丁香黃酮提取工藝及其生物活性研究進展

趙二勞，劉樂，楊潔，范建鳳，趙三虎

(忻州師范學院 化學系，山西 忻州 034000)

丁香為桃金娘科植物丁香的干燥花蕾，又名公丁香、雞舌香等，主產于中國、印度尼西亞、印度及馬來西亞等國。丁香是我國八大調味品之一，也是衛生部批準使用的藥食兼用的植物材料[1]。作為中藥材，丁香性溫、味辛，具有補腎助陽、升清降濁、溫中止痛之功效，常用于脾胃虛寒、食少吐瀉、心腹冷痛等癥，臨床多用于呼吸、消化和心腦血管系統等[2-3]。 作為常用調味品中的辛香料之一，丁香安全無毒，可增香抑臭、防腐殺菌、提高菜肴風味[4-5]。丁香中含有黃酮類成分，黃酮是其主要生物活性成分之一[6-8]，諸多研究表明[9-11]，黃酮類成分是植物次生代謝產物，具有抗氧化、抗衰老、抗病毒、抗癌防癌、降血壓、降血脂、增強免疫力、保肝護肝等多種生物活性，在食品、調味品、醫藥和衛生等領域具有廣泛的開發應用價值。顯見，研究丁香中黃酮的提取及其生物活性，有助于丁香資源高值化開發應用。目前，我國已有不少丁香中黃酮提取工藝及其生物活性的研究報道，但尚未有相關研究綜述。為此，本文梳理綜述了我國丁香黃酮提取工藝及其生物活性研究進展，并展望了其研究方向，為丁香黃酮的進一步研究及高值化利用提供了依據。

1 丁香黃酮提取工藝研究現狀

從天然產物中提取黃酮類成分的方法有許多種[12-13]，但目前國內有關丁香中黃酮的提取方法主要有溶劑提取、微波輔助提取、超聲輔助提取和協同輔助提取?？紤]黃酮的溶解性及食用安全性，提取溶劑多為乙醇溶液。

1.1 丁香黃酮溶劑提取工藝

溶劑提取是依據相似相溶原理，選用對黃酮類成分溶解性好、食用安全性高的溶劑，盡可能多地將黃酮類成分溶出，而控制其他成分溶出的一種技術[14]。采用溶劑法提取丁香中黃酮，具有操作簡便、提取成本較低、提取率較高等優勢，存在的問題主要是提取時間長、能耗較大、產品純度差、經濟效率不高等。

目前，國內對丁香黃酮溶劑提取的研究相對較多。古力伯斯坦·艾達爾等[15]研究了丁香中黃酮的乙醇浸提，通過研究不同溶劑(氯仿、丙酮、水、甲醇和乙醇)對黃酮提取影響的基礎上，選用乙醇為最佳提取溶劑，由正交試驗優化的最佳工藝條件為：以體積分數40%的乙醇為提取劑，料液比137∶5 (g/mL)，水浴溫度

65 ℃，提取時間3.0 h，提取次數4次，該工藝下，丁香黃酮提取率為6.25%。孫強等[16]研究了丁香葉中黃酮的乙醇浸提，考察了乙醇體積分數、料液比、提取溫度和提取時間對丁香黃酮浸提的影響。由四元二次旋轉正交設計試驗得到影響丁香黃酮浸提的因素大小順序為：提取時間>料液比>乙醇體積分數>提取溫度，優化的最佳工藝參數為：乙醇體積分數66%，料液比1∶30 (g/mL)，提取溫度63 ℃，提取時間2.4 h，該工藝下，丁香葉黃酮提取率為3.64%。趙常偉[17]研究了丁香葉中黃酮的乙醇回流提取，由正交試驗得到各因素對丁香葉黃酮提取影響的主次順序為：料液比>提取時間>乙醇濃度>提取次數，優化的最佳工藝條件為：乙醇濃度60%，料液比1∶20 (g/mL)，提取時間80 min，提取次數1次，該工藝下，丁香葉黃酮的提取量為127.46 mg/g。另外，陳雪英等[18]也研究了丁香葉黃酮的乙醇回流提取，由正交試驗法優化的最佳工藝參數為：乙醇濃度60%，料液比1∶20 (g/mL)，提取時間2.5 h，丁香葉黃酮提取率為118.71 mg/g。

