亞臨界水提取技術(shù)應(yīng)用于黃酮類化合物的研究

張益萍　楊家琛

摘? ?要：介紹了近十幾年亞臨界水提取技術(shù)在黃酮類化合物提取方面的應(yīng)用。該提取法與其他提取技術(shù)相比，有提取率高、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，是一種綠色環(huán)保的新型提取技術(shù)。

關(guān)鍵詞：亞臨界水提取技術(shù);黃酮;影響因素

黃酮類化合物分布廣泛，是一類很重要的天然化合物[1]，具有抗氧、抑菌和降低血脂等作用，有較高的藥用價(jià)值和容易獲取原材料的特點(diǎn)，提取工藝較成熟和多樣化。

在黃酮的提取方法方面，最近興起的有亞臨界水提取技術(shù)（Sub-Critical Water Extraction，SWE）。在化合物的提取中，可以根據(jù)其具體的性質(zhì)和實(shí)驗(yàn)條件來選擇最合適的提取技術(shù)，達(dá)到天然產(chǎn)物的活性和產(chǎn)率都是最高的結(jié)果。新型提取技術(shù)的出現(xiàn)是中藥現(xiàn)代化發(fā)展的必然趨勢(shì)，也為天然產(chǎn)物的有效提取開拓了新的方向。目前，將亞臨界水提取技術(shù)發(fā)展成中藥提取技術(shù)更接近傳統(tǒng)的中藥煎煮方式，避免了有機(jī)溶劑的應(yīng)用和污染，成本低廉，對(duì)黃酮產(chǎn)品的生產(chǎn)和利用具有重要意義。

1? ? 亞臨界水提取技術(shù)在黃酮類化合物方面的應(yīng)用

1.1? 原理

水是一種廉價(jià)、安全、環(huán)保、容易獲取的物質(zhì)，可通過控制溫度和壓力等實(shí)驗(yàn)條件來萃取不同極性的物質(zhì)。水具有很好的溶解能力和滲透能力，是一種理想的提取溶劑。因此，當(dāng)通過超臨界流體法提取天然產(chǎn)物的效果較差時(shí)，亞臨界水可用于提取天然產(chǎn)物，水的溫度升高，介電常數(shù)逐漸減小，極性從強(qiáng)變?nèi)酰苜|(zhì)按極性由高到低被提取出來。在低溫低壓條件下，水的極性升高，可以提取強(qiáng)極性的天然產(chǎn)物。亞臨界水萃取可用于其他方法難以提取的天然產(chǎn)物，通過控制溫度和壓力也可以提取強(qiáng)極性物質(zhì)和揮發(fā)性物質(zhì)，這是亞臨界水相較于CO2作為萃取劑具有的顯著優(yōu)勢(shì)。

1.2? 裝置

自組裝亞臨界水提取設(shè)備如圖1所示[2]，該方法易操作，組成類似于超臨界提取方法。與超臨界CO2流體處理相比，亞臨界水處理更簡(jiǎn)單，但是亞臨界水的實(shí)驗(yàn)條件嚴(yán)格，需要嚴(yán)格的溫度控制和消毒處理。此外，亞臨界水提取可與高效液相色譜（High Performance Liquid Chromatography，HPLC）、氣相色譜-質(zhì)譜（Gas Chromatography-Mass Spectrometer，GC-MS）等分析儀器連用，達(dá)到分離分析連續(xù)應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)要求。根據(jù)不同天然產(chǎn)物的理化性質(zhì)，選擇適合亞臨界水提取的裝置。

1.3? 影響因素

1.3.1? 提取溫度

溫度是影響亞臨界水提取方法的主要影響因素，可以通過調(diào)節(jié)溫度來提取不同極性的物質(zhì)，也可以通過影響原料黏度、表面張力和溶解速度（溶劑的分子運(yùn)動(dòng)速度）來影響提取率。劉淑蘭等考察大豆渣餅中提取黃酮的影響因素時(shí)，得出130 ℃時(shí)提取率最大。溫度影響醬渣餅中蛋白質(zhì)的黏度，從而降低了大豆醬渣餅的溶解性。可見，可以通過改變溫度、改變物質(zhì)的理化性質(zhì)降低其提取率。周麗等發(fā)現(xiàn)，在120 ℃時(shí)葛根中的總異黃酮的提取率達(dá)到最大，高于120 ℃時(shí)，猜測(cè)是由于非提取成分形成泡沫包裹在原料的表面，降低提取率將溫度調(diào)至合適的范圍可以加速分子的運(yùn)動(dòng)、提高溶解度、提高得率。

1.3.2? 提取壓力

壓力對(duì)提取率影響較小。Jiménez-Carmona等在研究從馬郁蘭中提取精油時(shí)，壓力的變化對(duì)提取率不產(chǎn)生顯著性影響。亞臨界水只要適當(dāng)?shù)膲毫κ顾３衷谝簯B(tài)，通常為16 MPa，因此，壓力的要求比較容易實(shí)現(xiàn)，裝置也比較簡(jiǎn)單。在很多亞臨界水提取的單因素驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中，不對(duì)壓力條件進(jìn)行討論，如果有條件，盡量調(diào)節(jié)壓力在最優(yōu)條件，以保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可信度。

