绿原酸的提取分离及其在食品中的应用

◎ 张 艳，严晓波，姚秋萍，卫亚丽

（1.贵州民族大学 民族医药学院，贵州 贵阳 550025；2.贵州民族大学 工程技术人才实践训练中心，贵州 贵阳 550025）

绿原酸（Chlorogenic Acid，CGA），又名咖啡鞣酸，是植物体内有氧呼吸过程中经莽草酸途径产生的一种苯丙素类次生代谢产物，是由奎宁酸3位羟基与咖啡酸1位羧基缩合形成的含酯键的羟酚酸（3-咖啡酰奎宁酸）。

1 CGA的理化性质

CGA的分子式为C16H18O9，相对分子质量为354.30，半水合物为白色或黄色针状结晶，在110 ℃时为无水化合物，淡黄色固体，熔点为208 ℃。室温条件下，CGA在水中的溶解度较低（约为4%），易溶于丙酮、乙醇及甲醇，微溶于乙酸乙酯，难溶于苯、氯仿、乙醚等亲脂性有机溶剂。CGA分子结构含有酯键、不饱和双键、多元酚不稳定结构，易通过分子内酯基迁移而发生异构化，因此天然植物中提取的CGA常为混合物，导致CGA的提取纯化难度较大。CGA受热见光易氧化分解，提取过程中应避免高温、强光和长时间加热，CGA供试液需放置在棕色瓶中，在冰箱（4 ℃）中保存。

2 CGA的主要来源与分布

CGA在植物界中广泛存在，在双子叶植物和蕨类植物中居多，主要存在于忍冬科忍冬属、菊科蒿属等植物中。在中药材和食物中分布广泛，如金银花、杜仲、茵陈、牛蒡等，其他植物如绿咖啡豆、向日葵、蒲公英、菊花、茶叶、烟草、苹果、土豆、木瓜和桃花等[1]植物中都有CGA存在，其中金银花和杜仲中CGA含量较高，研究最为广泛。

3 CGA的提取方法

CGA的提取方法有多种，可概括为传统提取法、物理提取法、酶解法和超临界流体萃取法。传统提取法包括水提法和醇提法，物理提取法包括超声辅助、微波辅助、微波-超声辅助及超高压提取法等。

3.1 传统提取法

3.1.1 水提法

水提法是以水为溶剂浸提出植物中的CGA。陈媛等[2]利用水提法提取山银花中CGA，以提取时间、料液比和溶剂pH为自变量，通过正交实验优化提取工艺，得出提取时间为1 h、料液比（W/V）为1∶30、溶剂pH=10为最佳提取条件，得率可达1.84%。张由明[3]研究表明，溶剂pH为2.8、料液比1∶6、提取温度79.8 ℃、提取时间3 h为绿咖啡豆中CGA提取的最佳条件，提取率为91.9%。水提法的特点是所需设备简单、成本较低，操作简便，但提取时间长、提取率低、提取杂质较多。

3.1.2 醇提法

醇提法是利用CGA具有极性且易溶于甲醇、乙醇的特性来提取原料中的CGA。鲁道旺等[4]研究表明，金银花中CGA的最佳提取条件为料液比（W/V）为1∶30、乙醇体积分数为80%、提取温度为90 ℃、提取时间为70 min，该条件下提取率可达3.63%。舒孝顺等[5]考察发现在料液比为1∶10、乙醇体积分数70%，提取温度80 ℃、提取时间为2 h时，提取2次所得红腺忍冬花中CGA的提取率为4.85%。醇提法操作简便，应用范围广，但消耗溶剂量大，提取率仍然较低。

3.2 物理提取法

3.2.1 超声辅助提取法

超声辅助法是利用超声波产生的微射流和冲击波，加速胞内物质的释放和扩散，使有效成分更好的溶解到有机溶剂中，从而提高提取率。宋越东等[6]通过响应曲面法确定了荞麦叶中CGA超声提取的最佳工艺条件为乙醇体积分数50.5%、超声温度为31 ℃、超声时间为18 min，荞麦叶中CGA提取率可达36.511 5 mg·g-1。吴红艳等[7]利用超声辅助法对杜仲叶中CGA的提取工艺进行研究。在超声功率270 W、提取温度为45 ℃、提取时间75 min、甲醇体积分数70%时，CGA提取率为2.529%。超声助提取法通过超声波辅助，提取温度低、省时高效，且相较于传统提取法，收率提高、提取物杂质含量少。

3.2.2 微波辅助提取法

微波辅助提取法主要是利用微波加热的特性、通过调节微波加热参数，对物料中的目标成分进行选择性加热，以实现对目标成分的提取分离。高瑞苑[8]利用微波辅助提取法提取款冬花中的CGA，在乙醇体积分数60%、料液比1∶80、微波功率200 W、提取时间7 min的最佳条件下，CGA提取率为11.19%。汪芷玥等[9]利用响应面法对提取工艺进行优化，确定料液比1∶20、微波功率640 W、微波时间25 s为最佳提取条件，得到麻城福白菊中CGA的提取率为6.25%。微波辅助提取法提取率较高，但该技术只适用于对热稳定的成分，微波加热可使热敏性物质变性失活，对样品有限制。

