黃酮類化合物的提取分離方法研究進(jìn)展

張坤，汪子翔，吳瑩瑩，白宇航，吳廣然(沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)石油化工學(xué)院，遼寧 遼陽(yáng) 111003)

0 引言

黃酮類化合物是一種具有2-苯基色原酮結(jié)構(gòu)的，在自然界中以糖苷或游離態(tài)的形式存在的特殊化合物。黃酮的羥基衍生物大多是黃色，是由于其分子結(jié)構(gòu)中存在具有堿性的酮式羰基，能與強(qiáng)酸中和成鹽。該類化合物結(jié)構(gòu)復(fù)雜且種類繁多，更在抗癌、抗腫瘤等方面有著顯著功效。由于其在人體內(nèi)不能直接合成，只能通過(guò)攝取不同的食物來(lái)獲取不同種類的黃酮類化合物，所以對(duì)黃酮類化合物的提取與分離純化的方法研究就更為重要了。

1 黃酮的結(jié)構(gòu)和功能

黃酮類化合物是一類以黃酮(2-苯基色原酮)為母核從而衍生出的黃色色素[1]。根據(jù)B環(huán)的連接位置和三碳鍵結(jié)構(gòu)的氧化程度等特點(diǎn)，黃酮類化合物可分成以下幾類：黃烷酮和黃烷酮醇；黃酮和黃酮醇；異黃酮；異黃烷酮；查耳酮；二氫查耳酮；橙酮；黃烷和黃烷醇；黃烷二醇(3，4)。C6-C3-C6結(jié)構(gòu)如圖1所示，2-苯基色原酮(黃酮)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖1 C6-C3-C6

圖2 2-苯基色原酮(黃酮)

2 提取方法

黃酮類化合物的特殊性和廣泛性，使其具有很高的應(yīng)用價(jià)值。比如用于改善血管通透性、降低血脂和膽固醇成為預(yù)防老年癡呆和腦溢血的重要醫(yī)藥材料。根據(jù)黃酮類化合物的不同的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)選擇合適的提取方法，目前主要有溶劑萃取法、超聲波輔助提取法及酶輔助提取法等各類提取方法。

2.1 溶劑萃取法

溶劑萃取法來(lái)提取黃酮類化合物是目前比較常用的一種提取方法。大部分的有機(jī)溶劑都可以用作提取劑，其原理是利用了黃酮類化合物的不同極性，進(jìn)而選擇不同的有機(jī)溶劑進(jìn)行萃取作用，最終實(shí)現(xiàn)提取出黃酮化合物的過(guò)程[2]。如雙黃銅、花色素的極性比較大，就需要選擇對(duì)應(yīng)的醇類等極性大的有機(jī)溶劑提取。溶劑萃取法的優(yōu)點(diǎn)是提取的效率高，但同時(shí)也存在了一些問(wèn)題，比如有機(jī)溶劑易燃易揮發(fā)，如果操作不當(dāng)可能存在安全隱患。

2.2 超聲波輔助提取法

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，黃酮類化合物的提取技術(shù)逐漸過(guò)渡到超聲波領(lǐng)域，其原理是利用了超聲波振動(dòng)的方法是溶劑快速進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，從而完成對(duì)物質(zhì)的提取。這種提取方法的提取時(shí)間短，所以提取效率高，同時(shí)成本比較低。在蕎麥、銀杏葉、杜仲、竹葉、甘草、枸杞、桂花葉、紫花地丁、馬齒莧、蘭香草等眾多植物的黃酮提取中都用到了超聲波提取法[3]。

