橘皮中類黃酮化合物提取工藝研究進展

李 靚，朱涵彬，李長濱，潘春梅

（河南牧業(yè)經(jīng)濟學院 食品與生物工程學院，鄭州 450046）

0 引言

柑橘是我國大宗水果之一，種植歷史悠久，資源種類豐富，世界年產(chǎn)量居水果榜首［1］。柑橘具有氣味芳香、性溫等特點，含有類黃酮化合物、果膠、天然黃色素、橙皮苷、揮發(fā)油、生物堿、檸檬苦素等生物活性成分［2］，保健功效在降低血脂、防癌抗癌、抗菌、降低肥胖發(fā)生率［3］等都有文獻報道。但柑橘的利用仍以鮮果食用為主，柑橘果汁、柑橘果酒、柑橘果醋、柑橘果脯等加工制品只占極少部分，柑橘副產(chǎn)物如柑橘皮、柑橘渣、柑橘核等常被視為廢棄物丟棄而造成資源浪費。柑橘果皮可作為生物絮凝劑應用于去除微囊藻毒素［4］，還可提取三氯化鐵活性炭合成去除氟化物應用于地下水和生物垃圾處理［5］等，廣泛應用于食品、醫(yī)藥、香精香料、生物等領(lǐng)域。若將活性成分挖掘利用，還能有效解決資源再利用、環(huán)境保護等社會問題［6］。本文基于柑橘類黃酮化合物功效，綜述不同提取方法對類黃酮化合物取得率的影響，為柑橘皮深度開發(fā)利用提供基礎(chǔ)，對提高柑橘市場經(jīng)濟效益提供理論保障。

1 橘皮中類黃酮化合物成分及功效

橘皮中含有類黃酮化合物、精油、果膠、色素、膳食纖維等有效活性成分。其中，類黃酮化合物如黃酮、黃烷酮、花青素等，具有預防腫瘤、抗氧化、清除自由基［7］、消炎、抗菌、提高機體免疫功能、抗疲勞等作用；還能有效降低膽固醇，抗動脈粥樣硬化、降低血栓、預防心腦血管疾病等功效［8］。左龍亞［9］研究12種柑橘類果皮多酚類物質(zhì)提取與抑菌性能，測得12種果皮抗氧化性都很強。其中，酸橘果皮提取物抗氧化能力最強，最弱是佛手果皮。寇廣寧［10］研究柑橘中多甲氧基黃酮能激活AMPK-PGC1-α-NRF1-TFAM信號軸，有效預防疲勞發(fā)生。

2 橘皮中類黃酮化合物的提取工藝

隨著科學技術(shù)創(chuàng)新，如何快速、便捷、高效地應用高新提取技術(shù)是學者們研究焦點，比如脈沖電場技術(shù)輔助法、亞臨界水萃取法、超臨界流體萃取法、微波輔助萃取法、超聲波輔助提取法等［11］。目前國內(nèi)外對橘皮中類黃酮化合物提取方法研究有很多，主要有有機溶劑提取法、超聲波輔助提取法、微波輔助提取法、酶法提取、超臨界流體萃取技術(shù)、亞臨界水萃取、內(nèi)部沸騰法等各種提取技術(shù)［12］。

2.1 有機溶劑提取法

有機溶劑提取是最基礎(chǔ)的一種提取方法，具有操作簡便、成本低廉等優(yōu)勢。但傳統(tǒng)有機提取劑提取效率偏低、純度偏低等問題也得到重視。近年來，深共晶溶劑（Deep eutectic solvent，DES）作為新型可持續(xù)溶劑被廣泛應用于類黃酮化合物提取。但有關(guān)橘皮中類黃酮化合物提取采用DES的報道并不多，現(xiàn)將有關(guān)DES提取類黃酮化合物進行闡述，便于學者參考借鑒。

MA等［13］研究有機溶劑-DES復合萃取油茶花中類黃酮化合物。選用氯化膽堿和乳酸（1：2）合成DES，經(jīng)單因素和響應面法取得最佳工藝方案。結(jié)論表明該方法萃取槲皮素、山奈酚含量高，相對標準偏差小于5.80%。

BAJKACZ［14］采用深共晶溶劑對柑橘皮中類黃酮化合物提取進行研究。選用氯化膽堿、氯化乙酰膽堿、酒石酸膽堿、甜菜堿和肉堿配比成17種不同成分DES，對橙皮苷、柚皮苷和槲皮素等提取研究。結(jié)果表明采用深共晶溶劑提取比傳統(tǒng)溶劑提取所得率高。

