1、毕业 论文文献综述 应用化学 芦笋生物活性物质提取的最佳条件研究 1、 引言 芦笋学名 Asparagus officinalis L,英文名 Asparagus，俗称石刁柏、龙须菜，为百合科天门冬属多年生宿根草本植物 1，以抽生的嫩茎为蔬菜食用。是一种营养丰富的蔬菜，被称为世界十大名菜之一，在国际市场上有“蔬菜之王”的美称。芦笋在我国南疆北国都有大面积种植，主要作为生鲜蔬菜，或者加工成食品罐头，在市面出售。 芦笋具有暖胃、宽肠、润肺、止咳、利尿诸功能，对高血压、血管硬化、心脏病、糖尿病、膀胱炎、急慢性肝炎及肝硬化有 一定的辅助治疗效果。在我国医学史上早有芦笋治疾患的记载。明代李时珍本草纲目言
2、芦笋能“瘿结热气、利小便” ;根称为小百部，能润肺镇咳、祛痰、杀虫等。早在两千年前神农本草经上已将芦笋列为“上品之上”，称久服轻身益气延年 1。 据现代医学研究，芦笋中含一种能抑制癌细胞生长的活性物质。二十世纪七十年代初，美国一位牙科医生通过食用大量的芦笋治好了自己的眼癌和恶性淋巴癌。 1974 年化学家卢茨得出芦笋可以治疗癌症的结论。芦笋对白血病、淋巴癌、乳腺癌、肺癌均有特殊作用。另外，芦笋对高血脂、心脏病、高血压、动脉硬化症 也有一定的疗效。芦笋还含有芦丁 (维生素 P)、抗坏血酸 (维生素 C)、甘露聚糖、胆碱、精氨酸等，对维持毛细血管形态、弹性及生理功能有较好的作用。中山医科大学肿瘤医
3、疗研究所实验证明，芦笋能显著抑制由化学致癌物质引起的胃癌前病变。 总结上述芦笋的功能疗效，我们得出芦笋细胞内具有一种或者几种特殊的活性物质使芦笋带有上述功效。目前对于生物活性物质的提取方法很多，有有机溶剂提取法、微波提取法、超声波辅助提取法、超临界萃取法等。比较上述提取法的优缺点，选择操作简单、成本低、效果好的方法为主，并根据正交试验设计原则，设计正 交试验表，分析各个因素水平对提取产物的影响选择，最优的条件组合。 以便生产出具有治疗特异性高、高效、低毒的药品和天然保健品，同时有利于探索发现研究先进的提取分离方法，加速植物资源的有效开发利用。 1 2.植物来源生物活性物质及其药理活性 植物体内
4、的生物活性物质主要是指存在于植物体内，能与机体作用，引起各种生物效应的功效成分，它们种类繁多，包括糖类、脂类、蛋白质多肽类、甾醇类、生物碱、甙类、挥发油等，而植物次生代谢产物是生物活性成分的主要部分，它主要是除脂肪、蛋白质等初生代谢产物之外的萜类、酚类和生物碱等，其中黄酮 类化合物又是植物次生代谢的主要部分。黄酮类化合物在植物体内的形成，是由葡萄糖分布经过莽草酸途径和乙酸 -丙二酸途径生成羟基桂皮酸和三个分子的乙酸，然后合成查尔酮，再衍变为各类黄酮类化合物。 2.1 黄酮类化合物的概念 黄酮类化合物 （ flavonoids） 是一类存在于自然界的、具有 2-苯基色原酮 （ flavone）结
5、构的化合物。它们分子中有一个酮式羰基，第一位上的氧原子具碱性，能与强酸成盐，其羟基衍生物多具黄色，故又称黄碱素或黄酮。黄酮类化合物在植物体中通常与糖结合成苷类，小部分以游离态（苷元）的形式存在。绝大多数 植物体内都含有黄酮类化合物，它在植物的生长、发育、开花、结果以及抗菌防病等方起着重要的作用。 最早黄酮类化合物主要是指母核为 2-苯基色原酮的一类化合物，现在则泛指两个苯环（ A环与 B环）通过中央三碳相互联接而成的一系列化合物。根据中央三碳的氧化程度、是否成环、 B 环的联接位点等特点，可将该类化合物分为多种结构类型，包括黄酮类、黄酮醇类、二氢黄酮类、二氢黄酮醇类、异黄酮类、二氢异黄酮类、查
6、尔酮、类橙酮类、黄烷类、花色素类、双黄酮类等。 2.2 黄酮类化合物的药理活性 黄酮类化合物广泛存在于植物中。有文献估计约有 20%的中草药含有黄酮类化合物，由此可见黄酮类资源之丰富。又因为现代医学研究表明：黄酮类化合物具有降低心肌耗氧量使冠脉和脑血管流量增加抗心率，镇痛，软化血管，降血糖、 血脂等作用。于此同时它还是一种天然的抗氧化剂，具有清除人体中超氧离子自由基、抗衰老、增强机体免疫力的生理活性 2。 2.2.1 黄酮类化合物的心血管系统活性 不少治疗冠心病有效的中成药均含黄酮类化合物，研究发现芦丁、槲皮素、葛根素以及人工合成的立可定（ recordil）等均有明显的扩冠作用；槲皮素、芦丁
