原花青素提取方法的研究進(jìn)展.docx

原花青素提取方法的研究進(jìn)展【摘要】原花青素是一種具有重要生理活性的多酚類化合物。本文綜述了天然原花青素的提取方法，其中包括有機(jī)溶劑提取、微波提取、超聲波提取、超臨界CO2萃取以及酶法等，以期為開發(fā)利用原花青素提供依據(jù)?！娟P(guān)鍵詞】原花青素；提取方法；研究進(jìn)展原花青素（簡(jiǎn)稱PC）是植物界中廣泛存在的一大類多酚類化合物。植物化學(xué)家通常將從植物中分離得到的一切無(wú)色的、在無(wú)機(jī)酸存在和加熱處理下能產(chǎn)生紅色的花青素（Cyanidin）的一類多酚化合物統(tǒng)稱為原花青素。許多研究表明，原花青素是清除自由基很強(qiáng)的抗氧化劑，其抗氧化、清除自由基的能力是VE的50倍、VC的20倍，它能防治80多種因自由基引起的疾病，包括心臟病、關(guān)節(jié)炎等，還具有改善人體微循環(huán)功能。目前，原花青素已廣泛應(yīng)用于食品、藥品、化妝品等領(lǐng)域。全世界對(duì)原花青素的研究越來(lái)越深入，其中對(duì)原花青素提取方法的研究是一大重點(diǎn)。原花青素傳統(tǒng)的提取方法是有機(jī)溶劑提取法，但這種方法存在著對(duì)有效成分損失大、周期長(zhǎng)、工序多、提取率不高等缺點(diǎn)，因此近10年來(lái)，在植物有效成分的提取方面出現(xiàn)了許多新技術(shù)、新方法，如超臨界CO2萃取技術(shù)、超聲波提取技術(shù)、微波萃取技術(shù)以及酶解技術(shù)等?，F(xiàn)將原花青素提取方法綜述如下。1原花青素的分類及分布原花青素是一大類多酚化合物的總稱，起初統(tǒng)稱歸于縮合鞣質(zhì)或黃烷醇類。最簡(jiǎn)單的原花青素是兒茶素、表兒茶素或兒茶素與表兒茶素形成的二聚體。此外，還有三聚體、四聚體等直至十聚體。按聚合度的大小，通常將二四聚體稱為低聚體（ProcyanidolicOligomers，簡(jiǎn)稱OPC），將五聚體以上的稱為高聚體（ProcyanidolicPolymers，簡(jiǎn)稱PPC）。OPC為水溶性物質(zhì)（PPC水溶性較差）、極易吸收；OPC消除自由基的能力與分子結(jié)構(gòu)、聚合度有關(guān)。二聚體中，因兩個(gè)單體的構(gòu)象或鍵合位置的不同，可有多種異構(gòu)體，易分離鑒定的8種結(jié)構(gòu)形式分別命名為B1B8，其中，B1B4是由C4C8鍵合，B5B8是由C4C6鍵合。在各類原花青素中，二聚體分布最廣，研究得最多，也是最重要的一類原花青素。三聚體中，也因組成的單體及其相連接碳原子位置的不同形成各種各樣的結(jié)構(gòu)并命名為C1、C2等，其中C1在自然界中分布最豐富。研究表明，原花青素主要分布于以下的植物中：葡萄、英國(guó)山楂、單子山楂、花生、銀杏、日本的羅漢柏、北美的崖柏、土耳其的側(cè)柏、花旗松、白燁樹、野生刺葵、番荔枝、野草萄、日本莽草、扁桃、高粱、耳葉番瀉、兩谷椰子、可可豆、貫葉金絲桃、頭狀胡枝子、粘膠乳香樹、海岸松、洋萎陵菜和大黃等。2提取方法21水提取法由于有機(jī)溶劑會(huì)帶來(lái)環(huán)境污染和產(chǎn)品的有毒有機(jī)物殘留，人們?cè)诖罅Πl(fā)展對(duì)環(huán)境友好的綠色提取技術(shù)水提取法。Masquelier最早從松樹皮中用沸水粗提、乙酸乙酯純化得到原花青素。1998年Duncan和Gilmour發(fā)明一種從植物材料（樹皮、樹葉、葡萄籽、皮、大豆、綠茶）中提取原花青素的方法。將材料粉碎（15mm），常壓、60100或高壓100125條件下采用脫氧熱水提?。?min20h），過濾采用超濾或反滲透或兩者連用，濃縮濾液，真空噴霧或冷凍干燥，此法主要是提取分子量5000D的水溶性原花青素，得率為05100之間，通常為6596（隨取樣部位的差異而定），分離得到原花青素B1、B3、B6和C2。獲得的產(chǎn)物對(duì)AAPH引發(fā)的亞油酸的氧化有明顯抑制作用，1gmL能達(dá)到7079的抑制率。