廢次煙草中茄尼醇的提取利用研究進展

李英杰

(四川大學 建筑與環(huán)境學院，四川 成都 610065)

廢次煙草中茄尼醇的提取利用研究進展

李英杰

(四川大學 建筑與環(huán)境學院，四川 成都 610065)

茄尼醇作為生產輔酶Q10的重要原材料，具有很大的利用價值。本文綜述了廢次煙草的成分和茄尼醇的主要用途,主要介紹了茄尼醇的物理化學性質及在藥理領域的開發(fā)利用情況，并對煙草中茄尼醇的提取分析技術研究現(xiàn)狀進行總結。

茄尼醇； 用途； 提取；分析

1 煙草業(yè)現(xiàn)狀

中國是煙草種植的大國，煙草產量占有率為全球的42%，煙草作為農業(yè)廢物的一種，其產量巨大，除用作卷煙工業(yè)外還會產生的大量廢次煙草，如果得不到合理利用勢必會帶來嚴重的環(huán)境問題和造成資源浪費，對生態(tài)環(huán)境質量產生不良影響。廢次煙葉中含有煙堿、綠原酸、蕓香苷、茄尼醇、果膠等多種生物活性物質[1]，通過提純加工后可用于化工、醫(yī)藥、食品等行業(yè)。其中茄尼醇作為一種四倍半萜醇[2]，被Rowland等[3]首次從煙熏煙葉中分離出來。其大部分存在于煙葉的葉綠體和線粒體中，占煙草總重約0.3%～3%[4]。茄尼醇具有很強的抗癌生物活性，常用作于合成維生素K2及輔酶Q10的中間體[5]，在治療心血管疾病、抵抗癌癥、抵抗?jié)僛6]等方面發(fā)揮著極其重要的作用。

2 茄尼醇開發(fā)利用

2.1 茄尼醇理化性質

茄尼醇分子式為C45H74O，分子量為631，是一種蠟狀白色或淡黃色固態(tài)物質，不溶于水，熔點界于33～42.5℃之間，弱極性。其性質比較活潑，對酸堿、強光和高熱較為敏感，在強光下容易發(fā)生分解[9]，或通過氧化作用和分子重新排列使結構發(fā)生變化。茄尼醇廣泛分布于高等植物、微生物及哺乳動物體內，在馬鈴薯葉、桑葉、煙葉中含量較為突出[10]，尤以煙葉中茄尼醇含量最高，可達0.3%～3%。

2.2 茄尼醇的藥理價值

茄尼醇作為生產輔酶Q10必不可缺的原材料，隨著輔酶Q10的廣泛應用其自身也發(fā)揮著重要作用。

在醫(yī)藥領域，常用于治療十二指腸潰瘍、心腦血管疾病、減輕癌癥病人化療的副作用和抗擊肝炎病毒等。近年來，茄尼醇被發(fā)現(xiàn)可用于治療老年癡呆、抗心肌缺血[11]、先天障礙性貧血、合成治療腫瘤藥物[12]、合成抗艾滋病毒藥物等。在保健領域，常被用于減緩人體衰老和預防多種疾病的發(fā)生，在很多發(fā)達國家都有輔酶Q10的片劑或膠囊保健品，而茄尼醇作為輔酶Q10的主要成分更是發(fā)揮著不可或缺的功效。在化妝品領域，常被用于防止肌膚老化、卻斑和除皺等方面，是高檔化妝品中合成輔酶Q10的原料，受到多個大牌化妝品的青睞[13]。

3 茄尼醇提取技術

茄尼醇的提取純化常用的方法有：超臨界流體萃取、分子蒸餾法、超聲波輔助提取、動態(tài)皂化萃取法和目前較新穎的氨浸預處理方法輔助提取、生物酶解提取。

3.1 氨浸預處理方法輔助提取

該方法利用正己烷作為提取煙草中茄尼醇的溶劑，在提取前，先進行氨浸預處理以有效增強提取的效果，并將液質聯(lián)用、掃描電鏡組、分析等技術聯(lián)合使用。實驗結果表明，氨浸預處理對去除木質素有顯著效果，還可以破壞煙草的細胞壁結構，促使茄尼醇釋放，進而茄尼酯進行水解皂化反應形成游離態(tài)茄尼醇，并使部分雜質被溶解，以此來提升茄尼醇浸提效果，使后續(xù)的提純過程得到簡化。孫銀合[15]等人使用該方法使茄尼醇提取率由89.24%提升至104.63%，提取效果顯著，為其它天然產物的提取提供新思路。

3.2 生物酶解技術

生物酶解提取法是利用酶具有的高度專一性和高效性特點[16]，選擇相應的酶降解植物細胞壁，從而使其中有效組分充分釋放，達到提取有效組分的目的。該方法常用于降解細胞壁中所含有的纖維素酶、木質素酶、果膠酶、半纖維素酶及復合酶體系等。在生產實踐過程中常運用于多糖類物質、蛋白質、皂苷或皂苷元以及黃酮類物質的提取。用酶解技術提取煙草種茄尼醇具有實驗條件較為溫和，提取率高，對環(huán)境產生的污染少等特點。

