草本植物及黄酮提取方法的研究进展

1新疆农业大学专业文献综述题目:草本植物及黄酮提取方法的研究进展姓名:热孜牙·热孜克学院:化学工程学院专业:应用化学班级:081班学号:085131138指导教师:毛丽哈职称:副教授2012年11月04日新疆农业大学教务处制2草本植物及黄酮提取方法的研究进展作者：热孜牙.热孜克指导老师：毛丽哈摘要：本文概述了草本植物的成分，营养价值及对人体健康的作用和药用价值，并介绍了黄酮的结构，种类和作用，同时说明了黄酮类化合物的提取方法，黄酮类化合物分离纯化法及黄酮化合物含量测定法。关键词：草本植物；黄酮；提取；前言：甘草属于草本植物，草本是一类植物的总称，但并非植物科学分类中的一个单元，与草本植物相对应的概念是木本植物，人们通常将草本植物称作“草”，而将木本植物称为“树”，但是偶尔也有例外，比如竹，就属于草本植物，但人们经常将其看做是一种树。草本生活的拥戴者崇尚自然，笃信植物赋予生命的灵感和奇迹，在生活的每一个细节都追求自然清新和生机绽放的草本感觉。草本植物不仅和人体肌肤有着极强的亲和力，而且可以带走忧虑浮躁。我们要靠近植物，从各方面感受它给我们的快乐与美丽。草本植物可分为一年生草本植物，二年生草本植物，多年生草本植物。一年生草本是指从种子发芽、生长、开花、结实至枯萎死亡，其寿命只一年的草本植物，即在一个生长季节内就可完成生活周期的，即当年开花、结实后枯死的植物，如牵牛花、瓜叶菊、葫芦、翠菊等。二年生草本第一年生长季（秋季）仅长营养器官，到第二年生长季（春季）开花、结实后枯死的植物，如冬小麦、甜菜、蚕豆等。多年生草本植物生活期比较长，一般为两年以上的草本植物，如菊花、兰花、荷花、睡莲、君子兰等。多年生草本植物的根一般比较粗壮，有的还长着块根、块茎、球茎、鳞茎等器官、冬天，地面上的部分仍安静地睡觉，到第二年气候转暖，它们又发芽生长。甘草是我国传统常用中草药之一，也是我国重要的植物资。甘草黄酮类成分是甘草最重要的活性成分之一，具有抗氧化、抗肿瘤、增强一t5血管功能、增强免疫力等作用。因此，开展甘草的深加工，使甘草资源得以充分利用，增加资源的附加值，前景十分可观。甘草又名甜草、蜜草、美草等，为豆科植物甘草属甘草的根及根状茎。药典收载的甘草收载的甘草主要包括乌拉尔甘草、胀果甘草和光果甘草[1-2]。甘草有效成份包括黄酮类、三萜类、多糖类等。甘草黄酮具有明显的抑菌、抗病毒、抗肿瘤、抗氧化、保肝等药理作用。尤其是发现它具有抗艾滋病病毒作用后，甘草黄酮类化合物的研究引起了人们的广泛关注和重视[3-4]。本文总结了近几年来甘草黄酮的提取方法及药理作用研究，旨在为开发甘草黄酮提供一定的理论基础。一黄酮的简介黄酮类化合物是一类在植物界中分布广泛、具有多种生物活性的多酚类化合物，是许多中草药的有效成分，如苦荞、山楂、桑叶、银杏叶、竹叶、可可、葛根等。在自然界中最常见的是黄酮和黄酮醇，其它包括双氢黄（醇）、异黄酮、双黄酮、黄烷醇、查尔酮、橙酮、花色苷及新黄酮类等。人们日常通过食用蔬菜、3水果而摄入大量的黄酮类化合物。近年来，由于自由基生命科学的进展，使具有很强的抗氧化和消除自由基作用的类黄酮受到空前的重视。类黄酮参与了磷酸与花生四烯酸的代谢、蛋白质的磷酸化、钙离子的转移、自由基的清除、抗氧化活力的增强、氧化还原作用、螯合作用和基因的表达。天然来源的生物黄酮分子量小，能被人体迅速吸收，能通过血脑屏障，能时入脂肪组织，进而体现出如下功能：消除疲劳、保护血管、防动脉硬化、扩张毛细血管、疏通微循环、活化大脑及其他脏器细胞的功能、抗脂肪氧化、抗衰老。因此,近10年来,黄酮类化合物因为其广泛的生理功效越来越受到人们的关注，在人类的营养、健康和疾病防治上有着广阔的应用前景[5]。黄酮类化合物结构中常连接有酚羟基、甲氧基、甲基、异戊烯基等官能团。此外，它还常与糖结合成苷。多数科学家认为黄酮的基本骨架是由三个丙二酰辅酶A和一个桂皮酰辅酶A生物合成而产生的。经同位素标记实验证明了A环来自于三个丙二酰辅酶A，而B环则来自于桂皮酰辅酶A。