黄酮类化合物提取方法概述

李 伟

（1.黑龙江省农业科学院畜牧兽医分院，黑龙江 齐齐哈尔 161005；

2.黑龙江省草原与牧草育种重点实验室，黑龙江 齐齐哈尔 161005）

0 引言

黄酮类化合物具有多种生物活性，如抗炎、抗氧化、抗病毒、抗菌等[1]。由于天然的无抗属性，其在食品、医药、保健品、化妆品、饲料添加剂等领域都引起了极大关注，但如何将其从植物中高效提取出来，仍是急需解决的问题，回顾、分析和讨论了多种回收（提取） 黄酮类化合物的方法，描述了提取方法的进展和未来将会面对的挑战，为其进一步开发利用提供依据。

1 黄酮类化合物的分类

黄酮类化合物通常由2 个苯环和中心三碳形成，根据杂环的连接部位、氧化程度和三碳的不饱和度等[2]，分为以下几个亚类：黄酮类（Flavones）、黄酮醇类（Flavonols）、黄烷酮类（Flavanones）、黄烷醇类（Flavanol）、异黄酮类（Isoflavones）、花青素类（Anthocyanins）、查尔酮类（Chalcones）[3-4]。

2 黄酮类化合物的提取方法

黄酮类化合物中的极性苷元或类黄酮糖苷常用纯醇或水- 乙醇混合物提取，对于极性较小的类黄酮，常用氯仿、二氯甲烷、乙醚或乙酸乙酯萃取[5]。传统提取方法设备简单、成本低，但溶剂用量大、提取时间较长、能耗高，有时需要用到有毒、有害、危险溶剂（如甲醇、乙酸乙酯和石油醚等）[6]。非传统方法采用现代的、生态的方法，提取时间短，但设备昂贵、复杂，通常需要在高温高压下工作。

2.1 热回流提取法

热回流提取（Heating Reflux） 是一种固- 液萃取，通过让热溶剂从固体组织中浸出化合物来实现，该技术允许在高温下提取固体，而不会在蒸发过程中损失溶剂，但不适用于受热易遭受破坏的原料成分的提取[7]。

2.2 煎煮提取法

煎煮（Decoction） 是用水煮沸植物材料来制备汤剂，汤剂是一种从药用植物材料中提取活性化合物的水基制剂，当使用坚硬的纤维植物、树皮和根，以及含有水溶性化学物质的植物时，煎煮是首选方法，材料需要被粉碎成小块或粉末，便于活性成分释放到汤剂中[8]。

2.3 浸渍提取法

浸渍（Maceration） 是通过将植物材料浸泡在水或乙醇中来制备溶液，是一种固液萃取方法。在此过程中，将粉末状固体材料置于密闭容器中，并添加溶剂，静置，偶尔摇晃，溶剂有足够的时间通过细胞壁扩散，以溶解植物中的成分。该过程仅通过分子扩散进行，在达到所需时间后，液体被过滤掉，压榨固体残留物以回收尽可能多的溶剂，当溶剂为水且浸渍时间较长时，可添加少量酒精以防止微生物生长[9]。

2.4 渗透提取法

渗透（Percolation） 是将粉末状的有组织药用植物包装在一个渗滤器中，随着溶剂的添加，干燥材料膨胀，浸渍后，打开出口，以受控速度过滤溶剂，并连续添加新鲜溶剂，直到渗滤液达到成品所需体积的75%左右，压榨残渣，并将压出的液体添加到渗滤液中，得到80%~90%的最终体积，混合液通过过滤或静置，然后倾析来澄清，重复该过程，直到渗滤器中没有残留的溶剂[8]。

2.5 索氏提取法

索氏提取法（Soxhlet Extraction） 最早由德国化学家Soxhlet 于1879 年提出。首先，将少量干燥样品放置在滤纸套管中，然后将套管放在蒸馏瓶中，蒸馏瓶中含有溶剂，达到溢流液位后，用虹吸管吸出滤纸套管支架的溶液，虹吸管将溶液卸回到蒸馏瓶中，该过程重复进行，直到提取完成[10]。索氏提取最重要的优点是反复使样品与溶剂的新鲜部分接触，可以防止溶剂被可萃取材料饱和的可能性，增强从基质中提取分析物的能力[11]。

