电磁强化分离植物活性成分研究进展

【摘要】电磁强化分离技术辅助加工植物样品，提取植物活性成分，目前只有微波、超声波两种技术手段。因其效率高、速度快、节能节料等特点，在植物活性成分中显示出了极大的应用前景。本文详细介绍了该技术在国内外植物多糖、黄酮、多酚及生物碱活性成分提取中的应用。

doi:10.3969/j.issn.1674-9316.2015.13.140

作者单位：1 034000 山西省忻州职业技术学院；2 034000山西省忻州师范学院生化分析技术研究所

基金项目：山西省高等学校科技创新项目资助（20141120）

Research Progress of Electromagnetic Strengthening on Separate Effective Components From Plant

DONG Fangjuan 1　WEI Zengyun 1　ZHANG Hairong 2　CHEN Jin'e 2

1 Vocational and Technical College of Xinzhou，Xinzhou 034000，Chian，2 Xinzhou Biochemical Analysis Technology Research Institute，Teachers College of Xinzhou，Xinzhou 034000，China

【Abstract】Separation technology of Electromagnetic strengthening is assisting plant samples processing. The method is to extract active ingredient from plants. There are only two technical means at present. There are microwave irradiation and ultrasound irradiation technology. Because of its high efficiency，high speed，energy-saving section material，the method shows great application prospect in extracting active ingredients from plant. This paper introduces the technology in the use of extracting polysaccharide，flavonoids，polyphenols and alkaloid at home and abroad.

【Key words】 Electromagnetic strengthening separation technology，Ultrasound，Active ingredient

天然植物含有多种活性成分，多糖、黄酮、多酚、生物碱等的生理功效和提取方法一直是研究领域的热点。本文对植物活性成分电磁强化分离技术和电磁强化提取植物活性成分多糖、黄酮、多酚、生物碱等的优化条件进行了综述。

1　电磁强化分离技术

1.1　微波辅助萃取技术

微波辅助萃取技术是用微波作为辅助手段，加热与样品相接触的溶剂，使得样品中的活性物质从样品中萃取出来进入溶剂中，其特点是强化了传热、传质的过程 ［1］。在我国，该技术已用于多种中草药的提取加工，如灵芝、葛根、五味子、银杏等。陈金娥 ［2］等采用微波辅助提取沙棘籽油，以油产率为评价指标，考察了溶剂种类、提取时间、温度和微波功率对油产率的影响。结果表明，在乙酸乙酯中，55℃、150 s、500 W为最优工艺条件。比索氏法提取效率高、省时、原料利用率也高。

1.2　超声波萃取技术

超声波可以在气体、液体和固体中传播，在这些连续介质中传播时，植物活性成分质点的振动不大，速度变化不大，但质点能获得巨大的加速度和动能，使活性成分物质迅速逸出而游离于介质中。介质质点也获得强大的加速度能快速进入提取物细胞的渗透性，加强了传质过程，从而强化了萃取过程 ［3］。另外超声波振动的均质化使样品介质内各质点受到的作用一致，萃取更均匀，提取效率更高。全学军 ［4］研究了超声提取植物有效成分的动力学，认为无扩散阻力的缩核模型能较好的描述植物粉末有效成分的超声提取过程，其控制步骤主要是植物粉末中核——壳界面层细胞的破碎过程。温海超 ［5］等以鹰嘴豆为原料，通过响应面法优化超声波技术提取异黄酮，最佳条件为乙醇78%、液料比40:1（ml/g）、65℃、2 400 s，提取量为0.150 7 mg/g，与预测提取量相符，该提取工艺稳定方便，提取率高，适用于多种天然植物活性成分的提取。

