王 可,楊樹江
(貴州省檢測技術研究應用中心,貴州貴陽 550014)
獼猴桃(Actinidia)又稱奇異果,屬于獼猴桃科獼猴桃屬木本藤蔓植物的漿果[1-2]。中國作為獼猴桃的原產地,是種植資源最為豐富和年產量最高的國家[3-4]。獼猴桃因其高營養價值和獨特風味已在世界范圍內廣泛種植,并成為國際上重要的商業化水果。全世界的獼猴桃屬植物品種約為70 種,中國有62 個品種,主要包括中華獼猴桃、美味獼猴桃、軟棗獼猴桃、闊葉獼猴桃以及毛花獼猴桃等,其中中華獼猴桃和美味獼猴桃因為酸甜可口、皮薄肉翠、品質好、收益大以及上市早,被大規模商業化種植。貴州六盤水、修文,湖北宜昌一帶,陜西的眉縣、周至等地均為我國獼猴桃的高產地。獼猴桃具有較高的營養價值,大量研究將獼猴桃的健康益處歸因于黃酮等生物活性成分。
黃酮是植物中含量較高的具有多酚結構的次生代謝產物,根據結構可以劃分為黃烷酮類、黃烷醇類、黃酮類、黃酮醇類、花青素類和異黃酮類等6 大類[5]。近年來,有研究發現,從獼猴桃中提取的黃酮類物質具有抗氧化[6]、降壓活性[7]、降血脂[8]和抗癌[9]等功效,在醫藥、食品、農業等領域具有廣闊的應用前景。本文對獼猴桃中黃酮的提取工藝進行專門綜述,以期為獼猴桃黃酮的開發利用提供參考。
獼猴桃中黃酮的提取是將黃酮從獼猴桃不同組織部位轉移到溶劑中的過程。最常用乙醇提取,常采用超聲波、微波等方法作為提高黃酮提取效率的輔助方法[10-11]。
黃銅提取過程中一般根據“相似相溶”原理,選擇不同極性和濃度的有機溶劑進行萃取,乙醇是最常用的溶劑,具有操作簡便的優點,但提取時間長、耗能高。吳曉晗等[12]分別以甲醇、乙醇和正丁醇為溶劑,研究不同提取溶劑對軟棗獼猴桃不定根中的黃酮類化合物提取效率的影響。結果表明,75%的乙醇作為萃取劑時,提取黃酮的得率優于甲醇等其他溶劑,最佳提取條件為溫度50 ℃、提取時間1 h,重復提取3 次,此時總黃酮含量達142.28 mg·g-1。同時發現各因素中提取溫度對黃酮得率的影響最大。王倩等[13]使用狗棗獼猴桃葉作為原材料,通過正交試驗得出決定黃酮提取效果的因素依次為料液比>浸提時間>浸提溫度>樣品粒度>乙醇濃度。當乙醇濃度為75%、固液比為1 ∶15(g ∶mL)、溫度為80 ℃、提取時間為120 min 時,黃酮得率最大,可達7.25%。
微波輔助提取工藝的原理是在一定微波功率下,細胞壁被破壞,從而使提取的成分迅速擴散到提取溶劑中。相比傳統的溶劑提取法,該方法可以提升效率、降低提取溫度,最大限度地保證提取物的活性,是一種從植物副產品中回收天然化合物的有效技術。張春紅等[14]采用微波輔助法從軟棗獼猴桃的莖中提取黃酮,通過正交試驗對各提取條件進行優化。結果表明,最佳提取工藝為乙醇濃度70%、微波功率300 W、提取5 min、固液比1 ∶32(g ∶mL),此時黃酮提取率為1.80%。且微波功率和乙醇濃度更能影響黃酮類化合物的提取率。李金輝等[15]利用獼猴桃果渣作為材料,通過響應面法研究乙醇濃度、提取時間和溫度對提取效率的影響,結果表明微波功率為400 W、乙醇濃度為50%、提取時間為16 min、溫度為66 ℃時,總黃酮提取率最高,為3.02%。