2.3 酶輔助提取法

酶輔助提取法成為近些年來(lái)從植物中提取黃酮類化合物的一個(gè)新的發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)也作為一個(gè)新技術(shù)被熟知。與其他方法類似，酶提取法利用了酶的相關(guān)活性來(lái)破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)[4]。酶輔助提取法現(xiàn)階段的應(yīng)用十分普遍，是因?yàn)樽鳛樘崛↑S酮類化合物的一種方法具有很多優(yōu)勢(shì)，比如操作簡(jiǎn)單，反應(yīng)的環(huán)境條件相對(duì)比較溫和且容易發(fā)生，但是在酶提取法提取化合物的過(guò)程中可能會(huì)破壞植物的某些結(jié)構(gòu)，從而影響到提取的最終結(jié)果。

2.4 微波輔助提取法

微波提取法是通過(guò)微波加熱進(jìn)行的，加熱的微波可以在短時(shí)間內(nèi)讓物質(zhì)內(nèi)部的溫度得到升高，從而使要提取的黃酮類物質(zhì)從植物或者其他生物體內(nèi)分離出來(lái)。微波輔助提取法的主要優(yōu)點(diǎn)是解決了加熱時(shí)升溫慢的缺點(diǎn)，在短時(shí)間內(nèi)有效的保護(hù)了被提取物質(zhì)的主要成分，不會(huì)影響物質(zhì)的功能和用途，對(duì)提取物有較高的選擇性[5]。

3 雙黃酮類化合物的分離純化

目前，對(duì)于雙黃酮類化合物的分離純化，國(guó)內(nèi)外研究較多，其中所特有的方法也不少，根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件以及設(shè)備等處理方法的不同，主要可以被分為溶劑萃取法、重結(jié)晶法等分離純化方法。

3.1 溶劑萃取法

在國(guó)內(nèi)外研究中，溶劑萃取法作為一種分離方法而使用。田慶來(lái)等[6]用三烷基氧化膦石油醚溶液，對(duì)甘草粗提液中的黃酮進(jìn)行萃取分離，通過(guò)萃取法，成功地將甘草黃酮與甘草酸分離出來(lái)。張鶴等[7]采用石油醚等溶劑物質(zhì)，萃取向日葵莖的乙醇提取物，并得到一系列的萃取部物。參考文獻(xiàn)與后文不對(duì)應(yīng)使用溶劑萃取法，可以以較短的時(shí)間取得較高的萃取物，進(jìn)而達(dá)到分離純化的效果，同時(shí)也操作設(shè)備簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)。但若采用有毒物質(zhì)進(jìn)行萃取，會(huì)產(chǎn)生一定的影響，進(jìn)而導(dǎo)致產(chǎn)物的質(zhì)量下降。

3.2 高效液相色譜法

如今，高效液相色譜法在世界上被廣泛應(yīng)用著，因其分離純化快，而被作為一種不可或缺的分離純化方法。梁曉芳等人采用了制備各種型號(hào)的高效液相色譜，對(duì)大豆異黃酮粗提物采取了分離純化，并取得了成功。盡管高效液相色譜分離法有著較為不錯(cuò)的分離純化效果，但其有著較高的設(shè)備要求的同時(shí)，也伴隨著較為昂貴的費(fèi)用，并且分離量小，耗時(shí)長(zhǎng)。

3.3 柱分層法

柱分層法，別名柱層析法，柱色譜法。若雙黃酮類化合物含有大量的雜質(zhì)，可以用此法提高純度。在其中的材料介質(zhì)也有著很多的選擇，如硅膠、聚酰胺等物質(zhì)。

Ahmet Cakir等[8]用硅膠柱色譜，來(lái)提取物活性跟蹤的活性部位，進(jìn)而純化分離來(lái)得到了一系列的黃酮化合物。楊武英等對(duì)聚酰胺樹(shù)脂精制青錢柳黃酮，進(jìn)行了深入研究，并發(fā)現(xiàn)其純度獲得了極大的提高，分離純化效果得到了很高的提升。

3.4 超濾法

超濾法本質(zhì)上是一種膜分離技術(shù)，類似于篩子，可以分離。其主要是利用了透膜的特性，恒壓差下進(jìn)行分離。當(dāng)其溶液在進(jìn)入超濾器時(shí)，即在其表面解離，小分子物質(zhì)得以透過(guò)，而大分子物質(zhì)被截載了膜上，以此進(jìn)而達(dá)到了分離純化的效果及其目的。

