黄酮类化合物提取工艺研究

论文题目 黄酮类化合物提取工艺研究学生姓名 唐 鹰学 号 040840546班 级 0408405 班专 业 化工与制药 指导老师 李国祥湖北民族学院化学与环境工程学院2011 年 5 月 14 日黄酮类化合物提取工艺研究唐鹰 1(1.湖北民族学院 湖北恩施 445000）摘要 黄酮类化合物是一类存在于高等植物及蕨类植物中的活性物质，具有特殊的保健及治疗功能。本文综述了天然黄酮类物质的多种提取工艺，分别是水提法、碱性水或碱性烯醇提取法、有机溶剂提取法、微波法、超声波法、酶解法、大孔树脂吸附法、超滤法、超临界萃取法、半仿生提取法、 双水相提取法、热压流体萃取法，比对各工艺利弊进行了分析。关键词 黄酮类化合物 提取工艺 研究Abstract There is a type of flavonoids in higher plants and ferns of active substances, with special care and treatment function.This paper analyses summarized the natural flavonoids substances respectively,a variety of extraction process was water -extraction and alkaline water or alkaline propylene alcohol extraction, organic solvent extraction,microwave-extraction method, ultrasonic method, enzyme hydrolysis and macroporous resins, ultrafiltration , supercritical fluid extraction, half a bionic extraction,aqueous two-phase extraction,hot pressing fluid extraction,each process than and analyzed the advantages and disadvantages.Keywords Flavonoids extraction technology research黄酮类化合物在植物界中分布广泛，,属于植物次级代谢产物 ,在植物的叶子和果实中少部分以游离形式存在，大部分与糖结合成苷类以配基的形式存在。黄酮类化合物广泛存在于植物的各个部位 ,尤其是花叶部位 ,主要存在于芸香科、唇形科、豆科、伞性科、银杏科与菊科等。有文献记载 ,约有 20 %的中草药中含有黄酮类化合物。它是 以黄酮 ( 2 一苯基色酮)为母核，同时黄酮母核上连有羟基、甲氧基、氢氧基等取代基，是植物经光合作用产生的一大类化合物。到目前为止，已发现 2000 多种。它们包括黄酮(Flavone)、黄烷醇(Fla-vano1)、 异黄酮(Isoflavone)、双氢黄酮(Flavanone)、双氢黄酮醇(Flavanono1)、黄烷酮(Flavanone)、花色素(Anthocynidia)、查耳酮(Chalcone)、色原酮(Chromarme)等。近年来，科学家们发现其具有抗氧化、降低脂质过氧化反应、预防心血管疾病及抗衰老等作用。随着对其研究方法和技术的不断提高，又发现了许多新的种类和生理作用。特别是抗自由基和抗癌、防癌的作用 ，使黄酮类化合物的研究进入了一个新的阶段。