綠原酸的提取分離及其在食品中的應(yīng)用

◎ 張 艷，嚴(yán)曉波，姚秋萍，衛(wèi)亞麗

（1.貴州民族大學(xué) 民族醫(yī)藥學(xué)院，貴州 貴陽 550025；2.貴州民族大學(xué) 工程技術(shù)人才實(shí)踐訓(xùn)練中心，貴州 貴陽 550025）

綠原酸（Chlorogenic Acid，CGA），又名咖啡鞣酸，是植物體內(nèi)有氧呼吸過程中經(jīng)莽草酸途徑產(chǎn)生的一種苯丙素類次生代謝產(chǎn)物，是由奎寧酸3位羥基與咖啡酸1位羧基縮合形成的含酯鍵的羥酚酸（3-咖啡酰奎寧酸）。

1 CGA的理化性質(zhì)

CGA的分子式為C16H18O9，相對(duì)分子質(zhì)量為354.30，半水合物為白色或黃色針狀結(jié)晶，在110 ℃時(shí)為無水化合物，淡黃色固體，熔點(diǎn)為208 ℃。室溫條件下，CGA在水中的溶解度較低（約為4%），易溶于丙酮、乙醇及甲醇，微溶于乙酸乙酯，難溶于苯、氯仿、乙醚等親脂性有機(jī)溶劑。CGA分子結(jié)構(gòu)含有酯鍵、不飽和雙鍵、多元酚不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，易通過分子內(nèi)酯基遷移而發(fā)生異構(gòu)化，因此天然植物中提取的CGA常為混合物，導(dǎo)致CGA的提取純化難度較大。CGA受熱見光易氧化分解，提取過程中應(yīng)避免高溫、強(qiáng)光和長(zhǎng)時(shí)間加熱，CGA供試液需放置在棕色瓶中，在冰箱（4 ℃）中保存。

2 CGA的主要來源與分布

CGA在植物界中廣泛存在，在雙子葉植物和蕨類植物中居多，主要存在于忍冬科忍冬屬、菊科蒿屬等植物中。在中藥材和食物中分布廣泛，如金銀花、杜仲、茵陳、牛蒡等，其他植物如綠咖啡豆、向日葵、蒲公英、菊花、茶葉、煙草、蘋果、土豆、木瓜和桃花等[1]植物中都有CGA存在，其中金銀花和杜仲中CGA含量較高，研究最為廣泛。

3 CGA的提取方法

CGA的提取方法有多種，可概括為傳統(tǒng)提取法、物理提取法、酶解法和超臨界流體萃取法。傳統(tǒng)提取法包括水提法和醇提法，物理提取法包括超聲輔助、微波輔助、微波-超聲輔助及超高壓提取法等。

3.1 傳統(tǒng)提取法

3.1.1 水提法

水提法是以水為溶劑浸提出植物中的CGA。陳媛等[2]利用水提法提取山銀花中CGA，以提取時(shí)間、料液比和溶劑pH為自變量，通過正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化提取工藝，得出提取時(shí)間為1 h、料液比（W/V）為1∶30、溶劑pH=10為最佳提取條件，得率可達(dá)1.84%。張由明[3]研究表明，溶劑pH為2.8、料液比1∶6、提取溫度79.8 ℃、提取時(shí)間3 h為綠咖啡豆中CGA提取的最佳條件，提取率為91.9%。水提法的特點(diǎn)是所需設(shè)備簡(jiǎn)單、成本較低，操作簡(jiǎn)便，但提取時(shí)間長(zhǎng)、提取率低、提取雜質(zhì)較多。

3.1.2 醇提法

醇提法是利用CGA具有極性且易溶于甲醇、乙醇的特性來提取原料中的CGA。魯?shù)劳萚4]研究表明，金銀花中CGA的最佳提取條件為料液比（W/V）為1∶30、乙醇體積分?jǐn)?shù)為80%、提取溫度為90 ℃、提取時(shí)間為70 min，該條件下提取率可達(dá)3.63%。舒孝順等[5]考察發(fā)現(xiàn)在料液比為1∶10、乙醇體積分?jǐn)?shù)70%，提取溫度80 ℃、提取時(shí)間為2 h時(shí)，提取2次所得紅腺忍冬花中CGA的提取率為4.85%。醇提法操作簡(jiǎn)便，應(yīng)用范圍廣，但消耗溶劑量大，提取率仍然較低。