现有的甘草黄酮提取方法很多,其基本原理都是通过物理、化学方法破坏甘草的细胞壁,再根据甘草黄酮的极性及溶解性不同以达到分离提取的目的。就近年来甘草中黄酮类化合物的提取工艺研究作简要综述。黄酮类物质有以下生理作用：(1)增强血管张力，降低血管脆性及改善血管通透性：(2)降低血脂及胆固醇；(3)减少红血球、血小板聚集，减少血栓形成，改善微循环：(4)护肝，解肝毒，治疗急、慢性肝炎、肝硬化及多种毒性肝损伤；(5)提高机体免疫能力；(6)抗菌，抗病毒，抗真菌，抑制肿瘤；(7)消炎，祛痰，解热，消肿；(8)抗氧化，抗衰老，抗过敏；(9)抑制特定酶的活性；(10)强化细胞膜，活化细胞[6]。由于黄酮类物质有较好的生理作用，近年来对它的研究越来越多。二黄酮的提取方法1.水提法水提法适于黄酮甙类物质提取。该法成本低、对环境及人类无毒害,适合工业化大生产,但提取率低,此法虽然要求设备简单,但因提取杂质多、提取时间长、提取液存放易腐败变质、后续过滤操作困难、收率较低等缺点,现已不常使用[7]。2.碱性水或碱性稀醇提取法黄酮类化合物大多具有酚羟基,易溶于碱水,酸化后又可沉淀析出。其原因一是由于黄酮酚羟基的酸性,二是由于黄酮母核在碱性条件下开环,形成2-羟基查耳酮,极性增大而溶解。因此可用碱性水(碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化钙水溶液)或碱性稀醇(50%乙醇)浸出,浸出液经酸化后析出黄酮类化合物。这是目前国内外提取甘草中黄酮类物质最为广泛的方法,由于黄酮类化合物易溶于甲醇、乙醇、丙酮、乙醚等有机溶剂中,所以很多黄酮类物质提取剂研究多采用有机溶剂提取,可用冷浸法或加热抽提法提取,不同有机溶剂对不同植物黄酮类化合物的提取效果具有一定的差异,其中乙醇和甲醇是普遍采用的提取溶剂[8]。3.微波法微波加热提取法其原理为:基于[9-10]物质的介电性质和物质的内部不同电荷极化不具备跟上交变电场的能力实现的。微波可直接作用于分子,使分子的热运动加剧,从而引起温度升高。微波的这种热效应使其穿透到介质内部,可以快速破坏细胞壁,使甘草中的黄酮有效成分更快的分离提取出来,它具有加热时间短、加4热均匀、产品质量好、较易实现自动化控制等一系列优点,孙萍,李艳等[11]利用微波从甘草中提取总黄酮,并测定其含量。4.酶解法酶解法对于一些黄酮类物质被细胞壁包围不易提取的原料比较实用。原理是能够充分破坏以纤维素为主的细胞壁结构及其细胞间相连的果胶,使植物中的果胶完全分解成小分子物质,减小提取的传质阻力,使植物中的黄酮类物质能够充分地释放出来。加入一定量的纤维素酶、果胶酶可以破坏细胞壁结构,使提取传质阻力减小,利于黄酮类物质的释放出[12]。众所周知，酶具有高度专一性，酶转化提取法就是利用这个特点。选择相应的酶对细胞壁的组成成分进行水解或降解，破坏细胞壁结构，从而使细胞内的有效成分溶解到溶剂中去，达到提取的目的。酶法处理使用的条件较温和、选择性较强，如可用复合酶来降解甜茶叶，将茶叶中的没食子酸、鞣花单宁等成分依次分离出来。酶转化技术在单宁的提取方面应用较少，但不失为一种简单有效的单宁提取方法。5.超临界流体萃取法超临界流体萃取技术简称SEFE，是目前国际上最先进的物理萃取技术。其萃取原理是利用较低温度下，压力不断增大时，气体会转化成液体，当温度升高时，会形成超临界流体其具有类似气体的较强的穿透力和类似于液体的较大密度和溶解度，具有良好的溶剂特性可将基质与萃取物有效的进行分离、提取和纯化。在超临界状态下，可以只采用CO2进行选择性溶解，也可添加少量夹带剂增加提取率和溶解速度，常用的夹带剂有乙醇、甲醇、石油醚、乙烯、丙烷等。超临界流体萃取法具有临界温度和临界压力低，操作条件温和，对有效成分破坏较小，适宜处理热敏性物质；CO2无毒，无污染，无有害溶剂残留，并且是与水同样价廉的溶剂。超临界萃取法因其优点，在食品、医药、化工等领域已得到广泛的应用。