蒲公英绿原酸的提取和纯化方法研究进展

2023-03-21 18:22谢光凡
农产品加工 2023年1期
关键词:硼酸大孔绿原

谢光凡,李 芳,袁 蒙

(1.渭南师范学院,陕西 渭南 714000;2.渭南技师学院,陕西 渭南 714000)

蒲公英(Taraxacum mongolicum Hand.-Mazz.),又名婆婆丁、黄花地丁、白鼓丁、华花郎等,为菊科蒲公英属多年生草本植物[1],资源丰富且在我国分布范围广泛。蒲公英含碳水化合物、脂肪、蛋白质、多种矿物质元素和维生素等营养成分,同时含有黄酮类、多糖类、植物甾醇类、萜类、酚酸类等多种活性成分[2]。绿原酸是蒲公英活性成分酚酸类的主要成分之一,具有抗菌、抗病毒、抗肿瘤、抗氧化、抗炎和治疗代谢性疾病的作用[3-5],在食品、医药、化工等领域具有广阔的应用前景[6-10]。蒲公英绿原酸的提取及纯化技术是蒲公英绿原酸的主要研究方向,也是蒲公英绿原酸应用研究的重要环节。综述了近年来蒲公英绿原酸的提取和纯化技术研究进展,以期为蒲公英绿原酸的研究及资源的合理开发利用提供理论依据。

1 蒲公英中绿原酸的提取

目前,广泛应用的蒲公英绿原酸提取方法主要有水提法、醇提法、酶解提取法等。

1.1 水提法

绿原酸类物质易溶于水,试验中常用热水浸提法提取绿原酸类物质。王鹏等人[11]通过热水浸提新鲜的叶、根及干制的叶和根提取蒲公英中绿原酸,得出鲜叶、鲜根中绿原酸含量分别是2.936 70~3.722 02 mg/g FW,0.765 4~1.058 6 mg/g FW;干叶、干根中绿原酸含量分别为18.401 00 8~25.944 55 mg/g DW,5.366 5~10.811 5 mg/g DW。通过响应面分析试验得出蒲公英干叶绿原酸的最佳提取工艺为温度97 ℃,时间6 min。耿敬章等人[12]以水为溶剂,以蒲公英为研究对象,通过正交试验得出蒲公英绿原酸的最佳提取工艺为料液比1∶14,物料粒度80 目,提取温度90 min。利用热水浸提法提取蒲公英绿原酸,随着提取温度提高,植物细胞壁受到破坏导致绿原酸物质溶出,但是绿原酸本身性质不稳定,加热时间过长会导致绿原酸分解,因此以水为溶剂提取蒲公英绿原酸,需要根据工艺流程进行优化,较为不便。但是在用复合方法提取蒲公英绿原酸时常选用水为提取的浸润剂[2]。特别是在以蒲公英绿原酸含量为提取指标的复合饮料制作工艺中,水不仅仅是浸提溶剂,同时作为复合饮料的主要成分,是蒲公英饮料制作的常用溶剂,具有工艺简单、成本低的优点。

1.2 醇提法

绿原酸类物质易溶于甲酸、甲醇、乙醇、丙酮等有机溶剂,基于提取溶剂的价格及安全性方面考虑,常选用乙醇溶剂从蒲公英中提取绿原酸。沈奇等人[7]以乙醇为提取试剂,以蒲公英全草为研究对象,通过正交试验设计方法得出蒲公英绿原酸的最佳提取工艺为物料比1∶16,温度60 ℃,时间2 h,乙醇体积分数80%,提取率达60%以上。王爱萍等人[13]以乙醇为溶剂,以蒲公英和金银花(1∶1) 为研究对象,通过正交试验设计方法,得出乙醇体积分数是影响绿原酸提取的最大因素,最佳提取工艺为乙醇体积分数75%,料液比1∶10,回流提取2 次,每次1.5 h。同时,在复合方法提取蒲公英绿原酸类物质,常也选用乙醇作为浸润剂[14]。虽然有机溶剂提取绿原酸一般能耗少、工艺简单,但是存在提取耗时长,溶剂使用量大、回收困难等缺点[15]。

1.3 酶解提取法

蒲公英植物壁的主要成分为纤维素、果胶等大分子物质,为了提高蒲公英绿原酸的提取率,需在试验前期利用纤维素酶和果胶酶对蒲公英进行处理,一般可分为酶解水提法和酶解醇提法。林春梅[2]以蒲公英干粉为研究对象,用去离子水进行浸润,通过正交设计试验得出蒲公英绿原酸的最佳提取工艺为5 g/L 纤维素酶3.0 mL,提取温度50 ℃,提取时间1.0 h,绿原酸提取率为10.031mg/g。王轩等人[16]以蒲公英干粉为研究对象,用60%乙醇进行浸润,通过正交设计试验得出蒲公英绿原酸提取的最佳工艺为纤维素酶添加量0.8%,酶解温度40 ℃,酶解时间1.5 h,料液比1∶16,提取率为2.350%。酶提法具有得率高、产物纯度较高的优势,但存在生产成本高、酶的活性易受反应体系的影响、结果重现性差的缺点。双酶及复合酶提取蒲公英绿原酸的报道较为鲜见。

