微波提取槐米中黄酮类化合物的研究进展

微波提取槐米中黄酮类化合物的研究进展

蝗虫是豆科植物的干燥花蕾。它的味道很苦，有点冷。具有冷血止血、清肝泻火等功效。槐米中的成分主要是槲皮素的芸香糖苷(芦丁),此外,还有白桦脂醇,槐二醇,槐花米甲乙丙素,鞣质等成分。其有效成分属于黄酮类化合物,而此类化合物在心脑血管疾病的治疗上有着举足轻重的作用。因此,研究者们不断地探究从槐米中提取槲皮素的新方法,将其能够用于工业化生产,开发为各种药物并应用于临床。槲皮素属于黄酮类物质,广泛存在于健康食物和草本药物中,是一种强有力的抗氧化剂,能防止低密度脂蛋白氧化,从而防止动脉粥样硬化,可以治疗冠心病。有清除自由基的作用、能降低血压,保护心肌缺血再灌注损伤,有免疫增强功能,降血脂,抗凝血作用,抗菌抗炎作用,对人卵巢癌、乳腺癌、白血病细胞、胃肠道肿瘤细胞等均有抑制作用。此外,槲皮素还有中枢镇痛作用、抗抑郁作用和增强记忆力作用。1提取方法的多样化以前提取槲皮素实验室常采用碱溶酸沉方法,随着近年来一些新技术、新设备的出现,提取方法也越来越多样化,先进化。现就近年来出现的新方法、最佳条件简单综述如下。1.1正交实验与机理分析微波辅助提取的原理就是利用高频电磁波快速升高被提取物细胞内的温度,加速分子向溶液扩散,使有效成分溶于溶剂中。早在1986年Ganzler等就利用微波能从土壤、种子、食品和饲料中分离各种类型化合物。由于微波提取具有节约能源、降低物耗、对环境无污染、量多质优、安全可靠,经济效益好和操作自动化的优点,进入20世纪90年代微波提取技术不仅在有机分析的试样前处理方面有了实质性的进展,在天然产物有效成分提取的应用也开始引起了人们的广泛重视。现在微波提取技术被许多研究人员用于从槐米中提取芦丁,并不断寻找最佳的提取条件。蒙松年等采用正交实验,对比研究了微波辅助提取法(MAE)与普通加热回流和室温浸渍法提取槐米中槲皮素的提取率。确定了MAE提取槐米中槲皮素的最佳条件为:粒度60~90目,水分含量为25%,功率350W,萃取时间10min。结果为微波提取时间为普通加热回流的1/12倍,室温浸渍法的1/144倍。MAE提取槐米中槲皮素提取率分别比另两种方法提高约65.5%和213.8%。陈燕芬等以水为溶剂,以450W的微波功率提取3次,每次提取10min,并与传统的水回流提取法和乙醇回流提取法进行比较,结果微波法提取芦丁的时间仅为1/3,大大节约了时间和能源,且提取率也更高。叶会呈等采用正交实验,将微波预处理与水提结合起来,考察微波功率、微波处理时间、槐米中含水量、粒度、提取溶剂用量及提取时间对提取率的影响,并与单独的水提方法比较,结果显示前者提取率高且操作简单。李敏等通过对槐米中提取芦丁的研究,采用正交实验法对提取时间,提取温度,固液比,甲醇浓度等因素进行讨论,确定了微波提取的最佳条件:提取温度65℃,提取时间5min,固液比1∶10,甲醇浓度90%,平均提取率为96.92%。提取的粗芦丁用10倍量90%的乙醇进行纯化处理,芦丁的含量可达93.13%。该实验操作简单,有利于推广和利用价值。本实验中还去除了硼砂,解决了污水处理的一大难题。潘媛媛等通过正交实验考察了4个因素即乙醇体积分数,料液质量比,微波时间和微波功率对槐米中芦丁提取率的影响,得出微波功率和乙醇体积分数的影响较为显著,料液质量比的影响次之,微波时间的影响较小。确定出的最佳提取工艺为(乙醇)=65%,料液质量比为1∶18,微波时间为4min,微波功率为320W。该实验表明微波法提取具有良好的辅助作用,能缩短提取时间,提取产率高,同时操作简便,并且乙醇可回收利用,回收率在94%以上。