目前已发现的黄酮类化合物有 5 000 多种，但研究表明 ，在众多黄酮类化合物中，因其结构不同，有的表现出生物活性，有的却没有生物活性，而且生物活性亦因其结构的差异而不同，所以提取分离出具有较高生物活性的黄酮类化合物对医药及食品工业是十分重要的。本文将近年来对提取黄酮类化合物的工艺研究综述如下 。1、水提法 水提法仅限于提取黄酮苷类物质，在提取过程中要考虑加水量、浸泡时问、煎煮时问及煎煮次数等因素。例如：在银杏叶中提取黄酮类化合物，先取晾干的银杏叶，加水浸泡24h、大火煮沸 30min，文火闷蒸 30min，待稍冷倾出上层黄绿液，蒸发、萃取、过滤即得。此工艺成本低、安全，适合工业化大生产，但是用水提取时，提取液中杂质较多(如无机盐、蛋白质、糖等)，且提取物已霉变，给进一步分离带来许多麻烦。另外此法应用范围仅限于提取黄酮苷类物质，故现在，已经很少单一使用本法。2、碱性水或碱性稀醇提取法 黄酮类物质大多具有酚羟基，显酸性，因此可以用碱性水或碱性稀醇浸出，经酸化后得出黄酮类物质。主要用的碱性溶液是稀氢氧化钠和石灰水(氢氧化钙水溶液)。氢氧化钠水溶液的浸出能力高，但杂质较多不利于纯化。石灰水可以使一些鞣质或水溶性杂质沉淀生成钙盐沉淀，有利于浸液纯化，但是浸出效果不如氢氧化钠水溶液效果好，同时有些黄酮类化合物能与钙结合成不溶性物质，不被溶出。一般可以根据不同的原料使用不同的碱性溶液。例如从菊花中提取黄酮类物质时，用 pHlO 的氢氧化钠溶液浸出效果较好；而从槐米中提取芦丁，则应用碱性较强的饱和石灰水作溶剂，这样则有利于芦丁成盐溶解，此法所用碱的浓度不宜过高，以免在强碱条件下加热破坏黄酮类化合物的母核。提取液中加入酸 ,黄酮苷类即可沉淀析出。加酸酸化时 ,酸性也不宜过强 ,以免生成佯盐，致使析出的黄酮化合物又重新溶解 ，降低产品收率。3、有机溶剂提取法 这是国内外使用最广泛的方法。将干燥粉碎后的原料用其他方法提取后，以适当的有机溶剂进行萃取、过滤 ,滤液中的溶剂减压蒸馏回收后测定。有机溶剂主要用乙醇、甲醇、乙酸乙酯、乙醚等。常见的可以分为三种方法：冷浸法、渗漉法、回流法。冷浸法不需加热，但费时较长，效率低；渗漉法由于保持一定的浓度差，所以提取效率较高，浸液杂质较少，但费时较长，溶剂用量大，操作麻烦；回流法效率较冷浸法和渗漉法高，速度快，但含受热易破坏的原料不宜用此法。根据不原料特点采用小方法。例如：元宝枫叶粉中提取黄酮类物质用的是冷浸法，用 70乙醇提取，提取率和黄酮含量都很高，提取物较易浓缩和干燥；陈皮苷提取用乙醇渗漉法，使用 50或 60的乙醇，l6 倍提取物时提取效果最佳；从水飞蓟中提取水蓟宾，用乙酸乙酯做溶剂，用索氏提取法连续回流抽提 9 次然后在甲醇中经多次重结晶可得水蓟宾纯品。在有机溶剂提取法中最常使用的溶剂是乙醇即醇提法。在提取过程中，乙醇的浓度对总黄酮的提取有较大影响，一般认为乙醇的浓度增高有利于总黄酮的提取。但并不绝对，还跟黄酮类物质的结构有关，高浓度乙醇适于提取黄酮苷元类，低浓度乙醇适于提取黄酮苷类。本法主要用于提取脂溶性基团占优势的黄酮类物质，对设备要求简单，产品得率高，但成本较高，杂质含量也较高。该法设备简单，产品得率高 ,但产品中杂质含量较高。 4、微波法 目前，微波技术在人们的生产生活中应用越来越广泛，此法在黄酮类物质的提取上也取得了良好的效果。它在提取过程中具有反应高效性和强选择性等特点，而且操作简便，副产物少，产率高及产物易提纯等优点。