超高壓技術(shù)在天然產(chǎn)物提取中的應(yīng)用

陳靜雯 韓 偉

（華東理工大學(xué)中藥現(xiàn)代化工程中心，上海200237）

0 引言

天然產(chǎn)物的品種繁多，所含成分十分復(fù)雜，且其有效成分多為細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)，因此其有效成分提取的本質(zhì)是讓目標(biāo)成分從細(xì)胞內(nèi)釋放，經(jīng)多孔細(xì)胞膜壁擴(kuò)散到溶劑中的過(guò)程。目前，所有提取方法的目的都是強(qiáng)化目標(biāo)成分從基質(zhì)向提取溶劑擴(kuò)散，同時(shí)保持目標(biāo)成分的活性。為了提高天然產(chǎn)物的治療效果，降低不良反應(yīng)，選擇合理的提取工藝尤為重要。天然產(chǎn)物常用的提取方法有煎煮法、浸漬法、滲漉法、回流提取法、索氏提取法等，這些方法普遍存在能耗高、溶劑消耗大、周期長(zhǎng)、工序多、提取率不高等缺點(diǎn)，制約了天然產(chǎn)物的進(jìn)一步研發(fā)。為了克服這些不足，亟需尋求一種新的高效、快速、方便、自動(dòng)化的提取方法[1]。

超高壓技術(shù)（ultra-high pressure extraction technology，UHPE）的出現(xiàn)順應(yīng)了這一發(fā)展趨勢(shì)。超高壓技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，為生物醫(yī)藥和食品工程的科學(xué)研究、產(chǎn)品開發(fā)、工藝革新提供了新的平臺(tái)。超高壓技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展較快的一種新型提取技術(shù)，具有快速、高效、能耗少、提取溫度低、操作簡(jiǎn)單以及綠色環(huán)保等特點(diǎn)[2]。該技術(shù)最初應(yīng)用于食品保鮮、食品品質(zhì)改良、食品安全控制、食品乳化和成型等方面，并由此推動(dòng)了相關(guān)生物技術(shù)的應(yīng)用基礎(chǔ)研究。隨著應(yīng)用范圍的逐漸增大以及技術(shù)發(fā)展的日趨成熟，超高壓技術(shù)開始應(yīng)用于天然產(chǎn)物的提取領(lǐng)域。

1 超高壓技術(shù)的發(fā)展

超高壓技術(shù)最初被廣泛應(yīng)用于陶瓷、金屬、石墨等材料加工領(lǐng)域，直至20世紀(jì)80年代后期才逐漸作為一種新型的滅菌方法和加工技術(shù)應(yīng)用于食品工業(yè)領(lǐng)域。

1899年，美國(guó)化學(xué)家Bert Hite[3]通過(guò)對(duì)牛奶的高壓研究發(fā)現(xiàn)，在650MPa作用下可以減少牛奶中微生物的數(shù)量。1914年，美國(guó)物理學(xué)家P.W.Briagman[4]提出了在靜水壓下蛋白質(zhì)變性、凝固的報(bào)告。隨后，BertHite[5]等又發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)高壓處理的水果保存期至少可以達(dá)到5年。1986年，日本京都大學(xué)的林力丸教授[6]率先開展了高壓食品的研究，提出了高壓在食品加工中應(yīng)用的研究報(bào)告后，1991年第一種高壓食品——果醬，正式在日本問(wèn)世，標(biāo)志著高壓食品加工技術(shù)取得了突破性進(jìn)展。

隨著超高壓技術(shù)研究的深入發(fā)展，超高壓生物加工技術(shù)已經(jīng)成為21世紀(jì)的尖端科技之一，它涉及微生物學(xué)、生物物理、生物化學(xué)、醫(yī)學(xué)醫(yī)藥、營(yíng)養(yǎng)學(xué)、食品工程、材料學(xué)等諸多領(lǐng)域。目前，日本、美國(guó)、韓國(guó)、法國(guó)等國(guó)家先后對(duì)高壓食品的加工原理、方法、技術(shù)細(xì)節(jié)以及應(yīng)用前景等進(jìn)行了廣泛深入的研究，并已逐步進(jìn)入市場(chǎng)[7]。我國(guó)學(xué)者也一直密切關(guān)注著國(guó)際上超高壓技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，并嘗試?yán)眠@一新興技術(shù)進(jìn)行天然產(chǎn)物的提取。