利用超声波的空化、机械、热效等加速蒲公英细胞内绿原酸的扩散,辅助酶提取法进行蒲公英绿原酸提取。徐树来等人[14]以干蒲公英茎叶为研究对象,通过单因素试验及响应面试验设计得出蒲公英绿原酸的最佳提取工艺条件为纤维素酶添加量0.3%(占干料的百分比),酶解时间1.0 h,酶解温度50 ℃,酶解pH 值4,超声功率163 W,超声时间1.7 h,料液比1 ∶20,平均得率为2.14%±0.02%。与林春梅[2]在蒲公英绿原酸纤维素酶法提取工艺的优化中酶的条件吻合。同时在利用超声联辅助酶提取方法时,还应考虑酶作用和超声波辅助作用的先后顺序。徐树来等人[14]在采用酶法- 超声组合的提取方法时,先让纤维素酶作用后,使一部分细胞破裂后,利用超声波进一步提取。利用超声波辅助酶提取法具有条件温和、提取时间短、得率高的优点,但是存在设备稳定性欠佳的缺点。

除上述主要提取方法外,蒲公英绿原酸类物质提取的方法还有超临界流体萃取法[17]、超高压提取法[18]、微波辅助提取[19]等,但是在蒲公英绿原酸提取上应用较少,方法还不成熟。今后还应借鉴高新的提取技术进行蒲公英提取,以便得出较高的提取率。

2 蒲公英中绿原酸的纯化

蒲公英绿原酸功能活性的发挥需要将蒲公英绿原酸粗提物进行进一步的分离纯化。常用的蒲公英绿原酸纯化方法主要有大孔吸附树脂法、聚酰胺树脂法、亲和色谱法等。

2.1 大孔吸附树脂法

大孔吸附树脂法是指利用具有大孔结构但不含有离子交换基团的一种分子吸附剂对粗提物进行纯化的经典技术,具有操作简单、选择性好、成本低、循环使用的优势。尹佳乐等人[20]以蒲公英叶为研究对象,选用D1300,HZ-816,NKA-9 3 种不同型号的大孔树脂进行研究得出:NKA-9 型大孔树脂因其特殊的空间结构和较强的极性,可以对绿原酸进行更好吸附。蒲公英叶绿原酸得率为36.87 mg/g,绿原酸损失率为13.1%。贾梅珍等人[21]以蒲公英干草为研究对象,对蒲公英中绿原酸粗提液经ZnCl2沉淀后,选用JAD-1400 型大孔吸附树脂进一步纯化,纯化后绿原酸提取率为4.92%。

2.2 聚酰胺树脂法

聚酰胺树脂法主要是利用聚酰胺分子中含有丰富的酰胺基团,可与酚类、醌类、硝基化合物等形成氢键而被吸附,不能形成氢键的化合物而被分离[22]。金慧荣[23]以蒲公英干粉为研究对象,采用聚酰胺树脂对蒲公英中绿原酸进行纯化,聚酰胺树脂对蒲公英绿原酸的吸附率为93.49%,解析率为81.25%。

2.3 硼酸亲和色谱法

硼酸亲和色谱法是以硼酸为配位体,利用硼酸基团可逆结合含顺二羟基结构的化合物,与之生成稳定的五元环,从而特异性地分离和富集顺式二羟基化合物的液相色谱。绿原酸具有顺式二羟基结构,可用硼酸亲和色谱纯化富集。杨琴等人[24]以4 - 乙烯基苯硼酸为单体,在毛细管中原位制备硼酸亲和杂化整体柱,在中性条件下实现了对蒲公英中活性成分绿原酸的选择性富集。胡青红等人[25]也以4 - 乙烯基苯硼酸为功能单体,制备硼酸亲和毛细管整体柱,选择性地富集了蒲公英和刺果卫矛中的活性物质绿原酸。

3 结语

蒲公英绿原酸具有良好的生理活性,在食品、医药、化妆品、香烟等方面具有较好的应用前景。随着蒲公英绿原酸的需求量不断增大,低成本、高提取率、高纯度、无污染的提取纯化技术是今后蒲公英绿原酸提取纯化研究的主要方向。

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