黄酮类化合物在农业生产中的应用

宗春燕+苏学军+王艳

摘要 黄酮类化合物具有多种生理学活性，近年来已成为诸多领域研究的热点。综述了黄酮类化合物的分离纯化方法，并展望了其在农业领域的应用研究前景。

关键词 黄酮类化合物；分离纯化；农业生产；应用前景

中图分类号 R914 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）05-0120-03

Abstract Flavonoids which have become a hot spot in many fields in recent years，have many physiological activities.In this paper，the methods of separation and purification of flavonoids were reviewed，as well as its application in agriculture.

Key words flavonoids；separation and purification；agricultural production；application prospect

黄酮类化合物是指2个具有酚羟基的苯环通过中央三碳原子相互连结而成的一类酚性化合物，是植物次生代谢产物，广泛分布于植物界。目前已发现有数百种类型，其中最常见的是黄酮和黄酮醇，其在人体内无法合成，只能依靠食物摄取。黄酮类化合物对于调节植物的生长发育、抗病虫害具有重要作用，更具有抗氧化、抗肿瘤、抗病毒、抑菌消炎、防治心血管疾病、调节机体内分泌和代谢等多种生物活性[1]，因而在许多领域具有广阔的应用前景。如在食品工业中常作为风味剂、天然抗氧化剂[2]；在畜牧业常用作饲料添加剂、生长调节剂；在医药工业可用来开发抗紫外剂[3]、抗肿瘤、抗病毒、治理心脑血管疾病等功能性药物。本文综述了黄酮类化合物的分离纯化方法及其在农业生产中的应用前景，可为黄酮的开发利用提供一定的参考。

1 黄酮类化合物的分离纯化方法

植物中黄酮类化合物的提取常采用超声波提取法、微波辅助提取法、酶解法等，由于提取得到的粗提液中含有较多糖类、无机盐、蛋白质、脂类、色素等非黄酮类化合物成分，因而粗提液往往需要进行预处理以提高目标物的纯度，否则就会影响产品的稳定性和使用效果。常用的分离纯化方法有柱层析法、大孔吸附树脂法、薄层层析法、高速逆流色谱法、双水相萃取法、膜分离法等。

1.1 柱层析法

柱层析法是应用比较早的从天然产物中分离黄酮类成分的有效方法，填料吸附剂以硅胶、纤维素、聚酰胺和葡聚糖凝胶为主，具有分离量大、操作方便等特点。目前常见的柱层析法主要有聚酰胺柱层析法和硅胶柱层析法。张金杰等[3]采用聚酰胺柱色谱分离野菊花中的蒙花苷，使得蒙花苷的纯度由原先浸膏的2.36%提高到12.27%，提高了5.2倍左右，因而聚酰胺对野菊花中的蒙花苷富集效果較好。田宜柏[4]采用聚酰胺柱层析法对薇菜黄酮提取液进行分离纯化，当采用70%乙醇以 200 mL/h的流速洗脱，洗脱液的黄酮含量达到了14.45%。徐双双等[5]对荷花中3种黄酮类化合物采用硅胶柱色谱法结合高速逆流色谱法进行分离纯化，得到槲皮素-3-O-？茁-D-葡萄糖醛酸苷（I）、杨梅-3-O-？茁-D-葡萄糖苷（II） 和紫云英苷（III），纯度分别为 97.0%、95.4%、96.3%，显示了极佳的分离纯化效果。

1.2 大孔树脂吸附法

作为一种有机高分子共聚体，大孔吸附树脂具有吸附容量大且能力强、选择性好、绿色高效、易于工业化等特点[6]，因而在黄酮分离纯化领域拥有重要地位，其分离效果一般与树脂种类和结构、目标物的浓度、吸附与洗脱速度等因素有关。使用大孔树脂吸附法也存在一些困难，如吸附前需要对树脂进行预处理，需要优选吸附剂种类及吸附、脱附条件，树脂进行再生处理时间长。目前，常用的大孔吸附树脂的型号有D101、DA-201、AB-8 等。陈修文等[7]研究了不同型号大孔树脂纯化银杏叶总黄酮的工艺条件，通过选用D101树脂将纯度为8.51%银杏叶黄酮提取原液提纯到56.89%，该工艺可有效地用于银杏叶黄酮的分离富集。另有研究表明[8]，可选用AB-8树脂对薄荷提取液进行吸附处理，解析液经浓缩冷冻干燥后，测得干粉中薄荷总黄酮含量为90.35%。陈丽春等[9]采用AB-8 树脂对洋甘菊中总黄酮进行了纯化，结果表明AB-8 树脂对洋甘菊供试品的吸附率达62.5%、解吸率为68 %、回收率达61%，此法被证明有利于洋甘菊总黄酮工业化生产应用。