2 超高壓技術(shù)原理

超高壓（UHP）的全稱是“超高冷等靜壓”（ultra-high isostatic hydrostatic pressure at room temperature，UHIHP）[8]。根據(jù)目前科學(xué)技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r和液壓技術(shù)的特點(diǎn)，將超高壓定義為100MPa以上的壓力。

超高壓技術(shù)的基本原理是在常溫條件下，對(duì)原料液施加100～1 000MPa的流體靜壓力，保壓一定時(shí)間后迅速卸除壓力，進(jìn)而完成整個(gè)提取過(guò)程。溶劑在超高壓作用下可滲透到固體原料內(nèi)部，使原料中的有效成分溶解在提取溶劑中，在預(yù)定壓力下保持一定的時(shí)間，使有效成分達(dá)到溶解平衡后迅速卸壓，在細(xì)胞內(nèi)外滲透壓的作用下，有效成分可迅速擴(kuò)散到組織周圍的提取液中。另外，在超高壓的作用下，還可以觀察到提取后藥材細(xì)胞壁、細(xì)胞膜以及細(xì)胞內(nèi)液泡等結(jié)構(gòu)的變化，促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)可溶物質(zhì)和提取溶劑的充分接觸。

2.1 超高壓提取中藥有效成分

一般天然產(chǎn)物的提取可分為三個(gè)過(guò)程：一是藥材浸潤(rùn)和潤(rùn)濕過(guò)程；二是溶質(zhì)的解吸和溶解過(guò)程；三是溶質(zhì)的擴(kuò)散和置換過(guò)程。藥材浸潤(rùn)和溶質(zhì)溶解、置換過(guò)程就是溶劑通過(guò)藥材顆粒表面進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，使細(xì)胞內(nèi)部充滿溶劑，從而使其中的可溶物質(zhì)逐步溶解于溶劑中，形成溶液。藥材顆粒表面有宏觀毛細(xì)孔（一般半徑≥10-5cm）和微觀毛細(xì)孔（一般半徑＜10-5cm）。藥材浸潤(rùn)過(guò)程中，溶劑首先充滿宏觀毛細(xì)孔和微觀毛細(xì)孔，同時(shí)通過(guò)細(xì)胞壁滲透擴(kuò)散。藥材浸潤(rùn)和溶質(zhì)溶解、置換過(guò)程的速度，與溶劑性質(zhì)、固體藥材內(nèi)毛細(xì)孔狀況、細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)以及藥材的表面狀態(tài)、比表面積、提取溫度、壓力等因素有關(guān)，一般來(lái)說(shuō)溫度越高，壓力越大，浸潤(rùn)速度越快。

2.2 超高壓技術(shù)的影響因素

超高壓技術(shù)作為天然產(chǎn)物的提取方法在2004年首次被提出，并對(duì)其進(jìn)行了適用性研究，發(fā)現(xiàn)該技術(shù)可以縮短提取時(shí)間，提高得率和產(chǎn)品純度。超高壓技術(shù)的主要影響因素有：提取液種類、料液比、溫度、保壓時(shí)間和壓力大小[9]。超高壓提取過(guò)程的壓力對(duì)提取效率的影響可以從以下不同階段加以說(shuō)明[10]。

（1）升壓階段：壓力在幾分鐘內(nèi)（一般小于5min）迅速由常壓升至幾百兆帕，固體組織細(xì)胞內(nèi)外形成了超高的壓力差，提取溶劑在超高壓力推動(dòng)下迅速滲透到植物內(nèi)部的維管束和腺細(xì)胞內(nèi)。隨著壓力迅速升高，細(xì)胞體積被壓縮，如果超過(guò)其形變極限，就會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞破裂，細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)與溶劑接觸被溶解；如果沒(méi)有超過(guò)細(xì)胞的形變極限，提取溶劑就會(huì)在高壓作用下，進(jìn)入植物細(xì)胞內(nèi)，使有效成分溶解在提取溶劑中。

（2）保壓階段：超高壓力引起體系的體積變化，推動(dòng)化學(xué)平衡的移動(dòng)，溶劑的滲透與溶質(zhì)的溶解快速達(dá)到平衡。因此保壓階段時(shí)間很短，一般幾分鐘之內(nèi)即可完成。

