植物花中天然活性物质的研究进展

刘俊芳，解 莹，彭 飞，杨越冬

(河北科技师范学院,河北 秦皇岛,066004)

花是植物的重要器官，不仅具有观赏价值，还具有很高的食用和药用价值。我国植物资源种类繁多，历史记载很多植物的花可食用、药用[1]。长期以来，人们对植物花的研究主要集中在花的器官发育和花粉营养价值方面，而对其中的生理活性物质与生理功能方面研究较少。近年来，对植物花中活性物质的成分分析、结构鉴定及其生理活性功能方面的研究越来越受到重视。已有研究表明，植物花中含有精油、多酚、黄酮等多种生理活性物质，具有良好的医疗和保健作用。笔者综述了近年来对植物花中活性物质的研究进展，并提出了植物花中活性成分研究的发展趋势。

1 提取方法

植物花中化学成分的提取方法主要有溶剂提取法、超声波辅助提取法、微波加热提取法、超临界流体萃取法和酶法等。

1.1 溶剂提取法

溶剂提取法操作简单、效率较高，是最常见的提取方法，多采用水或有机溶剂作为提取剂。黎凌楠等[2]以提取剂用量10 mL/g，提取温度58 ℃，提取时间7 h，选用正己烷、石油醚、二氯甲烷等3种不同溶剂提取红花中精油，提取率分别为：2.85%，2.57%，1.95%。邹佳丽等[3]用体积分数为0.60的乙醇在80 ℃，提取剂用量35 mL/g，20 min浸提1次的条件下提取山茶花中多酚，得率为10.51%。张永丹[4]优化了葛花中异黄酮的提取工艺条件：浸取时间1.30 h，浸取温度70 ℃，正丁醇/水的组成1∶1，提取剂用量55 mL/g，提取率达96.24%。

虽然溶剂提取法设备简单，但费时较长、溶剂用量大，高温可能会破坏植物花中的有效成分。而且，有机溶剂提取法所用提取剂多为易挥发和易燃的溶剂，成本高，实际生产中也存在安全隐患[5,6]。

1.2 超声波辅助提取法

超声波辅助提取法利用超声波的机械破碎和空化作用，加速浸提物向溶剂的扩散速率，缩短了浸提时间[7]。谢田伟[8]利用响应面法优化得出枇杷花中黄酮提取工艺为：体积分数为0.64的乙醇，提取剂用量44 mL/g，超声波功率280 W，提取温度59 ℃，提取时间38 min，提取量为106.422 mg/g。李小丽[9]在超声提取啤酒花中黄腐酚时以10 mL/g的提取剂加入体积分数为0.80的乙醇溶液，超声波功率100 W，常温提取30 min，得率为4.995%。王晓阳等[10]利用响应面法对刺槐花中多酚的提取工艺进行优化，最佳提取工艺为：温度35 ℃，超声功率110 W，超声时间36 min，提取剂用量20 mL/g，得率为7.891%。

超声波辅助法不需要高温环境，降低了能耗，并且保留了植物花中对热不稳定、易水解或氧化的活性物质[11]。与常规溶剂提取法相比，超声波提取法省时、节能、提取率高，但仍存在溶剂消耗多的缺点。

1.3 微波加热提取法

微波加热提取法通过微波辐射使样品超微结构特性遭到破坏，微波可自由通过提取剂，使所需要的化合物从样品中分配到溶剂里的提取过程。Maryam等[12]对比了微波法和传统溶剂提取法提取罗萨磨花中精油的工艺条件，确定微波提取工艺为：微波功率650 W，辐射时间15 min，提取率为0.037%，约是传统溶剂提取法提取率的2倍。王立江等[13]在提取长白山野菊花中黄酮时，通过对微波处理强度、处理时间、提取剂用量和提取液浓度对类黄酮得率的影响进行试验，采用正交试验确定了最佳提取工艺为：微波处理强度600 W，微波处理时间3 min，提取剂用量25 mL/g，提取液乙醇的体积分数0.70。付为琳等[14]采取正交优化试验确定了微波萃取菊花中黄酮的最佳工艺为：乙醇体积分数0.60，提取时间120 s，提取剂用量20 mL/g，微波功率300 W，提取率为4.83%。

