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摘要洛阳理工学院毕业设计(论文)黄酮类化合物提取分离方法综述摘要黄酮类化合物是自然界中以C6-C3-C6的方式构成的三环天然有机物,广泛存在于包括水果、蔬菜和谷物在内的众多植物的花、叶、果实中,属于植物次级代谢产物目前已知的黄酮单体已达8000多种众多研究表明黄酮类化合物具有降血糖、降血脂、抑菌抗病毒、抗炎镇疼、免疫调节、治疗骨质疏松、抗心脑血管疾病、抗氧化、抗衰老、抗辐射、抗癌等广泛的生物学活性由于黄酮类化合物具有生物活性多、来源广、毒副作用小等特点,因而受到人们的广泛关注,对该类化合物提取分离的研究已成为国内外研究的热门课题关键词关键词1,黄酮类化合物2,提取3,分离4,生物活性5,应用目 录TOC\o1-3\h\z\u前 言1第1章黄酮类化合物的概述
21.1黄酮类化合物的结构与分类
21.2黄酮类化合物的性质2第2章黄酮类化合物提取方法的概述
32.1热水提取法
32.2碱液提取法
32.3有机溶剂提取法
32.4超声波辅助提取法
42.5微波辅助提取法
42.6超临界流体萃取法
42.7酶解法
52.8双水相提取法
52.9半仿生提取法5第3章黄酮类化合物的分离纯化方法
73.1聚酰胺柱色谱
73.2大孔树脂纯化法
73.3高效液相色谱法HPLC
73.4高速逆流色谱法HSCCC7第4章黄酮类化合物的生理活性
94.1抗氧化、清除自由基作用
94.2抗癌、抗肿瘤作用
94.3保护心血管系统作用
94.4抗炎、抗菌作用10第5章黄酮类化合物的研究进展11参考文献12前 言我国是世界上植物资源最丰富的国家之一,约有三万余中高等植物,据普查其中已发现药用植物一万一千多种,这些药用植物是开发新药的不竭源泉据专家统计,做过药理研究的只有一千余种,较为深入研究的不过二百种,可见天然产物的研究和利用具有多么大的潜力当今世界植物药的研究开发和使用,主要有药品、保健品、饮食补充剂和化妆品等形式,大体有植物药标准化提取物和单一成分及其为先导化合物的合成、半合成的衍生物认识到天然产物有着千变万化的新结构类型的化合物,是筛选活性化合物和寻找先导化合物的重要源泉利用现代的分离手段和结构测定的先进技术以及现代活性筛选体系,发现新的活性化合物和先导化合物,是创制新药的重要途径据资料统计,目前已知生理活性黄酮类化合物有5000多种,个方面的研究也越来越广泛与深入,提取和分离出具有较高生物活性的黄酮类化合物对医药、食品工业的贡献是巨大的,因此黄酮类化合物的提取分离成为当前植物药研究开发的热点之一第1章黄酮类化合物的概述
1.1黄酮类化合物的结构与分类黄酮类可看做是2-苯基色原酮的一系列衍生物,目前黄酮类化合物是泛指具有15个碳原子的多元酚化合物芳环(A环、B环)之间以一个三碳链(C环)相连,用C6-C3-C6表示其中C环部分可以是脂链,也可以是与B环部分形成六元或五元的氧杂环根据三碳链氧化程度、三碳链是否成环、B环连接位置可以衍生出许多的结构,因此,黄酮体化合物可分为黄酮类和黄酮醇类、二氢黄酮类、二氢黄酮醇类、查尔酮类、双黄酮类、异黄酮类以及其它黄酮类等
[1]
1.2黄酮类化合物的性质黄酮类化合物多为晶状固体,少数(如黄酮苷类)为无定形粉末黄酮苷一般能溶于水、稀乙醇、甲醇和乙酸乙酯等极性溶剂中一般来说,查尔酮呈黄色或橙黄色;黄酮、黄酮醇有游离羟基时呈淡黄色;而二氢黄酮、二氢黄酮醇则无色
