洛阳理工学院结课论文
黄酮类化合物的提取和分离方法的综述
摘要
黄酮类化合物是广泛存在于自然界的一大类化合物,具有比较强的生物活性和生理作用,按结构可分为黄酮类和黄酮醇类、二氢黄酮类和二氢黄酮醇类、查尔酮类、双黄酮类、异黄酮类以及其它黄酮类等。目前,黄酮类化合物的提取方法主要有溶剂提取法、微波提取法、超声波提取法、酶解法、超临界流体萃取法、双水相萃取分离法、半仿生提取法等,各种提取方法都有它的优缺点。本文对上述几种提取方法近年来的应用及研究进展做了简单综述,旨在为黄酮类化合物的研究、开发、应用提借鉴
关键词：黄酮类化合物；性质；提取；分离；前景
黄酮类化合物又称黄碱素,广泛存在于自然界的植物中,属植物次生代谢产物,是一类具有种生物活性的多酷类化合物,其在植物体内大部分与糖结合成苷类,小部分以苷元的形式存在[1]。许多研究己表明黄酮类化合物安全、无毒,具有抗菌、消炎、清热解毒、镇静、利尿等作用外,它是大多数氧自由基的清除剂,对冠心病、心绞痛等疾病的治疗效果显著。特别是由基和抗癌、防癌的作用,使黄酮类化合物的研究进入了一个新的阶段。随着食品工业的发展与消费观念的改变,天然活性成分的保健食品成为现代人追逐的目标,其中黄酮类化合物以纯天 然、高活性、见效快、作用广泛等特点日益受到人们的关注。
1.黄酮类化合物的概述
黄酮类化合物(flavonoids)指的是两个苯环(A-与B-环)通过中央三碳链相互联结而成的一系列化合物。根据中央三碳链的氧化程度、B-环联接位置(2-或3-位)以及三碳链是否构成环状等特点,可将重要的天然黄酮类化合物分为黄酮
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类(flavone)、黄酮醇类(flavonol)、二氢黄酮类(dihy-droflavone)、二氢黄酮醇类(dihydroflavonol)、异黄酮类(isoflavone)等15种。大部分学者认为黄酮的基本骨架是由三个丙二酰辅酶A和一个桂皮酰辅酶A生物合成而产生的,经同位素标记实验证明了A环来自于三个丙二酰辅酶A,而B环则来自于桂皮酰辅酶A。三个丙二酰辅酶A和一个桂皮酰辅酶A在查尔酮合成酶的作用下生成查尔酮,再经过查尔酮异构化酶的作用形成二氢黄酮。其他黄酮类化合物大多是经过二氢酮在各种酶的作用下生物合成而得到。现已发现的黄酮类化合物中,以黄酮醇类最为常见,约占总数的三分之一,其次为黄酮类,占总数的四分之一以上,其余则较少见。黄酮类化合物广泛分布于植物界中,多与糖结合成苷类或以碳糖基的形式存在,也有以游离形式存在的。天然黄酮类化合物母核上常含有羟基、甲氧基烃氧基、异戊烯氧基等取代基,由于这些助色团的存在,使该类化合物多显黄色。黄酮类化合物具有心血管系统维护、抗菌及抗病毒、抗肿瘤、抗氧化、抗炎、镇痛、保肝等多种生物活性, 并且大量研究表明黄酮类化合物还具有降压、降血脂、抗衰老、提高机体免疫力、雌性激素样、泻下、解痉等生物活性。因此黄酮类化合物的研究深受国内外学者的重视。
黄酮类化合物的分子特点是:相对分子质量较低,从几百到几千;具有一定的极性,可溶于许多有机溶剂中。活性成分的提取与精制是中药现代化的重要组成部分,除传统的有机溶剂提取之外,现代科技的发展也提供了超临界流体萃取、双水相萃取等技术。本文以黄酮类化合物现阶段的提取、精制方法,以及各种方法的优缺、发展现状作一综述。 2.黄酮类化合物的性质
黄酮类化合物具有以下性质
2.1黄酮类化合物多为晶形固体,少数化合物(如黄酮普类)为无定形粉末,有较高的熔点,分子结构中,大多带有酚性轻基,因此具有酚类化合物的通性。另外,分子中还常带有毗酮环或碳基,构成了生色团的基本结构,根据轻基的数目,结合的位置与交又共扼体系,构成了黄酮类化合物的呈色。一般来说,黄酮及黄酮醇和其昔类多呈灰黄到黄色。
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2.2黄酮类化合物的溶解度,因结构及存在状态(普或营元,单糖普,双糖苷或三糖普)不同而有很大差异。一般游离普元难溶于水,易溶于甲醇、乙醇、乙酸乙酷等有机溶剂及稀碱液中;而黄酮营一般易溶于水、甲醇、乙醇等极性溶剂,难溶于或不溶于苯、氯仿等有机溶剂。
2.3黄酮类化合物大多具有强的荧光,在紫外灯照射下呈现亮黄、黄绿、亮蓝、暗棕等颜色。
2.4黄酮类化合物对盐酸镁粉或汞齐呈鲜红、紫色或黄色反应。结构中带有3一oH,5一OH或邻位轻基者,均能与金属盐类试剂,如铝盐、镁盐、镁盐和铁盐等形成颜色较深的络合物。天然黄酮类化合物多以着类形式存在,并且,由于糖的种类、数量、联接位置及联接方式不同,可以组成各种各样的黄酮
3.黄酮类化合物的提取
3.1热水提取法
热水提取法热水一般仅限于提取苷类,所以对黄酮苷类物质含量较高的原料,可以采取热水提取法。在提取过程中要考虑加水量、浸泡时间、煎煮时间及煎煮次数等因素。此工艺成本低、对环境及人类无毒害,可应用于工业化大规模生产。
