花生殼中黃酮類成分提取純化工藝研究進展

趙二勞 楊 潔 趙三虎

(忻州師范學院化學系，忻州 034000)

花生是主要油料作物，我國種植廣泛，產量長期居世界第二位[1]。當前，花生主要開發利用的是花生仁、花生紅衣，而約占花生果質量三分之一的花生殼大部用作燃料或廢棄，僅有少量用作飼料或化工原料，既污染環境，又造成資源極大浪費，直接影響了花生綜合利用價值和花生產業的可持續發展。研究表明，花生殼中含有黃酮類成分[2-3]，黃酮類化合物不僅具有降血壓、降血脂、擴張動脈血管等作用，還具有抗氧化、抗腫瘤、抗菌抗炎和增強免疫力等藥理活性，在食品、保健品、醫藥和化妝品等領域具有廣泛的應用前景[4-6]。因此，研究花生殼中黃酮提取純化工藝，合理開發利用花生殼中黃酮，對于有效延長花生產業鏈，提高花生資源綜合利用效益，具有極為重要的意義。目前，我國有關花生殼黃酮的提取純化研究不少，也取得了一定的成果，但鮮見有關花生殼黃酮提取純化工藝的總結報道。本文對近十年國內花生殼中黃酮提取純化工藝的研究進行綜述，并展望其研究方向，以期為花生殼黃酮深入研究及其在功能食品和藥品等方面的應用提供參考。

1 花生殼中黃酮的提取工藝

1.1 溶劑提取工藝

溶劑提取工藝是一種傳統的黃酮提取方法，它是根據“相似相溶”的原理，利用黃酮類化合物在不同溶劑中的溶解性不同，從而把黃酮類成分提取分離出來。影響花生殼中黃酮溶劑提取的因素主要包括提取溫度、提取時間、溶劑種類和料液比等。不同研究者因設定的工藝參數不同，得到的最佳工藝參數也不盡相同。相對其他提取工藝而言，近十年來國內學者對花生殼中黃酮的溶劑提取工藝研究較多，詳細總結見表1。由表1可知，花生殼中黃酮的溶劑提取工藝所用溶劑均為乙醇溶液，工藝優化方法基本是正交實驗法和響應面法，提取方法主要包括：水浴法、浸提法和回流法。就目前情況看，雖然溶劑提取法具有設備簡單，易于操作，適合于工業化生產等優點，但也存在提取時間長，提取效率低等問題。因此，雖然溶劑提取仍是花生殼中黃酮提取的最基本方法，但要想取得較理想的提取效率，必須嘗試或研究與其他提取分離技術協同進行。

1.2 微波輔助提取技術

微波輔助提取是利用結構不同的物質吸收微波能的能力不同，使細胞被微波選擇性加熱，細胞吸收了微波能，細胞內溫度迅速升高，導致細胞內壓力瞬間變大，細胞壁膨脹破裂，黃酮類成分自由從細胞內部溶出進入提取介質中[16]。相對其他提取工藝而言，近十年來國內學者對花生殼中黃酮的微波輔助提取工藝研究也較多。有關花生殼中黃酮的微波輔助提取工藝研究總結見表2。

由表2可知，微波輔助提取花生殼中黃酮所用溶劑基本都是乙醇溶液(文獻[5]為0.1 mol/L氫氧化鈉溶液)，工藝條件優化方法主要是正交試驗法和響應面法，提取時間較溶劑法大大縮短。一般認為，微波輔助提取花生殼黃酮具有提取率高、選擇性好、提取時間短、節能高效，操作簡便、污染低等優點，是一種較為理想的黃酮提取新技術。但由于適于工業化生產的微波設備研發相對滯后，目前也僅限于實驗室研究。

