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原花青素提取方法的研究進展
【摘要】原花青素是一種具有重要生理活性的多酚類化合物,。本文綜述了天然原花青素的提
取方法，其中包括有機溶劑提取,、微波提取,、超聲波提取、超臨界CO2萃取以及酶法等,，以期為開發(fā)利用原花青素提供依據(jù),。
【關(guān)鍵詞】原花青素；提取方法,；研究進展中圖分類號：TS201
文獻標識碼：A
文章編號：1673-7199(2009)09-0145-04
原花青素（簡稱PC）是植物界中廣泛存在的一大類多酚類化合物,。植物化學家通常將從植物中分離得到的一切無色的、在無機酸存在和加熱處理下能產(chǎn)生紅色的花青素（Cyanidin）的一類多酚化合物統(tǒng)稱為原花青素,。許多研究表明,，原花青素是清除自由基很強的抗氧化劑，其抗氧化,、清除自由基的能力是VE的50倍,、
VC的20倍，它能防治80多種因自由基引起的疾病,，包括心臟病,、關(guān)節(jié)炎等，還具有改善人體微循環(huán)功能,。目前,，原花青素已廣泛應用于食品、藥品,、化妝品等領(lǐng)域,。*對原花青素的研究越來越深入，其中對原花青素提取方法的研究是一大重點,。原花青素傳統(tǒng)的提取方法是有機溶劑提取法,，但這種方法存在著對有效成分損失大、周期長、工序多,、提取率不高等缺點,，因此近10年來，在植物有效成分的提取方面出現(xiàn)了許多新技術(shù),、新方法,，如超臨界CO2萃取技術(shù)、超聲波提取技術(shù),、微波萃取技術(shù)以及酶解技術(shù)等?，F(xiàn)將原花青素提取方法綜述如下。
1原花青素的分類及分布
原花青素是一大類多酚化合物的總稱,，起初統(tǒng)稱
歸于縮合鞣質(zhì)或黃烷醇類,。zui簡單的原花青素是兒茶素、表兒茶素或兒茶素與表兒茶素形成的二聚體,。此外,，還有三聚體、四聚體等直至十聚體,。按聚合度的大小,，通常將二～四聚體稱為低聚體（Procyanidolic
Oligomers，簡稱OPC）,，將五聚體以上的稱為高聚體（ProcyanidolicPolymers,，簡稱PPC）。OPC為水溶性物質(zhì)（PPC水溶性較差）,、極易吸收,；OPC消除自由基的能力與分子結(jié)構(gòu)、聚合度有關(guān),。二聚體中,，因兩個單體的構(gòu)象或鍵合位置的不同，可有多種異構(gòu)體,，易分離鑒定的8種結(jié)構(gòu)形式分別命名為B1～B8,，其中，B1～
B4是由C4～C8鍵合,，B5～B8是由C4～C6鍵合。在各類原花青素中,，二聚體分布zui廣,，研究得zui多，也是zui重要的一類原花青素,。三聚體中,，也因組成的單體及其相連接碳原子位置的不同形成各種各樣的結(jié)構(gòu)并命名為C1、C2等,，其中C1在自然界中分布zui豐富,。
研究表明,，原花青素主要分布于以下的植物中：葡萄、英國山楂,、單子山楂,、花生、銀杏,、日本的羅漢柏,、北美的崖柏、土耳其的側(cè)柏,、花旗松,、白燁樹、野生刺葵,、番荔枝,、野草萄、日本莽草,、扁桃,、高粱、耳葉番瀉,、兩谷椰子,、可可豆、貫葉金絲桃,、頭狀胡枝子,、粘膠乳香樹、海岸松,、洋萎陵菜和大黃等,。
2
提取方法
2．1
水提取法
