綠原酸提取工藝研究進(jìn)展

張露，陳豆弟

（陜西理工學(xué)院化工學(xué)院，陜西漢中723001）

綠原酸又名咖啡鞣酸，3-咖啡?？崴幔瑥V泛存在于高等雙子葉植物和蕨類植物中，以忍冬、山銀花中含量最多，是植物體有氧呼吸過程中經(jīng)莽草酸途徑產(chǎn)生的一種苯丙素類化合物。 它具有較強(qiáng)的藥理活性，對(duì)消化系統(tǒng)、血液系統(tǒng)和生殖系統(tǒng)疾病具有一定的療效，同時(shí)還具有抗菌消炎、保肝利膽、鎮(zhèn)痛止血、抗菌抗病毒、抗衰老及提高白血球數(shù)量等生物活性，可廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、日用化工等領(lǐng)域[1]。

我國綠原酸資源豐富，近年來合成藥物的毒性及副作用使消費(fèi)者深刻認(rèn)識(shí)到天然植物活性成分的重要性，從植物中提取綠原酸比用化學(xué)方法合成綠原酸更具有研究開發(fā)前景。 高純度的綠原酸價(jià)格昂貴，是目前國際公認(rèn)的“植物黃金”[2]。 因此，綠原酸的提取和純化具有十分顯著的經(jīng)濟(jì)效益，必將成為各國學(xué)者研究開發(fā)的熱點(diǎn)。筆者簡要介紹了綠原酸的理化性質(zhì)和生物活性，將各種提取工藝的研究熱點(diǎn)及發(fā)展趨勢做了歸納與概述，希望能為綠原酸資源的開發(fā)和利用提供一些參考。

1 綠原酸的理化性質(zhì)

綠原酸是由奎尼酸和咖啡酸縮合而成的酯類物質(zhì)，分子式為C16H18O9，其半水化合物呈白色或微黃色針狀結(jié)晶，在110 ℃變?yōu)闊o水化合物。 它在植物中常以混合物的形式存在，其分子結(jié)構(gòu)中存在酯鍵、 不飽和雙鍵及多元酚三個(gè)不穩(wěn)定自由基，在提取過程中易通過水解和分子內(nèi)酯基遷移而發(fā)生異構(gòu)化。 綠原酸的這種特殊結(jié)構(gòu)決定了其易溶于乙醇、水、甲醇和丙酮等溶劑，它的水溶性較好，25 ℃時(shí)水中溶解度可達(dá)4%，且溶解度隨溫度升高而增大，利用這一性質(zhì)可以選擇適合的提取溶劑將綠原酸從植物中提取出來[3]。

2 綠原酸的提取工藝

綠原酸的理化性質(zhì)體現(xiàn)了它具有易提取性，因此有不同的提取方法。綠原酸的提取方法有：超聲波提取法、微波輔助提取法、溶劑浸提法、回流提取法和超臨界CO2萃取法。

2.1 超聲波提取法

超聲波提取法是近年來新興的一種節(jié)能高效的提取方法，借助于超聲波作用過程中傳遞超聲波能量產(chǎn)生的正負(fù)壓強(qiáng)交變周期，可在溶劑和樣品之間產(chǎn)生空化作用，同時(shí)超聲波的粉碎、攪拌等特殊作用破壞植物細(xì)胞壁，可使溶劑穿透提取介質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部提取目標(biāo)產(chǎn)物。 提取液經(jīng)過濾離心，然后減壓濃縮，最后干燥即得綠原酸提取物粗品。 它具有提取時(shí)間短、提取效率高、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣大研究者的青睞，應(yīng)用比較廣泛。 在苧麻葉綠原酸的提取研究中，范飛軍等[4]利用超聲波提取法，有效地提取綠原酸，得到最佳提取工藝條件。 祝眀思等[5]利用超聲波提取法提取牛蒡子中的綠原酸，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，利用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)確定最佳提取工藝條件： 乙醇水比2.5∶1、超聲時(shí)間25 min、超聲頻率8 s、超聲功率900 W，在此條件下綠原酸的提取率為2.922%。