2.6 超声辅助提取法

超声波是指频率（Ultrasound-Assisted Extraction）（>20 kHz） 高于人类听觉可听频率范围（20 Hz~20 kHz） 的机械波。这些波由一系列压缩和稀薄循环组成，可以通过固体、液体或气体介质传播，导致分子从其原始位置移位，在高强度声波中，稀疏过程中的负压超过了将分子连接在一起的吸引力，从而将它们拉开并产生空化气泡，这些气泡通过聚结生长，然后在压缩阶段崩塌，形成热点和极端局部条件，坍塌的空化气泡产生冲击波，加速粒子间碰撞导致细胞结构的碎裂，使活性成分溢出[12]。

2.7 微波辅助提取法

微波辅助提取（Microwave assisted extraction）已成为从植物基质中分离生物活性化合物的常用方法。微波是非电离电磁波，位于电磁频谱中低频率的射频范围和高频率的红外范围之间，在300 MHz~300 GHz 的频带内；915 MHz 被认为最适用于更大穿透深度的工业应用，而2 450 MHz 频率通常用于家用微波炉和提取应用，以及用于分析化学目的的各种装置[13]。微波会导致细胞结构内部的温度突然升高，细胞壁破裂，活性成分被释放到周围的介质中。

2.8 红外辅助提取法

红外辅助提取（Infrared assisted extraction） 中红外能量从红外发射器（灯） 分散，从而暴露产品表面，产品表面容易吸收并受热，是一种直接的加热形式，通过红外辐射加热溶剂和植物材料，加速分子振动，加快了植物材料中化合物的溶出，这也是红外系统固有的高能效激活反应或有利于提取的主要原因[14]。

2.9 酶辅助提取法

酶法（Enzyme-Assisted Extraction） 是传统溶剂法的潜在替代方法，酶是帮助提取、修饰或合成天然复合生物活性化合物的理想催化剂。酶提取是基于酶催化反应的固有能力，具有精细的特异性、区域选择性和在水溶液中温和加工条件下发挥作用。酶具有降解或破坏细胞壁和膜的能力，从而能够更好地释放和更有效地提取生物活性物质，与非酶法相比，酶辅助提取法具有提取速度快、回收率高、溶剂用量少和能耗低等优点[15]。但市场上存在的酶无法全部水解植物细胞壁中的键，对这种方法的使用产生了一定的限制。

2.1 0 高压放电提取法

高压放电（High-Voltage Electrical Discharges）产生的冲击波和强烈的液体湍流可导致产品破碎和细胞组织的机械破坏，高密度的自由基可通过细胞氧化破坏细胞，增强从细胞到溶液的质量传递，从而大大提高生物活性化合物的产量，作为一种非热技术，高压放电提取可以在温和的条件下提取生物活性化合物，提取后的温度升高较低，因此可以防止目标生物活性化合物的热降解[16]。

2.1 1 脉冲电场提取法

脉冲电场技术（Pulsed Electric Field） 使用中高强度电场，分批模式下为100~300 V/cm，连续模式提取为20~80 kV/cm。脉冲电场机制分为2 种，在生物细胞膜中，一种是加速各种化合物的化学反应，以提高溶剂的溶解度，另一种是电穿孔过程，电渗透或电穿孔涉及一种外力，可增强细胞膜的渗透性。植物或任何其他目标材料放置在电极和高压电场之间，细胞膜通过形成亲水孔被刺穿，从而打开蛋白质通道，当通过电极施加高压电脉冲时，膜失去其结构功能，植物材料的活性成分被提取出来[17]。

2.1 2 超临界流体提取法

超临界流体（Supercritical Fluid （Sc-CO2）） 通过降低溶剂压力可以将溶质从溶剂中分离出来，是一种绿色提取技术，因其使用绿色可再生溶剂CO2，其相较于丙烷、一氧化二氮具有无毒性和热力学参数等诸多优势，有助于在超临界状态（31.1 ℃和7.4 MPa 以上） 下使用，因其不使用或较少使用有害的有机溶剂，可以减少对人类健康的伤害[18]，但CO2排放到环境中可能会造成温室效应。