1.3.3? 提取時(shí)間

提取時(shí)間通常較短。李小斌等在山楂中黃酮的萃取時(shí)間優(yōu)化中發(fā)現(xiàn)，最佳提取時(shí)間為90 min，該時(shí)間為亞臨界水提取工藝的平衡點(diǎn)，并通過單因素實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證。薄采穎等用亞臨界水提取協(xié)同大孔樹脂純化楊樹芽中總黃酮的結(jié)果表明，提取時(shí)間10 min為最佳工藝條件。從以上學(xué)者的實(shí)驗(yàn)分析討論可知，若用于工業(yè)化的生產(chǎn)，亞臨界水提取技術(shù)是一個(gè)縮短時(shí)長(zhǎng)、提高效率的理想提取技術(shù)。宋秀梅等考察在大豆胚芽上利用亞臨界水提取法，最佳提取時(shí)間為30 min。從大量學(xué)者的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來看，一般提取時(shí)間不超過1 h，這是亞臨界水提取的顯著優(yōu)勢(shì)。在最佳提取時(shí)間的前后，天然產(chǎn)物的提取率或者活性都會(huì)有所降低，提取時(shí)間的影響可能與原料中黃酮類化合物的分解有關(guān)。

1.3.4? 液料比

液料比對(duì)得率有顯著影響。張永忠等探索出液料比在50∶1時(shí)，紅三葉總異黃酮的得率最大。液料比過小可能會(huì)導(dǎo)致凈化和其他工作的困難，確定最佳液體與材料比率是黃酮類化合物產(chǎn)量的關(guān)鍵。劉孝寧等提取蘆巴籽粨中的總黃酮時(shí)，最佳液料比為62.73∶1。結(jié)果表明，不同物質(zhì)、不同條件下的最佳液料比也不同。李金鳳等探討了液料比對(duì)于黃酮氧化指標(biāo)的影響，最佳提取液料比為40∶1。學(xué)者們已經(jīng)在很多方面討論了液料比的影響，因此，可以綜合比較設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，最終確定最佳的液料比。

2? ? 亞臨界水提取黃酮類化合物的實(shí)驗(yàn)條件總結(jié)

目前，亞臨界水萃取在黃酮類化合物中的應(yīng)用越來越多，這也顯示了方法的顯著優(yōu)勢(shì)?？偨Y(jié)幾位學(xué)者的最佳實(shí)驗(yàn)條件，如表1所示。

3? ? 與其他提取黃酮類化合物技術(shù)的比較

提取黃酮化合物有多種方法：熱水提取法、微波提取法、超聲波提取法等。與這些方法相比，亞臨界水提取法具有簡(jiǎn)單、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用范圍廣泛，涉及食品、制藥、分析、生物等各個(gè)方面。此外，亞臨界水萃取結(jié)合樹脂純化技術(shù)可提高總黃酮的純度[3]。每種提取技術(shù)都有其優(yōu)缺點(diǎn)，根據(jù)化合物的特殊理化性質(zhì)和所需達(dá)到的效果，選擇合適的提取工藝。

4? ? 結(jié)語

目前已經(jīng)報(bào)道了亞臨界水提取方法在提取各種天然產(chǎn)物如黃酮類、蒽醌類和揮發(fā)油方面的應(yīng)用，優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單、提取率高、綠色環(huán)保等，已被許多學(xué)者所采用，在分析、生物、生態(tài)和食品等方面取得了很大進(jìn)展。在中藥分析、天然產(chǎn)物分子活性研究、質(zhì)量控制、質(zhì)量轉(zhuǎn)化和評(píng)價(jià)等方面也具有良好的應(yīng)用和發(fā)展前景。未來，會(huì)對(duì)亞臨界水提取技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，比如與分析儀器或純化技術(shù)的聯(lián)用，有助于工業(yè)化發(fā)展。

[參考文獻(xiàn)]

[1]何國(guó)鑫，陳華國(guó)，鄧青芳，等.黃酮類化合物抗肝損傷的作用機(jī)制研究進(jìn)展[J].中國(guó)現(xiàn)代應(yīng)用藥學(xué)，2019，36（12）：1 583-1 591.

[2]鄧麗娟，洪? ?霞，錢瀅文，等.亞臨界水提取黑枸杞花青素工藝研究[J].食品研究與開發(fā)，2018，39（12）：14-19.

[3]高喜霞，程? ?妮，曹毛毛，等.楊樹芽總黃酮的提取工藝及其抗氧化活性研究[J].西北大學(xué)學(xué)報(bào)，2018，48（5）：672-680.

Application of sub-critical water extraction technology in flavonoids extraction

Zhang Yiping1， Yang Jiachen2

（1.School of Traditional Chinese Pharmacy， China Pharmaceutical University， Nanjing 211198， China;

2.College of Engineering， China Pharmaceutical University， Nanjing 211198， China）

Abstract：Introduces the application of subcritical water extraction in flavonoids extraction in recent decades. Compared with other extraction techniques， it has the advantages of high extraction rate and simple. It is a green and environmental protection new extraction technology.

Key words：sub-critical water extraction; flavonoids; influence factors