[2]黄酮类化合物的溶解度因结构及存在状态不同而有很大差异一般黄酮游离苷元难溶或不溶于水,易溶于甲醇、乙醇、氯仿、乙酸乙酯等有机溶剂及稀碱水溶液中盐酸-镁粉反应是鉴定黄酮类化合物最常用的颜色反应,可用于黄酮类化合物的定量和定性分析第2章黄酮类化合物提取方法的概述
2.1热水提取法热水一般仅限于提取苷类所以对黄酮苷类物质含量较高的原料可以采取热水提取法在提取过程中要考虑加水量、浸泡时间、煎煮时间及煎煮次数等因素此工艺成本低、对环境及人类无毒害可应用于工业化大规模生产郭京波等
[3]以水做溶剂同时提高浸提温度、延长浸提时间和增加液料比可以明显提高芦丁的产率李冬菊等
[4]用热水提取法从山梧叶中提取总黄酮采用的是全物理过程无污染但是具有提取杂质多收率较低提取液过滤、浓缩等操作困难且又费时等缺点
2.2碱液提取法黄酮类含有齡轻基呈弱酸性不溶于酸性水而易溶于碱性水如碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化钙水溶液故可采用碱性水浸出再对碱性提取液进行酸化黄酮苷类即可沉淀析出碱液提取时所用碱的浓度不宜过高以免在强碱条件下加热破坏黄酮类化合物的母核加酸酸化时酸性也不宜过强以免生成佯盐致使析出的黄酮化合物又重新溶解降低产品收率梁敏等
[5]以微型实验对槐花米中提取芦丁方法进行了探讨确定了提取芦丁酸化时的最佳酸性条件为pH
4.0-
5.
02.3有机溶剂提取法根据黄酮类化合物与杂质极性不同来选择适合的有机溶剂常用乙醇、甲醇、水等或某些极性较大的混合溶剂进行提取黄酮类以及极性较大的苷元一般以丙酮、甲醇、乙醇来提取高浓度的醇如90%-95%宜于提取苷元60%左右浓度的乙醇或甲醇水溶液适宜于提取苷类物质利用黄酮类化合物与混入杂质的极性的不同选用不同溶剂萃取则可达到精制纯化的目的例如可用石油醚除去一部分脂溶性杂质或加入多倍量的浓醇以沉淀形式除去蛋白质、多糖类等水溶性化合物胡福良等
[6]提取蜂胶液中黄酮类化合物以80%乙醇提取的总黄酮的含量最高虽然有机溶剂对黄酮的提取率高但大多溶剂都易燃易爆多数有机溶剂具有强剌激性或者有毒危害人体和污染环境
2.4超声波辅助提取法超声波提取法是利用超声波产生的机械作用、扩散、热效应以及空化作用使液体内部产生强的冲击波和微射流局部出现高温、高压导致多重次级效应如击碎、乳化、扩散和强烈的机械振荡等从而加快体系的传质和传热速度加强细胞内物质的释放从而加速植物中有效成分的扩散和浸出超声波的热效应有利于物质的溶解因此具有提取时间短有效成分提取率高成本低、低温保护热敏性成分、污染小等优点
[78]高蓉等
[9]研究了超声波提取化香树果序中的黄酮类化合物的工艺首次从化香树果序中分离出了黄酮类化合物这种方法与传统的回流法相比最大的优点是提取时间短
2.5微波辅助提取法微波是一种非电离的电磁辖射微波提取法是利用不同结构的物质在微波场中吸收能力的差异使基体物质中的某些区域或提取体系中的某些组分被选择性加热从而使被提取物质分离开来微波辅助提取法具有选择性高、操作时间短、消耗溶剂量少、提取效率高、污染小等特点可用于对热不稳定的物质的提取叶春等
[10]釆用微波辅助提取法提取鱼腥草叶中总黄酮结果显示提取率可达95%以上与传统乙醇提取法相比微波辅助提取节省时间提取率高
2.6超临界流体萃取法超临界流体萃取法常用的流体为C02是利用超临界流体在临界压力和临界温度附近具有的特殊性能作为溶剂进行萃取的一种方法用超临界流体萃取法对黄酮类物质进行提取提取率高环保保持物质的天然特征提取具有选择性溶剂和溶质分离方便但该法生产成本高提取物中含有较高含量的烷基酚超临界C02是非极性溶剂对极性较强的物质溶解能力不足虽然增大密度能提高溶解能力但需提高压力这将使萃取成本显著增加不适于大规模生产