由于有機溶劑會帶來環(huán)境污染和產(chǎn)品的有毒有機
物殘留，人們在大力發(fā)展對環(huán)境友好的綠色提取技術(shù)———
水提取法,。Masquelierzui早從松樹皮中用沸水粗提,、乙酸乙酯純化得到原花青素。1998年Duncan和Gilmour發(fā)明一種從植物材料（樹皮,、樹葉,、葡萄籽、皮,、大豆,、綠茶）中提取原花青素的方法。將材料粉碎（≤15mm）,，常壓,、60～100℃或高壓100～125℃條件下采用脫氧熱水提取（1min～20h），過濾采用超濾或反滲透或兩者連用,，濃縮濾液,，真空噴霧或冷凍干燥，此法主要是提取分子量≤5000D的水溶性原花青素,，得率為0．5％～10．0％之間,，通常為6．5％～9．6％（隨取樣部位的差異而定），分離得到原花青素B1,、B3,、B6和C2。獲得的產(chǎn)物對
AAPH引發(fā)的亞油酸的氧化有明顯抑制作用,，1μg／mL能達到70％～79％的抑制率,。毒理學檢測表明：對于按人體重劑量給藥組和100倍人體質(zhì)量的劑量給藥組24h內(nèi)無毒害和副作用產(chǎn)生，慢性毒理學（5個月）試驗也無明顯毒,、副作用,。1999年Karim等人發(fā)明了在加壓條件下，采用脫氧去離子水提取植物材料中的原花青素,。將提取液超濾后,，采用疏水性微孔聚合物樹脂作填料的柱色譜方法，選用極性洗脫液（乙醇＋水）洗脫,，將洗脫液采用反滲透方法除去乙醇,，干燥得到原花青素。
選水作為提取劑,，浸提耗時長,，溫度高，容易造成原花青素的損失,；同時水的極性較大,，溶出雜質(zhì)也較多，很少單獨使用,。
2．2傳統(tǒng)有機溶劑提取
傳統(tǒng)的有機溶劑提取法有回流,、滲漉及恒溫水浴
等方法。甲醇,、丙酮,、乙醇和乙酸乙酯是提取葡萄籽原花青素常用的有機溶劑，它們對原花青素有很好的溶解性,，它們的極性大小順序為甲醇＞乙醇＞丙酮＞乙酸乙酯,。乙醇是常用的提取溶劑，價格低廉,，來源豐富。乙酸乙酯提取出的原花青素成分生物活性較好，但是由于極性較小,，對原花青素的提取并不*,。甲醇和丙酮水溶液（50％～75％）對原花青素都有較好的提取性能，同時也多用做原花青素含量測定時的提取溶劑,。
熊何健等人比較了甲醇,、乙醇、丙酮水溶液對多酚的提取效果,，結(jié)果表明：70％丙酮水溶液為溶劑,。丙酮水溶液提取效果好的原因：原花青素分子含有多個苯環(huán)和醚鍵，油溶性較強,，同時又有大量的羥基連接在分子骨架上,，在水中具有很好的溶解性，擁有油水雙溶性的丙酮與之相互匹配,，原花青素的溶解度自然增加,，其提取率相應得到提高。Sun等人認為葡萄籽中的原花青素物質(zhì)通常以結(jié)合態(tài)與蛋白質(zhì),、纖維素結(jié)合在一起,，一般不易提出，通常選用有機溶劑或水提取,，具有斷裂氫鍵的作用,。同時由于有機溶劑的滲透性較差，一般不單獨使用,，常需要水作為傳質(zhì)劑,。
Romanczyk等人發(fā)明從可可中提取原花青素時，對脫脂可可豆用質(zhì)量分數(shù)70％甲醇／去離子水提取后,，再用質(zhì)量分數(shù)70％丙酮／去離子水溶劑提取2次,，真空濃縮，除去有機溶劑后,，再溶于水中,，用CHCl3提取，其水相用乙酸乙酯提取后,，真空濃縮除去乙酸乙酯,，水相冷凍干燥，得到原花青素,。