超聲輔助提取綠原酸目前的研究熱點(diǎn)主要集中在工藝條件的優(yōu)化。它若能與其他方法結(jié)合，如超聲-乙醇輔助提取法，效果將會(huì)更好，但有關(guān)這方面的研究報(bào)道不多，應(yīng)引起研究者的注意。由于超聲波輔助提取綠原酸周期短、操作簡單易行，提取率高。 因此它作為提取綠原酸的一種非常有效的方法，近年來在工業(yè)上得到了廣泛的應(yīng)用。

2.2 微波輔助提取法

微波輔助提取法具有加熱迅速、操作簡單、能耗低、節(jié)省溶劑等優(yōu)點(diǎn)，因此它在天然產(chǎn)物的提取中能夠產(chǎn)生較好的效果。 微波作用過程中產(chǎn)生的高頻電磁波能增加綠原酸向溶劑擴(kuò)散的速度，同時(shí)高能量的微波能使細(xì)胞內(nèi)部迅速升溫，分子熱運(yùn)動(dòng)加劇，細(xì)胞內(nèi)壓強(qiáng)增大至細(xì)胞壁所能承受最大負(fù)壓，細(xì)胞大量破裂，細(xì)胞內(nèi)的有效成分從細(xì)胞中釋放出來，再加上微波所產(chǎn)生的電磁場增加了綠原酸從內(nèi)部向外部擴(kuò)散的速度，從而可提高產(chǎn)率。

張霞等[6]利用微波法提取金銀花中的綠原酸，以甲醇濃度、料液比、提取時(shí)間為考察因素，以提取液在327 nm 波長的吸光度和二苯代苦味?；杂苫宄蕿轫憫?yīng)值，采用響應(yīng)面法優(yōu)化提取工藝。結(jié)果顯示最佳工藝條件是：甲醇體積分?jǐn)?shù)43%、料液比40 mL／g、微波功率400 W，在此條件下提取8 min，提取率達(dá)7.62%。 房李艷等[7]利用微波輔助浸提法提取杜仲葉中的綠原酸，確定最佳工藝條件是：提取溫度60 ℃，乙醇濃度70%，pH＝6，料液比為1∶30（g／mL），浸提25 min，綠原酸的提取率為4.8568 mg／g。

微波輔助提取綠原酸具有節(jié)能高效、 選擇性好、產(chǎn)品質(zhì)量高、重現(xiàn)性好、設(shè)備簡單等優(yōu)點(diǎn)；但微波輔助提取法存在溫升難以控制的致命缺陷，如果操作不當(dāng)，綠原酸會(huì)變質(zhì)，因此微波提取法對(duì)操作特別是對(duì)溫度的控制有著嚴(yán)格的要求。 隨著自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，微波反應(yīng)器的溫控性能正在逐步提高，一旦這個(gè)缺陷被彌補(bǔ)，微波提取法將會(huì)越來越多地應(yīng)用于各種物質(zhì)的提取，同時(shí)也可以通過其它方法輔助提取，效果會(huì)更好。

2.3 溶劑浸提法

溶劑浸提法主要是根據(jù)原料被提取成分的極性和共存雜質(zhì)的理化特性的不同，遵循相似相溶原則，在原料中加入有機(jī)溶劑，使有效成分從原料表面或組織內(nèi)部向溶劑轉(zhuǎn)移，再從溶劑中進(jìn)行分離提取，從而得到提取物的方法。此法常常被用來提取水溶性色素或醇溶性、醚溶性、醇水溶性色素等，應(yīng)用較廣泛。

利用相似相溶的特性，使有效成分得到轉(zhuǎn)移是浸提法最有效的特點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)中往往為了達(dá)到高效率，而與其它方法協(xié)同作用。 付明等[8]研究采用超聲波輔助甲醇提取法提取藜蒿中的綠原酸，并用紫外分光光度計(jì)測其含量，通過正交實(shí)驗(yàn)探索綠原酸的最佳提取工藝是：甲醇濃度75%、料液比1∶25（g／mL）、溫度70 ℃、pH＝3.0。殷書平等[9]利用乙醇浸提法從蒲公英中提取綠原酸，以綠原酸的含量為指標(biāo)，對(duì)提取工藝中的物料比、 反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)等因素進(jìn)行考察，得到提取綠原酸的最佳工藝是：料液比1∶17（g／mL），乙醇濃度80%，提取溫度60 ℃，提取時(shí)間1.5 h。