在有機溶劑作用下,利用超聲波振動可以快速提取獼猴桃中的黃酮類化合物,且具有高效、快速、操作簡便等特點[16]。目前采用超聲輔助法提取獼猴桃黃酮的研究較多,如GIORDANO 等[17]在“海沃德”獼猴桃果皮中黃酮提取的研究中,采用五級中心復合旋轉設計結合響應面法確定最佳提取工藝為乙醇68.4%、固液比1 ∶15(g ∶mL)、超聲溫度52 ℃、超聲功率94.4 W、超聲時間14.8 min,此條件下獼猴桃黃酮得率可達1.54 mg·g-1。張雨欣[18]以軟棗獼猴桃的莖為原料進行黃酮的提取研究,通過響應面設計得出最佳提取條件為50%乙醇、液料比65 ∶1(mL ∶g)、溫度為70 ℃、240 W 超聲6 min,提取率為5.71%。陳莉華等[19]采用獼猴桃的根作為原料,通過正交實驗優化提取工藝,在60%乙醇、超聲時間為40 min、液料比為1 ∶30、溫度為60 ℃的條件下黃酮得率最高。
研究發現,微波、超聲和酶的聯合提取效率優于單一提取方法。彭雪等[20]采用超聲波和微波聯合輔助提取的方法從軟棗獼猴桃中提取黃酮類化合物,并通過響應面法對提取工藝進行了優化。結果表明,最佳工藝條件為350 W 超聲7 min、360 W 微波336 s、液料比25 ∶1(mL ∶g),此時提取率為7.33%。何婷婷等[21]對酶促法、微波輔助法、超聲波輔助法等不同提取方法進行了比較,結果發現工藝復合酶結合微波提取黃酮的得率最高,可達3.196%。最佳提取工藝為料液比15 ∶1(mL ∶g)、0.5%纖維素酶+0.4%果膠酶、提取10 min、微波功率300 W。六偏磷酸鈉會與獼猴桃皮中的鐵、鈣等金屬離子絡合,從而提高黃酮的提取率,因此伊莉等[22]通過添加螯合劑六偏磷酸鈉與乙醇,提取獼猴桃皮中的黃酮類物質,結果表明最佳提取工藝為乙醇濃度60%、六偏磷酸添加量0.6%、溫度60 ℃、提取時間60 min、液料比1 ∶20,該條件下黃酮得率為1.518%。
亞臨界流體提取法通過改變水的溫度和壓力,使水的理化性質近似于有機溶劑,從而溶解各種中、低極性化合物,特別適用于天然產物的提取,既可以保證物質的生物活性,又能提高提取效率,是一種很有前景的綠色提取方案,可取代溶劑提取技術[23]。GUTHRIE 等[24]以獼猴桃皮為原料,研究了各因素對亞臨界水提取黃酮得率的影響。結果表明,在溫度為160 ℃、pH 為2、液料比為50 ∶1、提取時間為20 min 時,產率最大,為22.5 mg CE/g DW。同時發現,采用亞臨界水提取法提取的黃酮得率與抗氧化活性均明顯高于以乙醇為溶劑的提取方法。SILVA 等[25]研究了亞臨界水提取軟棗獼猴桃葉黃酮類化合物的提取溫度(110 ~160 ℃),發現最適溫度為123 ℃。
獼猴桃含有豐富的黃酮類化合物,已有許多研究表明,獼猴桃黃酮具有降血脂、抗氧化、降壓、抗癌等生物活性。不同獼猴桃品種、不同組織部位的黃酮含量不一,同時不同的提取工藝對獼猴桃黃酮的提取率和生物活性有很大影響,因此應不斷探索和優化獼猴桃黃酮的提取方法,特別是對果皮、果渣等廢棄物再利用的研究,以提升獼猴桃的附加值,促進相關產業的進一步發展。