亚临界水提取技术应用于黄酮类化合物的研究

张益萍　杨家琛

摘   要：介绍了近十几年亚临界水提取技术在黄酮类化合物提取方面的应用。该提取法与其他提取技术相比，有提取率高、操作简单等优点，是一种绿色环保的新型提取技术。

关键词：亚临界水提取技术;黄酮;影响因素

黄酮类化合物分布广泛，是一类很重要的天然化合物[1]，具有抗氧、抑菌和降低血脂等作用，有较高的药用价值和容易获取原材料的特点，提取工艺较成熟和多样化。

在黄酮的提取方法方面，最近兴起的有亚临界水提取技术（Sub-Critical Water Extraction，SWE）。在化合物的提取中，可以根据其具体的性质和实验条件来选择最合适的提取技术，达到天然产物的活性和产率都是最高的结果。新型提取技术的出现是中药现代化发展的必然趋势，也为天然产物的有效提取开拓了新的方向。目前，将亚临界水提取技术发展成中药提取技术更接近传统的中药煎煮方式，避免了有机溶剂的应用和污染，成本低廉，对黄酮产品的生产和利用具有重要意义。

1    亚临界水提取技术在黄酮类化合物方面的应用

1.1  原理

水是一種廉价、安全、环保、容易获取的物质，可通过控制温度和压力等实验条件来萃取不同极性的物质。水具有很好的溶解能力和渗透能力，是一种理想的提取溶剂。因此，当通过超临界流体法提取天然产物的效果较差时，亚临界水可用于提取天然产物，水的温度升高，介电常数逐渐减小，极性从强变弱，溶质按极性由高到低被提取出来。在低温低压条件下，水的极性升高，可以提取强极性的天然产物。亚临界水萃取可用于其他方法难以提取的天然产物，通过控制温度和压力也可以提取强极性物质和挥发性物质，这是亚临界水相较于CO2作为萃取剂具有的显著优势。

1.2  装置

自组装亚临界水提取设备如图1所示[2]，该方法易操作，组成类似于超临界提取方法。与超临界CO2流体处理相比，亚临界水处理更简单，但是亚临界水的实验条件严格，需要严格的温度控制和消毒处理。此外，亚临界水提取可与高效液相色谱（High Performance Liquid Chromatography，HPLC）、气相色谱-质谱（Gas Chromatography-Mass Spectrometer，GC-MS）等分析仪器连用，达到分离分析连续应用的标准要求。根据不同天然产物的理化性质，选择适合亚临界水提取的装置。

1.3  影响因素

1.3.1  提取温度

温度是影响亚临界水提取方法的主要影响因素，可以通过调节温度来提取不同极性的物质，也可以通过影响原料黏度、表面张力和溶解速度（溶剂的分子运动速度）来影响提取率。刘淑兰等考察大豆渣饼中提取黄酮的影响因素时，得出130 ℃时提取率最大。温度影响酱渣饼中蛋白质的黏度，从而降低了大豆酱渣饼的溶解性。可见，可以通过改变温度、改变物质的理化性质降低其提取率。周丽等发现，在120 ℃时葛根中的总异黄酮的提取率达到最大，高于120 ℃时，猜测是由于非提取成分形成泡沫包裹在原料的表面，降低提取率将温度调至合适的范围可以加速分子的运动、提高溶解度、提高得率。

1.3.2  提取压力

压力对提取率影响较小。Jiménez-Carmona等在研究从马郁兰中提取精油时，压力的变化对提取率不产生显著性影响。亚临界水只要适当的压力使水保持在液态，通常为16 MPa，因此，压力的要求比较容易实现，装置也比较简单。在很多亚临界水提取的单因素验证实验中，不对压力条件进行讨论，如果有条件，尽量调节压力在最优条件，以保证实验结果的可信度。

1.3.3  提取时间

提取时间通常较短。李小斌等在山楂中黄酮的萃取时间优化中发现，最佳提取时间为90 min，该时间为亚临界水提取工艺的平衡点，并通过单因素实验加以验证。薄采颖等用亚临界水提取协同大孔树脂纯化杨树芽中总黄酮的结果表明，提取时间10 min为最佳工艺条件。从以上学者的实验分析讨论可知，若用于工业化的生产，亚临界水提取技术是一个缩短时长、提高效率的理想提取技术。宋秀梅等考察在大豆胚芽上利用亚临界水提取法，最佳提取时间为30 min。从大量学者的实验数据来看，一般提取时间不超过1 h，这是亚临界水提取的显著优势。在最佳提取时间的前后，天然产物的提取率或者活性都会有所降低，提取时间的影响可能与原料中黄酮类化合物的分解有关。

1.3.4  液料比

液料比对得率有显著影响。张永忠等探索出液料比在50∶1时，红三叶总异黄酮的得率最大。液料比过小可能会导致净化和其他工作的困难，确定最佳液体与材料比率是黄酮类化合物产量的关键。刘孝宁等提取芦巴籽粨中的总黄酮时，最佳液料比为62.73∶1。结果表明，不同物质、不同条件下的最佳液料比也不同。李金凤等探讨了液料比对于黄酮氧化指标的影响，最佳提取液料比为40∶1。学者们已经在很多方面讨论了液料比的影响，因此，可以综合比较设计实验，最终确定最佳的液料比。

2    亚临界水提取黄酮类化合物的实验条件总结

目前，亚临界水萃取在黄酮类化合物中的应用越来越多，这也显示了方法的显著优势。总结几位学者的最佳实验条件，如表1所示。

3    与其他提取黄酮类化合物技术的比较

提取黄酮化合物有多种方法：热水提取法、微波提取法、超声波提取法等。与这些方法相比，亚临界水提取法具有简单、环保等优点，应用范围广泛，涉及食品、制药、分析、生物等各个方面。此外，亚临界水萃取结合树脂纯化技术可提高总黄酮的纯度[3]。每种提取技术都有其优缺点，根据化合物的特殊理化性质和所需达到的效果，选择合适的提取工艺。

4    结语

目前已经报道了亚临界水提取方法在提取各种天然产物如黄酮类、蒽醌类和挥发油方面的应用，优点是设备简单、提取率高、绿色环保等，已被许多学者所采用，在分析、生物、生态和食品等方面取得了很大进展。在中药分析、天然产物分子活性研究、质量控制、质量转化和评价等方面也具有良好的应用和发展前景。未来，会对亚临界水提取技术进行创新，比如与分析仪器或纯化技术的联用，有助于工业化发展。

[参考文献]

[1]何國鑫，陈华国，邓青芳，等.黄酮类化合物抗肝损伤的作用机制研究进展[J].中国现代应用药学，2019，36（12）：1 583-1 591.

[2]邓丽娟，洪   霞，钱滢文，等.亚临界水提取黑枸杞花青素工艺研究[J].食品研究与开发，2018，39（12）：14-19.

[3]高喜霞，程   妮，曹毛毛，等.杨树芽总黄酮的提取工艺及其抗氧化活性研究[J].西北大学学报，2018，48（5）：672-680.

Application of sub-critical water extraction technology in flavonoids extraction

Zhang Yiping1， Yang Jiachen2

（1.School of Traditional Chinese Pharmacy， China Pharmaceutical University， Nanjing 211198， China;

2.College of Engineering， China Pharmaceutical University， Nanjing 211198， China）

Abstract：Introduces the application of subcritical water extraction in flavonoids extraction in recent decades. Compared with other extraction techniques， it has the advantages of high extraction rate and simple. It is a green and environmental protection new extraction technology.

Key words：sub-critical water extraction; flavonoids; influence factors