由于有機溶劑提取時間長,，對熱不穩(wěn)定成分易被破壞，雜質(zhì)含量高,，不易純化,，萃取溶劑消耗量大以及污染環(huán)境等缺點,，許多學者都在研究開發(fā)新型提取方法。
2．3微波輔助提取法
微波輔助提取過程中,，微波輻射導致植物細胞內(nèi)
的極性物質(zhì),，尤其是水分子，產(chǎn)生大量熱量,，使得細胞內(nèi)的溫度迅速上升,，液態(tài)水汽化產(chǎn)生的壓力將細胞膜和細胞壁沖破，形成微小的孔洞,，進一步加熱,，導致細胞內(nèi)部和細胞壁水分減小，細胞收縮,，表面出現(xiàn)裂紋,。由于孔洞和裂紋的存在，胞外溶劑容易進入細胞內(nèi),，溶解并釋放細胞內(nèi)原花青素,。微波的頻率很高，能深入滲透物體,，對細胞的結(jié)構(gòu)有較大作用,。微波加熱的熱效率高，溫度升高快速而均勻,，因此,，應用微波加熱提取手段，能夠顯著縮短提取時間,，較大程度地提高原花青素的提取效率,。
劉征濤等人發(fā)明了一種采用頻率為2450MHz或
915MHz、功率為500～15000W的微波對葡萄籽在選自水,、碳鏈長為C1～C3的醇,、乙mi、丙酮,、乙酸乙酯,、甲苯或其混合物的溶劑中進行處理，從葡萄籽提取原花青素類物質(zhì)的新方法,。該方法較常規(guī)化學法工藝簡便,、、快速,，成本低,，廢液排放量少。王克亮等人利用微波輔助提取葡萄整籽中的原花青素,，研究了不同操作條件及不同因素對原花青素浸取率的影響,。試驗結(jié)果表明,，對葡萄整籽*提取條件為：浸泡時間48h，固液比1∶3,，微波作用時間30min,，溶劑濃度
40％，占空比30％,。當滿足上述條件時浸取率高達5．976％。經(jīng)正交分析可知,，在5個影響因素中微波作用時間和溶劑濃度對原花青素浸取率的影響zui顯著,。李鳳英等人研究了微波對葡萄籽原花青素的浸出和結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明,，以乙醇為介質(zhì),，微波處理有利于葡萄籽中原花青素的浸出，葡萄籽整粒用料液比（g／
L）1∶1的體積分數(shù)70％乙醇溶液,，微波處理10s,，在50℃水浴浸提30min，原花青素浸提量為4．109mg／g,，較不用微波處理同等水浴條件浸提量增加1．715mg／g,。通過對微波聯(lián)合水浴浸提和單純水浴浸提的原花青素的紫外圖譜顯示，短時微波處理對原花青素的分子結(jié)構(gòu)沒有破壞作用,。
微波輔助提取原花青素根據(jù)提取設(shè)備的不同一般提取時間從幾分鐘到幾十分鐘不等,，同時在操作方面也具有一定的*性，但是提取過程使用了有機溶劑,，這是微波輔助提取的zui大缺點,。
2．4超聲輔助提取法
應用超聲技術(shù)來強化提取過程，可有效提高提取
效率,，縮短提取時間,，而且，超聲波破碎過程不會改變被浸泡的化學成分的結(jié)構(gòu)和性質(zhì),。超聲的機械作用通過破壞細胞壁和加強細胞內(nèi)的傳質(zhì)作用,，提高了植物中有機化合物的提取速度。超聲波在液體內(nèi)傳播時,，液體介質(zhì)不斷受到壓縮和拉伸,，在拉力作用下，液體斷裂形成暫時的近似真空的空洞,，壓縮時,，這些空洞就會發(fā)生崩潰，出現(xiàn)局部高溫以及放電現(xiàn)象,，產(chǎn)生空化作用,。超聲波空化可以從穩(wěn)態(tài)空化轉(zhuǎn)化成瞬態(tài)空化,，空化泡瞬間長大破裂，吸收的能量在極短的時間和極小的空間內(nèi)釋放出來,，形成高溫高壓的環(huán)境,，同時伴隨有一定強度的沖擊波和微聲流，從而破壞細胞壁結(jié)構(gòu),，使其在瞬間破裂,，釋放細胞內(nèi)的有效成分，使溶劑滲透到細胞中,，令其中的化學成分溶于溶劑中,，從而大大提高了提取率。在提取原花青素之類的熱敏性物質(zhì)顯示出了*的性能,。
