植物多酚類化合物提取技術(shù)概況

張錦榮 王彥陽

文章編號： 1005-2690（2019）09-0024-02? ? ? ?中圖分類號： TQ914? ? ? ?文獻標志碼： B

摘? ?要：植物多酚屬于植物次生代謝產(chǎn)物，有獨特生理功能和藥物活性。植物多酚的提取因其抗氧化、降壓、抗癌等保健作用而受到廣泛關注和研究。介紹了植物多酚的分類及各類提取技術(shù)的優(yōu)缺點，為植物多酚的后續(xù)研究積累信息，為植物的進一步開發(fā)利用提供參考。

關鍵詞：多酚;提取方法

植物多酚在植物葉、植物枝干、植物根莖及花果中均有分布，對植物的生長及代謝起重要作用。植物多酚是一類次生代謝產(chǎn)物，含有多種廣泛存在于植物中的酚羥基化合物。植物多酚通常指的是單寧或鞣質(zhì)，廣義上植物多酚還包括槲皮素、芹黃素、染料木素、沒食子酸、橙皮素等多種天然小分子酚類[1]。大量文獻表明，植物多酚種類繁多，有報道研究指出，植物界有超過8 000多種植物多酚及其衍生物。植物多酚除了具有抗氧化作用外，還具有其他生物活性，如預防阿爾茨海默病、抗炎、抑菌、抗癌、調(diào)節(jié)腸道菌群和心血管疾病等。它們被廣泛應用于醫(yī)藥和保健品[2]。近年來，植物多酚作為天然產(chǎn)物開發(fā)已成為各國的研究熱點，許多研究提出采用不同的提取技術(shù)來提取植物多酚并對比其含量，以找出最佳提取植物多酚的方法，從而進一步對植物多酚進行開發(fā)利用。本文綜合了近年來不同植物多酚的提取技術(shù)，并對這些提取技術(shù)進行了比較，為今后植物多酚的進一步提取技術(shù)研究提供理論參考。

1? ?按植物多酚的結(jié)構(gòu)分類

在眾多的次生代謝產(chǎn)物中，具有芳香或酚環(huán)結(jié)構(gòu)是植物多酚的特征[3]。茶、巧克力、咖啡、葡萄酒、蔬菜和水果的多酚都很豐富，它們具有很強的抗氧化能力。根據(jù)植物多酚的結(jié)構(gòu)，可將其分為8類[4]。主要包括槲皮素、山奈酚、楊梅素在內(nèi)的黃酮醇類;有包括木犀草素、芹黃素在內(nèi)的黃酮類;有包括大豆苷元、染料木素在內(nèi)的異黃酮類;有柚皮素、橙皮素在內(nèi)的黃烷類;有包括柚皮素、橙皮素在內(nèi)的花色苷類;有包括兒茶素、表兒茶素、沒食子酸、沒食子兒茶素酯在內(nèi)的黃烷三醇類;有包括綠原酸、單寧酸在內(nèi)的酚酸類;有包括白藜蘆醇在內(nèi)的芪類。

2? ?植物多酚不同提取方法介紹

近年來，植物多酚的提取工藝隨著科學技術(shù)的發(fā)展被不斷優(yōu)化，董科、冷云、何方婷等人的研究綜述指出，各種不同的提取方法均得到長足發(fā)展，使多酚產(chǎn)量得到了很大的提高。

例如，超臨界流體提取、高壓脈沖電場法和組合法等新的和改進的提取技術(shù)，正在逐步取代傳統(tǒng)的提取技術(shù)，并在植物多酚提取領域得到應用和發(fā)展。在傳統(tǒng)的萃取方法中，溶劑萃取法是最經(jīng)典的，目前新的提取方法主要有利用超聲波提取植物多酚、利用微波技術(shù)提取多酚、利用閃蒸技術(shù)提取多酚、利用生物酶降解技術(shù)提取多酚、利用樹脂吸附技術(shù)提取多酚、利用超臨界流體技術(shù)提取多酚和利用高壓脈沖電場技術(shù)提取多酚等。

2.1? ?利用溶劑萃取技術(shù)提取多酚

利用溶劑萃取技術(shù)是提取植物多酚方法中最經(jīng)典、應用最廣泛的。在溶劑萃取該方法中，常用的溶劑主要有甲醇、水、乙醇等極性物質(zhì)，根據(jù)“相似溶解性”原理，極性物質(zhì)易溶于極性物質(zhì)，多酚物質(zhì)便被分離出來。溶劑萃取技術(shù)原理簡單且操作方便，相對成本比較低，因而被廣泛應用。溶劑萃取植物多酚法中，影響植物多酚提取率的因素多，控制難度大，多數(shù)萃取劑都是會污染環(huán)境的有機溶劑，對研究人員的健康也有影響。同時，溶劑萃取植物多酚技術(shù)耗時長，因此，逐漸在各種提取技術(shù)的發(fā)展中被淘汰。劉繼攀、李佳歡、張紫華等人關于真姬菇水溶性多酚的提取研究結(jié)果表明，真姬菇水溶性多酚最佳工藝條件是提取多酚溫度43 ℃，料液比28∶1，提取多酚時間4 h。在此參數(shù)條件下，真姬菇多酚用水做萃取劑效果較好。干櫻桃中的多酚提取中，用乙醇提取法萃取結(jié)果表明，乙醇提取劑的濃度對多酚的獲得影響較大，而與提取時間關系不大。