溶劑浸提法除了將醇類作為提取劑之外，在提取率相近的情況下，工業(yè)上還常用水代替醇類進(jìn)行物質(zhì)的提取，以降低能耗及提取費(fèi)用，同時(shí)達(dá)到環(huán)保的要求，是現(xiàn)今提取工藝中可取的一種綠色提取方法。 魏銳等[10]以杜仲葉為原料，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選取料液比、提取溫度、提取次數(shù)、提取時(shí)間作為考察因素，以綠原酸的得率為響應(yīng)值，采用中心組合設(shè)計(jì)，利用響應(yīng)面分析法優(yōu)化杜仲葉綠原酸的水提工藝，得到最佳工藝條件是：料液比1∶16 （g／mL），提取時(shí)間20 min，提取次數(shù)2 次，提取溫度65 ℃，綠原酸的提取率達(dá)92.550% 。

溶劑浸提法操作簡單且成本低，但提取率相對(duì)較低，因此，使用此法提取綠原酸，比較適用于一些定性試驗(yàn)，如果是定量實(shí)驗(yàn)的話，對(duì)結(jié)果影響較大。當(dāng)采用水為提取溶劑時(shí)，提取物中沒有有機(jī)溶劑殘留，安全性高，可廣泛應(yīng)用于食品和保健品等對(duì)純度要求不高，而安全性要求較高的領(lǐng)域?，F(xiàn)今人們常常利用多種方法輔助溶劑浸提法提取綠原酸，這樣大大提高了效率，獲得了廣泛的推廣。

2.4 回流提取法

回流提取法是在浸提法的基礎(chǔ)上，利用回流加熱裝置使溶劑回流，因此每次與原料接觸的都是新鮮溶劑。該方法溶劑的消耗量比較大，但由于溶劑反復(fù)利用，提高了提取效率。與傳統(tǒng)的溶劑浸提法相比，回流提取法避免了溶劑的浪費(fèi)。

劉剛等[11]采用乙醇回流提取法提取葵花粕中的綠原酸，探討乙醇溶劑體積分?jǐn)?shù)、料液比、提取溫度、 提取時(shí)間、pH 值對(duì)綠原酸提取量的影響，采用正交試驗(yàn)對(duì)綠原酸的提取工藝進(jìn)行優(yōu)化，得到其最佳工藝條件為：乙醇溶液體積分?jǐn)?shù)55%，提取溫度60 ℃，提取時(shí)間1.5 h，料液比1∶12 g／ml，pH＝6，提取1 次，提取率較理想。 張海娟等[12]利用回流提取法探討了菊芋葉片中綠原酸的提取工藝，以提取劑濃度、提取溫度、提取時(shí)間、固液比等作為綠原酸含量的影響因素，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用正交試驗(yàn)優(yōu)化了菊芋葉片綠原酸的提取工藝，得到最佳工藝條件為：70%的甲醇，提取溫度80 ℃，固液比1∶25（g／mL），在此條件下提取2.5 h，最終測得綠原酸的含量為1.6375 mg／g。

回流提取法溶劑耗量大，操作周期長，受熱時(shí)間長，因此難以保證提取物的質(zhì)量，同時(shí)還存在溶劑污染等問題。 目前回流提取法還有很大的研究及改進(jìn)空間，工藝條件的優(yōu)化以及工藝過程的放大是其今后主要的發(fā)展方向。

2.5 超臨界CO2 萃取法

超臨界CO2萃取法具有高效率和高產(chǎn)率的特點(diǎn)，在萃取的同時(shí)就進(jìn)行萃取物的分離與濃縮，具有其他技術(shù)無法比擬的優(yōu)越性。 超臨界流體萃取分離過程的原理是超臨界流體對(duì)脂肪酸、植物堿、醚類、色素類等物質(zhì)具有特殊溶解作用，利用超臨界流體的溶解能力與其密度的關(guān)系，即利用壓力和溫度對(duì)超臨界流體溶解能力的影響而進(jìn)行的。

