玫瑰主要功能性成分提取及純化技術(shù)研究進(jìn)展

劉芳 任啟飛 馬菁華 歐明燭 陳云飛 楊朔 周艷

(貴州省植物園，貴州 貴陽 550004)

玫瑰是薔薇科薔薇屬植物，落葉灌木，是我國二級保護(hù)植物,也是重要的特產(chǎn)經(jīng)濟(jì)植物[1]。玫瑰在中國全國各地均有栽培，園藝品種很多，也可以供食用和化妝品用[2]。玫瑰主要化學(xué)成分有玫瑰精油、黃酮類[33]、多糖類[4]、色素類[21]等。玫瑰化學(xué)成分種類繁多，營養(yǎng)成分種類含量豐富，具有較高的營養(yǎng)價(jià)值。玫瑰入藥具有行氣解郁、和血、止痛之功效，用于肝胃氣痛、食少嘔惡、月經(jīng)不調(diào)、跌撲傷痛[3]。玫瑰具有應(yīng)用范圍廣、利用價(jià)值高、經(jīng)濟(jì)效益好等特點(diǎn)，潛在的市場占有率高，開發(fā)潛力巨大。玫瑰功能性成分如多糖類、黃酮類、色素類等均具有多種生物活性，精細(xì)化全面化深入研究植物功能性成分是現(xiàn)今的研究熱點(diǎn)和趨勢，將功能性成分從植物中提取出來用于后續(xù)研究具有重要意義，因此，植物功能性成分提取純化技術(shù)是一個(gè)重要的研究方向。目前，玫瑰功能性成分提取純化技術(shù)研究還需要一個(gè)系統(tǒng)的總結(jié)和對比分析，本文從玫瑰功能性成分提取純化技術(shù)進(jìn)行展開，對國內(nèi)外報(bào)道的有關(guān)玫瑰功能性成分玫瑰多糖類化合物、黃酮類化合物、色素類化合物的提取純化工藝進(jìn)行總結(jié)歸納和綜合分析，為后續(xù)玫瑰功能性成分提取純化技術(shù)研究提供技術(shù)參考。

1 玫瑰多糖類化合物提取技術(shù)和分離純化技術(shù)

多糖類化合物在植物中分布廣泛，具有多種生物活性，玫瑰也含有多糖類化合物，玫瑰多糖具有抗氧化[4]、保濕[18]等生物活性。

1.1 玫瑰多糖類化合物提取技術(shù)

多糖類化合物極性大，因此傳統(tǒng)方法多采用水提法。玫瑰多糖提取技術(shù)主要有熱水浸提法、超聲波輔助提取法、微波輔助提取法、酶法、技術(shù)聯(lián)用等。

1.1.1 熱水浸提法

熱水浸提法是采用熱水浸泡樣品提取樣品中含有的多糖類化合物的方法，屬于固液萃取。根據(jù)相似相溶原理，水和多糖類化合物極性相似，都屬于極性大的物質(zhì)，多糖易溶于熱水中[6]。熱水浸提法提取玫瑰花和玫瑰花渣多糖均有研究,最佳工藝參數(shù)略有差別，具體如下：玫瑰花提取所需溫度95℃，玫瑰花渣提取所需溫度100℃，玫瑰花提取時(shí)間256min，玫瑰花渣提取時(shí)間略長，需要300min，玫瑰花和玫瑰花渣料液比相同，都為1∶30(g·mL-1)，玫瑰花和玫瑰花渣多糖得率分別為1.46%、0.6%，玫瑰花多糖比玫瑰花渣多糖得率高[4,5]。

1.1.2 超聲波輔助提取法

超聲波是一種聲波，具有強(qiáng)破壁能力，能使植物細(xì)胞內(nèi)多糖更容易溶解到提取溶劑中[6]，超聲波輔助提取法是利用超聲波輔助溶劑提取目標(biāo)成分。超聲波輔助提取法可提取玫瑰花和玫瑰花渣多糖，最佳工藝參數(shù)差別比較大，玫瑰花提取最佳溫度50℃即可，而玫瑰花渣提取溫度需要達(dá)到82℃；玫瑰花所需提取時(shí)間比玫瑰花渣所需提取時(shí)間短，玫瑰花提取25min最好，而玫瑰花渣需要提取37min；從料液比來說，玫瑰花用提取溶劑較多，料液比為1∶55(g·mL-1)、玫瑰花渣用提取溶劑較少，液料比為1∶26(g·mL-1)，用以上最佳提取條件提取玫瑰花和玫瑰花渣多糖得率分別為13.48%、1.585%[6,7]。