趙悅［15］研究以乙醇為有機溶劑提取橘皮中類黃酮化合物，考察乙醇體積分數(shù)、固液比、提取溫度和提取時間對取得率影響，根據(jù)單因素和正交試驗得出最佳提取工藝：乙醇體積分數(shù)為70%，固液比為 1：20（g/mL），提取溫度為 70 ℃，提取時間為2 h，黃酮取得率為2.938 mg/g。

2.2 超聲波輔助提取法

超聲輔助提?。║ltrasound-Assisted Extraction，UAE）利用超聲波空化效應，快速破壞植物細胞壁，具有少時、高效等優(yōu)勢的一種提取方法。

ALI等［16］研究UAE提取枸杞果實中類黃酮化合物。選擇氯化膽堿與對甲苯磺酸配比1：2為DES，考察了固液比、含水率、超聲溫度和超聲時間等因素對類黃酮化合物提取的影響。結(jié)果表明，類黃酮化合物中楊梅酮提取率為57.2 mg/g、蘆丁提取率為9.1 mg/g，與傳統(tǒng)方法相比，提取率顯著提高。

余杰等［17］研究UAE提取橘皮中類黃酮化合物。選擇NaOH溶液為提取溶劑，考察料液比、提取溫度和提取時間等因素對取得率的影響，根據(jù)單因素和正交試驗得出最佳提取工藝：超聲功率為560 W，pH值為11，提取溫度為60 ℃，料液比為 1：14（g/mL），提取時間為 40 min，黃酮得率為2.33 mg/g。

何露等［18］研究UAE提取陳皮中類黃酮化合物?？疾煲掖紳舛?、超聲時間及料液比因素對取得率的影響，根據(jù)單因素和響應面試驗得出最佳提取工藝：乙醇濃度為60%，超聲時間為36 min，料液比為1：25（g/mL），黃酮提取率最高，為24.75 mg/g。

2.3 微波輔助提取法

微波輔助提取法（Microwave-assisted extraction，MAE）是在高頻微波作用下產(chǎn)生偶極渦流，離子發(fā)生快速遷移，短時間內(nèi)快速將溶劑滲透樣品，使提取時間顯著縮短。國外采用微波輔助提取黃酮類化合物報道較多，供學者參考借鑒。

XU等［19］研究酶法超聲微波協(xié)同法（Enzymatic ultrasonic microwave synergy，EAUMSE）提取荸薺皮中類黃酮化合物?？疾烀阜N類配比、酶濃度、pH值、超聲功率及微波功率等因素對黃酮取得率影響。結(jié)論表明，纖維素酶和果膠酶配比為2：1、酶濃度為1.5%，pH值為5.0，超聲功率為50 W，微波功率為200 W時，黃酮類化合物取得率最高，達到26.50%。

2.4 酶法提取

酶法提取是根據(jù)原料細胞壁的構(gòu)成，選擇特異性酶來分解細胞壁，實現(xiàn)高效提取的一種方法［20］。國外采用酶法提取類黃酮化合物報道較多，但有關(guān)橘皮提取類黃酮化合物的報道未見。

ZHANG等［21］研究生態(tài)機械生物酶法（Mechanical Bio-assisted Extraction，MBAE）提取菊花中類黃酮化合物?？疾烀甘褂昧?、固液比、提取pH值和酶溶液pH值等因素對黃酮取得率影響。根據(jù)單因素和Box-Behnken設(shè)計的響應面法進行優(yōu)化，得出最佳提取工藝：酶使用量1%，纖維素酶與果膠酶比例 2：1（mg/mg），酶溶液 pH 值為 4.88。提取pH值為10.0，研磨時間為40 min，固液比為20：1（g/mL），在此條件下，類黃酮化合物取得率最高。這種機械化學和酶聯(lián)合方法充分體現(xiàn)了現(xiàn)代提取技術(shù)的高效性、時效性。

2.5 超臨界流體萃取法

超臨界流體萃取法（Supercritical Carbon Dioxide Extraction，SCDE）是利用液體密度或氣體低表面張力等特性作為溶劑來進行溫和萃取的新型提取技術(shù)。國內(nèi)外采用SCDE提取類黃酮化合物報道較多［22］，廣泛應用于天然產(chǎn)物黃酮萃取。

