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黄酮类化合物提取工艺及抗氧化活性的研究进展提取分离方法
摘要：综述了近年来对黄酮类化合物提取分离方法的研究进展，黄酮的提取方法有水提法、微波提取法、有机溶剂提取法、超临界萃取法、酶辅助提取法、超声波辅助提取法等。为提高粗黄酮的纯度，应利用黄酮类化合物与其他组分之间物理化学性质的差异对粗黄酮进行分离纯化。超临界萃取法速度快、操作简单，产品无溶剂残留；超声波辅助提取无需加热，对有效成分具有保护作用，在提取某些黄酮类成分时，可以将二者合理地结合利用。目前，用于黄酮类物质的纯化方法主要有大孔树脂吸附法、聚酰胺树脂法以及高效液相色谱法等。现代研究证明，黄酮类有包括抗突变、抗肿瘤、治疗心血管疾病等广泛生物学活性,其中最为重要的是它减少自由基形成和清除自由基的抗氧化活性。黄酮类化合物是重要的抗氧化剂，其生理作用是多种多样的。对黄酮类化合物的提取方法进行研究，为开发利用黄酮类化合物提供了一定的科学借鉴依据。
关键词：黄酮类;分离方法；抗氧化研究
一、文献综述
黄酮类化合物广泛存在于自然界的植物中，属植物次生代谢产物，根据其结构特点，可将黄酮类化合物分类为黄酮、黄酮醇、二氢黄酮、二氢黄酮醇、查尔酮、黄烷醇、花色素、双黄酮等。
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类型 |
母体结构 |
代表化合物 |
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黄酮类（flavone） |
黄酮类母体结构图 |
黄岑素（baicalein）、黄芩苷（baicalin） |
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黄酮醇类（flavonol） |
黄酮醇类母体结构图 |
槲皮素（quercetin）、芦丁（rutin） |
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二氢黄酮类 （dihydroflavone） |
二氢黄酮类母体结构图 |
陈皮素（hesperetin）、 甘草苷（liquiritin） |
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二氢黄酮醇类 （dihydroflavonol） |
二氢黄酮醇类母体结构图 |
水飞蓟素（silybin）、 异水飞蓟素（silydianin） |
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查尔酮类 （chalcone） |
查尔酮类母体结构图 |
异甘草素（isoliquiritigenin）、 补骨脂乙素（corylifolinin） |
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黄烷类 （flavanes） |
黄烷类母体结构图 |
儿茶素（catchin） |
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花色素类 （anthocyanidins） |
花色素类母体结构图 |
飞燕草素（delphinidin）、 矢车菊素（cyanidin） |
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双黄酮类（biflavone） |
双黄酮类母体结构图 |
银杏素（ginkgetin）、 异银杏素（isoginkgetin） |
大量的实验研究表明，黄酮类化合物具有抗氧化、抗过敏、抗菌消炎、降血糖、抗病毒、抗肿瘤和护胃保肝等功效。黄酮的提取方法有微波提取法、有机溶剂提取法、超临界萃取法、酶辅助提取法、超声波辅助提取法等。黄酮的分离纯化方法有大孔树脂吸附法、高效液相色谱法、柱层析法、薄层层析法、纸层析法、超临界流体分离法、液滴逆流层析法、梯度 pH 值萃取法、金属试剂络合沉淀法、膜分离法、活性炭吸附法等。众多研究表明, 黄酮类化合物具有广泛的生物活性，包括抗氧化、抗突变、 抗衰老、抗肿瘤、 抗菌等，是茶及众多中草药如黄芩、杏、沙棘等的活性成分。其中最为重要的是黄酮类化合物的抗氧化活性，主要表现在减少自由基的产生和清除自由基两个方面。黄酮类化合物的抗氧化、清除自由基能力与其特殊的结构密切相关。因此，了解黄酮类化合物抗氧化构效关系，对筛选优良的抗氧化剂，拓宽其应用范围具有重要意义。黄酮类化合物的生物活性引起了人们的广泛重视，对该类化合物的研究已成为国内外食品、医药界研究的热门课题，是一类具有广泛开发前景的天然活性成分。