7、、金丝桃苷、葛根素、灯盏花素、葛根总黄酮、银 杏叶总黄酮对缺血性脑损伤有保护作用；金丝桃苷、水飞蓟素、木犀草素、沙棘总黄酮对心肌缺血性损伤有保护作用；银杏叶总黄酮、葛根2 素、大豆苷元等对心肌缺氧性损伤有明显保护作用。此外，沙棘总黄酮、苦参总黄酮、甘草黄酮（主要为甘草素和异甘草素）具有抗心律失常作用 3。 2.2.2 黄酮类化合物的抗菌及抗病毒活性 木犀草素、黄岑苷、黄岑素等均有一定的抗菌作用；槲皮素、二氢槲皮素、桑色素、山柰酚等具有抗病毒作用；从菊花、獐牙菜中分离得到的黄酮单体对 HIV 病毒有较强抑制作用，大豆苷元、染料木素、鸡豆黄素 A对 HIV 病毒也有一定 抑制作用。 2.2.3 黄
8、酮类化合物的抗肿瘤活性 黄酮类化合物的抗肿瘤机制多种多样，如槲皮素的抗肿瘤活性与其抗氧化作用、抑制相关酶的活性、降低肿瘤细胞耐药性、诱导肿瘤细胞凋亡及雌激素样作用等有关；水飞蓟素的抗肿瘤活性与其抗氧化作用、抑制相关酶活性、诱导细胞周期阻滞等有关。 2.2.4 黄酮类化合物的抗炎、镇痛活性 芦丁、羟基芦丁、二氢槲皮素等对角叉菜胶、 5-HT 及 PGE 诱发的大鼠足爪水肿、甲醛引起的关节炎及棉球肉芽肿等均有明显抑制作用；金荞麦中的双聚原矢车菊苷元有抗炎、解热、祛痰等作用；金丝桃苷、芦丁、槲皮素及 银杏叶总黄酮等有良好的镇痛作用。 2.2.5 黄酮类化合物的保肝活性 水飞蓟素对中毒性肝损伤、急慢性
9、肝炎、肝硬化等有良好的治疗作用；淫羊藿黄酮、黄岑素、黄岑苷能抑制肝组织脂质过氧化、提高肝脏 SOD 活性、减少肝组织脂褐素形成，对肝脏有保护作用；甘草黄酮可保护乙醇所致肝细胞超微结构的损伤等。 3.植物活性物质的提取方法研究进展 经研究发现和上述说明，植物中的活性物质可以对人的身体产生这么好的疗效和功能。所以人们开始对植物体的活性物质的提取方法进行研究。研究发现，有些活性物质易溶于甲醇、乙醇、丙酮等有机溶剂当中。经 过长期的研究和探索，有机溶剂提取法、微波提取法、超声波辅助提取法、超临界萃取法等这些方法适用于活性物质的提取。 3.1 有机溶剂提取法 甲醇和乙醇是最常用的黄酮类化合物提取溶剂 ,
10、 高浓度的醇 ( 如 95 %左右 ) 适宜于提取苷元 , 55 %左右浓度的乙醇或甲醇水溶液适宜于提取苷类。欧美各个国家采用的主要溶剂法工艺有 : 醇浸提 - 卤代烃萃取 -酮 /铵盐萃取法、酮浸提 -氨水沉淀 -混合酮萃取法、 酮浸提 - 卤代烃萃取 - 铅化物沉淀法和醇浸提 -甲苯 /丁醇萃取树脂法 4 3.2 微波提取法 微波加热是透入内部的能量 被物料吸收置换成热能对物料加热 , 形成独特的物料3 受热方式 , 有均匀性的特点 , 不但具有反应高效性和强选择性等特点 , 而且又具有操作简单、副产物少、提取率高等优点。微波提取法多用在药材的浸出 , 在黄酮类化合物的提取上取得了良好的效
11、果。 3.3 超声波辅助提取法 用超声波法提取黄酮类物质 , 是目前比较新的方法。其原理主要是利用超声波在液体中的空化作用加速植物有效成份的浸出。王立升采用超声波提取工艺 ,以乙醇当溶剂提取小叶榕叶中的黄酮类物质 , 工艺上增加对脂溶性成分的处理。通过单因素得试验研究了各因素对提取率的影响 , 正交试验表明影响黄酮提取率的因素主次顺序为 : 液固比 提取时间 乙醇浓度 超声功率 （ 4） 。小叶榕叶提取黄酮类成分的最佳条件是 :乙醇浓度 是 60 %, 液固比是 1 30, 每次提取的时间为 20 min, 功率为 240 W, 最佳条件下的小叶榕叶中总黄酮的提取率达 4.38 %。 3.4
12、超临界萃取法 超临界流体萃取方法是利用超临界流体在临界压力与临界温度附近具有的特殊性能作为溶剂从而进行萃取的一门科学 , 最常用的超临界流体是 CO2。超临界二氧化碳萃取方法 (SFE2CO2)有提取温度低、提取率高 、 溶剂用量少且无三废等其他优点 ,是一种对环境友好的提取方法。萃取温度与萃取压力是影响超临界 CO2萃取的最重要的两种参数。超临界萃取法得到的黄酮类化合物产率是常规有机溶剂提取法的两倍以上，因为超临界 CO2 萃取不仅可以使植物细胞壁高度破碎 ,增加黄酮类物质和溶剂的接触面积与萃取通道 ,提高萃取率 ,而且还能使黄酮与纤维素结合力降低 ,提高萃取率 5。 4.利用正交设计法优化