1.3 薄层层析法

在黄酮类化合物的研究中，薄层层析法常用于对黄酮物质种类鉴别、提取液的分离纯化或含量测定，利用微乳液或结合其他技术可提高该法的灵敏度和分离效率。薄层层析法因具有分离速度快、操作易、结果准确等优点而得到了快速发展。李升锋等[10]以含水量 70% 的十二烷基硫酸钠-正丁醇-正庚烷-水微乳液为展开剂，在聚酰胺薄膜上使桑叶黄酮类化合物得到了分离，产生了12个斑点，该法优于常规薄层层析法。余婷婷等[11]用颜色反应、薄层层析与紫外扫描光谱3种方法对玉米须黄酮类化合物进行初步分析，得出玉米须黄酮的主要成分是木樨草素、芹菜素与刺芒柄花素。

1.4 高速逆流色谱法

高速逆流色谱分离法是一种新型高效的液-液分配色谱技术，它不用固相载体作固定相，具有分离效率高、重现性好、适用范围广且能连续自动等优点，对于许多种天然活性组分的分离都具有较好的分离效果。李 倩等[12]用高速逆流色谱分离纯化新疆圆柏枝叶中的黄酮类成分，首次从圆柏属植物中分离得到了槲皮素-3-O-（6″-O-乙酰基）-β-D-吡喃葡萄糖苷。孙常磊等[13]采用高速逆流色谱法分离纯化灯盏细辛中的黄酮类化合物，结果从粗提液中分离得到黄芩素、木犀草素、槲皮素和芹菜素4个黄酮类化合物，纯度分别为 94.6%、92.5%、98.2%、97.5%。

1.5 双水相萃取法

双水相萃取技术是一种高效温和的生物分离技术，因其具有成本低、易操作、易保留生物活性、萃取分相时间短等优点而被广泛应用于天然活性成分的提取与精制。目前，很多研究表明，双水相萃取技术在黄酮类化合物的分离纯化中已经取得了较好的分离效果，有望成为一种新型的黄酮类化合物的分离纯化方法。丁 霞等[14]的研究表明，采用丙酮-K2HPO4双水相萃取体系分离纯化大蓟总黄酮，在室温25 ℃、丙酮体积分数 70%、K2HPO4 的质量浓度 0.24 g/mL、pH值为8.0的条件下，大蓟总黄酮的萃取得率达96.8%，黄酮浸膏纯度达89.8%，表现出较佳的纯化效果和较高的萃取效果。池汝安等[15]研究了葛根总黄酮在不同乙醇-无机盐双水相体系中的萃取效果，结果表明乙醇/磷酸氢二钾双水相系统为最佳体系，在最佳萃取条件下葛根总黄酮在两相中的分配系数达35.99，萃取率高达99.23%。

1.6 膜分离法

膜分离法是利用膜具有选择透过性，在外力（压力差、浓度差、电位差）推动作用下，实现原料液中不同组分的分离、纯化和浓缩。依据膜孔的分子大小可分为微滤膜（MF）、超滤膜（UF）、纳滤膜（NF）、反渗透膜（RO）等。易克传等[16]使用两级膜技术纯化了菊花总黄酮，先利用孔径为0.5 μm的无机陶瓷膜对菊花水提液进行除杂和澄清，再使用超滤膜，使水提液的总黄酮纯度达到 19.81%，使用这种膜分离技术操作条件温和、分离效果较好。

2 黄酮类化合物在农业生产中的应用

2.1 利于粮食增产

黄酮类物质能促进植物的光合作用，有助于植物的根、茎、叶的生长发育，因而对蔬菜、葡萄、柑桔等多种作物具有明显的增产作用。喷施竹叶黄酮的辣椒长势好，株高较对照品增加了97.5%，耐寒性也得到了一定程度的提高[17]。竹叶黄酮也能增加小白菜的产量，并能改善其品质[18]。