微波加热提取法具有提取时间短，降低提取物在高温环境中被氧化的可能性，溶剂用量少，效率高的优点，但存在反应过程中溶剂极易沸腾的缺点。

1.4 超临界流体萃取法

CO2超临界萃取技术是20世纪末发展起来的较新的提取技术，是以超临界状态(温度31.3 ℃，压力7.15 MPa)下的CO2为溶剂，利用其高渗透性和高溶解能力来提取分离混合物的过程。余锐[15]研究了超临界CO2萃取茶树花中精油的最佳工艺：压力35 MPa，温度48 ℃，夹带剂添加量(w/w)43%，得率为2.785%±0.068%。Svetolik等[16]研究了CO2超临界萃取咖喱花中精油工艺：压力15 MPa，温度40 ℃，萃取时间1.80 h，CO2流量0.50 kg/h，提取率为1.37%。刘煜宇等[17]确定了烟草花中精油的最佳超临界CO2萃取条件为：萃取压力31.9 MPa，萃取温度47.3 ℃，萃取时间108.5 min，萃取率为0.181%。

超临界萃取技术具有提取率高、副产品少、无污染，有利于热敏物质和易氧化物质的萃取的优点[18]，但该方法不适合提取分离分子量较大的物质。

1.5 酶法

酶法提取主要采用酶破坏细胞壁结构，具有反应条件温和、选择性高的特点，而酶的专一性可避免对底物的破坏。在提取热稳定性差或含量较少的化学成分时，优势更为明显[19], 已用于多种植物生理活性物质的提取[20,21]。杨威等[22]以酶法提取板栗雄花序中黄酮类物质，最佳工艺条件为：酶解时间60 min，复合酶(纤维素酶∶果胶酶1∶1)用量0.9%，酶解温度40 ℃，pH值3.75，得率为5.2%。邓丛静等[23]确定了复合酶法提取灰树花中多糖的最佳工艺条件为：酶解温度50 ℃，酶解时间80 min，纤维素酶0.75%，木瓜蛋白酶1.25%，果胶酶0.25%，pH值5.5，得率可达10.96%。杨竞等[24]确定了酶法提取油松花粉中黄酮类化合物最佳提取工艺为：酶的质量浓度0.35 g/L，酶解时间150 min，酶解温度55 ℃，介质pH值为5.0，得率达1.55%。

酶法是绿色高效的植物提取技术，可利用相关的酶制剂来提高提取物的极性，从而减少有机溶剂的使用，降低成本。

2 分离纯化方法

分离纯化是天然产物化学研究中至关重要的步骤，由于提取物种类比较多，必须经过分离纯化后才能进行结构表征和活性功能的研究。常用的分离纯化方法有溶剂萃取法、柱层析法和高效液相色谱法等。

2.1 萃取法

萃取是利用物质在不同溶剂中的溶解度不同和分配系数的差异，使物质达到相互分离和浓集的方法[25],是最常用的分离纯化方法。萃取法操作简单、仪器设备便宜，缺点是萃取时间较长，实验外在环境的改变，容易引起一些不稳定物质的组分变质。

2.2 柱层析法

常规柱层析技术是色谱法中历史悠久、应用广泛的一种分离技术。周达[26]在提取玫瑰花中黄酮类化合物的研究中筛选出AB-8树脂为理想的玫瑰花黄酮分离纯化的树脂，最佳的纯化条件为：上样的质量浓度为3.62 g/L，上样流速为2 mL/min，洗脱液流速为1 mL/min，洗脱液为体积分数为0.70的乙醇，洗脱液用量为2 BV，得到的黄酮纯度为32.45%，比纯化前的5.23%提高了27.22个百分点，回收率为88.67%。张建旺[27]在板栗花中黄酮提取过程中确定了AB-8型树脂适宜于板栗花总黄酮的纯化，确定了最佳工艺条件为：选择体积分数为0.70的乙醇水溶液为洗脱剂，1.5 BV作为水洗体积，4.5 h后，吸附达到平衡。谢田伟[8]确定了AB-8大孔吸附树脂纯化枇杷花黄酮的最佳工艺条件为：上样液质量浓度为3.5 g/L，pH值4.0，上样流速为3 BV/h，pH值6.0的体积分数为0.60的乙醇溶液为洗脱剂，洗脱流速为2.5 BV/h，所得黄酮含量达68.57%。

柱层析法具有更换吸附剂和淋洗剂方便、设备简单、可按试样量的需要而自如的改变柱体积、技术设备简单且成本低等优点，但分离速度慢，需反复多次方能达到分离纯化的效果。

2.3 高效液相色谱法

高效液相色谱法适用范围广，尤其是对高沸点、热不稳定、具有生物活性或高分子化合物等均可用高效液相色谱法分离纯化，广泛应用于生物、化学和医药领域。张洪才等[28]在鸡冠花的化学成分研究中运用制备型HPLC分离纯化得到(1S,3S)-1-甲基-1,2,3,4-四氢化-咔啉-3-甲酸、山柰酚-3-O-L-鼠里糖-(1,6)-D-葡萄糖-(1,2)-D-葡萄糖苷和异鼠李素-3-O-(2-O-D-葡萄糖)-D-半乳糖-7-O-D-葡萄糖苷等。朱虹等[29]综合运用硅胶柱色谱、凝胶柱色谱和制备HPLC色谱分离方法分离纯化旋覆花中的化学成分，从乙酸乙酯提取物中分离得到二氢芥子醇、花旗松素、木犀草素、槲皮素和菠叶素等。