本法多用在药材的浸出上，它的原理是利用磁控管所产生的每秒 24.5 亿次超高频率的快速震动，使药材内分子间相互碰撞、挤压，这样有利于药材有效成分的浸出。浸出过程中药材细粉不凝聚，不糊化，克服了热水法易凝聚易糊化的不足。例如：在雪莲粉末(100 目)中加入蒸馏水，用微波进行提取(输出功率为 128W)，15min 后过滤回收。本法提高了雪莲的利用率，节省了资源。 5、超声波法 用超声波法提取黄酮类物质，是目前比较新的方法。它的原理是超声的空化作用对细胞膜的破坏有助于黄酮类化合物的释放与溶出，超声波使提取液不断震荡，有助于溶质扩散，同时超声波的热效应使水温基本在 57，对原料有水浴作用。因此，超声波法大大缩短了提取时间，提高了有效成分的提出率，原料的利用率。例如：在水芹中提取总黄酮类化合物中，用 40 倍于样重的 80乙醇中浸泡，然后用超声波提取 30min，连续提取两次，黄酮的浸出率可达 9 46，而用醇提法黄酮的浸出率仅为 73。可见，超声波法具有较高的提取率。 此法也是一种较新的方法 ,具有省时、高效、节能等优点。运用超声波技术提取黄酮液证实了超声波法优于常规热回流提取法。6、酶解法 对于一些黄酮类物质被细胞壁包围不易提取的原料可以采用酶法提取。例如山楂中，由于黄酮类物质部分被以纤维素为主的细胞壁所包围，并且这些细胞间尚有果胶粘结，因此采用酶法要比一般方法(如醇提法)的提取率要高。现将预先干燥并粉碎的山楂用蒸馏水浸泡，恒温至 45后，加入以果胶酶和纤维素酶为主的复合酶液，用 1molLNaOH 调节pH455，在 45恒温酶解 1525 h，然后将酶解溶液回流、提纯。采用这种方法，使提取率比目前常用的方法提高了 23。此提取原理是复合酶充分破坏了以纤维索为主的细胞壁结构及其细胞间相连的果胶物质，将山楂中的果胶完全分解成小分子物质，使提取传质阻力减小，使果肉中的黄酮类物质充分地释放出来。此法使黄酮类物质充分释放 ,能够提高提取率。7、大孔树脂吸附法 吸附树脂是近 l0 年来发展起来的一类有机高分子聚合物吸附剂，它具有物理化学稳定性高、吸附选择性独特、不受无机物存在的影响、再生简便、解吸条件温和，使用周期长、节省费用等诸多优点，避免了用有机溶剂提取分离而造成的有机溶剂回收难、损耗大、成本高、易燃易爆、对环境污染严重等缺点，广泛用于黄酮类物质的提取。例如：在银杏叶黄酮提取过程中，由于银杏叶成分结构复杂，而且苷类化合物具有一定的极性和水溶性。根据这一结构特点，大孔树脂吸附法成为了银杏叶黄酮提取工艺的有效手段。8、超滤法 本法是以超滤膜两侧的压力差为驱动力，选用不同孔径的膜截流不同分子量物质，来进行超滤分离提取植物中有效成分的一种方法。超滤膜的孔径在几个纳米至几百个纳米之间,能够在 103 nm106 nm 粒径范围内实现分子截留。由于大多数黄酮类化合物的分子量在1000 以下，而非有效成分如多糖、蛋白质、鞣质等的分子量多在 50000 以上，所以使用超滤法能够有效去除蛋白质、多肽、黏液质、鞣质、大分子色素、淀粉、热原等，达到除菌、除热原、提高药液澄明度以及有效成分含量等目的。它的特点是在常温下进行、除杂效率高、分析过程中无相变、有效成分理化性能稳定，结果重复性好，准确性高，但同时对超膜的要求也相当高。例如：在用超滤法提取侧柏叶总黄酮时，可以使用一步就有效的除去脂溶性叶绿素和悬浮物微粒，简化了分析操作过程，提高了分析效率，提取效果比其它几种方法好。从而显示出超滤技术在提取过程中较大的优越性。同时超滤法可以提高提取物的纯度，并且在提取生产过程中可以减少废水排放，避免臭水、污水的产生，降低生产成本。