- 黄酮类化合物的提取方法
1.1 水提取法
黄酮化合物包括游离的黄酮苷元成分和黄酮苷类成分，其中，黄酮苷类具有一定水溶性，尤其在热水中溶解度可大大增加。水提取法所需成本很低，安全性高，故非常适合工业行业的规模化生产。最典型的列子之一就是利用沸水提取乳蓟中的水飞蓟素，作为黄酮类化合物它具有保肝的作用，但其水提取法缺点明显，提取效率低、杂质多且容易霉变，一般需提取后用乙醇沉淀法处理方能进入下一步分离，水提法的不足之处在从其它物质中提取黄酮类化合物也是普遍存在的。胡敏等对水提法作了改进, 使所得银杏提取物( GBE) 中总黄酮的含量有所提高[5]。
1.2 有机溶剂提取法
根据黄酮类化合物与杂质极性不同来选择适合的有机溶剂，常用乙酸乙酯、丙酮、乙醇、甲醇、水或某些极性较大的混合溶剂如甲醇：水( 1∶1) 进行提取。一般游离甙元，难溶或不溶于水，易溶于甲醇、乙醇、乙酸乙酯、乙醚、丙酮、石油醚等有机溶剂及稀碱液中，黄酮甙类易溶于水、甲醇、乙醇等强极性的溶剂中， 故浓度 90 %~95 %的乙醇适宜提取黄酮甙元， 60 %左右的乙醇适宜提取黄酮甙类。王兰珍等用 70 %乙醇冷浸, 从元宝枫叶粉中提取黄酮类物质, 提取率和黄酮含量都很高, 提取物易于浓缩和干燥[6]。
1.3 微波辅助提取法
微波法原理是利用磁控管所产生的 24.5 亿次/s 超高频率的快速震动, 使材料内分子间相互碰撞、挤压, 利于有效成分的浸出。此法不仅具有反应高效性和强选择性等特点, 还具有操作简单、副产物少、产率高及产物易提纯等优点。浸出过程中材料细粉不凝聚、不糊化, 克服了热水法易凝聚、糊化的不足。范志刚等用微波法提取雪莲黄酮类物质, 提高了雪莲的利用率[7
1.4 酶解辅助提取法
酶法提取黄酮类化合物，是利用酶对细胞结构进行破坏，从而使得细胞中黄酮类化合物释放出来。酶解法可以有效避免提取过程中温度对黄酮类化合物的破坏，大大的提高了黄酮类化合物的品质。由于酶法破坏植物细胞后，释放出来的物质含有蛋白质、多糖等杂质。因此，酶解法一般只是作为一种辅助的前处理手段与其他提取方法相结合应用于植物黄酮类的提取加工。通过正交优化，利用纤维素酶法所得的陈皮中黄酮提取率可达到6.96%。利用纤维素酶法提取柑桔皮中的黄酮，提取率为（3.51plusmn;0.13）%。但同时，酶易失活，对温度要求比较严格，且价格昂贵，规模化生产应用不现实。
1.5 超声辅助提取法
超声辅助提取法利用超声产生的振动、空化效应以及搅拌作用等，破坏细胞壁，释放出细胞质中的物质，故而提取效率高，时间短。优化了洋葱黄酮超声辅助提取工艺，在360Ｗ 的超声功率下，洋葱黄酮得率为1.20%利用响应面试验优化超声辅助提取金银花叶中的黄酮工艺，其黄酮得率可以达到15.67%。超声波作为一种新型的前处理技术，受到了广泛的关注。但同时，超声波的频率接近人能听到的声音频率，对人体有伤害，且超声设备的相对滞后，很难满足规模化应用。
1.6 超临界流体提取法
超临界流体提取(SCFE)技术是利用流体（溶剂）在靠近临界点的某一区域（超临界区）内，与物料或混合物中的待分离溶质具有异常相平衡行为和传递性能，且它对溶质的溶解能力可随压力和温度在相当宽的范围内变动这一特征用于溶质分离提取。CO2是最常用的超临界流体，适宜提取非极性或极性较小的物质，提取极性较大的成分时，需加入合适的调节剂（夹带剂）。该技术具有操作条件温和、分离容易、提取速度快、无溶剂残留、提取物纯度高和杂质少、还能提取常规方法提取不到的成分等优点。利用此法提取车前子中总黄酮的含量，每1g原料中加入2.5ml无水乙醇作为夹带剂,在温度45℃、压力300 Bar的条件下,车前子总黄酮平均提取率可达1.584%。
2、黄酮类化合物的分离纯化
黄酮类化合物提取过程中常伴随大量的蛋白质、氨基酸、糖类、色素等杂质，为提高粗黄酮的纯度，应利用黄酮类化合物与其他组分之间物理化学性质的差异对粗黄酮进行分离纯化。目前，用于黄酮类物质的纯化方法主要有大孔树脂吸附法、聚酰胺树脂法以及高效液相色谱法等。
2.1 大孔树脂法
大孔吸附树脂是具有多孔结构和较大表面积的高分子吸附剂，根据极性可分为极性、中性和非极性3种类型。实验结果表明乙醇—水体系和大孔吸附树脂法可以有效地实现柚皮中黄酮类化合物的提取和纯化。采用AB－8型大孔吸附树脂对桑叶中黄酮类化合物进行纯化，经过分离纯化后的黄酮类化合物抗氧化效果显著，是一种良好的天然抗氧化剂。
2.2 聚酰胺树脂法