1.2 丁香黃酮微波輔助提取工藝

微波輔助提取是利用物質吸收微波能的能力不同，物質被選擇性從內部加熱，物質細胞內瞬間產生高溫高壓，破壞細胞壁，減少傳質阻力，促使黃酮類成分快速溶出。采用微波輔助提取丁香中黃酮，操作工藝簡便易行，丁香黃酮提取率較高，較溶劑法可有效縮短提取時間，降低能耗，提高丁香黃酮提取效率。微波輔助是一種丁香黃酮的綠色提取技術，值得深入研究。

目前，國內有關丁香黃酮微波輔助提取的研究相對較少。馬莎莎等[19]研究了丁香中黃酮微波輔助提取，通過響應面法優化的最佳工藝條件為：乙醇體積分數72%，料液比1∶37.5 (g/mL)，微波功率248 W，提取溫度52 ℃，提取時間23.5 min，該工藝下，丁香黃酮提取率為30.96%±0.44%。李娜等[20]研究了紫丁香葉中黃酮微波輔助提取，在單因素試驗的基礎上，由正交試驗優化的最佳工藝條件為：以50%乙醇為提取劑，料液比1∶25 (g/mL)，微波功率480 W，微波時間50 s，該工藝下，紫丁香葉黃酮提取率為0.611%。

1.3 丁香黃酮超聲輔助提取工藝

丁香中黃酮的超聲輔助提取是利用超聲波強烈空化、機械和熱效應等，破碎丁香組織細胞壁和細胞膜，促進傳質，加速丁香黃酮溶出進入溶劑中，得以分離黃酮類成分的技術[21]。丁香黃酮超聲輔助提取較溶劑法可減少溶劑用量，無需專門加熱，便可明顯縮短提取時間，提取效率較高。超聲輔助提取是一種丁香黃酮的高效提取方法。存在的問題有：超聲波污染環境，以及適于工業化生產應用的超聲設備尚未問世。

目前，國內對超聲輔助提取丁香黃酮的研究相對較多。張玲玲等以丁香為原料，以乙醇濃度、料液比、提取溫度和超聲時間為因素，研究了丁香黃酮的超聲輔助提取，通過響應面法優化的最佳提取工藝參數為：乙醇濃度61%，料液比1∶46 (g/mL)，提取溫度50 ℃，超聲時間61 min，該工藝下，丁香黃酮提取率為12.11%。李利華[22]研究了丁香中黃酮超聲輔助提取，通過正交試驗法得到乙醇濃度對丁香黃酮的提取具有顯著性影響，優化的最佳工藝參數為：恒定超聲功率280 W，乙醇濃度70%，料液比1∶40 (g/mL)，提取溫度80 ℃，超聲時間90 min，該工藝下，丁香黃酮提取率為(8.51±0.03)%。黃映紅等[23]也研究了丁香黃酮的超聲輔助提取，最佳工藝參數為：以95%乙醇為提取劑，在超聲功率200 W下，超聲提取2.5 h，提取次數2次，黃酮提取率可達57.23 mg/g。另外，王宇希等[24]研究了丁香葉中黃酮的超聲輔助提取，采用響應面法優化的工藝參數為：固定超聲功率150 W，乙醇濃度55%，料液比1∶20 (g/mL)，提取時間50 min，提取次數2次，此工藝條件下，丁香葉黃酮提取率為(13.53±0.13)%。

1.4 丁香黃酮協同輔助提取工藝

丁香黃酮協同輔助提取是利用兩種或多種提取技術協同提取。該法可實現提取技術的優勢互補，有效提高了丁香黃酮的提取率。該工藝是一種丁香黃酮高效提取工藝，但工藝操作相對復雜。

目前，國內有關丁香黃酮協同輔助提取的研究相對很少。周偉等[25]研究了超聲-微波協同提取紫丁香葉黃酮，通過單因素結合響應面法優化的最佳工藝參數為：乙醇濃度82%，料液比1∶16 (g/mL)，微波功率560 W，超聲功率300 W，超聲-微波協同提取時間1.01 h，此工藝條件下，紫丁香葉黃酮提取率為70.62 mg/g。