（3）卸壓階段：卸壓一般在幾秒鐘之內(nèi)即可完成（一般卸壓時(shí)間＜2 s），組織細(xì)胞的壓力從幾百兆帕的超高壓迅速減小為常壓，在反方向壓力作用下，發(fā)生流體以及藥物基質(zhì)體積的爆破膨脹，對(duì)細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、質(zhì)膜、核膜液泡微管等形成強(qiáng)烈的沖擊使其發(fā)生變形。如果變形超過(guò)其變形極限，導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)出現(xiàn)松散、孔洞、破裂等結(jié)構(gòu)變化，有效成分和溶劑充分接觸，溶解了有效成分的溶劑就會(huì)向細(xì)胞外迅速擴(kuò)散；如果在反方向壓力作用下細(xì)胞壁的變形沒(méi)有超過(guò)其變形極限（在高壓作用下通透性增大），細(xì)胞內(nèi)部已經(jīng)溶解了有效成分的溶劑在高滲透壓差下快速轉(zhuǎn)移到細(xì)胞外，達(dá)到提取的目的。

在流體吸收外界施加的壓縮能一定（壓力一定）的情況下，卸壓時(shí)間越短，細(xì)胞內(nèi)流體在向外擴(kuò)散的同時(shí)產(chǎn)生的沖擊力越強(qiáng)，引起的湍動(dòng)效應(yīng)越強(qiáng)烈，形成的孔洞、碎片越多，一定質(zhì)量的藥物基質(zhì)的有效比表面會(huì)越大，有效成分?jǐn)U散的傳質(zhì)阻力就會(huì)越小，與溶劑接觸也就會(huì)更充分，提取效率會(huì)更高。

3 超高壓技術(shù)的特點(diǎn)

超高壓能夠?qū)Ψ枪矁r(jià)鍵（氫鍵、離子鍵、疏水鍵）產(chǎn)生影響，而共價(jià)鍵影響并不敏感，故生物大分子成分可發(fā)生變性，而對(duì)小分子物質(zhì)（如皂苷、黃酮、生物堿、揮發(fā)油、單糖、維生素、色素等）的分子結(jié)構(gòu)沒(méi)有影響[11]。因此，高壓具有可使蛋白質(zhì)變性、酶失活、微生物死亡，而不破壞藥物中的小分子有效成分的生理活性，可以達(dá)到提取、滅菌的目的。超高壓技術(shù)與其他傳統(tǒng)的提取技術(shù)相比，具有許多獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，具體表現(xiàn)在以下方面[12]：

3.1 提取時(shí)間短

超高壓提取的升壓和保壓階段中，超高的壓力差使提取溶劑迅速滲透到固體藥物組織內(nèi)部，有效成分快速溶解在提取溶劑中；卸壓階段中，超高的反向壓力差為溶解在提取溶劑中的有效成分，由固體組織內(nèi)部向外的擴(kuò)散提供了超高的傳質(zhì)動(dòng)力，有效成分能夠快速擴(kuò)散到固體組織外，因此超高壓技術(shù)能顯著地縮短提取時(shí)間。

3.2 溶劑消耗少

超高壓提取是在一個(gè)完全封閉的條件下進(jìn)行的，沒(méi)有溶劑的揮發(fā)消耗，而且目標(biāo)成分由固體組織向周圍溶劑的擴(kuò)散，不是單純靠濃度梯度提供傳質(zhì)動(dòng)力，而是主要靠壓力差提供。因此，超高壓技術(shù)選擇的固體原料與提取溶劑的比例較其他方法都要少，能明顯地降低溶劑的消耗。

3.3 提取效率高、得率高

超高壓提取的壓力最高可達(dá)700MPa。在這樣高的壓力下，可以顯著地提高提取效率，并且在超高壓下，組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，與溶劑的接觸面積增大，傳質(zhì)阻力降低，有效成分溶解迅速、充分，因而提取得率高。

3.4 提取溫度低

在絕熱條件下，壓力每提高100MPa，水的溫度升高3℃左右。實(shí)際提取時(shí)，由于高壓容器壁與周圍環(huán)境有熱交換，溫度升高的程度遠(yuǎn)小于上述數(shù)值。因此，高壓提取可以維持在接近常溫的條件下進(jìn)行。這對(duì)于天然產(chǎn)物中的熱敏性成分以及易揮發(fā)性成分的提取是極為有利的。同時(shí)，由于超高壓提取使用的是流體靜壓力，壓力傳遞是在瞬間完成的，容器內(nèi)任何方向和位置的壓力相等，因此超高壓提取對(duì)物料的作用是均勻一致的。這就避免了像微波提取、熱回流提取過(guò)程中因局部受熱不均，造成目標(biāo)成分的結(jié)構(gòu)變化和損失，從而保證了有效成分具有更高的生物活性。