3.3 動態(tài)皂化萃取法

該方法以乙醇和溶劑油為溶劑，通過皂化反應[17]萃取廢次煙草中茄尼醇。趙春健等人[18]的實驗結果表明，在優(yōu)化條件下，通過動態(tài)皂化處理后的茄尼醇收率比只經過常規(guī)皂化后的萃取收率有所增加，增加率為9.3%；廢次煙葉中的茄尼醇質量分數(shù)比經常規(guī)皂化處理后也有所增加，增加率為2.94%。同時，動態(tài)皂化方法的使用減少了實驗程序，降低了萃取劑的消耗量，因此該方法能快速和高效的萃取茄尼醇。

3.4 超聲波輔助提取

盡管超聲波和酶解反應的耦合技術在生產實踐中的應用起步較晚，但由于超聲波提取技術具有綜合成本較低，對環(huán)境產生的污染小等優(yōu)點，使得其在天然植物有效成分的提取方面具有明顯優(yōu)勢和潛力。通過機械傳質作用、熱效應和空化效應，其反應速率快，對目的產物的提取率高，實現(xiàn)固-液萃取分離效果好，張澤生等[19]人的實驗結果表明，利用超聲波輔助提取可使茄尼醇提取率達到94.7%。

3.5 分子蒸餾法

分子蒸餾是依據不同物質分子運動的平均自由程不同為原理，從而實現(xiàn)液-液分離的一種特殊技術。輕分子在離液面的平均自由度比重分子的平均自由度大，因而在小于輕分子平均自由度的地方設一個冷凝面，讓輕分子落在冷凝面之上，而重分子因為自由程度達不到，從冷凝面返回，從而實現(xiàn)分離。分子蒸餾法操作簡單，被蒸餾物受熱的時間短，但在蒸餾過程中其他與茄尼醇沸點相近的物質也會同時被蒸出， 所以得到的茄尼醇純度不高，同時其所用分子蒸餾儀價格昂貴。

3.6 超臨界流體萃取

超臨界流體萃取是利用超臨界狀態(tài)下的流體為萃取劑，從液體或固體中萃取有效成分并進行分離的一種新型精制技術。該工藝的萃取溫度比較低，可以保護其中的效組分免遭破壞并保持其原有生物活性，同時萃取速度較快，對脂溶性物質的溶解度大[20]。這些優(yōu)勢使得超臨界萃取在天然物質的提取中具有廣闊前景，被視為對環(huán)境無害、高效、節(jié)能的分離技術。

4 茄尼醇分析技術

4.1 UPLC-UV法測定煙草中游離茄尼醇的含量

為了使煙草樣品的前處理步驟得到簡化，韓敬美、劉春波[21]等人以甲醇為溶劑直接萃取煙草樣品得到甲醇萃取液，優(yōu)化了高效液相色譜的測定條件，測定了茄尼醇在甲醇萃取液中的含量。結果表明在以甲醇為萃取溶劑，萃取溫度為25℃，萃取時間為20min時，茄尼醇提取效率可達96%，效果較好。該方法在測定煙草中游離態(tài)的茄尼醇含量時較為準確、快速和簡便。

4.2 高效液相色譜法

高效液相色譜法具有靈敏度高、分離效能高、應用范圍廣等特點[22]。其分析速度快、載液流速快，尤其是對大分子、強極性、熱穩(wěn)定性差、高沸點化合物的分離過程中，表現(xiàn)出獨特優(yōu)勢，其色譜柱具有樣品不易受破壞、可反復多次使用、容易回收再利用等優(yōu)點。

4.3 氣相色譜法

氣相色譜法是依據所要分離物質組分在流動相和固定相間分配的差異，從而實現(xiàn)分離的方法。Severson等人[23]在試驗中用氣相色譜法測定煙葉中茄尼醇的含量，茄尼醇經過皂化后進入氣相色柱進行測定，實驗結果表明氣相色譜檢測法的重復性比較好，但是由于茄尼醇的沸點較高, 因此需要使用對高溫耐受力較強的色譜柱，使得氣相色譜法的應用受到條件限制。

4.4 TLC薄層掃描法

于華忠等[24]采用硅膠G為薄層吸附劑，展開劑為石油醚-乙酸乙酯(體積比4∶1)，采用高效薄層單波長掃描法在620 nm處對煙葉中茄尼醇含量進行測定，該方法準確性高，簡便快捷。李烈等[25]采用硅膠G高效薄層雙波長掃描法測定煙葉中茄尼醇含量，展開劑為正己烷-乙酸乙酯-乙酸(體積比4∶1∶0.5)，顯色劑為香草醛-濃硫酸溶液，該方法有較好的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性，方便快速。

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(本文文獻格式：段海波,范多青, 李 超，等.水性膠粘劑防腐劑檢測方法的研究進展[J].山東化工，2017，46(12)：70-71，73.)

Progress on the Extraction and Application of Solanesol from Inferior Tobacco

LiYingjie1

(1.Sichuan University，Chengdu 610065，China)

Solanesol is an important ingredient of coenzyme Q10,having great value in use.This paper reviewed the composition of inferior tobacco and the main application of solanesol,mainly introduces the physicochemical property of solanesol and the development and utilization in the field of pharmacology,also the extraction and analysis techniques of solanesol are summarized.

solanesol；application；extraction；analysis techniques

2017-04-21

李英杰(1994—)，女，四川人，學士，從事環(huán)境工程相關研究。

TQ914

A

1008-021X(2017)12-0070-02