[11]靳学远等
[12]利用超临界CO2萃取金银花中的黄酮类化合物提取率最高可达
10.24%与热醇浸泡提取法、微波提取法和超声提取法相比这种方法具有时间短、提取率高、后续分离易于进行的特点
2.7酶解法对于一些被细胞壁包围从而不易提取的黄酮类物质可以采用酶法提取其原理是将细胞壁的结构及其果胶用相应的酶进行破坏使果胶完全分解成小分子物质减少提取的传质阻力使黄酮类物质能被充分的提取出来
[13]酶辅助提取法的优点是条件温和但也有其局限性需要严格控制酶反应时的温度及pH因此实验设备要求较高而且酶法提取过程中有可能改变某些成分的结构影响产物的纯度和收率王晓等
[14]用果胶酶和纤维素酶对山楂叶进行酶解然后用水提大大提高了总黄酮得率提取率比乙醇提取法提高了
16.9%,酶解法对于一些黄酮类物质被细胞壁包围不易提取的原料比较实用
2.8双水相提取法双水相体系是由两种水溶性高分子化合物或一种高分子化合物与一种盐类在水中所形成的互不相溶的两相体系由于被分离物在两相中分配不同便可实现分离与传统的萃取方法相比双水相提取法所形成的两相大部分为水两相界面张力很小为有效成分的溶解和萃取提供了适宜的环境相际间的质量传递快、操作方便、时间短、条件温和、易于工程放大和连续操作张春秀等
[15]将银杏叶浸提液加入双水相体系中将黄酮类化合物分离提取率可达
98.2%
2.9半仿生提取法半仿生提取法是将整体药物学和分子药物学相结合从生物药剂学角度模拟口服及药物经胃肠道的环境转运为经消化道给药的中药制剂设计的一种新的植物药提取工艺半仿生提取在一定程度上可以促进有效成分的溶出耗时短、成本低而且还有利于制剂和使用但对于单一组分不一定最佳
[16]王蕙等
[17]以乙醇一水为提取液釆用半仿生法提取银杏叶总黄酮最终总黄酮提取量为
6.4598mg/g又采用酶法提取做参照提取量为
6.3676mg/g显然半仿生提取法比酶法提取法效果好第3章黄酮类化合物的分离纯化方法
3.1聚酰胺柱色谱聚酰胺是一类纤维树脂分子链上的重复结构单元是酰胺基的聚合物分离原理是因为其中含有酰胺基黄酮类物质中含有酚羟基两者之间可形成氢键其吸附强度主要取决于羟基的数目与位置以及形成氢键缔合能力的大小聚酰胺柱层析法分离效果好样品容量大适于在制备分离工艺中应用但洗脱速度慢死吸附较大损失有时高达30%常有低分子量酰胺的低聚物杂质混入装柱时用5%甲醇或10%盐酸预洗除去低聚物
[12]
3.2大孔树脂纯化法大孔树脂是一种吸附性与分子筛性相结合的分离材料是以苯乙烯和丙烯酸酯为单体加入二乙烯苯为交联剂甲苯、二甲苯为致孔剂它们相互交联聚合形成了多孔骨架结构它本身具有的吸附性是由于范德华力或产生氢键的结果通过它巨大的比表面进行物理吸附而工作的使有机化合物根据吸附力及其分子量大小可以经一定溶剂洗脱而分开达到分离、纯化、除杂、浓缩等不同目的
3.3高效液相色谱法HPLC高效液相色谱是已经广泛应用于天然化合物的分离纯化手段其柱效高、分离迅速是分离纯化不可缺少的方法正相固定相的HPLC主要用于分离无羟基、甲基化或乙酰化的黄酮;反相固定相如C18的应用最为普遍采用甲醇-水-乙酸或磷酸缓冲液或乙腈-水作流动相既可用于黄酮苷元的分离又适应于黄酮苷的分离如果分离条件选择的适当可一次性分离多种单体物质