3.5 提取液穩(wěn)定性好

超高壓提取可以在接近室溫的條件下進(jìn)行，不會(huì)因熱效應(yīng)造成小分子物質(zhì)的結(jié)構(gòu)變化，導(dǎo)致其生理活性的降低。同時(shí)，高壓提取會(huì)使生物大分子立體結(jié)構(gòu)中的氫鍵結(jié)合疏水鍵、離子鍵等非共價(jià)鍵發(fā)生變化，使蛋白質(zhì)變性、酶失活、細(xì)胞膜破裂等。因此，提取液的穩(wěn)定性較常規(guī)的提取方法明顯提高，提取液中雜質(zhì)成分的溶出較常規(guī)的回流提取明顯降低，使提取產(chǎn)物的品質(zhì)提高，也易于提取液的保存和后續(xù)的分離純化。

3.6 節(jié)能

與傳統(tǒng)的熱提取相比，在超高壓提取過(guò)程中，液體體積變小，且沒(méi)有溶劑因相變而造成能量消耗。同時(shí)，由于提取過(guò)程溫度變化不大，體系與外部環(huán)境的熱量交換也很少。因此，只是在升壓階段提取溶劑的體積壓縮過(guò)程要消耗部分能量，但由于液體體積壓縮量不大，因而消耗的能量不大，整個(gè)提取過(guò)程能量損耗很低。

3.7 設(shè)備安全性高、操作簡(jiǎn)單

超高壓提取的液體媒介在高壓下的壓縮比較小，因而即便發(fā)生泄漏，也不會(huì)帶來(lái)像氣體那樣災(zāi)難性的危害。對(duì)于直接式提取設(shè)備，料液的加入和導(dǎo)出，壓力的升降都可以借助機(jī)械設(shè)備自動(dòng)完成，機(jī)械化程度高，適宜于現(xiàn)代化大生產(chǎn)。

3.8 應(yīng)用范圍廣

超高壓提取應(yīng)用的提取溶劑，可以根據(jù)有效成分的溶解性自由選擇，因此應(yīng)用的范圍更加廣泛。

3.9 綠色環(huán)保

超高壓提取是在一個(gè)完全封閉的環(huán)境下進(jìn)行，沒(méi)有溶劑的揮發(fā)，因此不會(huì)因溶劑的揮發(fā)造成對(duì)環(huán)境的污染，符合降低能源消耗、保護(hù)生態(tài)環(huán)境的要求。

4 超高壓技術(shù)在天然產(chǎn)物提取分離中的應(yīng)用

4.1 多糖類化合物提取

多糖是一類重要的具備生物活性的天然產(chǎn)物，由多個(gè)相同或者不相同的單糖通過(guò)糖苷鍵連接而成，常以結(jié)合的形式存在于植物、動(dòng)物、真菌等體內(nèi)，如核蛋白、蛋白多糖、脂多糖等。多糖具有復(fù)雜、多方面的生物活性和功能，大量藥理及臨床研究證實(shí)，多糖具有抗感染、促進(jìn)免疫、防治腫瘤、抗疲勞、抗凝血、抗動(dòng)脈粥樣硬化、降血糖、降血脂、抗輻射、抗菌、抗病毒、抗氧化等藥理作用。此外，它還具有治療病理性肝炎、類風(fēng)濕、艾滋病等免疫損傷或免疫缺陷癥，而且對(duì)機(jī)體幾乎無(wú)毒副作用。多糖對(duì)維持生命活動(dòng)有著很重要的作用，因此具有廣闊的應(yīng)用前景[13]。

杜冰[14]等通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)法，以多糖得率為指標(biāo)，考察了料液比、溫度、壓力、保壓時(shí)間等因素對(duì)多糖提取的影響，得到了超高壓提取靈芝孢子粉多糖的最佳工藝條件。然后，將其與水浸提法比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，超高壓提取具有得率高、提取溫度低、提取時(shí)間短、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，為靈芝多糖的提取提供了一種新技術(shù)。

劉春娟[15]等采用均勻設(shè)計(jì)的方法研究得到超高壓提取黃芪多糖的最佳工藝，并與熱水回流和超聲波輔助提取兩種方法相比較，研究發(fā)現(xiàn)，這三種方法均采用水為提取溶劑，相比較而言，超高壓提取節(jié)能、省時(shí)且得率高，優(yōu)于另外兩種提取方法。