9、超临界萃取法 超临界 萃取技术是 90 年代国际最新的高科技项目，它是以液态 为溶剂进行提2CO 2CO取的，是一种不同与传统黄酮类物质提取的新工艺，它的提取率与提取温度、提取压力、消耗量等因素有关。它既有与气体相当的高渗透能力和低的粘度，又具有与液体相2近的密度和对物质优良的溶解能力。与水蒸气蒸馏和溶剂提取法相比，超临界流体提取是一项具有许多优势的提取技术。该技术的主要特点是提取率高、产品不含有害物质、具有无有机溶剂残留、天然植物中活性成分和热不稳定成分不易被分解破坏等优点。因此，超临界 萃取技术项目的启动符合人们回归自然的世界潮流，可以带动相关产业发展，带2CO动我国化学溶剂法的技术改造，促进行业发展，但是由于超临界提取所需设备价格昂贵生产成本高，且提取物中烷基酚含量较高，目前，仍不能进行规模化生产。10、半仿生提取法 半仿生提取法是将整体药物研究法与分子药物研究法相结合，模拟口服给药后药物经胃肠道转运的环境，为经消化道给药的中药制剂设计的一种新的提取工艺。这种提取方法的特点是可以提取和保留更多的有效成分，能缩短生产周期、降低成本。有关专家通过正交试验优选半仿生法提取杜仲叶中绿原酸和黄酮的工艺条件为：杜仲叶为原料，以磷酸氢二钠一柠檬酸的缓冲溶液作为提取液，每次提取 1h，提取 3 次，在此条件下，黄酮得率达0044。11、 双水相提取法 双水相提取技术是瑞典 Per Albersson 首先发现并研究的一种技术，双水相萃取法属于液一液萃取，当物质进入双水相体系后，由于表面性质、电荷作用和各种力的作用，溶液环境的影响，其在上、下相中的浓度不同，即各成分在两相间选择性分配，从而达到萃取的目的。由于双水相体系分相快、使用温度低、容易操作、无污染、提取率高，因此成为黄酮类化合物富集分离的一种有效方法。取一定量的银杏叶浸提液，加到 PEG1500磷酸盐体系双水相系统中，则黄酮类化合物进入上相 PEG，从而将黄酮类化合物分离，提取率可 982。12、 热压流体萃取法 热压流体萃取法是一种快速、环保、便宜、有效地萃取生物活性物质的方法。Kair Haonen 等用热压水萃取法从白杨中萃取了黄酮类化合物，考察了萃取时间、温度和压力等因素的影响，并与超声波萃取、高速逆流色谱做了比较，结果表明用热压水萃取法在150萃取 35min 效果最好。总之，黄酮类化合物提取的方法很多，每种方法都有它各自的优缺点，要根据提取物的性质、提取成本、工艺设备等条件来选择最适合的提取工艺，提高黄酮类物质的提取率，增大原料的利用效果。随着分离提纯技术的迅速发展，近年来分离、提取了大量新的黄酮类化合物，相信随着研究的不断深入，黄酮类化合物的提取分离技术必将得到进一步完善。参考文献:1 孙智敏，李发堂，殷 蓉等.黄酮类化合物提取工艺研究进展J .河北化工，2005(4) ：78. 2 刘本国，朱永义.生物类黄酮的研究与应用概况J .粮食与饲料工业，2003 (7) ：4647.3 马卡姆.黄酮类化合物结构鉴定技术M .北京:科学出版社：1990.4 黄池宝，罗宗铭，宾丽英.黄酮类化合物抗氧化性与其结构关系的研究J .广东工业大学学报 ，2000 ，17 (6) ：7175.5 白凤梅，闫 红，蔡同一.利用 HPLC 对不同品种洋葱中槲皮素含量的研究J .食品工业科技，2000 ，21 (2) ：6768.6 陈燕清，颜流水，黄智敏.醇溶剂回流法提取藜蒿中黄酮类化合物方法研究J .南昌航 空工业学院学报:自然科学版，2004 ，18 (3) ：6164.7 苏 刚. 