3.2 物理提取法

3.2.1 超聲輔助提取法

超聲輔助法是利用超聲波產(chǎn)生的微射流和沖擊波，加速胞內(nèi)物質(zhì)的釋放和擴(kuò)散，使有效成分更好的溶解到有機(jī)溶劑中，從而提高提取率。宋越東等[6]通過響應(yīng)曲面法確定了蕎麥葉中CGA超聲提取的最佳工藝條件為乙醇體積分?jǐn)?shù)50.5%、超聲溫度為31 ℃、超聲時(shí)間為18 min，蕎麥葉中CGA提取率可達(dá)36.511 5 mg·g-1。吳紅艷等[7]利用超聲輔助法對(duì)杜仲葉中CGA的提取工藝進(jìn)行研究。在超聲功率270 W、提取溫度為45 ℃、提取時(shí)間75 min、甲醇體積分?jǐn)?shù)70%時(shí)，CGA提取率為2.529%。超聲助提取法通過超聲波輔助，提取溫度低、省時(shí)高效，且相較于傳統(tǒng)提取法，收率提高、提取物雜質(zhì)含量少。

3.2.2 微波輔助提取法

微波輔助提取法主要是利用微波加熱的特性、通過調(diào)節(jié)微波加熱參數(shù)，對(duì)物料中的目標(biāo)成分進(jìn)行選擇性加熱，以實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)成分的提取分離。高瑞苑[8]利用微波輔助提取法提取款冬花中的CGA，在乙醇體積分?jǐn)?shù)60%、料液比1∶80、微波功率200 W、提取時(shí)間7 min的最佳條件下，CGA提取率為11.19%。汪芷玥等[9]利用響應(yīng)面法對(duì)提取工藝進(jìn)行優(yōu)化，確定料液比1∶20、微波功率640 W、微波時(shí)間25 s為最佳提取條件，得到麻城福白菊中CGA的提取率為6.25%。微波輔助提取法提取率較高，但該技術(shù)只適用于對(duì)熱穩(wěn)定的成分，微波加熱可使熱敏性物質(zhì)變性失活，對(duì)樣品有限制。

3.2.3 微波-超聲輔助提取法

微波-超聲輔助提取法利用微波和超聲的特有優(yōu)勢(shì)，加速目標(biāo)物的溶出，從而提高提取效率。劉振春等[10]考察葵花籽中CGA的提取工藝條件發(fā)現(xiàn)，在料液比1∶25、超聲波功率300 W、微波功率540 W、微波時(shí)間90 s和乙醇體積分?jǐn)?shù)65%條件下，CGA提取率達(dá)3.27%。關(guān)海寧等[11]研究表明，微波時(shí)間34 s、超聲功率160 W、超聲溫度80 ℃、超聲時(shí)間20 min、乙醇體積分?jǐn)?shù)52%和料液比1∶22為稻殼中CGA的最佳提取工藝條件，此條件下CGA得率可達(dá)3.94%。超聲波-微波提取法具有提取時(shí)間短、提取得率高、提取物的結(jié)構(gòu)未被破壞等特點(diǎn)。

3.2.4 超高壓提取法

超高壓提取法是在常溫下用一定流體靜壓力作用于料液，在預(yù)定壓力保持一段時(shí)間，使細(xì)胞內(nèi)外壓力達(dá)到平衡后迅速卸壓，使細(xì)胞內(nèi)外滲透壓力差突然增大，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)有效成分穿過細(xì)胞的各種膜而轉(zhuǎn)移到細(xì)胞外提取液中，從而提取成分的方法。葉陳麗等[12]研究超高壓提取法提取金銀花中的CGA，在提取壓力為100 MPa、提取時(shí)間為28 s、液固比75 mL·g-1時(shí)CGA提取率最高，為24.68 mg·g-1。浦娜娜等[13]研究表明，超高壓處理提取金銀花中CGA的最優(yōu)條件為壓力325 MPa、保壓時(shí)間10 min、乙醇體積分?jǐn)?shù)60%、料液比1∶10（g/mL），提取時(shí)間2 h，CGA提取率為4.872%±0.049%。超高壓提取法具有可常溫提取、提取率高、純度高等特點(diǎn)。