2 丁香黃酮生物活性研究現狀

目前，國內對丁香黃酮生物活性的研究甚少，僅有抗氧化活性、抑菌和保護肝損傷作用的研究，不足以對丁香黃酮的開發應用提供理論支撐。

2.1 丁香黃酮抗氧化活性

黃酮抗氧化活性是其重要的生物活性之一，目前，國內對丁香黃酮抗氧化活性的研究相對較多。黃晶玲等研究了丁香黃酮的還原力及對DPPH·的清除能力，發現丁香黃酮的還原力高于丁香揮發油而略低于BHT，當其濃度為0.15，0.20 mg/mL時，對DPPH·的清除率分別超過丁香揮發油和BHT。張玲玲等的抗氧化實驗研究表明，當丁香黃酮濃度大于0.3 mg/mL時，對DPPH·的清除率達90%以上。另外，馬莎莎等、江慎華等[26]和單恬恬等[27]的研究也表明丁香黃酮具有體外清除自由基抗氧化活性。賈長虹等[28]研究發現，丁香葉黃酮不但對DPPH·具有清除作用，而且對亞硝酸鹽具有清除作用，盡管對亞硝酸鹽的清除作用小于常用抗氧化劑Vc。劉龍秀等[29]的研究則表明丁香黃酮對低密度脂蛋白氧化過程中共軛二烯(CD)和脂褐素產生、總膽固醇降解均具有抑制作用。以上這些研究均表明丁香黃酮具有抗氧化活性。

2.2 丁香黃酮抑菌作用

丁香黃酮具有抑菌活性，但目前相關研究較少。常麗新等[30]以大腸桿菌、白葡萄球菌和金黃色葡萄球菌為供試細菌，研究了丁香葉黃酮的抑菌活性。試驗發現丁香葉黃酮對3種供試細菌均有較好的抑制作用，尤以對大腸桿菌的抑制效果最好，最低抑菌濃度為942.21 μg/mL，當丁香黃酮提取液的pH小于10時，抑菌效果更明顯，且熱穩定性好。王宇希[31]通過體外抑菌實驗探討丁香葉黃酮對豬源性大腸桿菌K88和K99的抑制作用，結果發現，丁香葉黃酮提取液對豬源性大腸桿菌K88和K99的最低抑菌濃度為1250 μg/mL。當丁香葉黃酮提取液濃度為0.1 g/mL時，對豬源性大腸桿菌K88和K99的抑菌圈直徑分別為11 mm和17 mm；丁香葉黃酮濃度為1.0 g/mL時，對豬源性大腸桿菌K88和K99的抑菌圈直徑分別為22 mm和23 mm，表明丁香葉黃酮具有良好的抑菌作用且呈濃度依賴性。

2.3 丁香黃酮對肝損傷的保護作用

目前，國內丁香黃酮保肝護肝作用的相關研究很少。趙常偉等[32]采用乙酰氨基酚(APAP)誘導建立小鼠急性肝損傷模型，通過測定模型小鼠血清中轉氨酶(ALT和AST)、肝組織指標(MDA、SOD、NO、GSH和GSH-Px)以及肝組織中代謝酶(GSTA1)的變化，并結合模型小鼠肝臟病理分析，研究了丁香葉黃酮對肝損傷的保護作用。試驗研究發現，灌胃丁香葉黃酮高劑量組(40 mg/kg體重)模型小鼠血清中轉氨酶(ALT和AST)及肝組織中MDA、NO均極顯著降低(P<0.01)，而SOD、GSH、GSH-Px 和GSTA1極顯著升高(P<0.01)，其肝組織脂肪變性、壞死及炎性細胞浸潤減輕，表明丁香葉黃酮具有肝損傷保護作用。

3 展望

如今，人們日益注重自身保健，為丁香黃酮的工業化生產帶來了機遇和挑戰。但就目前情況而言，我國有關丁香黃酮提取及其生物活性的研究相對較少，不夠系統，不足以為丁香黃酮的產業化生產提供理論支撐，離丁香黃酮產業化生產的需求還相距甚遠。因此，今后丁香黃酮的研究方向是：一方面，應深入開展丁香黃酮的提取工藝研究，創新丁香黃酮提取工藝技術，實現丁香黃酮的高效提??；另一方面，應系統研究丁香黃酮的生物活性，開展生姜多糖構效關系、作用機制的研究，明確了丁香黃酮的應用價值，為丁香黃酮高值化應用提供理論支撐。此外，應開展丁香黃酮結構修飾研究，以增強和擴展其生物活性，提高其臨床應用價值。由此，實現丁香黃酮的產業化生產，在人類的健康生活中發揮積極的作用。