2003年Abbott首次发现低共熔溶剂(DESs),因性质稳定、价廉易得、绿色环保且制备简便,在植物活性成分提取中应用日益广泛。DESs由氢键受体(HBA)与氢键供体(HBD)构成,HBA以氯化胆碱等为主,HBD涵盖有机酸、多元醇等,分二元与三元体系。目前DESs已用于提取多糖、多酚、黄酮等,其中总黄酮提取研究较集中。本文聚焦DESs在黄酮类化合物提取中的研究,为进一步应用与发展提供参考。
一、DESs提取植物活性成分的影响因素
(一)DESs分子组成及物质的量比
DESs具有分子结构可设计性,其组成及氢键受体/供体物质的量比会显著改变生物活性成分提取效率。湖南中医药大学熊苏慧老师发现1:2配比的不同DESs中,氯化胆碱-1,3-丁二醇(DESs-4)对千斤拔多糖提取率最高(1.53%)。目前,HBA以氯化胆碱为主,其他类型研究较少。
(二)DESs浓度
高黏度是DESs提取生物活性成分的主要不足,适量水可改变DESs浓度,降低体系黏度与表面张力,提升提取效率。东北林业大学倪玉娇老师发现DESs含水量30%时,沙棘籽粕多酚得率达3.27%,是水提取的6.95倍。因此,DESs浓度是需重点考察的关键因素。
(三)提取工艺条件
DESs提取植物活性成分的影响因素还包括提取时间、温度、液料比等工艺条件,需通过优化提升提取效率。福建农林大学黄秀红老师优化得到乌龙茶多糖提取条件为提取时间81min、温度61℃、含水率84%、固液比1:20(g/mL),得率达6.91%。工艺优化中,响应面分析法应用最广。
二、DESs在黄酮类化合物提取中的提取方法
DESs提取黄酮类化合物的方法包括传统提取法、超声/微波辅助提取法、负压空化提取法等,应用广泛且优势显著。江苏大学黄文睿老师用氯化胆碱类DES提取野菊花总黄酮等成分,效果优于传统有机溶剂;DESs提取黄酮类化合物具有效率高、得率高、安全性强等优点,但提取机理研究较浅。
超声辅助DESs提取法已成功用于植物的黄酮提取。南京科技职业学院都宏霞老师发现,该方法提取茉莉花黄酮量是传统水提的677%。该方法可同时提取多种黄酮成分,但多数研究仅停留在粗提阶段,缺乏深入的分离纯化研究。
微波辅助DESs提取法的优势在于提取时间短、效率高。石河子大学孙悦老师用氯化胆碱-柠檬酸DES提取鹰嘴豆黄酮,得率2.49mg/g、提取率90.55%,优于传统醇提法。因微波萃取具选择性加热特点,DESs极性对微波能吸收影响显著,故需重点考察DESs极性以保障高提取率。
负压空化提取技术因提取率高、设备简单、易操作等特点受到关注。东北林业大学王根老师首次将负压空化-超声辅助提取(NPC-UAE)用于槐花黄酮提取,优化后多种黄酮提取率可观。该技术对气压有要求,导致设备要求更高,目前研究较少,限制了进一步发展与推广。
三、总结与展望
DESs在黄酮类化合物提取中应用日益广泛,但仍存在诸多不足。当前研究多聚焦黄酮提取率考察,缺乏提取后分离提纯、得率提升机理及内在本质的深入探索;DESs回收利用研究较少,氢键受体多局限于氯化胆碱,三元及以上体系研究寥寥。这些不足均为未来重要研究方向。此外,若要推动DESs提取技术商业化应用,还需对提取的经济效益进行全面评价,为其产业化落地提供支撑。
本文系2023年大学生创新创业训练计划项目“遗传算法优化低共熔溶剂提取陕北黄芪总黄酮工艺及其抗氧化活性研究”研究成果(项目编号:S202313123033)