Chen[16]等利用超高壓技術(shù)從蛹蟲草中提取多糖，采用響應(yīng)面法優(yōu)化得到最佳提取工藝條件。通過(guò)鐵離子還原法和自由基清除法（超氧自由基、羥基自由基和DPPH自由基）評(píng)價(jià)超高壓提取后多糖的抗氧化活性，發(fā)現(xiàn)采取超高壓技術(shù)提取的多糖具有顯著的抗氧化活性，可以作為一種新型抗氧化劑。

郭淼[17]等在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，采用Box-Behnken設(shè)計(jì)和響應(yīng)面分析方法，確定超高壓提取的最佳工藝，并從清除ABTS自由基和DPPH自由基能力方面評(píng)價(jià)火龍果莖多糖的體外抗氧化能力。結(jié)果表明，火龍果莖多糖的超高壓提取的最佳工藝條件為：液固比10∶1、超高壓壓力300MPa、超高壓時(shí)間4m in。在此工藝條件下多糖得率為2.83%±0.02%。

除此之外，還有非常多的研究也運(yùn)用超高壓技術(shù)從植物中提取多糖類化合物，相關(guān)參數(shù)如表1所示[18-20]。超高壓技術(shù)在提取多糖類化合物方面得到了較廣泛的應(yīng)用，展現(xiàn)出其節(jié)能、高效的特點(diǎn)，說(shuō)明超高壓技術(shù)是提取植物多糖的一種有效方法。

大量實(shí)驗(yàn)研究證明，超高壓會(huì)使大分子物質(zhì)變性，因此超高壓不適用于提取分子質(zhì)量較大的多糖物質(zhì)，否則會(huì)影響提取物的生物活性[21]。劉春娟[15]等在常溫高壓提取黃芪多糖的研究中發(fā)現(xiàn)，大分子多糖中含有較多的非共價(jià)鍵，超高壓技術(shù)在提取過(guò)程中會(huì)間接破壞多糖的活性。奚灝鏘[22]等在超高壓提取香菇多糖的研究中也指明，分子質(zhì)量高的多糖的二級(jí)結(jié)構(gòu)中富含氫鍵，而超高壓能破壞其中的氫鍵。雖然超高壓技術(shù)能夠提高多糖分子結(jié)構(gòu)的靈活性和可溶性，但在一定程度上也影響了多糖的活性。因此，使用超高壓技術(shù)提取時(shí)，保證大分子活性物質(zhì)的穩(wěn)定性是關(guān)鍵。盡管如此，超高壓技術(shù)對(duì)提取物質(zhì)的影響依然小于其他提取方式。苷，麥冬皂苷、薯蕷皂苷等為甾體皂苷。

皂苷的化學(xué)結(jié)構(gòu)中，由于苷元具有不同程度的親脂性，糖鏈具有較強(qiáng)的親水性，使皂苷成為一種表面活性劑，經(jīng)水溶液振搖后能產(chǎn)生持久性的肥皂樣泡沫。同時(shí)，越來(lái)越多的研究證明皂苷類化合物具有廣泛的藥理作用：（1）調(diào)節(jié)血壓、血脂，對(duì)血壓血脂具有雙向調(diào)節(jié)作用；（2）降血糖，對(duì)糖尿病有輔助治療作用，能降低尿糖、血糖含量；（3）抗衰老、提高記憶力，能增強(qiáng)人體代謝功能，加速細(xì)胞修復(fù)；（4）抗腫瘤，能增強(qiáng)腫瘤患者的DNA代謝，促進(jìn)免疫球蛋白的產(chǎn)生，增進(jìn)食欲，縮短化/放療的周期，減少副作用[23]。

Chen[24]等使用超高壓技術(shù)從人參中提取人參皂苷，確定了其最佳工藝條件，并與微波輔助提取、超聲輔助提取、索氏提取、熱回流提取相比較，結(jié)果表明，超高壓提取在產(chǎn)品得率、提取時(shí)間和能耗方面均優(yōu)于其他方法。同時(shí)，研究還發(fā)現(xiàn)在同樣的皂苷濃度條件下，熱回流提取法和超高壓提取法展現(xiàn)出相近的清除自由基能力，優(yōu)于其他幾種方法。雖然超高壓提取后的皂苷自由基清除能力不是最高，

