槐米的生物活性成分及提取工藝研究進展

槐米的生物活性成分及提取工藝研究進展

蝗蟲米是豆科植物的蝗蟲干燥花和花蕾。夏季花開放或花蕾形成時采收,及時干燥,除去枝、梗及雜質,前者習稱“槐花”,后者習稱“槐米”〔1〕?；泵子米魉幱靡延?000多年歷史,槐米中含有蘆丁、槲皮素、皂苷等成分,其中,蘆丁是主要藥用成分,具有不可多得的治病防病作用,目前主要用于治療毛細血管的脆性和滲透性出血,降低人體血脂和膽固醇,是治療高血壓、心血管疾病、胃病、皮膚病、糖尿病等多種疾病的良藥;而且它還有抗菌和抗放射作用,可用于食品、化妝品的添加劑和著色劑;蘆丁也用于藥物的中間體,合成羥乙基蘆丁等藥物,可治療閉塞性腦血管疾病〔2〕。槐米按干燥品計算,含蘆丁計,槐米不得少于15%〔1〕。為了充分利用藥材,研究者們在不斷嘗試、尋求提取效率更高,操作更簡便,成本更低的提取方法。并且隨著近年來一些新技術、新方法的出現(xiàn),人們又開始探索用新設備、新方法來提取槐米中的蘆丁。現(xiàn)就近年來一些研究方法得到的經(jīng)驗,最佳條件綜述如下,以供參考。1槐米中蘆丁的提取工藝此法是利用蘆丁的酚羥基具有酸性,可與堿成鹽而溶于水,加酸后使其析出的原理,再經(jīng)重結晶得到較純的蘆丁。此方法雖然多年來一直被視為較理想的方法,但因為提取過程中需要加熱,伴有水解和產(chǎn)率較低等問題。針對這些問題,不少研究者對堿提酸沉的工藝進行了優(yōu)化和改進,簡介如下:舒曉宏等〔3〕通過實驗優(yōu)化了從槐花米中提取蘆丁時堿提和酸沉的最佳pH值,研究發(fā)現(xiàn)堿提時調pH至9,酸沉時調pH至3,蘆丁得率可達18.1%。該實驗就蘆丁提取中最佳pH進行研究,將該因素論述的詳實而細致,很令人信服。盛建國等〔4〕對蘆丁的提取工藝條件進行探索,通過單因素試驗分析了7個主要因素對蘆丁提取率的影響。其提取工藝條件是:槐米的提取溫度50~60℃,提取時間20~30min,石灰水調pH值至8~9,提取3次,料液質量比1∶50,酸沉時pH值在4以下,靜置時間為6~8h。該實驗選擇七因素多水平進行實驗,很有說服力,對工藝生產(chǎn)有一定的幫助。顏軍等〔5〕采用星點設計-效應面法優(yōu)化槐米中蘆丁提取工藝,以蘆丁提取率及純度為指標,以提取pH值、溶劑物料比及浸提時間為因素,設計星點實驗;最佳取值為提取pH為12,溶劑物料比25,浸提時間6h,提取率為10.99%,蘆丁純度達100%。該方法很好的解決了傳統(tǒng)正交優(yōu)化與均勻設計優(yōu)化的不足,具有預測的準確度高,提取工藝能耗低,產(chǎn)品純度好等優(yōu)點,有較高的工業(yè)化應用價值。馮啟蒙等〔6〕通過單因素試驗,得出提取溫度、提取時間、提取液pH三個因素對提取槐米中的蘆丁的影響。其提取最佳工藝參數(shù)是:提取溫度為50~60℃;提取時間20~30min;石灰水調pH值至8~9,適合小批量的生產(chǎn)。童婧等〔7〕比較了3種不同的實驗方法,結果顯示堿提酸沉法提取率可以達到18.1%。姚倩等〔8〕對常用的5種槐米中蘆丁提取工藝進行比較,實驗結果發(fā)現(xiàn),傳統(tǒng)的堿提酸沉法蘆丁提取率為最高為2.18%。全先高等〔9〕采用了3種不同的方法從槐米中提取蘆丁,結果表明在堿提酸沉方法的基礎上,堿pH值在9~10,酸沉pH值在4~5,加入亞硫酸鈉作為抗氧劑,并加入硼砂作為緩沖劑,保護蘆丁結構上的鄰二酚羥基,其提取率和產(chǎn)品純度為18.3%,96.3%,值得在大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)中推廣。2最佳工藝參數(shù)確定根據(jù)蘆丁極性較大,可以溶解于醇性溶劑中。黃巧燕等〔10〕研究槐米中黃酮成分的加壓提取工藝,并與回流提取做比較。