3.2.3 微波-超声辅助提取法

微波-超声辅助提取法利用微波和超声的特有优势，加速目标物的溶出，从而提高提取效率。刘振春等[10]考察葵花籽中CGA的提取工艺条件发现，在料液比1∶25、超声波功率300 W、微波功率540 W、微波时间90 s和乙醇体积分数65%条件下，CGA提取率达3.27%。关海宁等[11]研究表明，微波时间34 s、超声功率160 W、超声温度80 ℃、超声时间20 min、乙醇体积分数52%和料液比1∶22为稻壳中CGA的最佳提取工艺条件，此条件下CGA得率可达3.94%。超声波-微波提取法具有提取时间短、提取得率高、提取物的结构未被破坏等特点。

3.2.4 超高压提取法

超高压提取法是在常温下用一定流体静压力作用于料液，在预定压力保持一段时间，使细胞内外压力达到平衡后迅速卸压，使细胞内外渗透压力差突然增大，导致细胞内有效成分穿过细胞的各种膜而转移到细胞外提取液中，从而提取成分的方法。叶陈丽等[12]研究超高压提取法提取金银花中的CGA，在提取压力为100 MPa、提取时间为28 s、液固比75 mL·g-1时CGA提取率最高，为24.68 mg·g-1。浦娜娜等[13]研究表明，超高压处理提取金银花中CGA的最优条件为压力325 MPa、保压时间10 min、乙醇体积分数60%、料液比1∶10（g/mL），提取时间2 h，CGA提取率为4.872%±0.049%。超高压提取法具有可常温提取、提取率高、纯度高等特点。

4 CGA在食品中的应用

CGA作为一种新型天然防腐保鲜剂被广泛应用于食品行业。如在肉制品和水产品中作为抗氧化和抗菌剂，延长肉类的保质期，防止水果腐烂，还可用于饮料或保健功效的食品中，CGA还具有增香和护色作用。

4.1 抗菌防腐

SUN等[14]研究发现，用CGA处理冷藏的新鲜鸡肉能使肠炎沙门氏菌的存活数明显降低，CGA导致了肠炎沙门氏菌的细胞膜损伤，还抑制了苹果酸脱氢酶和琥珀酸脱氢酶的活性，使细胞膜和细胞代谢被破坏，最终导致细胞死亡。表明CGA有被开发为防腐剂以控制肠炎沙门氏菌相关的食源性疾病的潜力。ZHANG等[15]发现CGA对Diaporthe sp.引起的猕猴桃果实采后腐烂具有防控作用。CGA通过诱导Diaporthe sp.菌丝体中的线粒体ROS爆发，导致线粒体功能障碍并触发真菌细胞凋亡，且CGA对果实品质没有任何不利影响。表明CGA可作为一种安全、天然的抗真菌剂用于控制猕猴桃的采后腐烂。

4.2 抗氧化

SAZ等[16]研究了马铃薯皮提取物作为活性食用薄膜中的抗菌剂和抗氧化剂的应用，研究表明，提取物对大肠杆菌、肠炎沙门氏菌和金黄色葡萄球菌有良好抑菌性，且抗氧化能力与丁基化羟基茴香醚（BHA）和丁基化羟基甲苯（BHT）等合成抗氧化剂相当，HPLC分析表明，马铃薯皮提取物中主要酚类物质是绿原酸、新绿原酸和咖啡酸。CAO等[17]研究了CGA-壳聚糖复合涂膜对乌鳢抗氧化、抗菌和感官特性的影响，研究发现，涂覆CGA-壳聚糖复合涂膜的鱼片中，脂质氧化和蛋白质氧化均受到了明显抑制。

4.3 护色、增香

邱华振等[18]研究了金银花醇提物对水溶性红曲色素的护色作用，发现在pH=4的条件下，添加金银花醇提物后，红色素和黄色素的色素保存率分别增加了4.58倍和5.93倍。通过HPLC分析发现，金银花醇提物中含有大量的CGA。验证实验表明，分别向红色素、黄色素溶液中添加0.5 mg·mL-1的CGA，色素保存率分别增加了2.18倍和3.20倍，证明护色作用与CGA密切相关。唐薇[19]研究表明，绿咖啡豆CGA的加入不仅使橘子饮品储藏期延长，且对其气味和色泽有一定保护作用，而CGA自带的清新酸味与果汁融合，可起到一定的增香作用。

5 结语

国内对CGA的研究起步较晚，尽管目前对植物中CGA的提取分离研究取得了一定成果，但对CGA的精制和深度开发利用仍显不足，稳定性差、溶解度低、吸收较差等问题，使得CGA在食品中应用中十分受限。可通过纳米封装、固体分散体等技术改善其缺陷，提高生物利用度，开发安全高效的天然食品添加剂。此外，对CGA源植物及其应用潜力进行深度挖掘以及系统研究CGA作用机制和代谢途径具有重要的现实意义。