黄酮类化合物分离纯化及生理活性的研究进展(2)
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2010年5月1日
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大孔树脂吸附法是近些年发展起来的一种非常有效的纯化方法,它是一类不带离子交换基团的大孔结构的高分子吸附剂,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网状结构、比表面积极高的交联聚合物。大孔吸附树脂一般为白色的球状颗粒,粒度为20～60目,它的理化性质稳定,不溶于酸、碱及有机溶剂,不受无机盐类及强离子低分子化合物的影响。大孔树脂能借助范德华力、氢键等从溶液中吸附各种有机物质,其吸附能力不仅与树脂本身化学结构和物理性能有关,而且与溶质和溶剂的性质也有关。一般遵循“类似物容易吸附类似物”的原则,大孔吸附树脂依据其聚合的单体组成不同,可以分成非极性和极性两大类。依据极性大小还可以分为弱极性、中等极性和强极性。非极性吸附树脂适合从极性溶液(如水溶液)中吸附非极性物质;中等极性吸附树脂既可从极性溶液中吸附非极性物质,又可从非极性溶液中吸附极性物质;极性吸附树脂易从极性溶液中吸附极性物质[19]。大孔树脂正是通过这种物理吸附从水溶液中有选择地吸附有机物质,从而达到分离提纯的目的。它具有吸附选择性好(不受无机物存在的影响)、富集效率高、解吸条件温和、适宜构成闭路循环、使用寿命长、再生方便、易于中试放大、成本低等优点[20]。大孔树脂主要应用于工业脱色、环境保护、抗生素的提取分离领域。目前,已将其广泛应用于天然产物的分离、纯化的研究,并取得成功。
随着大孔树脂分离技术的不断发展,近年来利用该技术对黄酮类化合物分离纯化的应用研究更加广泛[21]。翟梅枝等[22] 以总黄酮回收率为考察指标,研究了大孔树脂分离纯化核桃青皮总黄酮的工艺。结果表明:D101 型树脂对核桃青皮总黄酮有较好的吸附分离性能,是分离纯化核桃青皮总黄酮的适宜大孔树脂,最佳工艺条件为:上柱总黄酮与干树脂质量比为1:12,上样液质量浓度可在3.0875-6.175 g/L范围内,pH值为5,6BV(1BV=23.7mL)的水洗后用5BV的70%乙醇洗脱。经D101处理后的核桃青皮总黄酮回收率在60%,纯度可达80%以上。李凤林等[23]利用大孔吸附树脂纯化甘薯叶黄酮,确定出AB-8大孔树脂分离纯化甘薯叶黄酮的最佳条件为:上样液浓度为2.0-2.5mg/mL,pH值6.0,上样流速为2BV/h;使用3BV用量的90%的乙醇作为洗脱剂进行洗脱,解析流速为1BV•h-1,纯化后的甘薯叶黄酮含量较高,纯度为64.21%,与甘薯叶黄酮提取原液中纯度26.87%相比提高了2.38倍。向大雄等[24]研究大孔吸附树脂分离纯化葛根总黄酮的工艺,结果显示AB-8型的静态吸附率为94.2%,有较大的静态吸附量,以70%的乙醇为洗脱剂洗脱率最高为92.4%,为葛根总黄酮的工业化生产提供试验依据。薛淑萍[25]等研究用D-101型树脂提取桑叶总黄酮,将待分离样品溶液pH值调至4.0左右,用40%乙醇溶液作为洗脱剂,得到最佳的分离效果,其含量可接近40%。陈菁菁[26]等考察了三种大孔树脂对桑叶总黄酮的分离纯化工艺,并发现NKA-9型树脂对桑叶总黄酮分离性能最好,饱和吸附量为43.3mg/g,洗脱率为98.2%,其最佳工艺条件为上样浓度20mg/mL,6倍量洗脱用水,70%乙醇洗脱,总黄酮纯度达58.2%。冯涛[27]等选取12种大孔树脂对竹叶黄酮的吸附率和解吸率的测定,筛选出了效果较好的ADS-17树脂,经该树脂吸附解吸,吸附率可达70.16%、解吸率可达71.72%,两项指标均明显高于其它树脂。