2.2 用作植物源农药

黄酮类化合物普遍存在于植物体内，植物的花、果实、种子等部位都发现含有这些活性物质，其来源十分丰富，利用其杀虫、杀菌、抗草等的特性，可制成植物源农药。与传统农药相比，植物源农药对环境友好，其靶标生物易灭杀，对非靶标生物相对安全，甚至会促进植物生长，因而发展势头迅猛[19]。据报道，0.3%苦·小檗碱·黄酮水剂可有效防治多种病毒病和多种真菌性病害。张武军等[20]利用该水剂防治辣椒病毒病，2年的田间试验表明，使用浓度为30 mg/L时，防效为55%～76%。对飞机草和苦槛蓝进行乙醇浸提、氯仿萃取，可得到6种黄酮类化合物，它们对小菜蛾具有一定的产卵忌避和拒食作用，可开发成植物源农药[21]。刘保川等[22]从小麦叶片的醇提液中萃取分离得到2种黄酮类物质，发现它们对麦长管蚜的生长发育有明显的抑制作用。水稻麦黄酮也被发现可引起褐飞虱绝食、忌避产卵，甚至发生死亡[23]。

2.3 促进动物生长，改善肉质

添加黄酮的饲料可以有益于动物肠道的健康，促进肠道对营养物质的消化吸收，提高对钙的吸收能力，有利于动物生长性能的提高。左瑞华等[24]研究了蕨菜黄酮对皖西白鹅雏鹅生长的影响，发现蕨菜黄酮作为雏鹅饲料添加剂可明显提高皖西白鹅雏鹅的生产性能，尤其在体重和体长2个方面表现显著。欧阳克蕙等[25]发现，试验组添加苜蓿黄酮后鸡的平均日采食量有下降趋势，但日增重和饲料报酬提高，并提高了鸡肉的品质。陈仁伟[26]的研究表明，添加沙葱黄酮于舍饲肉羊日粮中，让试验羊自由采食，试验期60 d后发现肉羊的采食量和平均日增重较对照组均得到了提高，料肉比降幅显著，并且提高了羊肉中的总氨基酸和必需氨基酸量。

2.4 类雌激素作用

黄酮类物质可与雌二醇激素受体结合，发挥类雌激素的作用，能促进动物胚胎发育，增加泌乳量和产蛋量，调节内源性激素水平，加速動物的生长。赵 萌等[27]将藤茶总黄酮添加到仔猪日粮中，研究了添加量对仔猪生长性能的影响，发现添加量为0.5%时，仔猪的生长性能显著提高，还能抑制仔猪的呼吸道疾病。大豆黄酮能够提高奶牛的生长激素（GH）、催乳素（PRL）、雌二醇（E2）水平；若将大豆异黄酮和有机硒添加到母猪日粮中，可以改善母猪的繁殖性能和仔猪的生长性能，减少哺乳期母猪失重[28]；在妊娠后期每天肌肉注射染料木黄酮，能够提高母猪血液IGF-1浓度和新生仔猪胴体脂肪，降低仔猪断奶前死亡率[29]。

2.5 抗氧化及免疫作用

黄酮类物质在抗氧化和免疫活性方面具有明显功效，其具有消灭自由基、抑制脂质过氧化的作用，并能调节机体的体液免疫功能。若在饲料中添加一定量的大豆黄酮，奶牛血清GSH-Px 酶活性、MDA含量、SOD 活性与对照组相比均显著提高了，同时一定程度上提高了奶牛的免疫功能[30]。若对肉羊喂食沙葱总黄酮，添加量为11～33 mg/kg时，肉羊体内抗氧化指标明显增强，并且其效果具有时间和剂量依赖性，但要注意需持续饲养30 d才起效用[31]。

3 结论

黄酮是植物体内重要的活性物质之一，因其来源广泛，药理及生物功效活跃，对人、畜无毒，不污染环境，对作物不致畸，在农业生产中已成为研究热点。目前黄酮大多从中草药、粮食作物或水果中提取，原料价格相对昂贵，提取成本较高，难以大规模应用于农业生产。若能从农业废弃物中提取出大量黄酮类物质，则经济效益可观，也可实现农业可持续发展。开发天然活性物质黄酮在农业生产中的应用，必将具有广阔的应用前景。

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