表1 花生殼中黃酮溶劑提取工藝

表2 花生殼中黃酮微波輔助提取工藝

注：表示提取黃酮占花生殼中總黃酮的百分率。

1.3 超聲波輔助提取工藝

超聲波輔助提取工藝是利用超聲波具有的空化效應、機械效應和熱效應等，破壞植物細胞壁，提高細胞膜及細胞壁的通透性，增加溶劑穿透力，提高物質中有效成分提取的工藝技術。畢潔等[25]以堿液為提取劑，研究了花生殼黃酮的超聲輔助提取工藝，確定的最佳工藝條件為：NaOH質量分數0.15%，料液比1∶50(m/V)，超聲波頻率40 kHz，超聲預處理時間15 min，提取溫度90 ℃，提取時間1.5 h，提取次數2次。該條件下，黃酮提取量可達8 mg/g。徐國梅等[26]以60%的乙酸乙酯為提取劑，超聲波輔助提取花生殼黃酮的最佳工藝條件是：料液比1∶20(m/V)，超聲波頻率80 Hz，提取溫度40 ℃，提取時間45 min。該條件下，每100 g花生殼中，黃酮最高提取率為3.851%。裘紀瑩等[27]確定的最佳工藝條件：以體積分數70%乙醇為提取劑，超聲功率120 W，超聲波頻率40 kHz，料液比1∶30(m/V)，提取溫度55 ℃，提取時間40 min，花生殼黃酮提取率為1.98%。周巾英等[28]在單因素實驗的基礎上通過正交實驗優化了花生殼黃酮的超聲輔助提取工藝。結果表明，超聲輔助提取花生殼黃酮最佳工藝條件：超聲功率100 W，料液比1∶30(m/V)，提取溫度35 ℃，提取時間40 min。此工藝條件下，花生殼黃酮提取得率為3.458%。郝斯佳等[29]通過響應面法優化的花生殼總黃酮超聲輔助提取最佳工藝條件：料液比1∶00(m/V)，乙醇體積分數75%，超聲溫度40 ℃，提取時間15 min。該提取工藝下，總黃酮的提取率達到1.586%。因此，超聲輔助提取法具有提取時間短，提取率高、成本低廉、可有效避免長時間高溫對黃酮的降解，是一種具有實際應用和良好發展前景的新技術。但工業化生產需有效解決超聲的噪音問題。

1.4 酶法提取工藝

酶解法是利用酶反應高度專業性的特點，水解花生殼細胞壁及細胞間質中的纖維素，破壞細胞壁的致密構造，從而減少細胞壁、細胞間質等對黃酮的傳質阻力，達到提高提取率。曾超珍等[30]采用單因素試驗與響應面分析相結合的方法，研究了花生殼中黃酮類化合物的纖維素酶提取工藝，優化工藝條件：溶液pH 5.7，纖維素酶用量7.3 mg/g，酶解溫度58 ℃，酶解時間2.7 h。此工藝條件下，黃酮提取量為2.3 mg/g。李林等[31]研究了纖維素酶輔助提取花生殼總黃酮的工藝，通過正交實驗確定的纖維素酶輔助提取花生殼總黃酮的工藝：料液比1∶10(m/V)，加酶量0.8%，酶解溫度50 ℃，酶解時間120 min。在此工藝條件下，花生殼總黃酮提取率為3.08%，比乙醇浸提法提高了43.26%。相對而言，酶輔助提取工藝不需要特殊設備，操作簡便，副反應少，提取溫度較低，能夠在很大程度上保證所提黃酮的活性，但也存在不同的酶需有適宜的pH使用范圍，酶解時間較長、成本較高等問題。目前，有關花生殼黃酮酶法提取國內相關研究較少，需深入研究。

1.5 協同提取工藝

采用兩種方法或多種方法協同輔助提取花生殼黃酮，可實現方法的優勢互補，提高黃酮的提取率。王偉[32]研究了超聲-微波輔助提取花生殼總黃酮的提取工藝，通過響應面優化的提取工藝：乙醇體積分數60%，換能器功率50 W，料液比1∶20(m/V)，提取時間120 s。在該工藝條件下，黃酮提取率為6.11%。劉漢文等[33]采用單因素結合正交實驗的方法研究了超聲微波協同提取花生殼黃酮的工藝條件，確定的最佳提取工藝條件：以體積分數70%乙醇為提取劑，料液比1∶20(m/V)，超聲功率300 W，微波功率360 W，提取時間170 s。此工藝條件下，花生殼黃酮提取率為4.65%。楊歡等[6]研究了表面活性劑協同超聲提取花生殼中黃酮的工藝，通過正交實驗得到的最佳提取工藝條件：乙醇體積分數70%，料液比1∶30(m/V)，超聲功率120 W，提取溫度70 ℃，十二烷基硫酸鈉(SDS)加入量4 g/L，提取時間40 min。此條件下，黃酮提取率達2.15%，比單純超聲提取(1.42%)提高了51.4%。胡楠等[34]則研究了表面活性劑強化微波提取花生殼黃酮的工藝，確定的最佳提取條件：花生殼粒度80目，乙醇體積分數70%，料液比1∶5(m/V)，體系pH 3.0，微波功率280 W，非離子表面活性劑B體積濃度0.5%，微波時間8 min。該工藝條件下，黃酮提取率為4.10%，比傳統水浴加熱法提高了52.4%，比單純微波法提高了30.8%。顯見，采用幾種方法協同提取花生殼黃酮雖然操作較為繁瑣，但可提高黃酮的提取率，具有開發研究前景。目前國內有關這方面的研究不多，極有必要加大研究力度，創新花生殼黃酮提取工藝。