超聲波輔助CO2萃取法在色素及酸類萃取領(lǐng)域內(nèi)有很大發(fā)展。 在葵粕綠原酸的提取實(shí)驗(yàn)中，陽元娥[13]利用超聲波輔助臨界CO2萃取法成功地萃取出了綠原酸。 其工藝條件為：乙醇體積分?jǐn)?shù)70%，料液比100∶400（g／mL），萃取溫度、壓力、時(shí)間、CO2流量分別為50、30 MPa、3.5 h、3.0 L／h，超聲頻率和功率密度分別為20 kHz、100 W／L，提取率高達(dá)4.71%。

超臨界流體提取具有無溶劑殘留、無污染、提取費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還可避免高溫下提取物變性，而且超臨界流體傳熱速率快，溫度易于控制，是目前較為理想的綠原酸提取方法。

3 綠原酸的純化技術(shù)研究

綠原酸不管在醫(yī)療方面還是工業(yè)方面都具有較大的作用，然而它作為一種重要的化學(xué)試劑，我國目前生產(chǎn)的廠家極少，其純品只能依靠進(jìn)口，價(jià)格十分昂貴，因此綠原酸的純化便成為現(xiàn)今重要的研究課題。 不同的物質(zhì)中提取出來的綠原酸中含有不同的雜質(zhì)，例如杜仲葉提取物中除了含有綠原酸外，還含有鞣質(zhì)、蛋白質(zhì)和多糖等物質(zhì)，因此，為了得到純度較高的綠原酸，常常需要對(duì)提取物進(jìn)行多級(jí)純化。綠原酸的純化方法有多種，傳統(tǒng)的純化方法溶劑耗量大且純化效果差。近年來，高效液相和分子印跡純化方法已廣泛應(yīng)用于綠原酸的純化，但純化費(fèi)用昂貴且受到儀器的限制。因此尋求簡單易行的方法大量制備高純度的綠原酸具有重要意義[14]。 實(shí)驗(yàn)中常采用醇沉-萃取復(fù)合工藝、大孔樹脂吸附法、高速逆流色譜法、水提法、超濾法、凝膠過濾法等。不同的行業(yè)可以根據(jù)各自的需求選擇合適的精制純化綠原酸的方法。 工業(yè)中常用水提法、超濾法、大孔樹脂法等。 水提法較經(jīng)濟(jì)，但就成本來看，大孔樹脂法雖然也需要一定的裝置和填料，但填料可以再反復(fù)利用，因此在一定程度上降低了成本。

4 展望

溶劑浸提法和回流提取法是比較成熟的工藝，但由于溶劑用量大、提取物粘度大等缺點(diǎn)面臨被淘汰的趨勢。微波輔助提取法、超聲波輔助提取法、超臨界CO2萃取法是目前研究的熱點(diǎn)。水提法成本低，無污染，如果加上一些輔助方法的話，效率會(huì)更高，多種方法聯(lián)用也是近幾年提取領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。不同的綠原酸提取工藝有其優(yōu)點(diǎn)，也有缺點(diǎn)，對(duì)于不同的原料，我們可以根據(jù)具體的要求選擇合適的提取方法，以使其實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。

目前，在銀黃制劑、雙黃連制劑等藥品的生產(chǎn)中，已將綠原酸作為質(zhì)量控制的重要指標(biāo)之一，純的綠原酸已成為醫(yī)藥界的寵兒。 綠原酸作為一種重要的生物活性物質(zhì)，在醫(yī)藥及其他領(lǐng)域有一定的應(yīng)用價(jià)值。 我國綠原酸資源豐富，但其提取、純化及開發(fā)的程度與發(fā)達(dá)國家相比還有很大的差距。 因此，我們應(yīng)該著重于綠原酸有關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)，同時(shí)還應(yīng)加強(qiáng)其安全性方面的研究，以拓寬其應(yīng)用范圍。相信隨著提取及純化技術(shù)的不斷改進(jìn)，綠原酸將會(huì)發(fā)揮更大的作用。

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