向日葵花盤黃酮化合物提取純化方法研究進展

張佰榮，李 凱，李京徽

（吉林化工學(xué)院生物與食品工程學(xué)院，吉林吉林 132022）

向日葵，菊科向日葵屬，別稱葵花、太陽花，古時也稱為西番蓮、丈菊、迎陽花等，原生長于北美洲西南部，為野生物種，后栽培種植，于16世紀(jì)傳入中國，被我國東北、西南、內(nèi)蒙古地區(qū)廣泛種植，近年來向日葵的發(fā)展迅速，世界種植面積超過2 500萬hm2，是世界公認油料作物之一，在我國種植面積超過110萬hm2，總產(chǎn)量近300萬t，是我國第三大油料作物[1]。

向日葵花盤又名葵餅、葵房，是向日葵的花盤，具有清熱、止痛、平肝、止血等功效。作為向日葵的副產(chǎn)物，產(chǎn)量為葵花籽的20%，味苦、性甘為好藥材，蒙古族、景頗族等多民族的傳統(tǒng)藥物，可治療頭痛、目昏、牙痛、胃痛、腹痛、婦女月經(jīng)痛、瘡腫、腎虛耳鳴、蕁麻疹、哮喘、高血壓等，于向日葵中分離出的化合物多達170余種，其中萜類化合物較豐富，并含有一類特殊的黃酮類化合物[2-3]。

黃酮類化合物是以C6-C3-C6為基本碳架構(gòu)成的一系列化合物，外觀多為黃色固體結(jié)晶，少數(shù)為粉末狀，根據(jù)C3氧化度和B環(huán)連結(jié)位點可分為黃酮、黃酮醇、異黃酮、茶耳酮等，以及其二氫衍生物，此類化合物難溶于水，易溶于甲醇、乙醇、乙醚等有機溶劑，常用提取方法有熱水提取法、堿液提取法、系統(tǒng)溶劑提取法、超聲波輔助提取法、酶浸漬萃取法、半仿生提取法、膜分離法、熱壓流體萃取法等[4-5]。

1 黃酮類化合物提取方法研究

1.1 有機溶劑提取法

該方法是黃酮類化合物提取的最常用的方法，根據(jù)相似相溶原則，以乙醇、甲醇、乙酸乙酯等有機溶劑，可細分為冷浸法、滲漉法和回流法3類，冷浸法無需加熱，但耗時長、產(chǎn)出率不高；滲漉法因其具有一定的濃度差，故提取率得到提高，其雜質(zhì)率低，但需求的溶劑量大，時間仍很長；回流法效率速度最快，但因為需要加熱，所以原料不耐熱的不宜使用[6]。周良普[7]采用N-甲基咪唑-硫酸銨-水構(gòu)建雙水相體系對槐米黃酮進行提取，結(jié)果表明在34%N-甲基咪唑，17%硫酸銨，雙水相總質(zhì)量20 g，槐米原料量0.6 g，溫度30℃，pH值為3，提取時間30 min的條件下提取效果最好。

1.2 水提法

該方法是在合適的溫度、時間、料液比條件下，以水為溶劑提取黃酮類化合物，成本低，黃酮提取率不高，提取物中雜質(zhì)過多，進一步純化較麻煩，但安全系數(shù)突出，適用于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。吳雨璠等人[8]通過正交試驗優(yōu)化水提法提取地膽草總黃酮工藝。得出在料液比1∶40（g∶mL），水提溫度90℃，水提時間2.0 h條件下，地膽草總黃酮提取率最好可達18.6%。

1.3 超聲波提取法

該方法為應(yīng)用超聲波的熱效應(yīng)、機械效應(yīng)、空化效應(yīng)、攪拌震動等作用，先破碎植物細胞壁細胞膜，使有機溶劑可以更加容易進入到細胞內(nèi)，并因滲透壓差距使胞內(nèi)物質(zhì)更加容易擴散到細胞外，以達到加速提取的目的，同時避免高溫對提取物的影響，具有適應(yīng)性好、耗能少、提取率高、無需加熱等特點[9]，在實驗室應(yīng)用廣泛。盛丹丹[10]通過單因素試驗和正交試驗得到在超聲功率70 W，乙醇體積分數(shù)60%，料液比1∶25，提取時間25 min條件下，采用超聲波輔助提取法對黃金茶中總黃酮提取率最優(yōu)為5.349 3%。邵盈盈[11]采用正交試驗優(yōu)化超聲輔助提取藍莓總黃酮的最優(yōu)工藝為體積分數(shù)50%乙醇20倍量，于40℃超聲功率560 W條件下重復(fù)提取3次，每次提取45 min，提取率最優(yōu)為4.01%。

1.4 超高壓提取法

該方法為在常溫下，以100～1 000 MPa的靜壓力作用于原料一段時間，后迅速卸壓，使溶液在高壓條件下可以更容易進入到細胞內(nèi)部，使黃酮類化合物溶于有機溶劑中，在一定時間內(nèi)達到平衡，迅速卸壓，使內(nèi)部溶劑外滲達到提取的目的，具有耗時短、溶劑用量小、提取速度高、提取產(chǎn)率高、耗能小、安全、適用性廣的特點，同時因高壓可使酶和蛋白質(zhì)失活，在提取同時達到滅菌的目的[12]。張翔等人[13]通過單因素試驗和正交試驗得出在料液比1∶25，壓力400 MPa，浸泡時間5 min，乙醇體積分數(shù)75%（V/V），保壓時間12 min的條件下，對淫羊藿黃酮提取率最優(yōu)，同時證明了超高壓提取法明顯優(yōu)于熱水浸提法與超聲波提取法。