聚酰胺树脂含有重复单位酰胺的高分子聚合物，可与酚类、酸类、醌类、黄酮类等含有酚羟基团化合物形成氢键而达到吸附、洗脱的目的。该法工艺简单，对设备要求不高，可反复使用，广泛应用于芹菜黄酮粗制品、芦荟黄酮粗制品等的分离纯化，是理想的吸附树脂。
2.3 高效液相色谱法
高效液相色谱法以液体为流动相，通过耐压定量泵将具有不同极性的单一溶剂或不同比例的混合溶剂、缓冲液等流动相泵入充填有高分离能力的固定相的交换柱，在柱内各成分被分离后，进入检测器进行检测，从而达到能迅速分离洗脱的目的。HPLC具有高效、高速、高灵敏度及应用范围广的特点。通过对HPLC分离条件的进一步优化，实现了在同一条件下对槲皮素、芹菜素、香豆素及毛蕊异黄酮4种常见黄酮类化合物的分离检测。
3、抗氧化、清除自由基作用机理
自由基系含有未成对电子的原子、原子团或分子。生物体内自由基的生成途径主要有三条：
- 分子氧的单电子还原途径。这一过程产生O2-，1O2，OH-和H2O2。
- 酶促催化产生自由基。机体细胞液中的一些可溶性酶，如黄嘌呤氧化酶、醛氧化酶、脂氧化酶等都是常见的可产生自由基的酶。
- 某些生物物质自动氧化生成自由基。一些蛋白质、脂类、低分子化合物的自动氧化，过氧化物与某些金属离子的氧化还原均可产生自由基。
抗氧化剂清除自由基，依其作用的性质通常分为两大类：第一类为预防性抗氧化剂。这一类抗氧化剂可以清除链引发阶段的自由基，如SOD、CAT等酶以及金属离子络合剂等；第二类抗氧化剂是断链型抗氧化剂，可以捕捉自由基反应链中的过氧自由基，阻止或减缓自由基链反应的进行。众多实验研究表明，黄酮类物质在抗氧化反应中不仅能清除链引发阶段的自由基，而且可以直接捕获自由基反应链中的自由基，阻断自由基链反应，起到预防和断链双重作用。
4、结语及展望
- 黄酮类化合物在体外是强抗氧化剂，但它们在体内的整个功能还未清楚，是否有抗氧化、抗突变、酶抑制或酶诱导以及一些其他的作用还不确定。
- 粗黄酮制品中含有活性物质多糖等杂质，而多糖等杂质在抗氧化抗炎等活性功效上是否存在协同作用以及粗制品在分离纯化过程对黄酮类化合物的生理功效是否会产生影响的研究鲜有报道；
- 黄酮类化合物的生物活性与其特殊的分子构型、构象有关。目前已有一些学者开始利用生物合成或化学合成的方法得到具有特殊结构的黄酮类化合物，这也是黄酮类化合物研究的一个方面。与合成方法相比，从植物中分离纯化某些特定的黄酮类化合物，难度大 , 得率低，成本高，如利用有机合成的方法对一些已被证明具有重要应用价值的黄酮类进行人工合成，是非常有意义的工作。
由于黄酮类化合物具有降压、降血脂、镇痛、抑制血小板聚集、抗骨质舒松、抗心律失常、抗过敏及抗缺氧等多种保健作用，特别是具有抗自由基及抗癌、防癌的作用，使得黄酮类化合物成为科研工作者在食品保健品以及药品领域的研究热点，应用前景广泛。
二、查阅中外文献资料目录
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[4]宗春燕,苏学军.三氯化铝比色法测定稻壳中总黄酮含量的方法研究[J].化学工程师,2017,31(10):66-69.
[5]胡敏,张艳红,胡艳.银杏黄酮甙的水浸提方法研究[J].食品与发酵工业,1998,24(4) : 31- 34.
[6]王兰珍,马希汉,等.元宝枫叶总黄酮提取方法研究[J].西北林学院学报, 1997, 12(4) : 64- 67.
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资料编号：[278847]
黄酮类化合物提取工艺及抗氧化活性的研究进展提取分离方法
摘要：综述了近年来对黄酮类化合物提取分离方法的研究进展，黄酮的提取方法有水提法、微波提取法、有机溶剂提取法、超临界萃取法、酶辅助提取法、超声波辅助提取法等。为提高粗黄酮的纯度，应利用黄酮类化合物与其他组分之间物理化学性质的差异对粗黄酮进行分离纯化。超临界萃取法速度快、操作简单，产品无溶剂残留；超声波辅助提取无需加热，对有效成分具有保护作用，在提取某些黄酮类成分时，可以将二者合理地结合利用。目前，用于黄酮类物质的纯化方法主要有大孔树脂吸附法、聚酰胺树脂法以及高效液相色谱法等。现代研究证明，黄酮类有包括抗突变、抗肿瘤、治疗心血管疾病等广泛生物学活性,其中最为重要的是它减少自由基形成和清除自由基的抗氧化活性。黄酮类化合物是重要的抗氧化剂，其生理作用是多种多样的。对黄酮类化合物的提取方法进行研究，为开发利用黄酮类化合物提供了一定的科学借鉴依据。
关键词：黄酮类;分离方法；抗氧化研究
一、文献综述
黄酮类化合物广泛存在于自然界的植物中，属植物次生代谢产物，根据其结构特点，可将黄酮类化合物分类为黄酮、黄酮醇、二氢黄酮、二氢黄酮醇、查尔酮、黄烷醇、花色素、双黄酮等。