2　电磁强化分离技术在植物成分提取中的应用

2.1　在提取多糖中的应用

张海容 ［6］等研究了微波辅助条件下与传统的水提条件下提取香菇多糖的比较，得出微波辅助提取香菇多糖的最佳工艺条件为，液料比40:1（ml/g）、400 W、180 s、pH值5～6。与传统水提最佳工艺条件比较，微波辅助提取操作便利提取率高且大大缩短了时间，节约了能量。程振玉 ［7］等研究了微波辅助萃取五味子多糖的最佳工艺条件为液料比15:1（ml/g）、100 ℃、900 W、25 min，得率20.08%。该技术省时，省溶剂量，得率高，可用于工业化大生产。贯云娜 ［8］等分别用响应面和单因素法分析了超声波复合酶提取大蒜多糖的条件，最佳提取条件为液料比7.6:1（ml / g）、49.5 ℃、400 W、16 min，得率为26.12%，比传统的热水浸提法提高74%。王振斌 ［9］等研究超声波修饰萃取无花果中多糖的工艺时，采用多次提取法，在最优工艺下首次提取率为3.03%，经两次提取达到3.86%。该方法已被用于提取赤灵芝、板栗壳、黄苓等的多糖。

2.2　在提取黄酮中的应用

黄酮类的主要作用有：抗肿瘤、延缓衰老、增强心血管功能、治疗慢性前列腺炎、护肝、抗炎、抗过敏、抗菌、抗病毒等，是一种安全、无毒的既是药品又是食品的物质，其在医药、食品、化妆品领域的应用具有广阔的前景。刘瑞林 ［10］等采用响应面优化法对微波辅助提取山茱萸籽总黄酮的工艺进行了优化，得最佳条件为，液料比20:1（ml/g）、350 W、乙醇50%、180 s，得率为6.78%。该方法萃取时间短、提取率高、科学有效。已被广泛用于研究芦丁、山楂叶、甘薯叶、芹菜叶等的黄酮提取工艺。金钟 ［11］等研究了超声波辅助乙醇-盐酸萃取沙棘叶总黄酮的最优工艺为液料比20:1（ml/ g）、乙醇50%、盐酸3 mol/L、80 W 、30 min，得率6.34%。该方法省时方便，提取率高，为沙棘赖总黄酮的提取找到崭新的方向。近年来已研究了超声波辅助萃取葛根、山豆根、荔枝壳等黄酮的最优工艺条件。

2.3　在提取多酚中的应用

多酚类物质能够抗氧化、清除体内自由基，在机体抗衰老、抗癌、降血糖、抑菌、抗突变等方面具有独特功效，还能有效地预防高脂食物对人体的危害，已广泛用于食品、药品、化妆品等领域。王若兰 ［12］等采用微波辅助提取技术提取小米中多酚类物质，并进行了响应面设计，获得最佳工艺参数为，液料比12:1（ml/g）、414 W、120 s、乙醇70%，得率为1.053 8　mg/g。此外有人利用微波法提取了红皮云杉、车前草、石榴皮、沙棘茶等多种物质中的多酚。运用超声波辅助萃取法人们还提取了海红果、藜蒿、落叶松树皮、红皮云杉、葡萄籽等物质中的多酚类活性成分。

2.4　在提取生物碱中的应用

生物碱具有抗癌、抗肿瘤功效。人们用电磁强化分离提取技术来提取植物中生物碱，结果都表明，电磁强化分离技术提取比常规提取费时少，得率高、节能、节料。黄鹤 ［13］等利用响应面法分析了微波辅助提取伸筋草生物碱的最佳工艺参数是，17倍量甲醇-水-盐酸（85:15:1）、72 ℃、8 min，得率4.092 mg/g，与预测值基本吻合，优化的微波辅助技术省时、高效。士的宁和马钱子、蓖麻粕、吴茱萸、黄连、黄灯笼辣椒等的微波辅助提取生物碱的最佳工艺都已研究完成。

3　应用前景

电磁强化分离植物活性成分的研究才刚起步，虽然目前电磁强化分离植物的各种有效成分的报道很多，但大多数还都是局限在应用和实验研究，对应用于生产的设备研究很少。如微波就存在穿透深度有限，对水的穿透深度一般为2～3 cm且大型微波提取装置制造困难的特点。电磁强化分离技术有选择性高、节时、节能、节料、活性成分得率高等均可比拟的优点，具有广泛的应用前景。伴随着与其他技术的联用及工业化设备的研制必将更好的服务于人类的生产、生活。