1.2胞内物质的分离超声波辅助提取主要利用超声波辐射压强产生的强烈空化效应、振动效应、热效应、高加速度、击碎和搅拌作用等多级效应,破坏植物药材细胞,增加物质分子运动的频率和速度、溶剂的穿透力,使溶剂渗透到药材中,促进药材中的化学成分进入溶剂,同时加强了胞内物质的释放、扩散及溶解,达到分离提取的目的。郭乃妮等把传统的碱溶酸沉方法与超声波联合起来,研究从槐米中提取芦丁,探讨了反应温度、反应液的pH值、溶剂用量及反应时间对产物芦丁提取率的影响。得出提取的最佳条件为:控制反应温度为70~75℃,碱提取时pH=9,酸沉淀时pH=4,溶剂用量以6倍于原料为宜,提取3次,反应时间3.5h。最后得浅黄色针状晶体提取率为17.83%。马国刚等为了降低成本,提高效率,采用超声波辅助方法对传统提取工艺进行改进,用SAS软件程序对实验数据进行了二次响应面分析,通过岭脊分析得出槐米芦丁超声波提取的最佳条件为:室温下,20kHz,1000W超声波,料液比(g∶ml)1∶15,提取10min,连续提取2次。在此条件下测得的芦丁提取率为19.16%。1.3采用微生物发酵由于槐米中鞣质等黏性成分的影响,液态发酵的浓度提升到一定量后粘稠度太大,搅拌不均匀,影响了氧传递等作用,致使芦丁转化率降低。较低的样品浓度又使发酵体积过于庞大,成本加大。采用微生物与槐米的固态发酵可以避免液态发酵的缺陷,固态发酵不仅工艺简单,成本低,能获得较纯含量的槲皮素,而且还解决了大量的酸碱对环境的污染,该技术还为中药中间体的现代化加工提供了一条新途径。徐萌萌等利用黑曲霉固态发酵槐米,通过正交实验优化种子培养条件和发酵条件,经高效液相色谱法对发酵物测定,证明发酵物为槲皮素,且转化率达到98%以上。该实验操作过程简单,所需的设备简单,成产效率高,成本低,值得工业化大生产。1.4两种方法的对比研究碱提酸沉法是利用芦丁在碱水中成盐而增大溶解能力,加酸酸化后可析出结晶的原理进行的。但是碱溶酸沉法耗时长,成本高,提取率低,且纯度也不高。全先高等采用了3种不同的方法,即水提法,碱提酸沉法,碱提酸沉法加抗氧剂,研究了从槐米中提取芦丁的最佳条件。结果表明在碱提取酸沉淀方法的基础上,加入亚硫酸钠作为抗氧剂并加入硼砂作为缓冲剂,以保护芸香苷结构上的邻二酚羟基,减少其氧化分解变质,并可使芸香苷的溶解度增加,从而提高了原料利用率及产品质量。其提取率和产品纯度为18.3%,96.3%,均比前两种方法高。抗氧剂的加入阻止了芦丁在提取过程中的被氧化,增加了芦丁的稳定性,使芦丁的提取效率和产品纯度都有显著提高,在大规模工业化生产中值得推广。1.5中药的分离、纯化大孔吸附树脂是20世纪60年代末发展起来的一类有机高聚物吸附剂,它具有多孔网状结构和较好的吸附性能。目前已广泛应用于废水处理、医药工业、临床鉴定和食品等领域,在我国,采用大孔吸附树脂分离纯化中药已越来越受到人们的重视。大孔吸附树脂分离,纯化中药提取物的应用最早开始于70年代末,到目前,在对中药有效成分的分离、纯化中的应用都取得了一些满意的结果。为了提高芦丁的提取率和纯度,冯希勇应用D101型大孔吸附树脂柱得到芦丁。芦丁的提取率达25%,且纯度高于98%。该方法相对简单易行,经济适用,节约成本,提取率高,优于热水提取法、碱水煮法、冷碱水浸提法等。2微波提取和超声提取法不管用什么方法提取槲皮素,它们最终离不开的还是最传统的方法——碱溶酸沉和醇提法。以上的方法都是以这两种方法为最基本的原理,在此基础上改进,以达到提取最佳方法。由于微波提取和超声提取都具有提取时间最短,物耗低,成本低,安全无污染,产率高等优点,认为这两种方法在提供更科学的工艺条件方面具有更高的推广价值。但是受