1.1.3 微波輔助提取法

微波具有加熱快、穿透力強(qiáng)等性質(zhì)，產(chǎn)生的強(qiáng)大壓力能夠促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)多糖沖破細(xì)胞膜和細(xì)胞壁，快速溶解到提取溶劑中[15]，微波輔助提取法就是使用微波輔助溶劑來提取目標(biāo)成分。白偉芳[8]研究玫瑰花多糖的微波輔助提取技術(shù)，當(dāng)料液比為l∶30(g·mL-1)時(shí)，在微波功率800W條件下提取4min，提取技術(shù)參數(shù)最優(yōu)，與水提法比較，提取率高，更高效。

1.1.4 酶法

酶法提取多糖的原理是利用酶的特異性催化作用[9]，采用酶處理提取樣品，破壞樣品細(xì)胞結(jié)構(gòu)，促進(jìn)多糖的釋放[12]，更容易提取目標(biāo)成分。張?jiān)惠x等[10]用纖維素酶、果膠酶處理玫瑰花、玫瑰花渣后提取玫瑰多糖，考查比較了傳統(tǒng)的水提法和酶法，從得率上來說，酶法提取多糖優(yōu)于水提法，玫瑰花多糖得率12.487g·100g-1要高于玫瑰花渣多糖得率7.599g·100g-1。

1.1.5 技術(shù)聯(lián)用

姜曼等[11]采用微波協(xié)同酶法提取玫瑰多糖，具體為用酶處理玫瑰花渣后用微波輔助溶劑提取多糖，通過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)優(yōu)化玫瑰花渣多糖的提取工藝，最優(yōu)料液比為1∶30(g·mL-1)，在纖維素酶酶加量4.2%、酶解溫度50℃、酶解pH=4.4，微波功率650W，提取時(shí)間4min時(shí)，工藝最佳，多糖得率6.53%。

1.1.6 玫瑰多糖提取技術(shù)比較

幾種玫瑰多糖類化合物提取技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)、提取原料特征對比詳見表1。

表1 玫瑰多糖類化合物提取技術(shù)比較

1.2 玫瑰多糖類化合物分離純化

1.2.1 除色素、脫脂

在提取玫瑰多糖時(shí)可用石油醚先進(jìn)行脫脂處理后，再進(jìn)行提取[4]。除色素方法較多，可用乙醇泡過的AB-8溶液[6]、一定濃度乙醇[5]除色素，也可以加入活性炭除色素[16]，大孔樹脂也可脫色，其中大孔吸附樹脂D101的效果最好[17]。馬猛華[17]對H2O2除色素的工藝進(jìn)行研究，確定了在雙氧水用量40%、溫度為40℃、脫色時(shí)間為2.5h條件下，脫色效果最好。

1.2.2 除蛋白

提取玫瑰多糖過程中往往需要去除蛋白類雜質(zhì)，主要方法包括Sevag法、三氯乙酸法、醇析結(jié)合Sevag法等[17]。最常用的方法是Sevag法，往往需要多次處理[16]。馬猛華[17]考查了Sevag法、三氯乙酸法、醇析結(jié)合Sevag法除蛋白的優(yōu)缺點(diǎn)，從多糖保存率來說，Sevag法最優(yōu)。

1.2.3 沉淀法

在植物多糖提取過程中，往往采用水提醇沉法，乙醇沉淀除雜質(zhì)是常用方法。劉瑤[6]考查了不同乙醇濃度醇沉對多糖得率的影響，得出70%乙醇沉淀效果最好。

1.2.4 柱層析法

柱層析分離純化玫瑰多糖效果較好，采用率比較高，近幾年采用柱層析法分離純化玫瑰多糖對比見表2。

表2 柱層析法分離純化玫瑰多糖對比[16,18-20]