高效液相色谱法具有分析速度快、检测的分辨率和灵敏度高、重复性好的优点[30]，其缺点是价格昂贵，需要用各种填料柱、容量小、流动相消耗大。为了得到较好的纯化效果可在萃取法和柱层析法之后使用高效液相色谱法。

3 活性物质的化学成分

近年来，科研人员已经利用波谱技术对很多植物花中生理活性成分进行了研究，并鉴定出了其中的部分活性成分，包括精油类、多酚类以及黄酮类等物质。

3.1 精油类物质

精油的化学成分很多，目前所知仍只为其中一部分，可分为烯类和烃类化合物2大类。其中烯类分为单烯、倍半烯和双烯，烃类主要包括烷、醇、醛和酯等。

李绍佳等[31]通过SPME-GC-MS分析，从枇杷花中共分离鉴定出30种主要成分，其中精油类的成分主要有二十八碳烷、二十七烷、4-甲氧基苯甲酸乙酯和4-甲氧基苯甲酸甲酯等。郭刚军等[32]运用气相色谱-质谱(GC-MS)联用技术对其化学成分进行分离和鉴定，从柚子花精油中分离出42个色谱峰，鉴定出27个化合物，其主要化学成分有金合欢醇、橙花叔醇、龙脑、芳樟醇和橙花醇等。

3.2 多酚类物质

多酚类化合物是含有酚羟基的一类代谢产物成分，植物中发现的多酚类化合物的主要骨架有C6-C1型和C6-C3型[33]。

Tung等[34]采用高效液相色谱法从相思树花中分离鉴定出没食子酸、杨梅苷-3-鼠李糖苷、槲皮素-3-鼠李糖苷、山奈酚-3-鼠李糖苷、鼠李醚-3-葡糖苷和鼠李醚-3-鼠李糖苷。舒希凯等[35]采用多种色谱技术分离纯化芍药花中的化学成分并采用现代波谱法鉴定其结构，共分离纯化出11个化合物，其中多酚类物质有没食子酸、没食子酸甲酯、没食子酸乙酯、1,2,3,6-没食子酸酰-D-葡萄糖和1,2,3,4,6-没食子酸酰-D-葡萄糖。

3.3 黄酮类物质

黄酮是一类其骨架具有15个碳原子组成的化合物(C6-C3-C6)，骨架中含有2个苯环，2个苯环由1个C3部分桥连，C3部分可以是脂肪链，也可以与C6部分形成六元环或五元杂氧环[36]。

王嗣等[37]应用硅胶柱色谱和薄层色谱进行分离，应用波谱学方法进行结构鉴定，从板栗花中分离鉴定出2个黄酮苷类化合物，分别为山萘酚-3-O-(6d-反式-对-香豆酰基)-A-D-甘露吡喃糖苷和山萘酚-3-O-(6d,4d-双-反式-对-香豆酰基)-A-D-甘露吡喃糖苷。杨雁[38]从羊耳菊花的提取物中分离得到20个化合物，运用多种波谱手段确定了其中9个化合物的结构，包括3个黄酮类物质，分别为芹菜素、金柑素和木犀草素4′-甲基醚。

4 生理活性

经研究，精油具有抗菌、抗炎、抗氧化等多种生理活性[39,40]，在食品、医学等方面已得到广泛的应用，同时还作为重要的调香原料应用于化妆品、香皂、空气清新剂等日化产品和高档香精产品[41]；多酚类化合物具有抗肿瘤、抗突变、抗变态反应、抗氧化、抗动脉硬化、防治冠心病与中风等心脑血管疾病以及抗菌等药理功能，已广泛应用在食品、化妆品、日用化学品、医药以及保健品等领域[42～44]；黄酮类化合物具有抗肿瘤、抗氧化、抗炎、抗凝血、改善糖和脂类代谢、保护心血管系统和肝组织等药用价值[45,46]。植物花中的活性物质也具有相似的功能。

4.1 抗氧化性

Chen等[47]对比了茶叶花卉精油、天竺葵精油和薄荷精油对抗坏血栓DPPH自由基的清除活性，发现茶叶精油比天竺葵和薄荷精油抗氧化强。Lee等[48]从三叶鬼针草的花中提取出对人体肠道Caco-2细胞吸收有抗氧化作用的成分，其对DPPH自由基的清除率为50%。

