黃酮類化合物在農業生產中的應用

宗春燕+蘇學軍+王艷

摘要 黃酮類化合物具有多種生理學活性，近年來已成為諸多領域研究的熱點。綜述了黃酮類化合物的分離純化方法，并展望了其在農業領域的應用研究前景。

關鍵詞 黃酮類化合物；分離純化；農業生產；應用前景

中圖分類號 R914 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）05-0120-03

Abstract Flavonoids which have become a hot spot in many fields in recent years，have many physiological activities.In this paper，the methods of separation and purification of flavonoids were reviewed，as well as its application in agriculture.

Key words flavonoids；separation and purification；agricultural production；application prospect

黃酮類化合物是指2個具有酚羥基的苯環通過中央三碳原子相互連結而成的一類酚性化合物，是植物次生代謝產物，廣泛分布于植物界。目前已發現有數百種類型，其中最常見的是黃酮和黃酮醇，其在人體內無法合成，只能依靠食物攝取。黃酮類化合物對于調節植物的生長發育、抗病蟲害具有重要作用，更具有抗氧化、抗腫瘤、抗病毒、抑菌消炎、防治心血管疾病、調節機體內分泌和代謝等多種生物活性[1]，因而在許多領域具有廣闊的應用前景。如在食品工業中常作為風味劑、天然抗氧化劑[2]；在畜牧業常用作飼料添加劑、生長調節劑；在醫藥工業可用來開發抗紫外劑[3]、抗腫瘤、抗病毒、治理心腦血管疾病等功能性藥物。本文綜述了黃酮類化合物的分離純化方法及其在農業生產中的應用前景，可為黃酮的開發利用提供一定的參考。

1 黃酮類化合物的分離純化方法

植物中黃酮類化合物的提取常采用超聲波提取法、微波輔助提取法、酶解法等，由于提取得到的粗提液中含有較多糖類、無機鹽、蛋白質、脂類、色素等非黃酮類化合物成分，因而粗提液往往需要進行預處理以提高目標物的純度，否則就會影響產品的穩定性和使用效果。常用的分離純化方法有柱層析法、大孔吸附樹脂法、薄層層析法、高速逆流色譜法、雙水相萃取法、膜分離法等。

1.1 柱層析法

柱層析法是應用比較早的從天然產物中分離黃酮類成分的有效方法，填料吸附劑以硅膠、纖維素、聚酰胺和葡聚糖凝膠為主，具有分離量大、操作方便等特點。目前常見的柱層析法主要有聚酰胺柱層析法和硅膠柱層析法。張金杰等[3]采用聚酰胺柱色譜分離野菊花中的蒙花苷，使得蒙花苷的純度由原先浸膏的2.36%提高到12.27%，提高了5.2倍左右，因而聚酰胺對野菊花中的蒙花苷富集效果較好。田宜柏[4]采用聚酰胺柱層析法對薇菜黃酮提取液進行分離純化，當采用70%乙醇以 200 mL/h的流速洗脫，洗脫液的黃酮含量達到了14.45%。徐雙雙等[5]對荷花中3種黃酮類化合物采用硅膠柱色譜法結合高速逆流色譜法進行分離純化，得到槲皮素-3-O-？茁-D-葡萄糖醛酸苷（I）、楊梅-3-O-？茁-D-葡萄糖苷（II） 和紫云英苷（III），純度分別為 97.0%、95.4%、96.3%，顯示了極佳的分離純化效果。

1.2 大孔樹脂吸附法

作為一種有機高分子共聚體，大孔吸附樹脂具有吸附容量大且能力強、選擇性好、綠色高效、易于工業化等特點[6]，因而在黃酮分離純化領域擁有重要地位，其分離效果一般與樹脂種類和結構、目標物的濃度、吸附與洗脫速度等因素有關。使用大孔樹脂吸附法也存在一些困難，如吸附前需要對樹脂進行預處理，需要優選吸附劑種類及吸附、脫附條件，樹脂進行再生處理時間長。目前，常用的大孔吸附樹脂的型號有D101、DA-201、AB-8 等。陳修文等[7]研究了不同型號大孔樹脂純化銀杏葉總黃酮的工藝條件，通過選用D101樹脂將純度為8.51%銀杏葉黃酮提取原液提純到56.89%，該工藝可有效地用于銀杏葉黃酮的分離富集。另有研究表明[8]，可選用AB-8樹脂對薄荷提取液進行吸附處理，解析液經濃縮冷凍干燥后，測得干粉中薄荷總黃酮含量為90.35%。陳麗春等[9]采用AB-8 樹脂對洋甘菊中總黃酮進行了純化，結果表明AB-8 樹脂對洋甘菊供試品的吸附率達62.5%、解吸率為68 %、回收率達61%，此法被證明有利于洋甘菊總黃酮工業化生產應用。