2 玫瑰色素類化合物提取技術(shù)和純化技術(shù)

研究表明，玫瑰花中含有黃酮和花色苷2大類色素[20]，具有抑菌、免疫調(diào)節(jié)[26]以及抗氧化[30]等生物活性。

2.1 玫瑰色素類化合物提取技術(shù)

玫瑰色素類成分提取技術(shù)近幾年研究熱點(diǎn)主要集中在溶劑提取法、超聲波輔助提取法、微波輔助提取法、超高壓提取法等。

2.1.1 溶劑提取法

溶劑提取法是使用不同提取溶劑用浸提、回流提取等方法提取目標(biāo)性成分，是傳統(tǒng)的提取方法，提取溶劑主要有水、乙醇、甲醇等，不同目標(biāo)成分在不同的溶劑中具有不同的溶解度，提取效果不相同，因此，選擇適合的溶劑提取目標(biāo)成分尤為重要。玫瑰色素一般使用不同濃度不同pH的乙醇作為提取溶劑，提取效果最好，乙醇是安全經(jīng)濟(jì)有效的提取溶劑，在溶劑提取法中使用頻率較高。幾種使用溶劑提取法提取玫瑰色素最佳工藝對比見表3。

表3 溶劑提取法提取玫瑰色素最佳工藝對比[22-26]

2.1.2 超聲波輔助提取法

超聲波輔助提取玫瑰色素也有學(xué)者研究，張霽紅等[24]與傳統(tǒng)的溫水浸泡法比較，超聲波輔助提取效果更好。?zgür等[29]比較超聲輔助提取、回流提取、索氏提取和浸泡提取玫瑰花色素的效果，發(fā)現(xiàn)超聲輔助提取效率高，提取時(shí)間短，最優(yōu)。各文獻(xiàn)最佳工藝對比見表4。

表4 超聲波輔助提取法提取玫瑰色素最佳工藝對比[24,27-29]

2.1.3 微波輔助提取法

玫瑰色素可用微波輔助法提取，張霽紅等[24]發(fā)現(xiàn)與傳統(tǒng)高溫浸提相比，微波浸提法提取率更高，對玫瑰色素影響較小。張晨萍等[30]研究表明，微波輔助提取玫瑰色素優(yōu)于超聲波提取法和水浴提取法，采用50%乙醇作為提取溶劑，在溫度為60℃，微波功率500W，微波時(shí)間2min，料液比1∶10(g·mL-1)條件下，工藝最佳，花色素得率達(dá)2.03mg·g-1。

2.1.4 超高壓提取法

超高壓提取法是利用超高壓作用輔助提取目標(biāo)成分，在超高壓環(huán)境下，細(xì)胞內(nèi)目標(biāo)成分滲透速率增快，溶出量增加，促進(jìn)了目標(biāo)成分的在提取劑中釋放，使提取更充分[31]。張唯等[31]利用超高壓提取技術(shù)提取玫瑰花色苷，采用13.2%檸檬酸溶液作為提取溶劑，料液比為1∶25(g·mL-1)，在高壓腔壓力為400MPa環(huán)境下，提取6min，工藝最優(yōu)，花色苷提取量為1089.42mg·100g-1，超高壓提取法提取玫瑰花色苷得率高、耗時(shí)短。

2.2 玫瑰色素類化合物純化

玫瑰色素純化一般采用大孔樹脂純化，不同型號大孔樹脂分離純化玫瑰花色苷最佳純化條件略有差別，具體見表5。

表5 不同大孔樹脂純化玫瑰花色苷最佳工藝對比[26,31]

3 玫瑰黃酮類化合物提取技術(shù)和純化技術(shù)

玫瑰中含有的功能性成分也包括了黃酮類化合物，玫瑰黃酮具有抗氧化[33]、抗癌[38]等生物活性。

3.1 玫瑰黃酮類化合物提取技術(shù)