2 花生殼黃酮分離純化工藝

由上述工藝提取的花生殼黃酮一般只是一種粗提物，其成分相對復雜，純度不高，需進一步利用其他方法分離純化，以滿足實際需要。目前，天然產物黃酮的分離純化方法主要有溶劑萃取法、溶劑浮選法、金屬絡合法、柱層析法、膜分離法、大孔樹脂吸附法、高速逆流色譜法和分子印跡法等，但目前國內有關花生殼中黃酮分離純化研究僅有大孔樹脂吸附法、高速逆流色譜法、金屬絡合法及分子印跡法幾種，且多集中于大孔樹脂吸附法的研究[35-37]。

2.1 花生殼黃酮大孔樹脂吸附分離純化工藝

大孔吸附樹脂是不含交換基團的高聚物吸附劑，具有吸附和分子篩的雙重作用，可根據有機化合物吸附力及其相對分子大小，選擇吸附其再經一定溶劑洗脫而實現分離。大孔樹脂的性質影響化合物的分離純化效果。畢潔等[38]研究了大孔樹脂純化堿提花生殼黃酮的工藝條件，選定DM301樹脂為花生殼黃酮純化較理想樹脂，確定最佳純化工藝：花生殼黃酮初始濃度0.138 mg/mL，吸附溫度20 ℃，pH 8.5，吸附時間3.0 h；解吸條件為解吸液乙醇濃度80%，解吸液pH 9.5，解吸液用量7.5 mL/g(濕樹脂)，解吸時間5 h。張斌等[39]研究認為，AB-8型大孔樹脂對花生殼黃酮有較好的吸附分離性能，得到的較優吸附分離參數為樣液pH 6.0，上樣流速1 mL/min，上樣液質量濃度0.5 mg/mL，花生黃酮吸附量為9 mg/mL,以70%乙醇洗脫時，解析率達94.23%，3BV洗脫液基本能將花生總黃酮洗脫下來。王秋紅等[40]也認為AB-8型大孔樹脂是花生殼黃酮較好的純化樹脂，通過對花生殼黃酮的間歇和連續吸附，可將花生殼黃酮粗提取物的純度從38.08%提高到52.57%。邵圣娟[41]研究了D-101樹脂對花生殼黃酮的純化工藝，由靜態吸附曲線得出5 h內可達吸附平衡，動態解吸時，解吸液乙醇體積分數80%，過柱濃度0.5 mL/min，洗脫劑用量為4倍床層體積時，可將黃酮純度由14.2%提高到58.8%。李芳清等[42]研究表明D-101型樹脂為花生殼黃酮提取液最佳精制純化樹脂，經D-101樹脂富集純化后，總黃酮含量從粗提物中的11.7%提高到56.8%，木犀草素含量從2.59%提高到9.65%。楊慶利等[43]研究了花生殼黃酮的大孔樹脂純化工藝，發現NKA-9樹脂對花生殼黃酮的吸附解吸效果較為穩定，得出最佳吸附條件溫度35 ℃，樣液pH 7.5，樣液中花生殼黃酮初始濃度0.112 mg/mL，吸附時間5 h；最佳解吸條件體積分數90%乙醇為解吸液，解吸液用量15 mL/g(濕樹脂)，解吸液pH 8.5，解吸時間2 h,該法具有操作簡便，吸附劑理化性質穩定，吸附選擇性獨特，再生簡便，高效節能，是一種適合大規模工藝生產的純化工藝。目前，國內有關大孔樹脂分離純化花生殼黃酮的研究相對其他純化方法較多，但也很少用于生產實際。