1.3 薄層層析法

在黃酮類化合物的研究中，薄層層析法常用于對黃酮物質種類鑒別、提取液的分離純化或含量測定，利用微乳液或結合其他技術可提高該法的靈敏度和分離效率。薄層層析法因具有分離速度快、操作易、結果準確等優點而得到了快速發展。李升鋒等[10]以含水量 70% 的十二烷基硫酸鈉-正丁醇-正庚烷-水微乳液為展開劑，在聚酰胺薄膜上使桑葉黃酮類化合物得到了分離，產生了12個斑點，該法優于常規薄層層析法。余婷婷等[11]用顏色反應、薄層層析與紫外掃描光譜3種方法對玉米須黃酮類化合物進行初步分析，得出玉米須黃酮的主要成分是木樨草素、芹菜素與刺芒柄花素。

1.4 高速逆流色譜法

高速逆流色譜分離法是一種新型高效的液-液分配色譜技術，它不用固相載體作固定相，具有分離效率高、重現性好、適用范圍廣且能連續自動等優點，對于許多種天然活性組分的分離都具有較好的分離效果。李 倩等[12]用高速逆流色譜分離純化新疆圓柏枝葉中的黃酮類成分，首次從圓柏屬植物中分離得到了槲皮素-3-O-（6″-O-乙酰基）-β-D-吡喃葡萄糖苷。孫常磊等[13]采用高速逆流色譜法分離純化燈盞細辛中的黃酮類化合物，結果從粗提液中分離得到黃芩素、木犀草素、槲皮素和芹菜素4個黃酮類化合物，純度分別為 94.6%、92.5%、98.2%、97.5%。

1.5 雙水相萃取法

雙水相萃取技術是一種高效溫和的生物分離技術，因其具有成本低、易操作、易保留生物活性、萃取分相時間短等優點而被廣泛應用于天然活性成分的提取與精制。目前，很多研究表明，雙水相萃取技術在黃酮類化合物的分離純化中已經取得了較好的分離效果，有望成為一種新型的黃酮類化合物的分離純化方法。丁 霞等[14]的研究表明，采用丙酮-K2HPO4雙水相萃取體系分離純化大薊總黃酮，在室溫25 ℃、丙酮體積分數 70%、K2HPO4 的質量濃度 0.24 g/mL、pH值為8.0的條件下，大薊總黃酮的萃取得率達96.8%，黃酮浸膏純度達89.8%，表現出較佳的純化效果和較高的萃取效果。池汝安等[15]研究了葛根總黃酮在不同乙醇-無機鹽雙水相體系中的萃取效果，結果表明乙醇/磷酸氫二鉀雙水相系統為最佳體系，在最佳萃取條件下葛根總黃酮在兩相中的分配系數達35.99，萃取率高達99.23%。

1.6 膜分離法

膜分離法是利用膜具有選擇透過性，在外力（壓力差、濃度差、電位差）推動作用下，實現原料液中不同組分的分離、純化和濃縮。依據膜孔的分子大小可分為微濾膜（MF）、超濾膜（UF）、納濾膜（NF）、反滲透膜（RO）等。易克傳等[16]使用兩級膜技術純化了菊花總黃酮，先利用孔徑為0.5 μm的無機陶瓷膜對菊花水提液進行除雜和澄清，再使用超濾膜，使水提液的總黃酮純度達到 19.81%，使用這種膜分離技術操作條件溫和、分離效果較好。

2 黃酮類化合物在農業生產中的應用

2.1 利于糧食增產

黃酮類物質能促進植物的光合作用，有助于植物的根、莖、葉的生長發育，因而對蔬菜、葡萄、柑桔等多種作物具有明顯的增產作用。噴施竹葉黃酮的辣椒長勢好，株高較對照品增加了97.5%，耐寒性也得到了一定程度的提高[17]。竹葉黃酮也能增加小白菜的產量，并能改善其品質[18]。

