低共熔溶劑提取黃酮類化合物的研究進展*

高 敏，王 晴，王欣蘭，喬雪婷，趙惠茹

（西安醫學院 藥學院，陜西 西安 710021）

植物多糖是一類具有顯著生物活性的功能因子，具有抗氧化、抗菌抗病毒、延緩衰老、免疫調節、抑制腫瘤、降血糖、降血脂等作用，在藥品、保健品、食品領域應用廣泛，常用熱水浸提法、堿提取法、酶及復合酶提取法、超聲波或微波輔助提取法等進行提取，但這些方法存在提取液不易保存、活性組分易損失、提取效率較低、對環境有污染等不足[1]。隨著綠色化學理念的不斷深入，目前開發了許多種新型環保綠色溶劑，其中低共熔溶劑（Deep Eutectic Solvent，DES）是由兩種或多種氫鍵供體和氫鍵受體按照一定比例混合而成，在室溫下呈液體狀態的低共熔混合物，具有不易揮發、價格便宜、毒性小、綠色環保、易制備、不需要純化等優勢，因此，DES 在植物多糖的提取過程中應用日益廣泛。本文綜述了近年來DES 提取植物多糖的方法及應用，以期為植物多糖的綠色高效提取提供理論依據和新的思路。

1 低共熔溶劑的組成與分類

低共熔溶劑按照組成可分為以下4 種類型[2]：（1）季銨鹽與氫鍵供體，這類低共熔溶劑最為常用，其原理一般是季銨鹽中陰離子與氫鍵供體之間的氫鍵相互作用而產生的熔點降低，氫鍵供體的種類主要包括多元醇、羧酸和酰胺類物質，如氯化膽堿與乙二醇；（2）季銨鹽與含水金屬鹽，這類金屬鹽溶劑的形成主要是由于金屬鹽的陰離子X-與配位體Y 通過共價鍵形成了電荷離域，導致熔點降低，例如氯化膽堿與CrCl3·6H2O；（3）季銨鹽與金屬鹽，同（2）一樣，也是主要由金屬鹽的陰離子X-與配位體Y 形成電荷離域，例如氯化膽堿與AgCl；（4）金屬鹵化物與氫鍵供體，這類溶劑是金屬鹵化物與氫鍵供體經過不對稱分裂形成金屬陽離子和金屬陰離子，產生絡合反應，使電荷密度降低，從而達到共熔，例如ZnCl2與尿素。

2 低共熔溶劑提取多糖的方法與應用

目前，采用低共熔溶劑提取多糖的技術方法主要可分為浸提法、超聲輔助提取法和微波輔助提取法3 大類。

2.1 浸提法

其原理是植物細胞在溶劑中膨脹，發生質壁分離，溶劑滲入細胞壁和細胞質中，溶解植物中的有效成分，使其穿過細胞壁，擴散到外部溶劑中。這種提取方法無需特殊設備，操作簡單，是實驗室和工業化生產中提取多糖最常用的方法。根據浸提溫度的不同可分為常溫攪拌浸提法和加熱浸提法兩類。

2.1.1 常溫攪拌浸提法 謝苗[3]等對比了5 種DESs提取的結果，最終按照氯化膽堿/尿素（摩爾比1∶2，含水量66%）的比例配制低共熔溶劑來提取靈芝中的多糖，進行響應面實驗得到靈芝的最優提取工藝為：料液比為1∶20（g∶mL），提取1.9h，離心（7656g，20min）、抽濾、定容、醇沉7.3h，靈芝多糖的提取率為1.10%，比常規熱水浸提法提高了83.33%，此法工藝條件溫和，不需要高溫高壓，多糖的提取率較高，水解和生物分解損失率低。

2.1.2 加熱浸提法 由于升高溫度有助于植物組織中多糖的溶解和擴散，因此，可提高提取效率。以低共熔溶劑和一定量的水為提取溶劑，采用加熱的方法浸提多糖的應用見表1。

表1 加熱浸提法提取植物多糖的分析比較Tab.1 Analysis and comparison of plant polysaccharides extraction by heating extraction

2.2 超聲輔助提取法

超聲輔助提取法是利用超聲波的空化作用、機械效應和熱效應，使植物細胞壁及整個生物體的破裂在瞬間完成，縮短了破碎時間，同時超聲波產生的振動作用加強了胞內物質的釋放、擴散和溶解，從而顯著提高提取效率。超聲輔助低共熔溶劑在植物多糖的提取過程中應用較為廣泛。采用超聲輔助提取法提取多糖的應用見表2。

表2 超聲輔助提取植物多糖的分析比較Tab.2 Comparison of ultrasonic assisted extraction of plant polysaccharides

2.3 微波輔助提取法

微波輔助提取法是使用適當的溶劑在微波反應器中從植物、礦物、動物組織等中提取各種化學成分的技術和方法，具有加熱迅速、高效節能、安全環保、易于控制等優點。羅光宏等[28]用氯化膽堿和1,4-丁二醇（物質的量比為1∶4）混合做為最佳提取溶劑，在溶劑含水量29%、提取時間28min、提取溫度81℃、固液比20（mg∶mL）的條件下提取螺旋藻多糖，平均得率為109.80mg·g-1。于秋菊等[29]在復合酶（纖維素酶、果膠酶、木瓜蛋白酶，質量比為1∶1∶1）存在的條件下微波輔助提取枸杞子多糖，在單因素實驗考察低共熔溶劑的摩爾比、含水量、液固比、微波功率、輻射時間、復合酶添加量、酶解時間、酶解溫度對多糖提取率影響的基礎上，采用星點設計-響應面法優化提取工藝為：氯化膽堿/乙二醇摩爾比為1∶3、含水量為30%制備低共熔溶劑、液固比為52（mL∶g）、酶加入量為1.37%、微波功率為550W、酶解溫度為47℃、微波輻射時間為6min、酶解時間為2.5h，多糖提取率為6.45%。文獻[30]報道了通過單因素和響應面優化實驗，確定了鷹嘴豆中多糖類物質的最佳提取條件為：氯化膽堿為氫鍵受體，檸檬酸為氫鍵供體，二者摩爾比為3∶1，構建低共熔溶劑體系，含水量20%、料液比為1∶15（g∶mL）、微波功率為750W、微波時間2.5min，此時多糖的得率為8.31%。

3 結語

低共熔溶劑作為生物相容性好、安全性高、環境友好、萃取能力強、經濟效益高、可選擇組合的新型綠色溶劑，其溶解能力和范圍廣泛，可以溶解多種生物大分子，為提取多糖提供了新思路，與傳統提取法相比，DES 提取的植物多糖具有更好的生物活性和功能特性。但目前低共熔溶劑還處于發展階段，其在提取過程中對活性成分的結構、理化性質有影響，且DES 會出現高黏度和糊狀稠度的情況，因而導致提取效率下降。雖然可用于制備合成DES 的氫鍵受體和氫鍵供體的種類較多，但只有其中的一部分經過設計后具有優良的提取效果，應用不同體系DES 提取得到的化學成分的理化性質和生物活性也存在一定的差異。因此，在制備合成DES 時，要充分考慮被提取組分的化學結構、理化性質、提取方法等實驗條件對結果的影響。