這種方法實(shí)質(zhì)上是個(gè)物理方法，不用添加任何東西，并且對(duì)環(huán)境造成的危害極小，同時(shí)，有著較低的成本，但是這種分離純化的方法對(duì)溶液有著較高的要求，在采取措施之前，其必須對(duì)原料進(jìn)行預(yù)處理。在上世紀(jì)，超濾技術(shù)分離純化黃酮類化合物從天然物質(zhì)的研究就已經(jīng)出現(xiàn)[9]。

3.5 鉛鹽沉淀法

鉛鹽沉淀法其原理就是根據(jù)其中某些特殊官能團(tuán)，來(lái)進(jìn)行分離處理。在黃酮類化合物成分的混合物中，若其具有鄰二酚羥基或鞍基成分，就可采用錯(cuò)鹽沉淀法，即具有鄰二酚羥基或羧基結(jié)構(gòu)的黃酮類成分，可被沉淀，而沒(méi)有此類官能團(tuán)的黃酮類成分不可被沉淀，據(jù)此可以此來(lái)達(dá)到分離純化目的。此外，具有鄰二酚經(jīng)基或羧基此結(jié)構(gòu)的黃酮類化合物也可以與硼酸絡(luò)合，使其變得易溶于水，以此也可以到達(dá)互相分離純化效果。因?yàn)殂U鹽對(duì)人體有毒害性，所以溶液里的其物質(zhì)必須除凈[10]。

4 黃酮類化合物的生物活性

4.1 抗氧化(消除自由基)作用

生物體進(jìn)行各項(xiàng)生命活動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生新陳代謝，而代謝過(guò)程中能連續(xù)不斷的生成自由基。自由基能夠破壞細(xì)胞膜活性以及細(xì)胞壁的完整性，與核酸、核蛋白等蛋白質(zhì)相結(jié)合，使其失活，導(dǎo)致細(xì)胞異變和機(jī)體功能發(fā)生障礙，例如：心腦血管病、腫瘤、震顫麻痹癥等[11]。研究發(fā)現(xiàn)，黃酮類化合物結(jié)構(gòu)中含有的羥基和羰基能高效精準(zhǔn)地捕捉到反應(yīng)鏈中的自由基且終止其鏈反應(yīng)，具有預(yù)防和免疫的雙重保障。

4.2 抗輻射作用

黃酮類抗輻射藥物治療輻射造成的損傷主要有以下兩個(gè)方面：(1)保護(hù)造血系統(tǒng)。輻射能抑制或破壞造血干細(xì)胞，以此導(dǎo)致造血系統(tǒng)受損，該藥物則會(huì)分泌造血相關(guān)細(xì)胞因子，促進(jìn)造血系統(tǒng)恢復(fù)，增強(qiáng)自由基的清除能力，來(lái)減輕其損傷；(2)保護(hù)免疫系統(tǒng)。免疫功能的降低將引發(fā)器官功能衰竭，后果是早衰乃至死亡，利用此類藥物可以誘生和調(diào)節(jié)細(xì)胞因子[12]。

5 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，黃酮類化合物的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用已成為醫(yī)學(xué)、食品、生物化工等領(lǐng)域的重要研究方向，隨著黃酮化合物的新功能不斷被挖掘，其提取與分離純化的方法也需要更深層次的研究與創(chuàng)新。黃酮類化合物作為治療癌癥和抗菌消炎的藥物和食品保健等領(lǐng)域有著較好的應(yīng)用前景和社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益，然而其不能在人體內(nèi)直接合成，從而使研究者更加關(guān)注提取分離活性強(qiáng)、純度高的天然黃酮成分，更多高效便捷的新技術(shù)也會(huì)隨之涌現(xiàn)。