APP下载

干果中活性组分分离提取的研究进展

2023-02-08马红英王腾达吴斌林江丽阿合也力开叶尔肯骆禹璐

食品工业 2023年1期
关键词:干果葡萄干黄酮

马红英,王腾达,吴斌,林江丽*,阿合也力开·叶尔肯,骆禹璐

1. 新疆大学化学学院(乌鲁木齐 830046);2. 新疆大学化工学院,石油天然气精细化工教育部重点实验室(乌鲁木齐 830046);3. 新疆农业科学院农产品贮藏加工研究所(乌鲁木齐 830091)

常见的干果有红枣、核桃、杏干、葡萄干、苹果干、芒果干、草莓干和蔓越莓干。干果中含有具备生物活性、有益健康的多种化合物,干果中的多糖能够抗氧化和抗炎[1]*,黄酮类物质对过敏有抑制作用[2]*,酚类化合物对一些疾病有预防作用[3]*,萜类化合物有抗病毒和抗癌活性[4]*。随着人们健康意识的增强,日常生活中,干果越来越受广大消费者青睐。随着经济的迅速发展,社会物质生活水平的不断提高,直接食用干果不能满足人们对健康生活品质的要求,高品质干果及干果类功能性产品的市场需求量逐年增加。另外,由于生物活性物质在改善健康状况和降低疾病风险方面发挥重要作用,所以干果是功能性食品开发的来源之一[5]*。所谓功能性食品是指因其某些成分具有预防人体疾病、机体防御功能、调节生理节律和促进康复等功能的工业化食品[6]*。因此,为充分发挥干果中活性物质的功能性作用,使其更好地应用于功能性食品的研发,促进人类身体健康,对干果中不同活性物质的分离提取具有重要作用,为研究和开发干果的功能性产品提供理论支撑和研究基础。

干果中活性物质的分离提取方法主要有溶剂提取法、热水提取法、索氏提取法、超声提取法、微波提取法、酶提取法、硅胶色谱法、高效液相色谱法等。因为干果中活性组分种类较多,含量较少,分离提取存在一定难度,且干果中活性物质的分离提取过程还存在提取率不高、活性物质结构易被破坏、难以保持原有生物活性及难以符合绿色环保、成本低的要求等问题,故着重对干果中的多糖、黄酮、酚类化合物和萜类化合物的分离提取方法的研究进行总结。同时,对干果中活性组分分离提取的各种方法进行讨论、比较和评价。

1 干果中多糖的分离提取

多糖是糖单元连接在一起而形成的长链聚合物,超过20个单糖的聚合物称为多糖[7]*。多糖既是人体内重要的生物大分子,也是维持生命活动正常运转的基本物质。大部分干果中的多糖都具有抗氧化、抗病毒和抗肿瘤等多种生物活性[8]*。因此,从干果中提取多糖引起不少科学家的兴趣。从干果中分离提取多糖的方法主要有溶剂提取法、热水提取法、超声波辅助提取法、微波辅助提取法和超声辅助双水相萃取法(UAATPE)等方法。

Li等[9]*采用超声波辅助提取法(CZPU)和热水提取法(CZPH)分别提取骏枣多糖,并测定其多糖产量,使用苯酚-硫酸比色法对样品碳水化合物含量进行分析,研究发现超声使多糖的产量从6.23%增加到7.95%,超声辅助法较热水提取法有缩短提取时间、提高提取效率、提高骏枣多糖质量等特点,同时,利用气相色谱检测2种方法提取的多糖的组成以及各组分的含量,结果表明CZPU和CZPH均由阿拉伯糖、鼠李糖、葡萄糖、半乳糖和甘露糖组成。然而,CZPU的摩尔比为5.46∶4.96∶5.17∶2.63∶1,CZPH的摩尔比为5.46∶4.89∶3.65∶2.54∶1。超声辅助法提取的多糖比热水法提取的多糖的抗氧化活性更强。

Ji等[10]*通过UAATPE高效、快速地提取大枣多糖,UAATPE不仅有效提高枣多糖的提取率,同时可将醇溶性多糖和水溶性多糖进行分离。用超声辅助提取后,冷却,过滤,得到易溶于富盐底相的含羧基的水溶性多糖,蒸发去除溶剂后,进一步分析多糖组成,最终大枣多糖提取率为8.18%;利用气相色谱检测多糖的组成及比例,结果表明,大枣多糖由鼠李糖、阿拉伯糖、木糖、甘露糖、葡萄糖、半乳糖和半乳糖醛酸组成,比例分别为1.46∶2.47∶2.27∶1.12∶1.00∶1.57∶5.40,证明大枣多糖具有中度抗氧化活性。

Farida等[11]*采用微波辅助方法,以蒸馏水为提取剂从阿尔及利亚枣果肉和果皮中提取粗多糖,提取率达13.98%±1.55%;通过红外光谱分析多糖的组成,其多糖提取物有很强的自由基清除活性和较强的抗炎作用;该方法的优点是操作时间短,保留蒸馏水提取物的抗氧化和抗炎活性。