鐘振聲等人研究了從葡萄籽中提取原花青素的改進工藝,，主要考察超聲波作用對原花青素提取率和提取物含量的影響，并與傳統(tǒng)溶劑法進行了對比,。試驗表明,，把風干的葡萄籽破碎成0．6～1mm的微小顆粒，先按1g葡萄籽加3mL溶劑的比例加入石油醚,，常溫浸泡48h脫除油脂,；再按照1g葡萄籽加20mL溶劑的比例，分別用乙醇〔（C2H5OH）＝95％〕,、丙酮〔（CH3COCH3）＝99％〕和純水在常溫下浸泡2h,，浸泡期間采用超聲波震蕩加強傳質(zhì)，原花青素的提取率分別達到4．63％,、4．59％和2．55％（以葡萄籽的投料質(zhì)量計算）,，提取率分別比不施加超聲波震蕩的傳統(tǒng)溶劑提取法提高11％、66％和48％,。吳澎等人采用超聲波法,，用乙醇作提取溶劑從西伯利亞白刺果籽中提取原花青素，研究了各種提取條件對白刺籽原花青素提取率的影響,。試驗結(jié)果表明,，白刺果籽中原花青素提取的*工藝條件是：體積分數(shù)60％，乙醇為浸提劑,，超聲波輔助提取,，提取時間為20min，提取3次,，料液比為
1g／4mL,。波蘭Oszmianski1996年申請，以丙酮為溶劑,，采用超聲波從葡萄籽中提取低聚原花青素,，乙酸乙酯在－18℃萃取,，三氯jia烷沉淀產(chǎn)物。
超聲輔助提取原花青素根據(jù)提取設(shè)備的不同一般提取時間從幾十分鐘到一兩個小時不等,，但是提取過程使用了有機溶劑,，這也是超聲輔助提取的zui大缺點。
2．5超臨界CO2萃取
超臨界CO2萃取是近20年來迅速發(fā)展起來的一種
新型萃取分離技術(shù),，它是以超臨界狀態(tài)下的CO2流體為溶劑來提取分離混合物的過程,，具有很強的溶解能力和滲透能力以及良好的流動性和傳遞性。超臨界CO2萃取正越來越多的用于葡萄籽中原花青素的萃取,，其萃取率高,，而且使原花青素不受到空氣和光的影響，但由于設(shè)備昂貴,，推廣使用比較困難。
孫云鵬等人發(fā)明一種采用超臨界CO2加丙酮和水組成的極性改性劑,，從銀杏葉中萃取原花青素的方法,。在萃取溫度60～90℃，萃取壓力20～35MPa下加入50％～
80％丙酮與20％～50％水組成的極性改性劑,，萃取時間2～4h,，進行靜態(tài)、動態(tài)萃取,。萃取液經(jīng)傳統(tǒng)的樹脂濃縮和噴霧干燥器干燥,，得到精制銀杏葉提取物。產(chǎn)品含銀杏黃酮甙＞35g／100g,，萜內(nèi)酯＞8g／100g,，原花青素＞
7g／100g，酚酸＜5mg／kg,。該法的優(yōu)點是流程短,，能萃取zui強的天然抗氧化劑原花青素。成智濤等人以“紫秋”刺葡萄種子為原料,，采用單因素試驗和正交試驗,，探討了超臨界CO2萃取刺葡萄籽原花青素的工藝。研究結(jié)果表明,，*的萃取條件為萃取壓力30MPa,、萃取溫度55℃、料液比1∶0．8,、60％的乙醇為夾帶劑,、萃取時間60min，在此條件下,，原花青素的產(chǎn)率為