毒理學(xué)檢測(cè)表明：對(duì)于按人體重劑量給藥組和100倍人體質(zhì)量的劑量給藥組24h內(nèi)無(wú)毒害和副作用產(chǎn)生，慢性毒理學(xué)（5個(gè)月）試驗(yàn)也無(wú)明顯毒、副作用。1999年Karim等人發(fā)明了在加壓條件下，采用脫氧去離子水提取植物材料中的原花青素。將提取液超濾后，采用疏水性微孔聚合物樹脂作填料的柱色譜方法，選用極性洗脫液（乙醇水）洗脫，將洗脫液采用反滲透方法除去乙醇，干燥得到原花青素。選水作為提取劑，浸提耗時(shí)長(zhǎng)，溫度高，容易造成原花青素的損失；同時(shí)水的極性較大，溶出雜質(zhì)也較多，很少單獨(dú)使用。22傳統(tǒng)有機(jī)溶劑提取傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑提取法有回流、滲漉及恒溫水浴等方法。甲醇、丙酮、乙醇和乙酸乙酯是提取葡萄籽原花青素常用的有機(jī)溶劑，它們對(duì)原花青素有很好的溶解性，它們的極性大小順序?yàn)榧状家掖急宜嵋阴ァＲ掖际浅Ｓ玫奶崛∪軇?，價(jià)格低廉，來(lái)源豐富。乙酸乙酯提取出的原花青素成分生物活性較好，但是由于極性較小，對(duì)原花青素的提取并不完全。甲醇和丙酮水溶液（5075）對(duì)原花青素都有較好的提取性能，同時(shí)也多用做原花青素含量測(cè)定時(shí)的提取溶劑。熊何健等人比較了甲醇、乙醇、丙酮水溶液對(duì)多酚的提取效果，結(jié)果表明：70丙酮水溶液為最好溶劑。丙酮水溶液提取效果好的原因：原花青素分子含有多個(gè)苯環(huán)和醚鍵，油溶性較強(qiáng)，同時(shí)又有大量的羥基連接在分子骨架上，在水中具有很好的溶解性，擁有油水雙溶性的丙酮與之相互匹配，原花青素的溶解度自然增加，其提取率相應(yīng)得到提高。Sun等人認(rèn)為葡萄籽中的原花青素物質(zhì)通常以結(jié)合態(tài)與蛋白質(zhì)、纖維素結(jié)合在一起，一般不易提出，通常選用有機(jī)溶劑或水提取，具有斷裂氫鍵的作用。同時(shí)由于有機(jī)溶劑的滲透性較差，一般不單獨(dú)使用，常需要水作為傳質(zhì)劑。Romanczyk等人發(fā)明從可可中提取原花青素時(shí)，對(duì)脫脂可可豆用質(zhì)量分?jǐn)?shù)70甲醇去離子水提取后，再用質(zhì)量分?jǐn)?shù)70丙酮去離子水溶劑提取2次，真空濃縮，除去有機(jī)溶劑后，再溶于水中，用CHCl3提取，其水相用乙酸乙酯提取后，真空濃縮除去乙酸乙酯，水相冷凍干燥，得到原花青素。由于有機(jī)溶劑提取時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)熱不穩(wěn)定成分易被破壞，雜質(zhì)含量高，不易純化，萃取溶劑消耗量大以及污染環(huán)境等缺點(diǎn)，許多學(xué)者都在研究開發(fā)新型提取方法。23微波輔助提取法微波輔助提取過程中，微波輻射導(dǎo)致植物細(xì)胞內(nèi)的極性物質(zhì)，尤其是水分子，產(chǎn)生大量熱量，使得細(xì)胞內(nèi)的溫度迅速上升，液態(tài)水汽化產(chǎn)生的壓力將細(xì)胞膜和細(xì)胞壁沖破，形成微小的孔洞，進(jìn)一步加熱，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)部和細(xì)胞壁水分減小，細(xì)胞收縮，表面出現(xiàn)裂紋。由于孔洞和裂紋的存在，胞外溶劑容易進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，溶解并釋放細(xì)胞內(nèi)原花青素。微波的頻率很高，能深入滲透物體，對(duì)細(xì)胞的結(jié)構(gòu)有較大作用。微波加熱的熱效率高，溫度升高快速而均勻，因此，應(yīng)用微波加熱提取手段，能夠顯著縮短提取時(shí)間，較大程度地提高原花青素的提取效率。劉征濤等人發(fā)明了一種采用頻率為2450MHz或915MHz、功率為50015000W的微波對(duì)葡萄籽在選自水、碳鏈長(zhǎng)為C1C3的醇、乙醚、丙酮、乙酸乙酯、甲苯或其混合物的溶劑中進(jìn)行處理，從葡萄籽提取原花青素類物質(zhì)的新方法。