超临界流体提取(SFE)技术的迅速发展,[13-14]因为超临界萃取不但可使植物细胞壁高度破碎,增加黄酮类物质与溶剂的接触面积和萃取通道,提高萃取率,同时还可使黄酮与纤维素结合力降低,具有提取效率高、溶剂用量少、无溶剂残留、天然植物中活性成分和热不稳定成分不易被分解破坏等优点。6.双水相萃取分离法双水相萃取技术(ATPE)分离原理是物质在双水相体系中的选择性分配。该法设备投资少,操作简单,无有机溶剂残留污染。由于天然植物中所含的化合物众多,而双水相萃取技术具有较高的选择性和专一性,因此利用这些技术有希望为从天然植物中提取有效药用成分开辟一条新的思路[15]。7.超声波提取法超声波提取是利用超声波空化作用加速植物有效成分浸出的提取。超声辅助法是利用超声波的振动空化、机械粉碎、搅拌等作用,使植物组织在溶剂中瞬时产生的空化泡崩溃,而使组织中的细胞破裂,利于溶剂渗透到植物细胞内部,使细胞中的成分进入溶剂中,加速相互渗透、溶解,以增加中药材中黄酮类化合物在溶剂中的溶解[16-17]。该法具有设备简单、操作方便、提取时间短、产率高、无需加热,有利于保护热不稳定成分，省时，节能，提取率高等优点。天然植物的有效成分许多是细胞内的产物，提取植物细胞有效成分的主要障碍是细胞壁。超声波提取技术就是利用超声波具有的空化效应、机械效应、热效应破坏细胞壁，有利5于细胞内物质的释放，可以加速有效成分的浸出。超声提取具有提取效率高、时间短、温度低、适应性广、所提物杂质少，运行成本低等优点，受到食品、医药等行业的广泛关注。三黄酮类化合物分离纯化方法1.聚酰胺柱层析法聚酰胺柱层析法分离效果好,样品容量大,适于在制备分离工艺中应用。但洗脱速度慢,死吸附较大,常有低分子量酰胺的低聚物杂质混入,装柱时用5%甲醇或10%盐酸预洗除去低聚物。2.葡聚糖凝胶柱层析法葡聚糖凝胶是一种淋洗速度快,可以反复使用,没有损失的非常好的分离和纯化黄酮类化合物的填充材料。其中Sephadex-LH20的洗出液中不含杂质,适用于从纸色谱分析、硅胶及聚酰胺柱色谱中分离出来的黄酮类化合物糖甙配基及糖甙的最终纯化。葡聚糖凝胶在分离游离黄酮时,主要靠吸附作用,吸附程度取决于游离酚羟基的数目,游离酚羟基的数目越多越难以洗脱；在分离黄酮甙时,则分子筛的属性起主导作用,相对分子质量的大小或含糖的多少决定化合物被洗脱的先后,分子量越大,连的糖越多,越易洗脱。3.薄层层析法(TLC)薄层层析法有离心薄层层析和制备性薄层层析,前者具有分离速度快、处理量大等优点,可以替代制备型薄层层析,有时甚至能替代柱层析；后者适宜量小的纯化处理。4.纸层析法适于分离各种类型黄酮类化合物及其甙类的复杂混合物。优点是容易得到满意的层析分离,既便于分离量小的也便于分离相对量大的黄酮类化合物,所需设备和材料的费用少。5.高效液相色谱法(HPLC)HPLC正相系统的固定相有硅胶柱和氨基柱,反相系统的固定相有C18柱、C8柱、苯基柱、氨基柱及C2柱等。流动相一般用甲醇-水或乙腈-水系统,并加入少量的酸(乙酸、磷酸、甲酸及磷酸二氢钾)来改善分离效果,防止拖尾。虽然HPLC较纸色谱、柱色谱、薄层色谱的分离效果更理想,但考虑到其分离成本较高,更多的是用于黄酮类化合物的定性检测、定量分析或少量样品的制备等。6.大孔树脂吸附法大孔吸附树脂具有吸附快、吸附容量大、吸附选择性好、解吸条件温和、洗脱率高、物化稳定性高、不受无机物存在的影响、再生简单、使用周期长、易于构成闭路循环、节省费用等优点,适宜工业化生产。大孔吸附树脂为吸附和筛选相结合的分离材料,在确定分离条件时,首先根据被分离化合物分子体积的大小选用适当的树脂孔径,其次要根据分子中是否含有酚羟基、羧基或碱性氮原子来确定树脂的型号和分离条件。常用的洗脱剂有水、甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯等。对非极性大孔树脂,洗脱剂极性越小,洗脱能力越强；对极性大孔树脂和6极性较大的化合物,则用极性强的溶剂能更好地分离。7.液滴逆流层析法液滴逆流层析是利用化合物在两相溶剂中的不同溶解度而实现分离,具有分离效果好、上样量大(0.5～2.0g)、分离速度快、样