表1 超高壓提取多糖類化合物

4.2 皂苷類化合物提取

皂苷（Saponin）是苷元為三萜或螺旋甾烷類化合物的一類糖苷，主要分布于陸地高等植物中，少量存在于海星和海參等海洋生物中。皂苷類化合物作為二級(jí)代謝產(chǎn)物廣泛分布于植物中，是植物防御系統(tǒng)的屏障，以對(duì)抗病原體和食草動(dòng)物。皂苷類化合物按皂苷配基的結(jié)構(gòu)可以分為三萜皂苷和甾體皂苷兩大類，例如人參皂苷、柴胡皂苷等屬三萜皂但是由于其高效的提取效果使得超高壓提取后的皂苷含量最高，因此依然具備較好的自由基清除能力。

陳瑞戰(zhàn)[25]等探討了不同提取溶劑、溶劑濃度、提取壓力、溶劑與原料比、提取時(shí)間等因素對(duì)皂苷得率的影響，確定了超高壓提取西洋參根中皂苷的最佳條件，并將超高壓提取法與熱回流提取、微波提取、超聲提取、超臨界CO2萃取等方法進(jìn)行了比較。超高壓提取西洋參根中皂苷的最佳提取條件為：70%乙醇水溶液為提取溶劑，提取壓力為200MPa，溶劑與原料比為50∶1，提取時(shí)間為2m in。超高壓提取西洋參根中的皂苷具有提取得率高、時(shí)間短、能耗低等優(yōu)點(diǎn)，因而采用超高壓技術(shù)進(jìn)行西洋參皂苷的提取具有更大優(yōu)勢(shì)。

經(jīng)過(guò)大量的試驗(yàn)對(duì)比，超高壓技術(shù)不僅在提取時(shí)間和提取得率上具有明顯優(yōu)勢(shì)，在提取產(chǎn)品的清除自由基能力方面也要優(yōu)于熱回流提取、超聲提取、微波提取等方法。超高壓技術(shù)的出現(xiàn)為皂苷類化合物的提取提供了新的思路。盡管超高壓技術(shù)在中藥有效成分的提取方面具有很多獨(dú)特的應(yīng)用，但其應(yīng)用研究還處于起步階段，還有很多工作要做，如提取工藝參數(shù)協(xié)同效應(yīng)的優(yōu)化等問(wèn)題尚需進(jìn)一步深入研究。

4.3 黃酮類化合物提取

黃酮類化合物也稱黃堿素，多以糖苷形式存在，作為二級(jí)代謝產(chǎn)物廣泛分布于各種植物中，截至目前已發(fā)現(xiàn)的黃酮類化合物高達(dá)8 000多種。黃酮類化合物是天然產(chǎn)物中生物活性較高的一類有效成分，許多中藥或中成藥都選用黃酮類化合物作為質(zhì)量控制指標(biāo)。

黃酮類化合物具有多種生理活性，人體攝入后可產(chǎn)生抗氧化、抗腫瘤、抗骨質(zhì)疏松、保護(hù)心血管系統(tǒng)、調(diào)節(jié)機(jī)體免疫及炎癥反應(yīng)等功效。與皂苷類化合物相同，黃酮類化合物也大多采用傳統(tǒng)的提取方法，而將超高壓技術(shù)應(yīng)用于黃酮類化合物的提取，不僅能大大縮短提取時(shí)間，還可以提高黃酮類化合物的提取率。

縱偉[26]等應(yīng)用超高壓技術(shù)提取金銀花中的總黃酮，考察了壓力、提取時(shí)間、固液比和原料粒度對(duì)總黃酮提取率的影響，得到最佳提取條件為：提取壓力360 MPa、提取時(shí)間5m in、固液比1∶14、原料粒度80目，總黃酮提取得率最高達(dá)13.56%。同時(shí)將超高壓提取法與熱醇浸泡提取法、微波提取法、超聲提取法進(jìn)行比較，其總黃酮得率分別為13.56%、10.32%、11.21%和12.02%。由此可見，超高壓提取方法得率高、時(shí)間短，是一種提取金銀花中總黃酮的較好方法。試驗(yàn)在常溫條件下進(jìn)行，避免了因熱效應(yīng)導(dǎo)致的有效成分結(jié)構(gòu)發(fā)生變化以及生理活性的降低。研究同時(shí)發(fā)現(xiàn)，隨著超高壓提取金銀花總黃酮濃度的增加，DPPH自由基的清除率也隨之增加，呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，說(shuō)明超高壓提取的總黃酮具有較高的抗氧化能力。