山楂复合果汁蔬菜保健饮料J . 食品工业，2000 (2) ：911.8 严赞开，王朝晖，徐小万，等.桔皮中提取橙皮甙的优化工艺J .食品工业科技 ，1999 ，20 (6) ：3334.9 林翠英，周 晶 ，赵 晶 ，.芦丁超声提取新技术的再探索J .中草药，1999，30 (5) ：1314.10 兰昌云，周崇松，范必威，等.超声波法提取槐花中黄酮的最佳工艺研究J . 天然产 物研究与开发，2005 ，17(1) ：5558.11 高梦祥，张佳兰，王江明.微波浸提竹叶黄酮的工艺研究J .西北农林科技大学学报:自然科学版 ，2005 ，33(7) ：147150.12 张熊禄.微波法从柑桔皮中提取类黄酮J .食品科学 ，2005 ，26 (3) ：119121.13 董英杰，张乃先，张明磊. 大果山楂叶黄酮成分研究J .沈阳药科大学学报，1996 ，13 (1) ：3134.14 李文魁，潘景歧，吕木坚，等. 朝藿素 D 的分离和结构J .药学学报，1996，31 (1) ：2932.15 姚新生.天然药物化学M .第 2 版.北京：人民卫生出版社，1997 ：201.16 李教社，赵玉英，李秀兰，等.密蒙花黄酮类化合物的分离和鉴定J .药学学报，1996，31 (11) ：849854.17 李文魁，肖培根，廖矛川.朝藿甙 E 的分离和结构 J .高等学校化学学报，1995，16 (12)：18921895.18 王 靖，邹雨佳，唐华澄，等.高效液相色谱法(HPLC)测定银杏黄酮含量J . 食品工业科技，2006 (3) ： 184186.19 郭新华，杜 林.黄酮类药物的胶束纸色谱分析研究J .兰州医学院学报，1996，22 (3)： 2122.20 孙 婷 .超临界 CO2 法萃取银杏叶黄酮及其含量测定的研究J .中国食品学报，2005 (9) ：126129.21 胡卫兵，瞿万云，杨小洪，等.银杏叶黄酮超临界二氧化碳萃取条件研究 J .湖北民族 学院学报：自然科学版，2004 (6) ：4244.22 何 扩，李玉锋，张秀媛，等.超临界流体萃取银杏叶黄酮类物质的研究J .山西食品工业，2005 (4) ：25.23 潘 见，陈 强，谢慧明，等.大孔树脂对葛根黄酮的吸附分离特性研究J .农业工程学报，1999 (3) ：236239.24 麻秀萍，蒋朝晖，杨玉琴，等.大孔吸附树脂对银杏叶黄酮的吸附研究 J . 中国中药杂志，1997，22 (9)：539542.25 万素英，赵亚军，李琳，王慧君.食品抗氧化剂 北京：中国轻工业出版社，1998 (9)：1521 5 5 26 王秋安天然黄酮类化合物的生理功能及其应用香料香精化妆品，1999(3)：28 33 27 金春雪，上官进，刘政，侯海山.黄酮苷类化合物的提取与初步分析.信阳师范学院学报，1998(2)：186187 28 中国科学院上海药物研究所编著中草药有效成分提取与分离上海：上海科技出版社1983(7)：2425 29 丁利君，吴振辉，蔡创海，黄晓珊菊花中黄酮类物质提取方法的研究食品工业科技，2002( 2)：20226 曹永刚丁提取工艺的研究医药工业杂志， 1993(2)：5153 30 毕立君，李君水芹中总黄酮类化合物最佳提取工艺的研究食品科学1999 (12) ：3537 31 王晓，李林波，马小来，张红侠，王其亮酶法提取山楂叶中总黄酮的研究食品工业科技2002(3)：3739 32 何琦D140 大孔吸附树脂银杏黄酮提取性能研究天然产物研究与开发2001 (1)