2.1 3 亚临界水提取法

亚临界水（Subcritical Water Extraction） 是指温度和压力低于其临界点（T=374.15 ℃、P=22.1 MPa） 的液态水，亚临界水的压力必须高于给定温度下的蒸汽压力，以使水保持液态。随着温度的升高，亚临界水的物理化学性质急剧变化。其介电常数、黏度和表面张力均稳步下降，其扩散系数随着水温的升高而提高，水的极性从强极性变为弱极性，有利于弱极性化合物的提取。理论上，亚临界水的极性可调，因此可以通过调节提取温度和压力条件来提取多种物质[19]。

2.1 4 高静水压力提取法

高静水压（High Hydrostatic Pressure） 是一种将材料置于静水压下的方法，通常为100~1 000 MPa，改善生物活性化合物的提取，从而提高其生物可利用性。高静水压提取被认为是一种从植物中提取生物活性化合物的综合方法，比传统萃取更快、更有效，并且它也被公认为一种环境友好的技术[20]。其可导致结构脆弱材料的某些结构变化，如细胞变形、细胞膜损伤，理论上，压力越大渗透到细胞膜外的化合物越多，渗透速率越快[21]。

2.1 5 加速溶剂提取法

加速溶剂提取法（Accelerated Solvent Extraction）是在高温和高压下使用环境友好的液体溶剂，溶剂保持在液态，使植物基质中存在的基本化合物更好地传质到溶剂中，并保持工艺的稳定性，温度升高会导致水的物理化学性质发生剧烈变化，提高分析物的溶解度，破坏基质- 分析物之间的相互作用，实现更高的扩散速率[22]。

2.1 6 负压空化提取法

负压空化提取法（Negative Pressure Cavitation Ex- traction） 是一种廉价而有效的方法，可以在室温下进行，从而减少或防止热敏化合物的降解，同时，还可以控制萃取温度。在整个萃取过程中，负压会产生空化现象，氮气会不断引入液固系统，以增加萃取溶剂与基质之间的湍流、碰撞和传质。该过程可以改善样品与提取液的混合，并将目标化合物从样品中移出，容易氧化的化合物可以在氮气中得到保护，从而减少氧化的机会[23]。

2.1 7 蒸汽爆破法

蒸汽爆破法（Steam-Explosion） 是将原料在高温高压下放入圆筒中，产生的蒸汽渗入材料内部，用蒸汽填充组织孔，然后立即释放饱和蒸汽产生的高压（0.008 75 s 内），导致生物质基质中的蒸汽膨胀并进一步爆炸，从而导致细胞壁上形成微孔，有助于细胞释放小分子物质[24]。

2.1 8 高速逆流色谱提取法

高速逆流色谱（High-speed counter-current chromatography） 是一种基于液- 液分配色谱的现代色谱分离和制备技术，是20 世纪80 年代初由美国国立卫生研究院的Yiochiro Ito 博士开发的，其持续高效、高回收率和制备大量化合物的能力，可直接应用于粗提物，分离仅依赖于其不同化合物的溶解性，并避免因不可逆吸附和表面化学引起的分析物退化而导致的样品损失等不足，近年来被广泛应用于植物黄酮类化合物的分离纯化[25]。

2.1 9 机械化学提取法

机械化学处理（Mechanochemical Extraction） 会破坏细胞壁，并由光滑表面变为开放的多孔结构而增加总接触表面积，细胞破坏是一个关键步骤，决定了生产的总成本，以及可提取细胞内代谢物的数量和质量，机械化学提取的机理是获得更小的颗粒尺寸，破坏细胞壁，分解纤维素，消除了植物基质和溶剂之间的扩散阻力，加速溶解，提高提取效率，缩短提取时间[26]。

2.2 0 半仿生提取法

半仿生提取法（Semi-bionic Extraction Method）不同于常规植物化学方法，是一种遵循中药使用指南和人体胃肠环境特点的特殊提取技术，结合了整体药物研究和分子医学研究，克服中药药效物质复杂且难以预测的问题，半仿生提取中不使用有机溶剂，提取过程中没有残留有机溶剂，萃取温度相对较低，对热敏感的成分可以避免损坏。已应用在葛根黄酮、蜂胶黄酮等的提取中[27]。

3 结语

未来，随着科技的发展及物理、化学、生物等各学科的交叉融合，还会涌现出更多的节能环保方法，如以深共晶溶剂为媒介的天然黄酮类化合物萃取等，将推动活性成分提取方法的进一步改进优化。通过提取方法的合理选择，不仅有利于黄酮类化合物产量的提高，而且可以有效提高黄酮类化合物的纯度，使其应用更加多样化。