李宏偉[27]等選用L9（34）正交實(shí)驗(yàn)法優(yōu)化超高壓提取山楂葉中黃酮類化合物的最佳工藝，并用分光光度法檢測(cè)山楂葉中黃酮類化合物的含量。結(jié)果表明，超高壓提取山楂葉中黃酮類化合物的最佳提取工藝參數(shù)為：提取溶劑為50%乙醇，提取壓力400MPa，料液比為1∶45，提取溫度60℃，提取時(shí)間3min。同時(shí)，超高壓提取技術(shù)還具有提取效率高、時(shí)間短、雜質(zhì)含量少等優(yōu)點(diǎn)。

敬思群[28]等通過(guò)響應(yīng)面法對(duì)超高壓提取金雞菊總黃酮的工藝進(jìn)行了研究，同時(shí)將熱回流提取法與超高壓提取法進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)超高壓提取得率較高且用時(shí)短。對(duì)這兩種方法提取的黃酮進(jìn)行紫外可見光譜分析和紅外可見光譜分析，發(fā)現(xiàn)這兩種樣品的光譜圖均重疊，表明兩者為同一物質(zhì)，說(shuō)明超高壓技術(shù)不會(huì)破壞金雞菊總黃酮的結(jié)構(gòu)。

孫協(xié)軍[29]等采用超高壓技術(shù)提取山楂黃酮，同時(shí)與索氏提取法、超聲提取法相比較，研究發(fā)現(xiàn)，超高壓技術(shù)有明顯的優(yōu)勢(shì)，有利于得率的提高，且避免了提取過(guò)程中產(chǎn)生熱效應(yīng)。為了更好地解釋超高壓技術(shù)有利于黃酮的提取，利用發(fā)射掃描電鏡觀察提取前山楂黃酮干燥粉末以及經(jīng)索氏提取和超高壓提取后烘干的殘?jiān)勰Y(jié)果顯示，超高壓提取后的殘?jiān)w粒表面的孔隙比索氏提取后的更多、更大，組織結(jié)構(gòu)破壞更加嚴(yán)重，且比表面積增加，這些變化正是超高壓提取山楂黃酮具有較高得率的主要原因。

4.4 多酚類化合物提取

多酚是四種主要次級(jí)代謝產(chǎn)物之一，存在于一些常見的植物性食材中，例如水果、蔬菜、谷類食物、豆類、堅(jiān)果等。多酚類物質(zhì)的種類繁多，結(jié)構(gòu)各異，多以復(fù)雜的混合物形式存在，目前科學(xué)界已經(jīng)分離鑒定出8 000多種多酚類物質(zhì)，如蘋果中的根皮苷、葡萄中的甘藜蘆醇、柿子中的單寧等。多酚類物質(zhì)被稱為“第七類營(yíng)養(yǎng)素”，其主要活性成分為多酚類化合物。多酚類化合物是指分子結(jié)構(gòu)中有若干個(gè)酚性羥基的植物成分的總稱，包括黃酮類、單寧類、酚酸類以及花色苷類等。多酚類化合物的共同特點(diǎn)是具有良好的抗氧化活性，能與維生素C、E和胡蘿卜素等其他抗氧化物在體內(nèi)一起發(fā)揮抗氧化功效，清除有害人體健康的壞分子——自由基。因此，多酚具有抗腫瘤、抗氧化、抗動(dòng)脈硬化以及防治冠心病、高血壓、糖尿病等的生物活性。

李新原[30]等采用響應(yīng)面法對(duì)藍(lán)靛果多酚超高壓提取條件進(jìn)行了優(yōu)化，結(jié)果表明，響應(yīng)面法優(yōu)化超高壓提取條件為：料液比1∶19、提取溫度30℃、提取壓力406MPa、超高壓時(shí)間11.5m in、乙醇體積分?jǐn)?shù)50%，此條件下多酚提取量最高，達(dá)（78.23±3.45）mg/100 g果漿。將超高壓提取法和超聲波提取法進(jìn)行比較可得，盡管超高壓提取縮短了藍(lán)靛果多酚提取時(shí)間，且提取的多酚活性高，但受到容器大小的限制，在大批量提取藍(lán)靛果多酚的情況下，超高壓提取的效率和提取量仍然不及超聲波提取。因此，從多酚提取量和提取效率的角度考慮，超聲波提取藍(lán)靛果多酚優(yōu)于超高壓提取。