1.5 微波提取法

該方法利用分子對微波選擇能力強的特性，使其內(nèi)部產(chǎn)生超高速運動進而摩擦產(chǎn)熱，使水汽化漲破細胞，達到加速溶解的目的，但因微波對人有損害需要做好防護措施，因其耗時短、節(jié)能、溶劑使用量少、提取效率高、純度高對企業(yè)效益大[14]。單紹軍等人[15]采用微波提取法對半枝蓮進行黃酮提取，結(jié)果表明在原料2 g，85%乙醇60 mL，微波功率500 W，提取時間10 min的條件下，黃酮提取率最優(yōu)為2.9%。

1.6 酶提法

該方法利用酶的作用破壞細胞壁，使細胞壁疏散進而破裂，使黃酮類化合物更好地與溶劑接觸，進而提高提取效率，相對操作簡單、成本低，同時因沒有有毒溶劑的參與，符合時代需求[16]。段宙位等人[17]優(yōu)化了黃酮提取試驗，分別進行了普通有機溶劑浸提與酶提法提取菠蘿蜜果皮黃酮，表明不添加酶時在乙醇體積分數(shù)80%（V/V），溫度55℃，料液比1∶20，時間2.5 h的條件提取效率最優(yōu)為3.05%。添加果膠酶后在果膠酶用量300 U/g，乙醇體積分數(shù)80%（V/V），溫度55℃，pH值5.5，底物質(zhì)量濃度45 g/L，時間2.0 h的條件時提取率增加到4.98%，說明酶提法大大優(yōu)于普通有機物浸提法。

1.7 超臨界萃取法

該方法是在強壓作用下將原料細胞壁破壞，以擴大黃酮與溶劑的接觸，同時破壞黃酮與纖維素之間的結(jié)合力，達到提取的目的，具有安全無害、提取效率好、溶劑消耗少、對熱敏物質(zhì)友好等特點，但穩(wěn)定性差、設(shè)備造價貴，應(yīng)用不廣泛[18]。王霞等人[19]利用此方法得出在超臨界壓力35 MPa，超臨界溫度52℃，萃取時間59 min，乙醇體積分數(shù)78%的條件下對半枝蓮的提取率最優(yōu)。

1.8 超聲波輔助酶法

近年來，超聲波輔助酶法提取黃酮類化合物的研究被普遍關(guān)注，酶法協(xié)同超聲波輔助酸提取法能有效結(jié)合酶提法、超聲波提取法的優(yōu)點，使其具備提取效率高、節(jié)能、降低試驗溫度，提高產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)點，已經(jīng)成為樣品預(yù)處理問題上的熱門方法。同時，因其易操作、安全性、適用性廣泛的優(yōu)點，前景突出，但是因提取數(shù)據(jù)的不足仍做不到大規(guī)模應(yīng)用，依舊停留在實驗室階段。張慧等人[20]采用超聲波-雙酶法提取假酸漿中總黃酮，結(jié)果表明在pH值4.6，酶解溫度55℃，加酶比（果膠酶∶纖維素酶）3∶1，酶解時間70 min的條件下假酸漿中總黃酮的提取率最優(yōu)為5.63%。劉智峰[21]采用纖維素酶超聲波輔助法對香椿葉進行黃酮提取，結(jié)果表明在溫度為60℃，料液比1∶30，乙醇體積分數(shù)70%，超聲提取時間40 min，纖維素酶用量8 mg/g，pH值為5.6，超聲提取功率為220 W的條件下的提取效率最優(yōu)。劉曉飛等人[22]采用纖維素酶超聲波輔助法對甜玉米穗進行總黃酮的提取，結(jié)果表明在超聲處理20 min后，酶解溫度55℃，pH值4.8，纖維素酶用量0.008 g/2.0 g甜玉米穗軸，酶解時間1.5 h的條件下提取效率最好。

2 黃酮類化合物純化方法研究

2.1 聚酰胺柱層析法

聚酞胺柱層析法可用于分離各種類型的黃酮類化合物，包括苷元、查耳酮與二氫黃酮等。其吸附強度主要取決于黃酮類化合物分子與聚酰胺形成氫鍵締合能力的大小。張中建等人[23]在樣品的預(yù)處理過程中用聚酰胺柱吸附樣品中的黃酮，水洗去除干擾性雜質(zhì)，解決了用乙醚脫色不完全的問題。該法適用于以黃酮為功能因子的酒類或液態(tài)保健食品中的總黃酮的測定。楊雪[24]通過靜態(tài)吸附和解析試驗得出在上樣液pH值為5，質(zhì)量濃度為1.0～1.5 mg/mL，流速為0.6～0.8 bv/h，以60%的乙醇作為洗脫劑，流速為1.0 bv/h經(jīng)過減壓濃縮后冷凍干燥，得到的黃酮純度最高可達70.18%。

2.2 大孔樹脂吸附法

大孔樹脂通過物理作用對有效成分進行選擇性吸附，從而達到純化的目的，因其理化性質(zhì)穩(wěn)定可二次利用，吸附速度快，容量大，適用于工業(yè)化生產(chǎn)，目前應(yīng)用廣泛。孫玲紅等人[25]利用AB-8大孔樹脂對黃酮進行純化，得到在時間3 h，溫度80℃，乙醇體積分數(shù)60%，料液比1∶30時，對黃酮的純化效果最好，同時證明大孔樹脂AB-8可以有效富集與純化桑葉黃酮。

3 結(jié)語

目前，我國許多農(nóng)副產(chǎn)品資源仍處于未開發(fā)或利用不充分狀態(tài)，如果能找到合適的利用途徑，使向日葵花盤中的活性成分發(fā)揮其使用價值，不僅可以提高向日葵作物的整體利用率，而且對推動我國向日葵產(chǎn)業(yè)資源重組乃至農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的快速發(fā)展具有重要的意義。