2.2 用作植物源農藥

黃酮類化合物普遍存在于植物體內，植物的花、果實、種子等部位都發現含有這些活性物質，其來源十分豐富，利用其殺蟲、殺菌、抗草等的特性，可制成植物源農藥。與傳統農藥相比，植物源農藥對環境友好，其靶標生物易滅殺，對非靶標生物相對安全，甚至會促進植物生長，因而發展勢頭迅猛[19]。據報道，0.3%苦·小檗堿·黃酮水劑可有效防治多種病毒病和多種真菌性病害。張武軍等[20]利用該水劑防治辣椒病毒病，2年的田間試驗表明，使用濃度為30 mg/L時，防效為55%～76%。對飛機草和苦檻藍進行乙醇浸提、氯仿萃取，可得到6種黃酮類化合物，它們對小菜蛾具有一定的產卵忌避和拒食作用，可開發成植物源農藥[21]。劉保川等[22]從小麥葉片的醇提液中萃取分離得到2種黃酮類物質，發現它們對麥長管蚜的生長發育有明顯的抑制作用。水稻麥黃酮也被發現可引起褐飛虱絕食、忌避產卵，甚至發生死亡[23]。

2.3 促進動物生長，改善肉質

添加黃酮的飼料可以有益于動物腸道的健康，促進腸道對營養物質的消化吸收，提高對鈣的吸收能力，有利于動物生長性能的提高。左瑞華等[24]研究了蕨菜黃酮對皖西白鵝雛鵝生長的影響，發現蕨菜黃酮作為雛鵝飼料添加劑可明顯提高皖西白鵝雛鵝的生產性能，尤其在體重和體長2個方面表現顯著。歐陽克蕙等[25]發現，試驗組添加苜蓿黃酮后雞的平均日采食量有下降趨勢，但日增重和飼料報酬提高，并提高了雞肉的品質。陳仁偉[26]的研究表明，添加沙蔥黃酮于舍飼肉羊日糧中，讓試驗羊自由采食，試驗期60 d后發現肉羊的采食量和平均日增重較對照組均得到了提高，料肉比降幅顯著，并且提高了羊肉中的總氨基酸和必需氨基酸量。

2.4 類雌激素作用

黃酮類物質可與雌二醇激素受體結合，發揮類雌激素的作用，能促進動物胚胎發育，增加泌乳量和產蛋量，調節內源性激素水平，加速動物的生長。趙 萌等[27]將藤茶總黃酮添加到仔豬日糧中，研究了添加量對仔豬生長性能的影響，發現添加量為0.5%時，仔豬的生長性能顯著提高，還能抑制仔豬的呼吸道疾病。大豆黃酮能夠提高奶牛的生長激素（GH）、催乳素（PRL）、雌二醇（E2）水平；若將大豆異黃酮和有機硒添加到母豬日糧中，可以改善母豬的繁殖性能和仔豬的生長性能，減少哺乳期母豬失重[28]；在妊娠后期每天肌肉注射染料木黃酮，能夠提高母豬血液IGF-1濃度和新生仔豬胴體脂肪，降低仔豬斷奶前死亡率[29]。

2.5 抗氧化及免疫作用

黃酮類物質在抗氧化和免疫活性方面具有明顯功效，其具有消滅自由基、抑制脂質過氧化的作用，并能調節機體的體液免疫功能。若在飼料中添加一定量的大豆黃酮，奶牛血清GSH-Px 酶活性、MDA含量、SOD 活性與對照組相比均顯著提高了，同時一定程度上提高了奶牛的免疫功能[30]。若對肉羊喂食沙蔥總黃酮，添加量為11～33 mg/kg時，肉羊體內抗氧化指標明顯增強，并且其效果具有時間和劑量依賴性，但要注意需持續飼養30 d才起效用[31]。

3 結論

黃酮是植物體內重要的活性物質之一，因其來源廣泛，藥理及生物功效活躍，對人、畜無毒，不污染環境，對作物不致畸，在農業生產中已成為研究熱點。目前黃酮大多從中草藥、糧食作物或水果中提取，原料價格相對昂貴，提取成本較高，難以大規模應用于農業生產。若能從農業廢棄物中提取出大量黃酮類物質，則經濟效益可觀，也可實現農業可持續發展。開發天然活性物質黃酮在農業生產中的應用，必將具有廣闊的應用前景。

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