該方法較常規(guī)化學(xué)法工藝簡(jiǎn)便、高效、快速，成本低，廢液排放量少。王克亮等人利用微波輔助提取葡萄整籽中的原花青素，研究了不同操作條件及不同因素對(duì)原花青素浸取率的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)葡萄整籽最佳提取條件為：浸泡時(shí)間48h，固液比13，微波作用時(shí)間30min，溶劑濃度40，占空比30。當(dāng)滿足上述條件時(shí)浸取率高達(dá)5976。經(jīng)正交分析可知，在5個(gè)影響因素中微波作用時(shí)間和溶劑濃度對(duì)原花青素浸取率的影響最顯著。李鳳英等人研究了微波對(duì)葡萄籽原花青素的浸出和結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明，以乙醇為介質(zhì)，微波處理有利于葡萄籽中原花青素的浸出，葡萄籽整粒用料液比（gL）11的體積分?jǐn)?shù)70乙醇溶液，微波處理10s，在50水浴浸提30min，原花青素浸提量為4109mgg，較不用微波處理同等水浴條件浸提量增加1715mgg。通過對(duì)微波聯(lián)合水浴浸提和單純水浴浸提的原花青素的紫外圖譜顯示短時(shí)微波處理對(duì)原花青素的分子結(jié)構(gòu)沒有破壞作用。微波輔助提取原花青素根據(jù)提取設(shè)備的不同一般提取時(shí)間從幾分鐘到幾十分鐘不等，同時(shí)在操作方面也具有一定的優(yōu)越性，但是提取過程使用了有機(jī)溶劑，這是微波輔助提取的最大缺點(diǎn)。24超聲輔助提取法應(yīng)用超聲技術(shù)來(lái)強(qiáng)化提取過程，可有效提高提取效率，縮短提取時(shí)間，而且，超聲波破碎過程不會(huì)改變被浸泡的化學(xué)成分的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。超聲的機(jī)械作用通過破壞細(xì)胞壁和加強(qiáng)細(xì)胞內(nèi)的傳質(zhì)作用，提高了植物中有機(jī)化合物的提取速度。超聲波在液體內(nèi)傳播時(shí)，液體介質(zhì)不斷受到壓縮和拉伸，在拉力作用下，液體斷裂形成暫時(shí)的近似真空的空洞，壓縮時(shí)，這些空洞就會(huì)發(fā)生崩潰，出現(xiàn)局部高溫以及放電現(xiàn)象，產(chǎn)生空化作用。超聲波空化可以從穩(wěn)態(tài)空化轉(zhuǎn)化成瞬態(tài)空化，空化泡瞬間長(zhǎng)大破裂，吸收的能量在極短的時(shí)間和極小的空間內(nèi)釋放出來(lái)，形成高溫高壓的環(huán)境，同時(shí)伴隨有一定強(qiáng)度的沖擊波和微聲流，從而破壞細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，使其在瞬間破裂，釋放細(xì)胞內(nèi)的有效成分，使溶劑滲透到細(xì)胞中，令其中的化學(xué)成分溶于溶劑中，從而大大提高了提取率。在提取原花青素之類的熱敏性物質(zhì)顯示出了優(yōu)越的性能。鐘振聲等人研究了從葡萄籽中提取原花青素的改進(jìn)工藝，主要考察超聲波作用對(duì)原花青素提取率和提取物含量的影響，并與傳統(tǒng)溶劑法進(jìn)行了對(duì)比。試驗(yàn)表明，把風(fēng)干的葡萄籽破碎成061mm的微小顆粒，先按1g葡萄籽加3mL溶劑的比例加入石油醚，常溫浸泡48h脫除油脂；再按照1g葡萄籽加20mL溶劑的比例，分別用乙醇（C2H5OH）95、丙酮（CH3COCH3）99和純水在常溫下浸泡2h，浸泡期間采用超聲波震蕩加強(qiáng)傳質(zhì)，原花青素的提取率分別達(dá)到463、459和255（以葡萄籽的投料質(zhì)量計(jì)算），提取率分別比不施加超聲波震蕩的傳統(tǒng)溶劑提取法提高11、66和48。