以提取率為指標對乙醇濃度、提取時間、料液比、提取溫度等條件進行單因素實驗,并采用正交試驗優(yōu)化,得出最佳提取工藝參數(shù):乙醇體積分數(shù)為50%,提取時間為20min,料液比為1∶40,提取溫度為130℃,最佳提取率為19.4%。該法具有提取時間短、提取效率高的優(yōu)點。涂瑤生等〔11〕探討蘆丁提取與純化的新工藝,以提取率為指標對乙醇濃度,溶劑比,提取時間,提取次數(shù)進行了正交實驗,得出最佳提取工藝參數(shù):15倍70%乙醇提取3次,每次1h;最佳純化工藝為:提取液濃縮至無醇味靜置形成結晶后,離心,20倍水洗滌3次,蘆丁純度可達89.82%。此方法簡單,易于操作,且最后得到的蘆丁純度較高。閆克玉等〔12〕通過對槐米總黃酮提取,考察體積分數(shù)、提取時間、提取溫度、料液比4個因素對槐米總黃酮提取率的影響。用RAS軟件程序對數(shù)據(jù)進行二次響應面分析,對工藝參數(shù)進行優(yōu)化,得出提取的二次回歸方程;確定最佳條件為:60%乙醇提取2.2h,料液比17.9,溫度80℃。在此條件下預測總黃酮提取率為18.46%,實際測得的提取率為18.16%,兩者相差不大。因此,采用RSA法優(yōu)化克服了正交設計只能處理離散的水平值,而無法找出整個區(qū)域上因素的最佳組合和響應值的最優(yōu)值的缺陷,用該方法研究槐米總黃酮提取工藝參數(shù),精度高,是比較理想的方法。馮希勇〔13〕采用短時高溫高壓方式,滅活槐米藥材中的水解酶,保存了大部分蘆丁成份。用無水乙醇回流提取,通過D101型大孔吸附樹脂純化。制得的蘆丁提取物純度達98%以上,蘆丁提取率高達25%。優(yōu)于已有文獻記載的傳統(tǒng)方法,建立了一種提取、純化蘆丁的新工藝,該工藝相對簡便易行,經(jīng)濟實用,節(jié)約生產(chǎn)成本,提高生產(chǎn)效率。牛秀會等〔14〕優(yōu)化了槐米中蘆丁的提取,考察了提取時間、提取次數(shù)、乙醇濃度、溶劑量對提取率的影響,并設計正交實驗優(yōu)選最佳提取工藝:60%乙醇240mL,提取3次,每次1.5h,提取率可以達到14.8%,該法操作簡單,省時節(jié)能,適合工業(yè)化生產(chǎn)。3超聲條件下提取蘆丁的正交試驗超聲波輔助提取法主要利用超聲波輻射產(chǎn)生的強烈空化效應、湍流效應、微擾效應、界面效應和聚能效應等物理作用,破壞藥材細胞,促進細胞內含物的溶出,從而實現(xiàn)天然產(chǎn)物低溫、快速提取的目標〔15〕。張黎明等〔16〕以提取物得率和總黃酮含量為指標,研究了超聲輔助萃取條件對槐米總黃酮提取效果的影響。通過對提取物定量-定性分析,得出最佳條件為:超聲頻率20kHz,固液比1∶10,硼砂加入量為槐米質量的2%,提取液的pH為9,提取溫度45℃,超聲波功率100W,超聲提取時間30min,提取物的得率為18.8%,總黃酮含量為91.2%。該法操作簡單,提取效率高,考慮的影響因素7個之多,對工業(yè)化生產(chǎn)具有借鑒意義。郭乃妮等〔17〕以新鮮的槐米為原料,65℃下充分干燥,研細后采用超聲條件下堿提酸沉法來提取蘆丁,探討了反應溫度,反應液的pH值,溶劑用量及反應時間對產(chǎn)物蘆丁提取率的影響。得出提取的最佳條件為:反應溫度為70~75℃,堿提取時pH=9,酸沉淀時pH=4,溶劑用量6倍于原料,提取3次,反應時間3.5h,提取率17.83%。該法使得蘆丁的提取率顯著提高,且操作方法簡單。魏彩霞等〔18〕在提取功率、超聲提取時間、提取次數(shù)、料液比等單因素考察試驗的基礎上,通過正交設計進行三因素三水平試驗。最佳超聲輔助提取工藝條件為:超聲頻率20kHz,提取功率800W,提取溫度60℃,料液比1∶20,超聲提取2次,每次30min;蘆丁提取率為18.25%,該提取工藝條件簡單可行、速度快,可提高槐米中蘆丁的產(chǎn)率。趙東維等〔19〕采用正交實驗法,利用超聲提取技術,優(yōu)選槐米中提取黃酮的最佳工藝條件。