2 干果中黄酮的分离提取

黄酮类化合物是一类存在于植物叶、茎、根、花和种子中的植物次生代谢产物[12]*。它具有显著功能活性,能够抗病毒、抗过敏、降脂、抗菌和抗炎及预防心脑血管疾病等[13]*。因黄酮的结构复杂,从植物中提取黄酮还没有通用型的方法,现有文献报道从干果中分离提取黄酮的方法主要有溶剂提取法、超声辅助提取法,微波辅助提取法、酶辅助提取法和超临界流体萃取法等方法。

Čanadanović-Brunet等[14]*采用溶剂提取法,以杏干粉末为原料,以80%乙醇为溶剂,在一定时间下从杏干中提取黄酮,并采用亚硝酸钠-三氯化铝-氢氧化钠法,利用紫外可见分光光度计测定黄酮含量。试验结果表明杏干中总黄酮类化合物含量为218.45±14.14 mg R/100 g DA。该研究表明,杏干表现出良好的自由基清除活性,且其是食品工业中保质期较长的功能性食品成分。

Rajaei等[15]*因为超声辅助法是一种快速、环保和高效地从固体植物基质中提取各种组分的方法,采用超声辅助法以甲醇为溶剂提取伊朗枣果肉和枣核中的黄酮,甲醇提取物在超声条件下进行再次萃取,最终获得高品质、高产量的提取物。采用分光光度法分别测定枣浆和枣核提取物的总黄酮含量(TFC),果肉的总黄酮含量为71.53±0.36 mg槲皮素/g DW,枣核的总黄酮含量为9.77±0.01 mg槲皮素/g DW。果肉提取物的TFC高于枣核提取物。该研究还表明,红枣具有良好的抗氧化性能和没有细胞毒性活性,可用于制备不同用途的功能性生物活性成分。

Liu等[13]*研究水-水浴(W-WB)、乙醇-水浴(EWB)、低共熔溶剂-超声辅助提取(DES-UAE)、低共熔溶剂-微波辅助提取(DES-MAE)和低共熔溶剂-酶辅助提取(DES-EAE)5种不同方法提取大枣黄酮,总黄酮含量用亚硝酸钠硝酸铝比色法测定,采用超高效液相色谱(UHPLC)法对红枣提取物中的不同黄酮类化合物进行定量。研究发现,五种方法中DES-MAE提取的总黄酮含量最高,可达8.03 mg/g。从大枣中鉴定出15种黄酮类化合物。E-WB和DES-UAE方法提取的芦丁量分别为66.88±1.58 μg/g和45.23±3.22 μg/g。研究表明,DES-UAE方法可有效减少某些黄酮类化合物在不同条件下的降解,且保持黄酮类化合物的生物利用率和稳定性,它是一种高效、环保的提取红枣黄酮的方法。

3 干果中酚类化合物的分离提取

酚类化合物是一种具有不同化学结构和功能的次生代谢物[16]*。酚类化合物是干果中一类重要的生物活性物质[17]*。研究表明,食用富含多酚的食物能够预防糖尿病、心血管疾病、神经退行性疾病以及癌症等疾病,多酚还可促进肠道微生物群的生长[18]*。因此,近年来,有关干果中酚类化合物的提取分离及其应用的相关研究日益增多。已报道从干果中分离提取酚类化合物的方法主要有溶剂提取法、超声波提取法、索氏提取法和超高效液相色谱-串联质谱法(UHPLC-MS/MS)等。

Trandafir等[19]*分别采用超声波辅助提取和索氏提取2种方法,并分别用甲醇和乙醇两种溶剂提取全脂核桃仁和脱脂核桃仁中总酚,并利用Folin-Ciocalteu试剂,通过量热法测定提取物中总酚含量,采用高效液相色谱共分离检测到酚类化合物17种。研究结果表明,以甲醇为溶剂,索氏提取法从脱脂核桃仁中提取的总酚含量最高,达2 089.2 mg GAE/100 g;取相同原料和溶剂,超声辅助法提取的总酚含量为1 426.8 mg GAE/100 g。在使用相同溶剂提取时,超声波辅助提取速度快,但索氏提取的总酚浓度、酚类物质分离效率更高。全脂核桃仁和脱脂核桃仁酚含量高及具有较高的高抗氧化潜力。

Escobar-Avello等[20]*研究比较3种不同葡萄干品种(汤普森无核葡萄干、马斯喀特葡萄干和苏丹娜葡萄干)中的酚类物质;采用超声辅助法提取葡萄干中的多酚,利用液相色谱-电喷雾电离混合线性离子阱四极轨道质谱(LC/ESI LTQ Orbitrap MS)对总多酚的酚类物质进行分析检测,共鉴定出有酚类化合物45种;Folin-Ciocalteu方法表明,所分析的3种葡萄干中的多酚含量均较高。总多酚水平在327~664 mg GAE/100 g,其中马斯喀特葡萄干的酚含量最高(664±15 mg GAE/100 g);提取物中最具代表性的酚类化合物是酚酸(羟基苯甲酸和羟基肉桂酸)和类黄酮(黄烷醇、黄烷酮和黄酮醇)。研究结果有益于对不同葡萄干品种健康特性的探究。

