食品中黄酮类化合物检测技术研究进展

张 洋,周 方,唐璐子,周珊珊,王雨婷

安徽国科检测科技有限公司 (合肥 230001)

黄酮类化合物是一类具有苯并吡喃骨架的多羟基芳香化合物,其通用化学结构式和其系列化合物基本结构如图1和图2所示,主要存在于植物中,如茶叶、水果、蔬菜等,在食品、药物、保健品等领域具有重要的研究意义和应用价值,主要体现在以下几个方面:生物活性研究,黄酮类化合物具有多种生物活性,如抗氧化、抗癌、抗炎、降血脂等作用,对于黄酮类化合物的研究有助于探索它们的生物活性和作用机制,为药物、保健品等领域的开发提供参考[1-2];食品安全研究,一些含有黄酮类化合物的食品,如茶叶、水果、蔬菜等,具有一定的保健功能,研究这些食品中的黄酮类化合物含量和种类,有助于了解食品的营养价值和安全性[3];食品质量控制,黄酮类化合物是一些特定食品的重要指标成分,如茶叶中的儿茶素和茶黄素,葡萄酒中的类黄酮等[4],对于这些食品,检测和控制黄酮类化合物的含量,可以保证食品的质量和安全性。因此,对于一些含有黄酮类化合物的食品,如茶叶、葡萄酒等,需要进行检测以确定其黄酮类化合物含量。

图1 黄酮类化合物通用结构式

图2 黄酮类系列化合物基本结构

常用的黄酮类化合物检测方法包括高效液相色谱法(HPLC)、气相色谱法(GC)、质谱法等。其中,HPLC是目前最常用的检测方法,能够快速、准确地测定黄酮类化合物的含量。除了这些传统的检测方法,近年来也出现了一些新的检测技术,如基于光学或电化学传感器的检测方法,这些方法具有快速、灵敏、无损、低成本等优点,逐渐得到了广泛的应用。本文将对黄酮类化合物的前处理提取方法和检测方法的原理、优缺点和应用进行综述,以期为相关检测人员提供技术指导。

1 食品中黄酮类化合物前处理方法

1.1 溶剂提取法

溶剂提取法是一种简单有效的提取黄酮类化合物的方法,其基本原理是将黄酮类化合物从食品基质中溶解出来,并用有机溶剂分离。通常选择的有机溶剂有乙醇、甲醇、乙酸乙酯等。具体操作过程为:取一定量的样品,加入适量的有机溶剂,进行超声波或加热提取,得到提取液。提取液经过滤和浓缩处理,得到黄酮类化合物的粗提取物。最新研究报道中,除以上有机溶剂外,还出现绿色低共熔溶剂和深共熔溶剂等新型溶剂提取方法,如付佳乐[5]等采用绿色低共熔溶剂提取黄酮类化合物,童天娇[6]采用深共熔溶剂提取黄酮类化合物。

1.2 硅胶柱层析法

硅胶柱层析法是一种分离和纯化黄酮类化合物的方法,其基本原理是利用不同极性的溶剂下,硅胶对化合物的吸附能力,具体操作过程为:将提取液经过浓缩处理后,加入适量的溶剂,用硅胶柱进行柱层析,通过梯度洗脱的方式分离出不同极性的化合物,得到纯化后的黄酮类化合物。罗诗华[7]等采用纳米固相萃取剂分离纯化黄酮类化合物。

1.3 酸水解法

酸水解法是将黄酮类化合物水解成糖类和苷类的方法,基本原理是利用酸性条件下黄酮类化合物与糖分子的反应,将其水解成糖类和苷类。具体操作过程:将黄酮类化合物粗提取物加入稀酸溶液中,用水浴加热反应,过滤得到水解液,进一步进行纯化和分析。汪汇[8]等对不同茶类中黄酮醇苷酸水解条件的优化及酸水解前后3种黄酮醇含量的测定。

2 前处理方法优缺点比较及优化建议

将食品中黄酮类化合物主要前处理方法进行优缺点比较并对其缺点提出优化建议,详见下表1。

表1 前处理方法的优缺点及改进优化建议

3 食品中黄酮类化合物常见检测方法

3.1 高效液相色谱法(HPLC)

该方法是目前应用最广泛的检测方法之一。原理是将样品中的化合物通过固定相分离并检测,利用黄酮类化合物在不同的固定相中的极性和亲水性差异,通过改变溶剂的极性和pH值等条件,使不同的黄酮类化合物得到有效分离和检测。主要过程:样品制备包括前处理和提取两个步骤。前处理包括样品的筛选和粉碎,提取一般采用溶剂提取法。然后将提取液经过一系列的预处理,如过滤、蒸发、重构等,最终得到黄酮类化合物的待测液。待测液通过注射器进入色谱柱,在不同的固定相中被分离和检测。检测时可以采用紫外检测器,检测波长一般为254 nm。伍依琪[9]等建立了同时测定保健食品中6种黄酮类化合物的高效液相色谱法,并优化了流动相和洗脱条件等,达到了较好的分离度和峰形。