2.2 花生殼黃酮的金屬絡合純化工藝

金屬絡合法是利用黃酮類化合物與金屬鹽先形成穩定絡合物，過濾除去萃取液中不能絡合的雜質，再通過適當的解離劑將絡合態的黃酮類化合物從金屬絡合物中游離出來，從而提高黃酮純度的一種方法。田大永等[44]研究Ca2+螯合法純化花生殼黃酮的最優工藝條件為黃酮粗提物溶液pH 9.0，CaCI2∶黃酮粗提物質量比1∶10，黃酮粗提物初始質量濃度10.0 mg/mL，該條件下，黃酮質量分數從11.0%提高到27.84%，黃酮粗提物中木犀草素質量分數從0.87%提高到1.97%。黃酮的金屬絡合純化工藝相對簡單，操作周期短，原料廉價易得，耗能少，溶劑回收簡單，易于實現工業化，是一種有發展前景的黃酮純化工藝。目前，有關花生殼黃酮金屬絡合純化的研究文獻較少，需深入研究。

2.3 花生殼黃酮的高速逆流色譜分離純化工藝

高速逆流色譜是一種連續高效無需任何固態載體或支撐的液-液分配色譜分離技術。牛丹丹等[45]采用高速逆流色譜法首次從花生殼黃酮粗提物中一步分離制備了木犀草素、香葉木素和5,7-二羥基色原酮三種黃酮類化合物，達到了較好的分離純化效果。研究確定的分離制備條件以正己烷-乙酸乙酯-甲醇-水-冰醋酸(5∶3∶3.5∶5∶0.25)為兩相溶劑系統，在主機轉速800 r/min，流速2 mL/min，檢測波長275 nm條件下，100 min內從70 mg花生粗黃酮中分離制備了11.0 mg木犀草素，2.2 mg香葉木素和5.2 mg 5,7-二羥基色原酮。高速逆流色譜操作簡單快捷，進樣量大，回收率高，分離效果高。但儀器相對昂貴，需專業人員操作，難以普及。

2.4 花生殼黃酮的分子印跡分離純化工藝

分子印跡技術是一種新型的分離技術，通過制備和目標分子具有高度識別的分子印跡聚合物作為固定相，進而對目標分子進行識別和分離的色譜技術。潘浪勝等[46]研究了利用木犀草素分子印跡聚合物柱層析分離花生殼中黃酮，對花生殼黃酮粗提物浸膏0.8 g，用甲醇-水(55∶45)溶解，經木犀草素分子印跡聚合物柱層析，用甲醇-水(55∶45)洗脫，收集洗脫液，用聚酰胺薄層層析，合并，濃縮，得淺黃色化合物6 mg，經鑒定為木犀草素。該技術的研究未完全成熟，所制聚合物容量小，模板分子在印跡聚合物中的殘留也是一個亟待解決的技術難題。有關分子印跡技術在花生殼中黃酮的分離應用研究較少，距大批量工業化生產還有很長的距離。

3 展望

隨著人們生活水平的日益提高和保健意識的不斷增強，天然功能性產品的開發已成為食品、醫藥、保健品及化妝品領域研究的熱點。黃酮類化合物因具有抗氧化、抗腫瘤、抗衰老、降血糖、降血脂、提高機體免疫力等諸多的生理活性，在保健營養品、食品添加劑、醫藥、化妝品等領域得到廣泛應用。我國盛產花生，有極為豐富的花生殼資源，提取花生殼中黃酮有得天獨厚的資源優勢。但目前基本還囿于實驗室研究的初級階段；而對花生殼黃酮純化的研究總體不多，還處于起步階段。因此，一方面需對花生殼黃酮的提取進行深入、系統的研究，借鑒國內外其他天然產物功能成分提取分離技術和成熟經驗，將一些現代化的提取分離技術引入到花生殼黃酮的提取純化中，或研究花生殼黃酮的提取分離純化一體化工藝，努力提高產量和效率，實現研究從實驗室走向生產實際；另一方面，需深入開展花生殼黃酮與生物活性構效關系、作用機制的研究，解決花生殼黃酮的量效問題，實現理論指導實踐。從而實現花生殼黃酮的規模化、產業化生產。使花生殼在發展國民經濟、促進人類健康中發揮積極的作用。

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