2.2? ?利用微波技術(shù)提取植物多酚

微波提取技術(shù)是利用微波所產(chǎn)生的電磁場，加速植物多酚的分子由植物內(nèi)部向溶劑擴散的速率，從而有效地阻止植物多酚在高溫下被氧化破壞，微波提取植物多酚技術(shù)因高效、廉價、環(huán)保得到廣泛應用。利用微波技術(shù)結(jié)合傳統(tǒng)溶劑加熱法提取植物多酚，可使植物在短時間內(nèi)受熱均勻，提取速度加快，有效防止植物多酚被破壞，使提取出的植物具有良好的外觀和色澤。謝小花、戴緣緣等人研究表明，用50%乙醇溶液來提取茶多酚，液料比為9∶1，提取18 s，微波浸提2次，綠茶中茶多酚提取率可達20%以上。

2.3? ?利用超聲波技術(shù)提取植物多酚

利用超聲波產(chǎn)生的微氣核造成的機械破碎、空化效應及熱效應，使細胞內(nèi)植物多酚加速釋放，溶解在溶劑中是超聲波技術(shù)提取植物多酚的原理。提取液向溶劑的擴散速度被加快，從而縮短植物多酚的提取時間。陳云等人在超聲波輔助提取碧螺春茶多酚研究中的結(jié)果表明，碧螺春茶多酚提取率最佳提取工藝條件為超聲波功率369 W，提取時間為30 min，此時茶多酚提取率的實驗值與理論預測值相差不大。

阮靜軍、韋小寶、嚴俊等研究黃秋葵總酚超聲提取工藝時，得到最佳提取工藝條件是超聲溫度51.2 ℃時，多酚得率20.43 mg/g。齊娜等人研究了如何優(yōu)化超聲輔助提取蘋果多酚的工藝，最佳條件下紅肉蘋果多酚得率為2.135 mg/g。

2.4? ?利用閃式技術(shù)提取植物多酚

閃式提取技術(shù)關鍵點是其設備系統(tǒng)，主要是動力系統(tǒng)和破碎刀具。閃式提取法本質(zhì)上是溶劑提取法中的一種，主要是通過高速的震動攪拌和滲濾，然后通過過濾將植物組織中的植物多酚有效擠壓出去，提取植物多酚完成。通過高速旋轉(zhuǎn)鋒利的刀頭來破碎植物，并對破碎粒度控制，這樣可以有效提升植物多酚提取效率，同時還可以平衡植物組織內(nèi)外的化學成分。一般情況下，高速電機帶動提取刀具工作只需要60 s就可以完成一次植物多酚提取，過濾后還可以進行兩次重復提取而不破壞多酚結(jié)構(gòu)等優(yōu)點。

張晴晴及陳良勝等人從柴胡的干燥根中提取柴胡皂苷，分別采用了乙醇回流法和閃式提取法，結(jié)果表明閃式提取法具有更高的提取效率，花費時間短，節(jié)能性好。李嬌等人分別用超聲法、水提法、閃式提取法等提取石斛素成分，結(jié)果表明，閃式提取法比傳統(tǒng)水提法具有更高的植物多酚提取效率。

2.5? ?利用生物酶解技術(shù)法提取植物多酚

生物酶提取技術(shù)是利用酶的水解過程，幫助植物多酚更好地釋放到提取溶劑中。生物酶提取技術(shù)被認為是一種綠色技術(shù)，有研究者表明在植物中生物酶通過水解細胞壁等成分，使細胞內(nèi)物質(zhì)溶出，從而提高了植物的多酚提取率。

2.6? ?利用大孔樹脂吸附技術(shù)提取植物多酚

大孔吸附樹脂應用廣泛，是一類有機高分子聚合物吸附劑，由交聯(lián)劑、聚合單體、分散劑、致空劑等添加劑聚合反應而成，因具有多孔結(jié)構(gòu)和選擇性吸附功能，可從植物中提取植物多酚。

大孔吸附樹脂法提取植物多酚因其穩(wěn)定性高、選擇性好、吸附容量大、使用周期長、操作簡單、不受無機物存在影響、解析條件溫和、易構(gòu)成閉路循環(huán)等優(yōu)點，已在植物多酚提取中得到廣泛應用。任雪峰、齊亞娥的研究表明，通過植物提取液中單寧靜態(tài)吸附、解析實驗，發(fā)現(xiàn)NKA-9型樹脂對植物中多酚中單寧的提取效果較好。