3.4高速逆流色谱法HSCCCHSCCC的原理是利用两相溶剂体系在高速旋转的螺旋管内建立起一种特殊的单向性流体动力学平衡当其中一相作为固定相另一相作为流动相在连续洗脱的过程中能保留大量的固定相物质的分离依据其在两相中分配系数的不同而实现HSCCC技术因其连续高效回收率高制备量大等特点可直接制备分离粗提取化合物的分离仅依赖于其不同的溶解性能不存在因不可逆吸附造成样品损失和因表面化学等因素引起被分析物变性等缺点在各分离提纯领域中的应用越来越多尤其是在天然产物活性成分的分离纯化领域已成为一种备受关注的新型分离纯化技术第4章黄酮类化合物的生理活性
4.1抗氧化、清除自由基作用自由基是引起癌症、衰老、心血管等退变性疾病的罪恶之源.自由基在体内可直接或间接地发挥强氧化剂作用而与机体内核酸、核蛋白和脂肪酸相结合转变成氧化物或过氧化物使之丧失活性或变性细胞功能发生障碍引起机体逐渐衰老或病变.因其含有一个未成对电子而具有很高的反应活性攻击性极强对机体组织细胞具有强有力的杀伤作用是人体的一大隐患研究发现黄酮类化合物在抗氧化反应中既能清除链引发阶段的自由基也可直接捕获自由基反应链中的自由基阻断其链反应起到预防和免断链双重作用
4.2抗癌、抗肿瘤作用对于黄酮化合物的抗癌活性研究早己成为肿瘤防治研究中的一个热点由于黄酮化合物对于人体的正常细胞低毒甚至无毒而对肿瘤细胞有细胞毒性和治疗作用因此黄酮化合物被认为是颇具有应用前景的新抗癌药或抗癌辅助药理化等致癌因子使体内产生自由基并以自由基的形式富集于细胞膜的脂质周围引起脂质过氧化破坏细胞的DNA而致癌黄酮类化合物能够减小甚至消除一些化学致癌物的毒性降低致癌因子对正常细胞的诱癌作用通过调节细胞复制周期和细胞凋亡来抑制癌细胞的增殖还可以通过增加细胞内信息连接的距离对细胞内信号传递进行抑制以减少肿瘤促进剂对肿瘤细胞的诱导从而抑制癌细胞增殖
4.3保护心血管系统作用黄酮类化合物能够阻断P受体在亚细胞水平上对线粒体产生的影响可以抑制心脏磷酸二脂酶的活性而具有变时性调节心肌收缩的作用
[18]黄酮类有调血脂以及抑制血栓和扩张冠状动脉等作用主要是通过抑制凝血酶和血小板活化因子诱导的血小板聚集研究表明黄酮类化合物能降低甘油三酯TG、总胆固醇TC、低密度脂蛋白LDL水平升高高密度脂蛋白HDL水平
[19]可用于防治由高血压引起的头痛、头晕、耳鸣等症状;改善心肌舒张功能、对抗垂体后叶素引起心肌缺血、缩小因结扎冠状动脉而引起的心肌梗塞、提高机体在常压与低压下的耐缺氧能力、对抗各种因子造成的心律失常
[20]
4.4抗炎、抗菌作用一些黄酮化合物有抑菌或杀菌作用多与其浓度有关低浓度能抑菌高浓度则能杀菌其抗菌机制主要是因为黄酮化合物可以破坏微生物细胞壁及细胞膜的完整性导致胞内成分释放而引起膜的电子传递、营养吸收、核苷酸合成及ATP活性等功能障碍从而微生物抑制生长;还可以使微生物菌体扭曲变形进而细胞壁破裂内容物外漏直至成为空壳或分解为颗粒状残渣
[21]黄酮类化合物还具有抗炎作用主要通过影响细胞的分泌过程有丝分裂及细胞间的相互作用而起作用第5章黄酮类化合物的研究进展近年来,提取分离黄酮类化合物方面,有很多高新技术的应用如热反应技术、生物技术、微胶囊包埋技术、干燥技术、膜分离技术、电磁技术以及多种技术的组合,为黄酮类化合物的提取、分离提供了更为快捷准确的实验方法和新的手段思路虽然从各种植物中分离、提取了大量的新黄酮类化合物,掀起了黄酮类化合物的研究热潮,但对其吸收、代谢机制、活性机理等方面仍缺乏全面的认识此外,对黄酮类化合物本身的抗氧化性和其还原产物的毒性,以及该类化合物与摄入量、金属离子催化之间的关系也处于激烈的讨论中因此,应加大对其研究力度,弄清其生理功能从而能够以较先进的技术手段对其进行提取分离,为黄酮类化合物的进一步的开发利用奠定坚实的基础参考文献
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