張格[31]等采用超高壓技術(shù)在常溫下從茶葉中提取茶多酚，并通過(guò)正交試驗(yàn)法，以茶多酚粗品收率為指標(biāo)，考察了溶劑濃度、壓力、保壓時(shí)間、浸泡時(shí)間對(duì)茶多酚的影響。研究表明，超高壓提取茶多酚的最佳工藝條件為：溶劑60%乙醇，壓力200MPa，浸泡時(shí)間0.5 h，保壓時(shí)間3m in，得率為28.92%。同時(shí)比較了回流提取法與超高壓提取法，得到超高壓提取的粗品收率比回流提取的收率高25.3%，茶多酚的收率則比回流提取高32%。超高壓提取不但比回流提取收率高，并且提取液澄清、透明，存放一年半后毫無(wú)變化。

4.5 其他天然活性成分提取

超高壓技術(shù)除了應(yīng)用到上述多糖、皂苷、黃酮及多酚類化合物的提取外，人們也正在研究利用超高壓技術(shù)提取其他天然活性成分。此外，還有許多文獻(xiàn)報(bào)道已證實(shí)了超高壓技術(shù)可以大大提高一些天然活性成分的提取率。

丹參素是一種受熱易分解的化學(xué)成分，采用常溫超高壓技術(shù)提取，可克服丹參素在熱回流提取法過(guò)程中受熱分解的不足。

陳瑞戰(zhàn)[32]等利用超高壓技術(shù)溫度低的特點(diǎn)，嘗試提取丹參中的丹參素，他們將丹參用80%乙醇溶液（pH=13）浸泡16 h后，在300 MPa壓力下進(jìn)行提取，結(jié)果丹參素提取率達(dá)0.465%，較熱回流提取法高33.7%。

寧志剛[33]等在常溫條件下使用超高壓技術(shù)從烏頭中提取烏頭原堿，將烏頭用乙醇浸泡2 h后，在600 MPa下保壓5 m in，提取的烏頭原堿含量可達(dá)5.21mg/g，較煎煮法高6倍。同時(shí)，提取時(shí)間僅是熱回流法的2%，避免了烏頭中其他有效成分因熱效應(yīng)而發(fā)生結(jié)構(gòu)變化。但是，因?yàn)闉躅^中的生物堿有劇毒，利用超高壓技術(shù)在常溫下提取烏頭原堿，其安全性還有待進(jìn)一步評(píng)價(jià)，因此人們通常還是采用傳統(tǒng)的提取方法，例如煎煮法等提取烏頭原堿。

5 結(jié)語(yǔ)

與其他提取方法相比較，超高壓技術(shù)在天然活性成分提取方面具有效率高、純度高的優(yōu)點(diǎn)，尤其是提取過(guò)程可以在室溫條件下進(jìn)行，避免了熱效應(yīng)對(duì)天然活性成分的破壞，得到眾多研究者的肯定。雖然超高壓技術(shù)在提取方面具有很多獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，但要將這一門新技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室研究推向大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，還需要在以下幾個(gè)方面繼續(xù)發(fā)展：（1）進(jìn)一步深入研究超高壓提取天然活性成分的原理，為超高壓技術(shù)的應(yīng)用提供理論依據(jù)。（2）改進(jìn)完善超高壓設(shè)備，如安裝溫度實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備，以便更加精確地控制溫度；提升各部件材質(zhì)，從而提升超高壓設(shè)備的密封性、穩(wěn)定性及安全性，使得提取工藝參數(shù)得到進(jìn)一步優(yōu)化等。（3）進(jìn)一步挖掘影響提取得率的因素，分析超高壓技術(shù)對(duì)提取成分結(jié)構(gòu)、生物活性等的影響，深入研究超高壓提取后所提取產(chǎn)物的分離純化和定性定量分析。（4）研究超高壓技術(shù)協(xié)同其他技術(shù)提取天然活性成分，如超高壓技術(shù)與均質(zhì)作用結(jié)合、酶法輔助超高壓提取等。

我國(guó)超高壓技術(shù)研究時(shí)間尚短，面臨巨大的挑戰(zhàn)，應(yīng)抓住機(jī)遇，進(jìn)一步加快超高壓技術(shù)研究和應(yīng)用的步伐。隨著國(guó)內(nèi)外研究的不斷發(fā)展，相信超高壓技術(shù)在天然活性成分提取方面的應(yīng)用將會(huì)更加深入和廣泛，同時(shí)也有利于加快我國(guó)中藥現(xiàn)代化進(jìn)程。