郭京波等[2]以水做溶剂,同时提高浸提温度、延长浸提时间和增加液料比,可以明显提高 丁的产率。金春雪等[3]在银杏叶中提取黄酮类化合物,先将银杏叶瞭干,用水浸泡一天、沸水煮半小时,文火焖蒸半小时,静置取上层黄绿液,蒸发、萃取、过滤即得。李冬菊等[4]用热水提取法从山梧叶中提取总黄酮,采用的是全物理过程无污染,但是具有提取杂质多,收率较低,提取液过滤、浓缩等操作困难且又费时等缺点。
3.2微波辅助提取法
微波是一种非电离的电磁辖射。微波提取法是利用不同结构的物质在微波场中吸收能力的差异,使基体物质中的某些区域或提取体系中的某些组分被选择性
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加热,从而使被提取物质分离开来,微波辅助提取法具有选择性高、操作时间短、消耗溶剂量少、提取效率高、污染小等特点,可用于对热不稳定的物质的提取。张玉香等采用微波辅助提取法提取蓝萄叶中的总黄酮,结果表明提取率为4.2%。张国铭等[5]采用微波辅助提取法提取山竹夹层中黄酮类化合物,提取溶剂为90%甲醇,微波时间为15s,提取一次时提取率就可达8.8%。提取量是溶剂提取法的1.65倍,所用时间是后者的1/80;叶春等釆用微波辅助提取法提取鱼腥草叶中总黄酮,结果显示提取率可达95%以上,与传统乙醇提取法相比,微波辅助提取节省时间,提取率高。刘峙噪等[6]采用微波辅助提取法提取银杏叶中黄酮类物质,微波时间5min后,进行抽提L5h,效果显著利用微波提取所用时间短,提取率是传统提取的2.2倍。Weihuaxiao等[7]用微波辅助提取法快速提取紫云英根中的黄酮类物质,考察了微波功率、提取周期、乙醇浓度、提取温度、放射时间和固液比等因素对提取率的影响,结果表明当使用90%的乙醇,25mg/g的样品在ll(rC萃取25min,黄酮类物质的产率最大
3.3双水相提取法
双水相体系是由两种水溶性高分子化合物或一种高分子化合物与一种盐类在水中所形成的互不相溶的两相体系,由于被分离物在两相中分配不同,便可实现分离。与传统的萃取方法相比,双水相提取法所形成的两相大部分为水,两相界面张力很小,为有效成分的溶解和萃取提供了适宜的环境,相际间的质量传递快、操作方便、时间短、条件温和、易于工程放大和连续操作。张春秀等将银杏叶浸提液加入双水相体系中,将黄酮类化合物分离,提取率可达98.2%。
3.4超临界提取
超临界流体萃取法是近十年来才发展起来的一种新型技术,它利用超临界流体作为萃取剂从液体和固体中提取某种高沸点的成分,以达到分离或提纯的目的瞬】。超临界流体是处于临界温度和压力以上的流体。在这种条件下,流体即使处于临界温度下,也不会浓缩为液体,但流体的密度随压力而增加,此时超临界流体相既不同于一般的液相,也有别于一般的气相。其密度接近于液体,粘度却接近于普通气体,扩散能力又比液体大100倍。与一般液体溶剂相比,在超临界流体中可
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更快地进行传质,在短时间内达到平衡,从而高效地进行分离。尤其是对固体物质中的某些成分进行提取时,由于溶剂的扩散系数大,粘度小,渗透性能好,因此可以简化固体粉碎的预处理。超临界流体的密度接近于普通液体的密度,因此,超临界流体对液体、固体的溶解度也与液体相接近。由于超临界流体的溶解能力与密度有很大关系,因此温度和压力的变化会大大地改变其溶解能力。 黄酮类化合物的分离用于超临界萃体的流体,必须具备下列条件: (l)化学性质稳定,对设备没有腐蚀性:
(2)临界温度接近室温或操作温度,不要太高或太低; (3)操作温度应低于萃取组分的分解、变质温度; (4)临界压力应该低(降低压缩动力); (5)选择性高(易得到高纯制品);
(6)对萃取物质的溶解度高(可减少溶剂循环量); (7)货源充沛,价格低廉;
(8)在医药食品工业使用时,必须对人体无毒害。
在工艺过程中,除要求超临界流体具有良好的溶解性能外,还要求有良好的选择性，以有效地去除杂质,提高溶剂选择性的基本原则是: (l)操作温度与超临界流体的临界温度相近;
(2)超临界流体的化学性质与被萃取物质的化学性质相近,因此可以选取与被萃取溶质相近的气体作为萃取气体,进行选择性萃取。
到目前为止,作为超临界流体应用的萃取剂主要有:乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、苯、氨、二氧化碳等,其中二氧化碳具有无毒、不易燃、不易爆、不腐蚀、价廉易得、临界温度接近常温、临界压力低、溶解能力好等优点,受到普遍的重视,是最常用的超临界萃取剂。与一些传统的分离方法相比,超临界流体萃取具有许多独特的优点:
(l)超临界流体的萃取能力取决于流体密度,因而很容易通过调节温度和压力来加以控制。由于超临界流体兼有液体和气体的特性,其萃取效率一般高于液体溶剂萃取;
(2)溶剂回收简单方便,节省能源。通过等温降压或等压升温被萃取物就可以与萃取剂分离;
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