4 CGA在食品中的應(yīng)用

CGA作為一種新型天然防腐保鮮劑被廣泛應(yīng)用于食品行業(yè)。如在肉制品和水產(chǎn)品中作為抗氧化和抗菌劑，延長(zhǎng)肉類的保質(zhì)期，防止水果腐爛，還可用于飲料或保健功效的食品中，CGA還具有增香和護(hù)色作用。

4.1 抗菌防腐

SUN等[14]研究發(fā)現(xiàn)，用CGA處理冷藏的新鮮雞肉能使腸炎沙門氏菌的存活數(shù)明顯降低，CGA導(dǎo)致了腸炎沙門氏菌的細(xì)胞膜損傷，還抑制了蘋果酸脫氫酶和琥珀酸脫氫酶的活性，使細(xì)胞膜和細(xì)胞代謝被破壞，最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡。表明CGA有被開發(fā)為防腐劑以控制腸炎沙門氏菌相關(guān)的食源性疾病的潛力。ZHANG等[15]發(fā)現(xiàn)CGA對(duì)Diaporthe sp.引起的獼猴桃果實(shí)采后腐爛具有防控作用。CGA通過誘導(dǎo)Diaporthe sp.菌絲體中的線粒體ROS爆發(fā)，導(dǎo)致線粒體功能障礙并觸發(fā)真菌細(xì)胞凋亡，且CGA對(duì)果實(shí)品質(zhì)沒有任何不利影響。表明CGA可作為一種安全、天然的抗真菌劑用于控制獼猴桃的采后腐爛。

4.2 抗氧化

SAZ等[16]研究了馬鈴薯皮提取物作為活性食用薄膜中的抗菌劑和抗氧化劑的應(yīng)用，研究表明，提取物對(duì)大腸桿菌、腸炎沙門氏菌和金黃色葡萄球菌有良好抑菌性，且抗氧化能力與丁基化羥基茴香醚（BHA）和丁基化羥基甲苯（BHT）等合成抗氧化劑相當(dāng)，HPLC分析表明，馬鈴薯皮提取物中主要酚類物質(zhì)是綠原酸、新綠原酸和咖啡酸。CAO等[17]研究了CGA-殼聚糖復(fù)合涂膜對(duì)烏鱧抗氧化、抗菌和感官特性的影響，研究發(fā)現(xiàn)，涂覆CGA-殼聚糖復(fù)合涂膜的魚片中，脂質(zhì)氧化和蛋白質(zhì)氧化均受到了明顯抑制。

4.3 護(hù)色、增香

邱華振等[18]研究了金銀花醇提物對(duì)水溶性紅曲色素的護(hù)色作用，發(fā)現(xiàn)在pH=4的條件下，添加金銀花醇提物后，紅色素和黃色素的色素保存率分別增加了4.58倍和5.93倍。通過HPLC分析發(fā)現(xiàn)，金銀花醇提物中含有大量的CGA。驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)表明，分別向紅色素、黃色素溶液中添加0.5 mg·mL-1的CGA，色素保存率分別增加了2.18倍和3.20倍，證明護(hù)色作用與CGA密切相關(guān)。唐薇[19]研究表明，綠咖啡豆CGA的加入不僅使橘子飲品儲(chǔ)藏期延長(zhǎng)，且對(duì)其氣味和色澤有一定保護(hù)作用，而CGA自帶的清新酸味與果汁融合，可起到一定的增香作用。

5 結(jié)語

國(guó)內(nèi)對(duì)CGA的研究起步較晚，盡管目前對(duì)植物中CGA的提取分離研究取得了一定成果，但對(duì)CGA的精制和深度開發(fā)利用仍顯不足，穩(wěn)定性差、溶解度低、吸收較差等問題，使得CGA在食品中應(yīng)用中十分受限。可通過納米封裝、固體分散體等技術(shù)改善其缺陷，提高生物利用度，開發(fā)安全高效的天然食品添加劑。此外，對(duì)CGA源植物及其應(yīng)用潛力進(jìn)行深度挖掘以及系統(tǒng)研究CGA作用機(jī)制和代謝途徑具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。