2.7? ?利用超臨界流體萃取技術(shù)提取植物多酚

超臨界流體萃?。⊿FE）是近年來流行的萃取分離技術(shù)，通常用CO2作為超臨界流體，在臨界溫度和臨界壓力下，CO2作為超臨界流體從植物中萃取出植物多酚。當恢復到常壓、常溫時，CO2作為超臨界流體變?yōu)闅鈶B(tài)，溶解在CO2中的植物多酚快速析出，自動分離成植物多酚和CO2氣體。CO2作為超臨界流體萃取植物多酚的優(yōu)點是此時的CO2作為超臨界流體具黏度低、擴散性高、傳質(zhì)效率高、可定量萃取、可完全萃取。改變壓力與溫度可實現(xiàn)對CO2作為超臨界流體溶解能力大小的解調(diào)。被萃取的植物多酚分離過程簡單、易實現(xiàn)，尤其適合對熱敏性植物多酚的提取分離。魏福祥報道以CO2作為超臨界流體萃取蘋果渣中的蘋果多酚得率是0.1%。

2.8? ?利用高壓脈沖電場技術(shù)提取植物多酚

利用高壓脈沖電場提取植物多酚屬于非熱處理萃取技術(shù)，在植物多酚提取過程中能有效地通過高壓脈沖電場，促使植物細胞壁孔徑擴大而破裂，從而促進植物多酚的提取。微波技術(shù)處理、超臨界流體萃取技術(shù)同樣具有消耗時間短、溫升低、被萃取的植物多酚不變性等優(yōu)點。利用高壓脈沖電場技術(shù)萃取植物多酚提取的應用引起了國內(nèi)外學者的廣泛關注。

2.9? ?多種方法聯(lián)用

為了提高植物多酚的提取率，通常采用多種提取方法相結(jié)合。徐淑來等人酶解結(jié)合超聲波從蒲公英中提取綠原酸，通過試驗設計得到了優(yōu)化方案，綠原酸的最終收率為2.1%以上。相比李立順單采用的超聲波輔助提取方法提高了1.8%以上。相比倪躍采用的酶法提取效果提高了1.6%以上。

王文元等人研究結(jié)果表明，采用高壓脈沖電場（HPEF）結(jié)合酶法從竹葉中提取黃酮類化合物、茶多酚和竹葉多糖，這三者提取率分別為2.49%、1.26%和3.47%。另有結(jié)果表明，酶耦合高壓脈沖電場法提取竹葉多酚的速度比傳統(tǒng)熱水法高39.8%，幾乎是乙醇超聲輔助提取多酚速度的兩倍。因此，實驗室經(jīng)常采用超聲波和微波輔助提取技術(shù)相結(jié)合的方法來提高植物多酚的得率和縮短植物多酚的提取時間。

3? ?多酚不同提取技術(shù)的比較

傳統(tǒng)加熱溶劑萃取、生物酶降解技術(shù)萃取、超聲波輔助提取、微波加熱提取等各式提取技術(shù)有其各自的優(yōu)缺點。采用溶劑萃取技術(shù)、生物酶降解技術(shù)、樹脂吸附技術(shù)和高壓脈沖電場萃取技術(shù)用的時間長，植物多酚得率高，但成本高，不適合大規(guī)模工業(yè)產(chǎn)品。離子萃取、超聲波萃取、微波萃取、閃蒸萃取和超臨界萃取都是消耗時間短且植物多酚的收率也很高。但超聲波技術(shù)提取植物多酚比其他方法破壞性大，CO2作為超臨界流體萃取成本高，對設備要求也較高，從而限制了這兩種方法的應用。微波提取和閃蒸提取由于各自的優(yōu)點，在目前已成為短時間內(nèi)提取植物多酚的常用方法。

4? ?結(jié)論與展望

植物多酚作為功能材料的研究及開發(fā)越來越成為關注的熱點，已有大量研究表明，植物多酚具有很多生理功能作用，而且已經(jīng)開發(fā)出的植物多酚制品已形成相當龐大的市場。在現(xiàn)有的研究中，人們從蘋果、茶葉、葡萄、神秘果等原料中提取植物多酚已經(jīng)廣泛應用于生化、遺傳、食品等領域。由于能耗高、收率低的缺點，傳統(tǒng)的溶劑萃取技術(shù)已被微波、閃蒸萃取、超臨界流體萃取等新技術(shù)所取代，微波、閃蒸萃取、超臨界流體萃取已是提取植物多酚技術(shù)的首選方法。但受試驗條件和成本的限制，微波提取技術(shù)、閃蒸萃取技術(shù)、超臨界流體萃技術(shù)同樣不能大規(guī)模實施。因此，更綠色、安全、成本低且受限條件少的的植物多酚提取技術(shù)將成為研究的重要方向。

參考文獻：

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（收稿日期：2019-07-12）