17．58mg／100g,，純度可達89．7％,。胡佳興等人以原花青素含量為指標，考察了萃取溫度,、壓力,、CO2流量、萃取時間4個因素對葡萄籽中原花青素的超臨界CO2流體萃取的影響,。研究結(jié)果表明,，以甲醇做夾帶劑，藥材質(zhì)量30g,，萃取壓力32MPa,，萃取溫度40℃，CO2流量為10L／h的條件下萃取60min為*工藝,。超臨界
CO2萃取法提取葡萄籽中原花青素耗時少,、準確、效率高,。吳朝霞等人采用超臨界CO2萃取技術(shù)提取葡萄籽中低聚原花青素,，并初步分析了產(chǎn)物的構(gòu)成。結(jié)果表明,，不使用夾帶劑時,，不能萃取出低聚原花青素；甲醇或乙醇作為夾帶劑時可以增加低聚原花青素的提取率,，且甲醇效果更好,，但總體提取率仍較低；進一步的色譜分析表明,，產(chǎn)物中含有兒茶素,、表兒茶素及兩種二聚體。
超臨界CO2萃取原花青素需要使用丙酮,、水,、甲醇或乙醇等極性改性劑作夾帶劑，提取的效果也根據(jù)提取設(shè)備和提取的條件的不同而不同,，一般提取時間從幾十分鐘到一兩個小時,。
2．6酶提取法
酶反應較溫和地將植物組織分解，可以較大輻度
地提高收率,，故不失為一種zui大限度從植物體內(nèi)提取有效成分的方法,，是一項很有前途的新技術(shù)。目前,，應用較多的是纖維素酶,，大部分植物的細胞壁是由纖維素構(gòu)成的，植物的有效成分往往包裹在細胞壁內(nèi)，纖維素酶是一組復合酶,，能夠水解纖維,，使植物細胞壁破壞，充分釋放細胞內(nèi)含物,，有利于對有效成分的提取,，進而提高物料的利用率。
吳春等人以葡萄籽中原花青素的提取率為指標,，采用單因素法和正交設(shè)計法對纖維素酶解法提取工藝條件進行優(yōu)選,。試驗結(jié)果表明，影響酶法提取原花青素的因素次序為：酶解溫度＞酶解濃度＞pH值＞乙醇濃度,，其*工藝條件為：酶解濃度為0．10％,，酶解溫度為50℃，pH值為5．5,，乙醇濃度為60％,，所得葡萄籽中原花青素的提取率為4．16％。
使用酶法提取原花青素環(huán)保無污染,，是今后研究的一個重要方向,。
3展望
原花青素是一類有特殊醫(yī)療保健功能的多酚物質(zhì)，
在化妝品,、保健品、藥品及多種飲料產(chǎn)品上都有著廣泛的開發(fā)應用價值,，且富含原花青素的野生植物非常豐富,，提取天然原花青素，符合當今人們對保健品的新要求,。原花青素的提取從傳統(tǒng)的溶劑萃取法到微波輔助法,、超聲輔助法、超臨界CO2萃取以及酶法的應用,，總體來說,，原花青素的提取效率和安全性都有所提高，對應的提取成本也就有所提高,。對于不同的原花青素,，要根據(jù)其所要達到的目的和具備的條件，采用不同的提取方法,。為了達到的提取效果,，可以將幾種提取方法配合使用，例如可首先采用超臨界CO2萃取葡萄籽油后再采用其他方法提取剩余物中的原花青素,，這樣可以排除油的存在對提取原花青素的影響,。隨著科學理論的不斷發(fā)展，研究工作的深入，將會有更多,、更有效的原花青素的提取方法涌現(xiàn)出來,，并且各種提取方法也將逐步走向標準化。所有這些必將為原花青素的利用提供有利的,。
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