4.2 抑菌作用

李琪[49]采用纸片扩散法对枇杷花的乙酸乙酯提取物分离纯化的粗分部分以及鉴定出的化合物进行了抑菌活性实验，结果表明，粗分部分与单体化合物对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的抑菌作用很弱，化合物齐墩果酸同时对这2种细菌有抑制作用，化合物3β,19α-二羟基-4-醛基-乌索-12-烯-28-酸对大肠杆菌有抑制作用。Dash等[50]在研究延药睡莲花的抑菌活性时发现其甲醇提取物对枯草芽孢杆菌和美国的黄体2种病原菌具有比商业抗生素萘啶酸较好的抗菌活性，各种提取物的最低抑菌浓度范围为128～2 048 mg/L。

4.3 抗病毒

李药兰等[51]采用细胞病变抑制法(CPE reduction assay)和MTT法测定水团花黄酮类化合物的体外抗病毒活性，结果显示，柚皮素、圣草酚和槲皮素具有不同程度的体外抑制呼吸道合胞病毒(RSV)和柯萨奇B3型病毒(CVB3)活性。Howaida等[52]在无特定病原(SPF)鸡胚胎中进行芦荟提取物抗病毒试验，证明芦荟花、叶提取物比其它部位提取物具有更好的抗血凝禽副粘病毒Ⅰ型(APMV-1)、禽流感病毒A型流感病毒(AI-H5N1)、纽卡斯尔病病毒(NDV)和产蛋下降综合征病毒(EDSV)的作用。

4.4 抗炎作用

Siti等[53]在野牡丹属花的提取物研究中采用光盘散射方法证明其提取物对革兰氏阳性细菌有较强的抑制作用。确定了其最低抑菌浓度(MIC)和最小杀菌浓度(MMC)，粗花和果实的提取物对所有被测试的细菌的MIC值为12.5～100 g/L。粗提取物对革兰氏阳性细菌有较强的抑制作用。革兰氏阳性菌比革兰氏阴性菌更容易受到粗提物的抑制，增强提取物浓度可能抑制或杀死病原菌。Zhao等[54]从罗马甘菊的花中提取出6个新辛酮糖酸衍生物，通过对非甾体类抗炎药物活化基因，核转录因子κB，诱生型氧化氮合酶，活性氧簇，过氧化物酶体增殖物激活受体α，γ和肝X受体的作用评价其对抗相关炎症的生物活性。实验表明，这6个化合物均可增加非甾体类抗炎药物活化基因活性2～3倍。

4.5 抗癌、抗肿瘤作用

杨雁[38]在羊耳菊花的抗肿瘤细胞株活性初筛结果中显示，化合物对HeLa细胞，HOC-21细胞，人脑胶质瘤细胞T-98，人脑胶质瘤细胞U251SP，人肺腺癌细胞A549，人小细胞肺癌细胞QG-56，人非小细胞肺肿瘤细胞PC-6，人非小细胞肺癌细胞QG-90，人乳腺肿瘤细胞MCF-7，肝癌细胞HLE，人黑色素瘤MM1-CB细胞和人黑色素瘤HMV-1细胞的增殖具有一定的抑制活性。Li等[55]在研究莞花提取物时，采用MTT抗癌活性试验证明其具有抗癌活性。

5 展 望

近年来，植物花的医疗、保健功效日益受到人们的认可和重视，关于植物花中活性物质成分和生理活性的研究已成为热点之一，如何开发利用我国丰富的植物花资源已经成为一项重要的研究课题。虽然目前对于植物花中天然活性成分的结构鉴定和分析已取得了一定的进展，但研究还不够深入，尚有很多活性成分未被分离和鉴定出。未来研究的重点应主要集中在以下3个方面，(a)由于不同植物花中所含的活性物质的种类、含量以及结构有差异，而且有的提取方法可能会造成植物花中一些成分的结构和活性被破坏，因此在筛选提取方法的时候，除研究不同提取方法对提取率的影响外，还需要重点研究不同提取方法对植物花中活性成分的结构和活性的影响。(b)由于植物花中化学活性成分种类繁多，目前已经鉴定出的植物花中的活性物质只是很少一部分。随着现代波谱分析技术的发展，使鉴定出更多的植物花中的化学成分成为可能，应积极开展对植物花中活性成分结构的分析与鉴定工作，为弄清其生理活性奠定科学基础。(c)虽然关于植物花中活性功能成分的研究已有一些报道，但其生理活性功能的机理尚不清楚，尤其是其生物功能活性与其结构之间的构效关系将是未来研究的重点。

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