吳澎等人采用超聲波法，用乙醇作提取溶劑從西伯利亞白刺果籽中提取原花青素，研究了各種提取條件對(duì)白刺籽原花青素提取率的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，白刺果籽中原花青素提取的最佳工藝條件是：體積分?jǐn)?shù)60，乙醇為浸提劑，超聲波輔助提取，提取時(shí)間為20min，提取3次，料液比為1g4mL。波蘭Oszmianski1996年申請(qǐng)專利，以丙酮為溶劑，采用超聲波從葡萄籽中提取低聚原花青素，乙酸乙酯在18萃取，三氯甲烷沉淀產(chǎn)物。超聲輔助提取原花青素根據(jù)提取設(shè)備的不同一般提取時(shí)間從幾十分鐘到一兩個(gè)小時(shí)不等，但是提取過程使用了有機(jī)溶劑，這也是超聲輔助提取的最大缺點(diǎn)。25超臨界CO2萃取超臨界CO2萃取是近20年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的一種新型萃取分離技術(shù)，它是以超臨界狀態(tài)下的CO2流體為溶劑來(lái)提取分離混合物的過程，具有很強(qiáng)的溶解能力和滲透能力以及良好的流動(dòng)性和傳遞性。超臨界CO2萃取正越來(lái)越多的用于葡萄籽中原花青素的萃取，其萃取率高，而且使原花青素不受到空氣和光的影響，但由于設(shè)備昂貴，推廣使用比較困難。孫云鵬等人發(fā)明一種采用超臨界CO2加丙酮和水組成的極性改性劑，從銀杏葉中萃取原花青素的方法。在萃取溫度6090，萃取壓力2035MPa下加入5080丙酮與2050水組成的極性改性劑，萃取時(shí)間24h，進(jìn)行靜態(tài)、動(dòng)態(tài)萃取。萃取液經(jīng)傳統(tǒng)的樹脂濃縮和噴霧干燥器干燥，得到精制銀杏葉提取物。產(chǎn)品含銀杏黃酮甙35g100g，萜內(nèi)酯8g100g，原花青素7g100g，酚酸5mgkg。該法的優(yōu)點(diǎn)是流程短，能萃取最強(qiáng)的天然抗氧化劑原花青素。成智濤等人以“紫秋”刺葡萄種子為原料，采用單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)，探討了超臨界CO2萃取刺葡萄籽原花青素的工藝。研究結(jié)果表明，最佳的萃取條件為萃取壓力30MPa、萃取溫度55、料液比108、60的乙醇為夾帶劑、萃取時(shí)間60min，在此條件下，原花青素的產(chǎn)率為1758mg100g，純度可達(dá)897。胡佳興等人以原花青素含量為指標(biāo)，考察了萃取溫度、壓力、CO2流量、萃取時(shí)間4個(gè)因素對(duì)葡萄籽中原花青素的超臨界CO2流體萃取的影響。研究結(jié)果表明，以甲醇做夾帶劑，藥材質(zhì)量30g，萃取壓力32MPa，萃取溫度40，CO2流量為10Lh的條件下萃取60min為最佳工藝。超臨界CO2萃取法提取葡萄籽中原花青素耗時(shí)少、準(zhǔn)確、效率高。吳朝霞等人采用超臨界CO2萃取技術(shù)提取葡萄籽中低聚原花青素，并初步分析了產(chǎn)物的構(gòu)成。結(jié)果表明，不使用夾帶劑時(shí)，不能萃取出低聚原花青素；甲醇或乙醇作為夾帶劑時(shí)可以增加低聚原花青素的提取率，且甲醇效果更好，但總體提取率仍較低；進(jìn)一步的色譜分析表明，產(chǎn)物中含有兒茶素、表兒茶素及兩種二聚體。超臨界CO2萃取原花青素需要使用丙酮、水、甲醇或乙醇等極性改性劑作夾帶劑，提取的效果也根據(jù)提取設(shè)備和提取的條件的不同而不同，一般提取時(shí)間從幾十分鐘到一兩個(gè)小時(shí)。26酶提取法酶反應(yīng)較溫和地將植物組織分解，可以較大輻度地提高收率，故不失為一種最大限度從植物體內(nèi)提取有效成分的方法，是一項(xiàng)很有前途的新技術(shù)。目前，應(yīng)用較多的是纖維素酶，大部分植物的細(xì)胞壁是由纖維素構(gòu)成的，植物的有效成分往往包裹在細(xì)胞壁內(nèi)，纖維素酶是一組復(fù)合酶，能夠水解纖維，使植物細(xì)胞壁破壞，充分釋放細(xì)胞內(nèi)含物，有利于對(duì)有效成分的提取，進(jìn)而提高物料的利用率。吳春等人以葡萄籽中原花青素的提取率為指標(biāo)，采用單因素法和正交設(shè)計(jì)法對(duì)纖維素酶解法提取工藝條件進(jìn)行優(yōu)選。