呂小健等［23］研究超臨界二氧化碳萃?。⊿CDE）陳皮中多甲氧基黃酮?？疾燧腿毫?、萃取溫度和萃取時間因素對多甲氧基黃酮提取率的影響。根據(jù)單因素和響應面試驗得出最佳萃取工藝：萃取壓力為28 MPa，萃取溫度為55 ℃，萃取時間為67 min，在此條件下，多甲氧基黃酮總得率為1.89 mg/g。

2.6 亞臨界水萃取

亞臨界水萃?。⊿ubcritical Water Extraction，SWE）是一種將溶劑加熱到溫度100 ℃以上374 ℃以下的臨界狀態(tài)，改變?nèi)軇┲衼喤R界水的溫度和壓力，水的物理、化學特性發(fā)生改變，實現(xiàn)天然產(chǎn)物中有效成分選擇性萃取。國外采用亞臨界水萃取天然產(chǎn)物中活性成分報道較多［24］，但有關(guān)橘皮提取黃酮報道很少。

PEREZ等［25］研究采用SWE提取橙皮中黃酮?？疾觳僮鳒囟群退魉俣纫蛩貙Τ绕S酮取得率影響。試驗表明：在溫度為150 ℃，水流量為10 mL/min條件下，橙皮中黃酮取得率為39.48 mg/g。

2.7 內(nèi)部沸騰法

內(nèi)部沸騰法（Internal boiling method，IBM）是利用熱溶劑滲透到物料內(nèi)使之沸騰汽化，實現(xiàn)內(nèi)部真正沸騰加速有效成分分解的現(xiàn)代技術(shù)。

鄭韻英等［26］研究超聲波強化內(nèi)部沸騰法（Ultrasonic Enhanced Internal Boiling Method，UEIE）提取橘皮中總黃酮?？疾斐曔^程中超聲時間、超聲功率、乙醇濃度、乙醇體積四個因素及提取過程中提取溫度、體積、時間和濃度四個因素對黃酮取得率的影響，根據(jù)單因素和正交優(yōu)化試驗得到最佳工藝條件：超聲過程中乙醇濃度為80%，乙醇體積為7 mL，超聲功率為50 W，超聲時間為3 min。在提取過程中，提取溫度為80 ℃，提取時間為6 min，提取劑濃度為20%乙醇，提取劑體積為35 mL，在此條件下，總黃酮提取率提高為3.13%且雜質(zhì)少。

汪建紅［27］研究IBM提取血橙皮中黃酮。以乙醇溶液為溶劑，考察乙醇濃度、液料比、提取溫度、提取時間四因素對黃酮取得率的影響。根據(jù)單因素和響應面優(yōu)化試驗得出最佳提取條件：乙醇濃度為60%，料液比為1：40 g/mL，提取溫度為70 ℃，提取時間為30 min。在此條件下，黃酮取得率為6.234 mg/g。

2.8 其他提取法

TAHEREH等［28］研究果蔬汁混合半甲米-膠束分散磁性固相萃取法提取3種類黃酮化合物（馬齒莧、槲皮素和山奈酚）。將合成的Fe3O4/SiO2納米顆粒進行提取，考察納米粒子的數(shù)量、溶液體積、溶液pH值、吸附時間、脫附體積和脫附時間等因素對取得率影響。結(jié)果表明，該方法適用于大批量果蔬同時提取，提取率的測得比常規(guī)方法更準確、更省時、更高效。

3 結(jié)語

現(xiàn)今人們追求天然、環(huán)保的理念日益增強，探究并有效利用我國豐富的柑橘資源是學者們關(guān)注的熱點。柑橘皮中天然活性物質(zhì)-類黃酮化合物，具有清除自由基、抑菌、防腫瘤、防癌、防衰老和強氧化等生物活性，在食品行業(yè)、生物醫(yī)藥行業(yè)、化妝品行業(yè)備受矚目，綜合開發(fā)利用柑橘資源已刻不容緩。目前我國有關(guān)柑橘皮中類黃酮提取仍處于以有機溶劑提取為主的初級階段，切實需要加強現(xiàn)代高新提取技術(shù)的應用，如深共晶溶劑提取、超聲波輔助提取［29-30］，尤其是國外的高效、省時、綠色、環(huán)保創(chuàng)新提取純化技術(shù)，如沖擊波輔助提取法［31］、吸附樹脂法等更是今后提高柑橘中類黃酮提取率的重點研究方向［32］，以增強柑橘產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟效益，為實現(xiàn)柑橘皮中類黃酮化合物產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)提供技術(shù)保障。