对解吸液脱醇后真空冷冻干燥,测得终产品中黄酮纯度可达28.04%,与上柱前粗提物中8.564%的黄酮纯度相比提高了2倍多。汤晓[28]等利用AB-8大孔吸附树脂对提取的芒萁根茎的粗黄酮粉进行初步纯化,黄酮酚中的黄酮质量分数可由53.98%上升到84.09%,但纯化过程中黄酮类化合物的流失较多。其最佳提取条件为:乙醇体积分数为60%,提取温度80℃,料液比1:20,提取时间2.5h,总黄酮得率为15.9%。郑亚杰[29]等以对总黄酮的吸附率、解吸率及吸附速率为考察指标,采用D101、DM301、AB-8、SP825四种型号大孔吸附树脂对山楂总黄酮进行纯化,得出D101、AB-8、DM301的静态吸附量较大,每1g树脂吸附95 mg以上的总黄酮,而且树脂的解吸附率均在70%以上,其中以AB-8吸附和洗脱效果最佳。杨星昊[30]等用6种不同极性、不同品牌的树脂对小蓟总黄酮吸附和解吸附性能进行了研究,得出AB-8和HP-20较适合分离纯化小蓟总黄酮。黄阿根[31]等研究得出HZ-806大孔吸附树脂对荷叶黄酮的吸附性能与解吸效果最好。其最佳条件为上柱液pH4.0,上柱液浓度2.0mg/mL,上柱液体积10BV、上柱流速2BV/h。洗脱条件为:乙醇浓度60%,洗脱流速l BV/h,洗脱液体积为3.5BV.在上述优化条件下经过超滤处理过的上柱液从吸附到解吸操作荷叶黄酮总得率96.85%。大量的研究显示:弱极性树脂AB-8型、D101型具有较大的吸附量,易吸附,易解吸,对分离纯化植物中的黄酮是一种性能良好的吸附剂。
3 黄酮类化合物的生物活性
3.1 抗氧化活性
黄酮类化合物是常见植物和草药的主要抗氧化成分,目前发现已达5000种,其抗氧化作用机理是:阻止自由基在体内产生的三个阶段,一是与O2-•反应阻止自由基引发;二是与金属离子鳌合阻止•OH生成;三是与脂质过氧基(ROO•)反应阻止脂质过氧化过程。生物类黄酮具有不同程度的抗氧化作用,尤其是芸香苷、槲皮素、银杏黄酮、大豆异黄酮等具有较强的抗氧化能力,可以代替合成抗氧化剂,用于功能型食品添加剂[32]。
大量的实验研究表明,黄酮类化合物具有抗氧化、清除自由基的作用。如:贾之慎[33]等用氮蓝四唑(NBT)光化还原法对桑叶中提取的黄酮类化合物清除超氧离子自由基的效果进行测定发现,结果表明,桑叶黄酮类化合物对超氧离子自由基有较强清除作用,5μg/ml浓度的清除率为42.7%,显著强于抗坏血酸(Vc)。日本学者Takuya Katsube[34]等报道了桑叶中三种黄酮醇(芦丁、异槲皮素、Quercetin-3-(6-malonylglucoside))具有显著的抗低密度脂蛋白(LDL)氧化,其中Quercetin-3-(6-malonylglueoside)活性最强。傅洪瑜等[35]研究发现山楂乙醇提取和乙酸乙酯萃取物对油脂有抗氧化能力,而乙酸乙酯萃取物抗氧化物质主要是黄酮类物质,抗坏血酸对山楂叶提取物的抗氧化能力的增效作用。这些研究提示,黄酮类化合物在预防和辅助治疗高血脂、高血糖、冠心病、血栓、白内障等慢性高发难症方面具有不可估量的应用价值。
3.2 抑菌活性
抗菌活性是黄酮类化合物的又一项重要的生理活性,在植物体内的黄酮可以使植物免受微生物的侵害。邓淑华[36]等研究发现黄芩茎叶总黄酮在体外实验条件下,对与临床上呼吸道感染有关金黄色葡萄菌、葡萄球菌革兰氏阳性细菌均表现了明显的抗菌作用。实验结果提示,黄芩茎叶总黄酮可用于细菌引起的上呼吸道感染疾病的预防和治疗 ......
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