應用正交實驗法對超聲功率、提取時間、乙醇濃度、料液比4個因素進行優(yōu)選研究。結果表明最佳工藝條件為超聲功率450W,提取時間40min,乙醇體積分數(shù)70%,料液比為1∶50,提取率達到19.23%。此方法具有較高的可行性以及較好的應用前景,為實際生產(chǎn)提供了一定的理論依據(jù)。付起鳳等〔20〕以槐米中提取出蘆丁含量為評價指標,采用L9正交試驗,對影響超聲法提取槐米中蘆丁效果的三個因素(提取溫度、提取時間、提取功率)進行優(yōu)選。結果藥材粗粉在提取溫度70℃、提取時間20min、超聲功率400W時提取效果最好。該法簡單易行、提取速度快,節(jié)省了提取時間,提高了實驗效率。張堃等〔21〕以槐米為對象,通過乙醇熱浸和超聲輔助提取黃酮類組分,采用正交實驗優(yōu)化提取工藝條件,結果表明,槐米提取黃酮的最佳工藝條件為:乙醇濃度70%,溫度25℃,超聲提取時間35min,料液比1∶40提取率為15.47%,該法與常規(guī)提取方法相比,極大的縮短了提取時間,提高了提取效率。4佳提取條件確定微波是頻率介于200~300GM之間電磁波,微波提取主要是利用微波的熱效應,促進介質轉動能級躍遷,加劇熱運動,將電能轉化為熱能。微波具有穿透力強,選擇性高,加熱效率高等特點〔22〕。近年來國內外不少學者采用微波輔助技術提取各種不同物質,不僅速度快,操作簡單;而且效率高,溶劑用量少,可廣泛應用于制藥等領域〔23〕。劉靜等〔24〕以蘆丁提取率為指標,對槐米中蘆丁的微波輔助萃取進行了研究。最佳提取條件為:微波功率450W,微波輻射時間16min,槐米粉碎度為80目,料液比為1∶100,槐米浸泡20min,此條件下槐米中蘆丁提取率可達21.97%。該法萃取時間短,提取溶劑為水,污染少,且效率高,值得大規(guī)模的推廣。潘媛媛等〔25〕采用微波輔助法提取槐米中的蘆丁,通過正交實驗確定最佳提取工藝:乙醇濃度為65%,料液質量比為1∶18,微波時間為4min,微波功率為320W時,提取效果最好。該法操作簡單,可行性強,為槐米的提取方法提供科學依據(jù)。李敏等〔26〕以蘆丁提取率為評價指標,采用微波法輔助甲醇提取蘆丁,最佳的工藝條件為:提取溫度65℃,提取時間5min,固液比1∶10,甲醇濃度90%,平均提取率為96.92%。提取的粗蘆丁用10倍量90%的乙醇進行純化處理,蘆丁的含量可達93.13%,符合國家規(guī)定的商品蘆丁的含量標準。該法解決了污水處理的一大難題,并縮短了提取時間,值得推廣。李振東等〔27〕以槐花米為原料,蘆丁產(chǎn)率為評價指標,進行微波輻射下提取蘆丁的工藝研究,考察了微波功率、提取溫度、時間和固液比等對蘆丁產(chǎn)率的影響。優(yōu)化工藝條件為:槐花米2g,澄清石灰水50mL,溫度120℃,功率500W,提取時間為20min。粗產(chǎn)品的產(chǎn)率為3.5%,純度為83.6%。該法具有設備簡單、適用范圍廣、提取效率高、重現(xiàn)性好、節(jié)省時間、節(jié)省試劑、污染小等特點。5槐米中蘆丁的提取蘆丁是我國傳統(tǒng)的天然藥物,其原料國槐是我國特有的樹種,所以如何在現(xiàn)有的資源情況下盡量提高槐米的提取率是研究者面臨的一個重要問題。蘆丁的提取方法很多,因為蘆丁屬于苷,極性比較大,根據(jù)相似相溶原理用熱水、甲醇、乙醇進行提取;同時因為蘆丁含有很多酚羥基而具有酸性,可以用堿提酸沉法;又因具有鄰二酚羥基易被氧化,所以提取的時候建議加入硼砂起保護作用;又因為槐米中含有使蘆丁水解的酶,建議提取前先滅酶的活性。隨著科技的進步,新方法在中藥提取領域的廣泛應用,極大地促進中藥提取工藝的進步。比如微波,超聲波提取加速中藥材中有效成分的溶出速率,同時具有省時,高效等優(yōu)點。而槐米中蘆丁的提取分離必然是朝著提取分離一體化方向發(fā)展,因此各種技術的聯(lián)用就顯得至關重要。綜上所述,不同方法的提取率幅度比較大,而且