栎实壳的研究中发现，酶解法提取得到的多酚和黄酮含量均高于其他3 种方法，且该方法得到的提取物的体外抗氧化作用最强。研究结果表明，酶解法可以用于蒙古栎实壳中活性物质的开发利用。吕俊丽等人[21]研究了酶解法在莜麦多酚提取中的应用，结果发现，当采用纤维素酶和α -淀粉酶（1∶1） 作为复合酶，添加量0.8%，温度55 ℃，pH 值5.0 的条件下酶解80 min，多酚类物质得率可达2.950 mg/g，且比在同样条件下的微波辅助提取得率高。虽然酶解法作用条件相对较为温和，但在酶解过程中的条件要求相对比较严格，主要是为了能够保证酶活。

2.4 超声辅助提取技术

超声细胞辅助法提取主要方向是如何将高频超声波技术产生出的超空化、粉碎、搅拌等各种综合效应技术应用于到细胞破坏其细胞壁，以此可加强到细胞腔内有效物质分子的快速释放与高效扩散，也加速促进了体内有效生物成分物质的有效浸出。例如，武芸等人[22]利用了该新技术方法研究出了其用于对黑果枸杞多酚成分的快速提取，同时还与溶剂提取法等进行研究了对比。结果还发现在各自的最优工艺条件下，该方法提取的多酚得率约为39.684 5 mg/g，相较于溶剂提取法所得到35.902 1 mg/g 要高，且提取过程中使用的溶剂量较溶剂法要少。该研究为超声辅助提取技术在黑果枸杞的开发和应用奠定了一定的基础。茹月蓉等人[23]采用了该方法技术来提取青冈栎果壳多酚，得到的其提取物最佳且该提取物也具有相对较强的生物体外生物抗氧化作用能力，其生物铁氧还原作用能力强和生物氧自由基的吸收分解能力等均远高于常规商业用抗氧化剂BHT，该项目研究工作为开发青冈栎果壳提取物作为一种天然活性抗氧化剂资源研究奠定了扎实的科学基础。

2.5 微波辅助提取技术

微波辅助生物提取技术微波的作用机理主要是利用了微波能量的热效应，导致植物细胞组织内的极性物质分子在被吸收了微波的能热后还会迅速氧化产生极大量能热，促使植物细胞组织内部的温度快速上升，从而加速了细胞破裂，促进细胞内多酚类物质溶解到提取体系中[24]。目前，该新技术已被广泛地应用于多酚植物提取工程中，如凌霄花、石榴皮、山核桃、桔梗根、莲子壳等。回学宽[25]对莲子壳多酚的提取研究结果表明，最佳条件为1∶25，50 s，700 W，50%的乙醇提取剂，莲子壳多酚的提取率可达到7.71%，要高于纤维素酶辅助提取（7.14%），并通过红外光谱验证微波处理和纤维素酶处理对莲子壳多酚结构均未造成影响。李敬等人[26]首次提出采用微波辐照技术辅助进行银杏提取反应的试验评价方法，分析研究了其微波照射对银杏提取物叶黄酮的银杏提取反应过程参数的最直接影响。结果表明，当采用体积分数为80%以下的乙醇水溶液作为银杏提取剂，料液比一般均为1∶20，微波时间和功率设置为15 s 和640 W 时，黄酮的提取率可达到最高值6.82%。

3 新型提取溶剂

3.1 离子液体

离子液体是一种新型提取溶剂，因其具有挥发性低、对环境良好等特性而被作为“绿色”溶剂，广泛应用于植物活性物质提取中，主要依赖于其与植物活性成分可进行诸如氢键、疏水和偶极-偶极相互作用等。张文婷等人[27]研究了超声离子液体法在甘薯叶片多酚物质分离提取纯化中取得的成果应用，发现在超声技术辅助的作用环境下，咪唑类离子液体的提取分离效果最好，这极可能又是其本身与甘薯叶片多酚化合物形成的氢键作用幅度更大所致。离子液体设为三溴化物1-氟乙基-或3-氯甲基咪唑，浓度应设置为＞0.4 mol/L，料液比选取1∶40，提取时间40 min 时，其多酚得率可达55.614 mg/g。

3.2 低共熔溶剂

低碳共价熔解溶剂其主要化学作用机理主要为分子链间产生氢键作用，因此该反应溶剂可由氢键受体分子和氢键供体组成，因其具有低成本、环境友好和生物可降解等特性而在近年来被作为“绿色”溶剂用于植物中有效成分的提取，如植物多酚、黄酮等。郭俊彤[28]课题组采用超声波辅助低熔点共聚熔液溶剂反应的试验方法对覆盆子中的多酚类提取制备工艺设计进行了试验研究，并主要通过响应面进行了工艺优化与设计。结果表明，当超声功率420 W，料液比1∶45，以氯化胆碱和乳酸作为试剂（含水量50%） 的条件下，提取50 min，覆盆子多酚含量可达95.08 mg GAE/g DW，其提取量约为水的2 倍，该条件下的黄酮得率也高于有机试剂的提取量。该研究也为覆盆子多酚的提取技术提出了许多新研究的理论思路模式和试验方法。

3.3 甘油

甘油因具有温和低残毒、低成本和几乎无需化学去除杂质等诸多特性而经常被科学家视为“绿色”溶剂广泛应用于各种植物油脂中多种活性物质成分的精制提取加工中，包含有天然多酚类化合物、黄酮类激素和类木质素等。陈向阳等人[29]采用甘油醇作为主溶剂，联合高剪切分散乳化提取技术可应用于白及须根多酚素的分离提取中。Bao N N 等人[30]同样以甘油作为溶剂，联合超声波技术将其应用于莲房多酚的提取中。黄皓等人[31]采用甘油水溶液作为溶剂，探究了其在米糠多酚提取中的应用，结果表明甘油可以作为溶剂提取米糠中的多酚。

4 结语

植物多酚因其具有广泛性和来源丰富等优点而逐渐成为研究热点。所以，提高提取植物多酚的工艺效率，不仅可以做到资源的充分利用，同时还可以减少环境污染。因为多酚的结构复杂、不易萃取分离使提取难度增加。虽然许多新技术已经应运而生，但并没有被普及实施。提取开发利用方面仍存在许多问题亟待解决：①提取技术不成熟，难以工业化生产；②提取工艺不成熟，难以推广至市场；③在追求产率、纯度及活性的同时, 有机溶剂、重金属离子及低毒小分子残留等安全问题在植物多酚应用于食品、药品、化妆品等行业领域过程中都有待进一步研究。因此，持续开发新型提取方法，选择更为绿色友好、无毒高效的理想材料或溶剂仍然是未来多酚能够进一步得到个性化开发和高值化应用的研究目标。