近幾年來，玫瑰黃酮類成分提取技術(shù)研究主要集中在溶劑提取法、超聲波輔助提取法、技術(shù)聯(lián)用等。

3.1.1 溶劑提取法

對于玫瑰所含有的黃酮類成分的提取，溶劑提取法應(yīng)用較多，提取溶劑以比較安全的不同濃度乙醇提取為主，提取方法可分為浸泡提取和回流提取。幾種利用溶劑提取法提取玫瑰黃酮類成分對比見表6。

表6 溶劑提取法提取玫瑰黃酮最佳工藝對比[32-36]

3.1.2 超聲波輔助提取法

超聲波輔助提取法提取玫瑰黃酮類成分在近幾年也有研究報(bào)道，主要使用不同濃度乙醇作為提取溶劑。幾種利用超聲波輔助提取法提取玫瑰黃酮類成分對比見表7。

表7 溶劑提取法提取玫瑰黃酮最佳工藝對比[37-39]

3.1.3 技術(shù)聯(lián)用

何效平等[40]采用超聲聯(lián)合酶法對工藝進(jìn)行優(yōu)化，獲得最佳條件為料液比1∶25，酶解溫度50℃，酶質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.4%，超聲時(shí)間30min。采用超聲聯(lián)合酶法提取玫瑰黃酮類成分提取效率高，條件溫和，節(jié)約成本，更加安全。

3.2 玫瑰黃酮類化合物純化

玫瑰黃酮類化合物純化可利用大孔樹脂和聚酰胺樹脂等。劉振華等[32]表明，AB-8大孔樹脂分離純化黃酮以40%乙醇為洗脫液最佳，黃酮含量53.23%，回收率35.84%。陸秀云等[41]表明，D101型樹脂分離純化苦水玫瑰精油提取后廢棄物中黃酮類化合物效果較好，響應(yīng)面法優(yōu)化純化條件為上樣液pH=2.12,質(zhì)量濃度10.4mg·L-1,流速1.72mL·min-1，吸附率為95.06%，用無水乙醇溶液洗脫，解析率達(dá)到98.30%，分離純化后的總黃酮純度達(dá)到5.651%。撒玉良等[42]使用聚酰胺樹脂純化玫瑰花總黃酮，其最佳工藝條件為上樣液pH=5、質(zhì)量濃度4mg·mL-1，徑高比1∶7，解吸時(shí)15%乙醇洗去雜質(zhì)后80%乙醇8BV(pH=5～6)洗脫，總黃酮含量23.4%。

4 結(jié)語

目前對玫瑰多糖、玫瑰黃酮、玫瑰色素提取和純化技術(shù)均有研究，其中玫瑰多糖、玫瑰黃酮、玫瑰色素均有利用超聲波輔助溶劑提取的研究，對于玫瑰多糖最佳提取溶劑是熱水，而玫瑰黃酮和玫瑰色素則是不同濃度不同pH的乙醇溶液，對于提取方法的最佳工藝也進(jìn)行了考查確定，提取技術(shù)研究最主要的就是確定一個(gè)最佳提取工藝，一般從得率、純度、提取效率來反映。今后玫瑰多糖類成分、色素類成分、黃酮類成分的提取技術(shù)研究方向可能集中在利用一些新興技術(shù)提取或是技術(shù)聯(lián)用，采用幾種提取技術(shù)同時(shí)提取可提高提取效率，增加得率。對于玫瑰多糖類成分、色素類成分、黃酮類成分純化技術(shù)，均有利用柱層析法，今后研究方向可能集中在柱層析分離純化上。

玫瑰功能性成分如多糖類、黃酮類、色素類生物活性較多，具有較高的利用價(jià)值和研究價(jià)值，還需更深入更全面地進(jìn)行研究開發(fā)。提取純化技術(shù)研究是研究植物化學(xué)成分和產(chǎn)業(yè)開發(fā)的第1步，可為后續(xù)研究打下基礎(chǔ)。本文對國內(nèi)外報(bào)道的有關(guān)玫瑰功能性成分玫瑰多糖類化合物、黃酮類化合物、色素類化合物的提取純化工藝進(jìn)行總結(jié)歸納和綜合分析，以期為后續(xù)玫瑰功能性成分提取純化和產(chǎn)品開發(fā)提供參考。