試驗(yàn)結(jié)果表明，影響酶法提取原花青素的因素次序?yàn)椋好附鉁囟让附鉂舛萷H值乙醇濃度，其最佳工藝條件為：酶解濃度為010，酶解溫度為50，pH值為55，乙醇濃度為60，所得葡萄籽中原花青素的提取率為416。使用酶法提取原花青素環(huán)保無(wú)污染，是今后研究的一個(gè)重要方向。3展望原花青素是一類有特殊醫(yī)療保健功能的多酚物質(zhì)，在化妝品、保健品、藥品及多種飲料產(chǎn)品上都有著廣泛的開發(fā)應(yīng)用價(jià)值，且富含原花青素的野生植物非常豐富，提取天然原花青素，符合當(dāng)今人們對(duì)保健品的新要求。原花青素的提取從傳統(tǒng)的溶劑萃取法到微波輔助法、超聲輔助法、超臨界CO2萃取以及酶法的應(yīng)用，總體來(lái)說(shuō)，原花青素的提取效率和安全性都有所提高，對(duì)應(yīng)的提取成本也就有所提高。對(duì)于不同的原花青素，要根據(jù)其所要達(dá)到的目的和具備的條件，采用不同的提取方法。為了達(dá)到最好的提取效果，可以將幾種提取方法配合使用，例如可首先采用超臨界CO2萃取葡萄籽油后再采用其他方法提取剩余物中的原花青素，這樣可以排除油的存在對(duì)提取原花青素的影響。隨著科學(xué)理論的不斷發(fā)展，研究工作的深入，將會(huì)有更多、更有效的原花青素的提取方法涌現(xiàn)出來(lái)，并且各種提取方法也將逐步走向標(biāo)準(zhǔn)化。所有這些必將為原花青素的利用提供有利的技術(shù)支持。參考文獻(xiàn)1MasquelierJPlantextractwithaproanthocyanidinscontentastherapeuticagenthavingradicalscavengereffectandusethereofPUSA，4698360198504092DuncanKandGilmourIProcessforExtractionofProanthocyanadinsfromBotanicalMaterialPUSA，5968517，199910193KarimNM，ThomasTS，WilliamASMethodforextractionofproanthocyanidinsfromplantmaterialUSA，5912363，199906154熊何健，陳益梅，吳國(guó)宏，等葡萄籽多酚提取條件的優(yōu)化J食品工業(yè)科技，2004，25（4）：1151165SunBS，PintoT，LeandroMC，etalTransferofcatechinandproanthocyanidinsfromsolidpartsofthegrapeclusterintowineJAmJEnolVitic，1999，50（2）：1791846RomanczykLJ，HammerstoneJF，BuckMMProcyanidincompositionsandmethodsformakingthesamePUSA，6479539，200211127劉征濤，倪紅，陳復(fù)微波提取葡萄籽中原花青素類物質(zhì)的方法P中國(guó)，1281857，200101318王克亮，白光輝微波輔助提取原花青素最佳工藝條件的研究J蘭州理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，32（1）：79819李鳳英，崔蕊靜，李春華采用微波輔助法提取葡萄籽中的原花青素J食品與發(fā)酵工業(yè)，2005，31（1）：394210鐘振聲，馮焱，孫立杰超聲波法從葡萄籽中提取原花青素J精細(xì)化工，2005，22（1）：414311吳澎，王明林超聲波輔助法提取白刺果籽中原花青素的工藝J食品與發(fā)酵工業(yè)，2005，31（5）：15816012OszmianskiJMethodsofobtainingbiologicallyactiveoligomersofproanthocyanidinsfromplantsPPoland，169082，199613孫云鵬，孫明華，孫傳經(jīng)超臨界二氧化碳從銀杏葉中萃取含有原花青素物的方法P中國(guó)，1228432，1