13、植物活性物质的提取条件的研究进展 在工业生产上为了创造更好的生产效益，必须要选择操作简单、成本低、效果好的方法。所以要根据 正交试验设计原则，设计正交试验表，分析各个因素水平对提取产物的影响选择，最优的条件组合。 以便生产出具有治疗特异性高、高效、低毒的药品和天然保健品，同时有利于探索发现研究先进的提取分离方法，加速植物资源的有效开发利用。 下述两种是其他学者利用正交设计法优化植物活性物质的提取条件的例子。 4.1 正交试验优选黄芩苷的新型提取方法 采用液 - 液连续萃取装置提取黄芩苷。以总黄酮含量作为筛选指标 ,以溶剂循环周期数、提取温度、蒸馏时间作为考察的因素 ,用 L 9 6正交试验优选
14、最佳提取的工艺。比较新型提取方法和水提酸沉法 在净收率、总黄酮含量、黄芩苷含量与提取物颜色方面的差异。结果为 :黄芩苷新型提取方法最佳工艺是溶剂循环 215 个周期、提取温度为4 50 、蒸馏时间是 6 h。新型提取方法 7在总黄酮含量、黄芩苷含量和提取物颜色方面都显著优于水提酸沉法。 水提酸沉法是黄芩苷提取最常用的比较成熟的方法 ,但和新方法相比有许多不足的地方。本提取新方法虽然也是用乙醇作为提取剂 ,但与传统醇提酸沉法不同的是 ,其溶剂使用量较后者少 3 4.5 倍 ;同时 ,连续提取、浓缩同步完成 ;虽然新方法的净收率比传统方法稍微低点 ,但是其余指标均优于传统 方法。 4.2 正交设计
15、优化酿酒葡萄皮渣色素提取工艺条件 采用超声波辅助提取葡萄皮色素单因素试验与正交试验 8，参照传统提取方法中和色素提取效果相关因素及提取时间、提取温度、浸提液的酸碱度、提取物与提取液的比例（固液比）等先做单因素实验，用分光光度计分别测定提取液的吸光度。根据试验结果：选择提取时间、提取温度、浸提液的酸碱度、固液比为因素，设计 L99正交试验，选出葡萄皮色素提取的最佳条件组合。由单因素实验及正交试验可知，超声波辅助葡萄皮色素提取的最佳工艺是：浸提液 pH=3、固液比为 1： 20提取温 度为 60、浸提时间为 50 min，得到鲜艳的红色溶液。 5.植物活性物质的应用前景 经研究发现，其实植物的活性
16、物质之一黄酮类化合物不仅在医学抗癌领域中占有很高的地位，而且食品领域中有令人鼓舞的作用。比如说纯天然水果巴西莓 10，巴西莓果肉中含有七种主要黄酮类化合物：同荭草素，异荭草素，牡荆素，木犀草素，金圣草黄素，槲皮素，柑橘素。通过研究巴西莓具有比其他水果蔬菜高的抗氧化能力。使用巴西莓对人体的健康很有帮助，所以巴西莓制成的果汁和果肉很畅销。以后人们能够提取出无毒无害的这些黄酮类化合物加入到的食品中， 使食物可口又健康。同时又可以利用这些植物活性物质的功效减少人们的致病率 11，延长人类的寿命。 参考文献 1赵晓明 .芦笋皂苷的提取纯化及其糖基组成 J.生物工程学报 ,2005,21(3):107-1
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18、开发与市场， 2010， 26（ 6）： 91-94. 7舒孝和，熊增芳，侯永芳，韵海霞 .玉米须黄酮类的提取及其抗氧化活性研究 J.安徽农学通报， 2008,14（ 3） 36-37. 8高昌勇 .正交设计优化酿酒葡萄皮渣色素提取及其抗氧 化性测定 J.酿酒科技，2010， 1（ 187） :98-100. 9丁延虹，丁小全，贾忠，杨建瑜 .正交设计优选黄芩苷的新型提取方法 J.中国药房，2009， 20（ 9） :658-660. 10Jie Kang,Zhimin Li,Alexander G. Schauss,et al. Anti-oxidant capacities of avonoid compounds isolated from acai pulpJ. Food Chemistry , 2010,122:610-617. 11 Wang Wei-ji,Luo Jian-guang,Kong Ling-yi,et al.HPLC-ESI-MSn analysis of chemical constituents in Semen Ziziphi SpinosaeJ.China J Chin Mater Med,2009,34(21):2768-2768