3.2 气相色谱法(GC)

该方法适用于挥发性化合物的分离和检测,常用于检测香料和药材中的黄酮类化合物。原理是将待测化合物通过气相载气体的推动下,经过固定相分离并检测。主要过程:样品制备包括前处理和提取两个步骤。前处理包括样品筛选和粉碎,提取一般采用溶剂提取法或蒸馏法。然后将提取液蒸发干燥后加入氯仿等有机溶剂,通过分液漏斗提取有机相。提取液通过加热和氮气吹扫干燥后,进入气相色谱仪进行分离和检测。检测时可采用质谱检测器,检测离子峰强度和时间,以判断待测化合物的种类和含量。孙艳梅[10]等利用气相色谱法检测了 β-葡萄糖苷酶水解大豆异黄酮糖苷元,效果显著。

3.3 毛细管电泳法(CE)

该方法是利用毛细管对待测化合物的分离性能进行分离和检测。其原理是在毛细管中施加电场,利用样品的电荷性质在毛细管中的移动速度的差异进行分离。主要过程:样品制备包括前处理和提取两个步骤。前处理包括样品的筛选和粉碎,提取一般采用溶剂提取法。然后将提取液进行过滤和离心,最终得到黄酮类化合物的待测液。待测液通过注射器进入毛细管,施加电场进行分离和检测。检测时可以采用紫外检测器,检测波长一般为254 nm。白新伟[11]等利用柱前衍生-毛细管电泳法分离测定苦荞壳中的8种黄酮类化合物,具有有较高的精密度和回收率。

3.4 紫外光谱法(UV)

该方法是利用待测化合物在紫外光的照射下产生吸收的特性进行检测。原理是在紫外光的照射下,黄酮类化合物中的双键和芳环结构吸收特定波长的光线。主要过程:样品制备包括前处理和提取两个步骤。前处理包括样品筛选和粉碎,提取一般采用溶剂提取法。然后将提取液进行过滤和离心,最终得到黄酮类化合物待测液。待测液通过紫外分光光度计检测,检测波长一般为280 nm。胡晓鸥[12]利用紫外-可见分光光度法测定牛筋草总黄酮的含量,检测波长507 nm,方法简单、方便、专属性强。

4 检测方法优缺点比较及优化建议

将食品中黄酮类化合物主要检测方法进行优缺点比较并对其缺点提出优化建议,详见下表2。

表2 检测方法的优缺点及改进优化建议

以上4种方法各有优缺点,其中HPLC法和GC法分离效果好,检测灵敏度高,但需要对样品进行复杂的前处理,并且需要昂贵的仪器设备。CE法分离效果较好,需要的样品量少,但操作复杂,检测灵敏度较低。UV法操作简便,无需复杂的前处理,但检测灵敏度较低,无法对混合物进行定量分析。针对这些方法的缺点,可以通过以下方法进行优化:对于HPLC法和GC法,可以优化前处理方法,如采用快速液相萃取(SPE)等方法提高提取效率,并且不断优化色谱柱和检测器,提高检测灵敏度和分离效果;对于CE法,可以采用微型化技术和新型毛细管材料,提高检测灵敏度和分离效果;对于UV法,可以采用衍生化技术,提高检测灵敏度和分析精度。

5 结束语

食品中黄酮类化合物的前处理方法包括萃取、分配、净化和富集等步骤,常用的方法包括超声波提取、液液萃取、固相萃取和快速液相萃取等,而黄酮类化合物的检测方法包括液相色谱法、气相色谱法、毛细管电泳法和紫外光谱法等。其中,液相色谱法和气相色谱法是目前应用最为广泛的检测方法。下一步研究方向和研究重点主要包括以下几个方面:新型前处理技术的研究,研究快速、高效、低成本的前处理方法,如超声波提取、微波辅助提取等,以提高样品处理效率和提高检测灵敏度;新型检测技术的研究,研究新型检测技术,如电化学法、光谱法和质谱法等,以提高检测灵敏度和分析精度;黄酮类化合物的生物活性研究,研究黄酮类化合物的生物活性,如抗氧化、抗炎、抗癌等,以及其与食品营养和保健功能的相关性;食品中黄酮类化合物的来源研究,研究黄酮类化合物在不同食品中的分布情况、含量和来源,以便指导人们合理地选择和搭配食品,达到营养平衡和健康饮食的目的。总之,随着人们对食品安全和营养健康的要求不断提高,对黄酮类化合物的研究和应用也将越来越深入和广泛。