Shen等[18]*采用超声辅助法,以不同比例的甲醇、乙醇和水为提取溶剂,从3种核桃仁及其膜中提取酚类化合物,并利用UHPLC-MS/MS对提取的酚类化合物进行定性定量分析。鉴定出核桃仁及其膜中的40种酚类目标化合物,这些目标物质中酚类化合物含量均为299.00~4 582.92 μg/g(3种核桃样品)。UHPLC-MS/MS法不仅对核桃,而且对其他坚果中酚类化合物的提取和测定也非常有效。该方法还被应用于商品核桃样品中40种酚类目标化合物的分析。

4 干果中萜类化合物的分离提取

萜类化合物是一类有着芳香气味的植物型天然化合物,具有抗癌、抗病毒、抗菌和抗过敏等生物活性,广泛应用于化妆品、食品、医药等领域[21-23]*。葡萄干、蔓越莓干和红枣等干果中含有丰富的萜类化合物,因此从干果中分离提取萜类化合物成为研究热点之一。从干果中分离提取萜类化合物的方法有溶剂提取法、超声辅助提取法、硅胶色谱法、半高效液相色谱、高效液相色谱法等。

Zhang等[24]*采用溶剂提取法,以乙醇、甲醇为溶剂从苹果干、杏干、芒果干、草莓干、红葡萄干、绿葡萄干和蔓越莓干等17种商业干果中提取齐墩果酸(OA)和熊果酸(UA)2种天然的三萜类化合物,并通过薄层色谱法检测和确定干果中是否含有OA和UA,利用高效液相色谱法对各种干果中的OA和UA含量进行分析,结果表明,葡萄干中的OA含量高于所研究的其他水果,其中绿色葡萄干中的OA含量最高(79.0 mg/100 g)。葡萄干中只含有OA,而蔓越莓干、蓝莓干和樱桃干中同时含有OA和UA。在蔓越莓干中检测到最高水平的UA(65.9 mg/100 g),其OA水平也相对较高(17.8 mg/100 g)。OA和UA具有抗肿瘤和抗肝炎等预防作用,因此,葡萄干和蔓越莓干可以作为口服OA和UA的丰富来源。

Liu等[25]*用乙醇处理葡萄干,用乙酸乙酯和正丁醇连续分离3次,经硅胶色谱、半高效液相色谱和高效液相色谱从葡萄干中分离、纯化并鉴定出三萜类化合物7种,其中包括3种新的三萜类化合物。新的三萜类化合物是齐墩果酸型和熊果酸型五环三萜,分别为3β, 13β-二羟基-12, 13-二氢齐墩果酸(1),3β, 12β,13β-三羟基-12, 13-二氢齐墩果酸(2,TOA)和3β,13β-二羟基-12, 13-二氢熊果酸(7)。研究表明新型三萜TOA具有强大的抗氧化和抗增殖活性。

Song等[26]*以乙醇为溶剂,采用超声波辅助提取枣果总三萜,通过香草醛-高氯酸测定法测定总三萜含量(TTC),运用响应面法(RSM)优化该提取工艺,在最佳条件下,三萜产率为19.21±0.25 mg/g;通过UPLC-MS对99个枣品种提取物的三萜酸谱进行分析;白桦酸、山梨醇酸、马斯林酸、齐墩果酸和熊果酸是不同品种枣中的主要三萜酸;主要三萜酸含量与抗氧化活性之间存在显著的正相关。研究表明,UAE是从枣中提取三萜类化合物的有效方法。研究结果对枣果的品质评价和工业应用具有重要指导意义。

5 结论与展望

综上所述,从干果中分离提取活性物质,提取方法不同,提取率和活性也稍有不同。从干果中分离多糖、黄酮、酚类及萜类化合物等生物活性成分的方法中,传统的溶剂提取法和索氏提取法,其操作简单,成本较低,但提取时间长,溶剂用量大,提取效率较低,有机溶剂对环境有害;而超声辅助提取法则能够降低化合物的分解程度,提高化合物在提取液中的溶解度,具有提取效率高,提取时间短,溶剂用量少且提取的活性成分品质较高等优势,但生产成本较大;微波辅助法是一种操作时间短,提取物活性较高,但对试验设备要求高,故不利于工业化生产的方法;酶辅助提取法具有提取物产率高,活性较高,但提取过程因素影响较多的特点;低共熔溶剂-超声辅助提取法虽然提取时间短、提取率高,但低共熔溶剂的选择和合成较为复杂且成本较高,限制其在工业中的广泛应用。由此可见,高效的分离提取工艺是从干果中得到高纯度活性组分的关键。且单一方法获得的活性组分通常存在产率较低,活性较差等不足,因此通常需要结合多种技术实现活性成分的高产率、高生物活性等。

近年来,从植物中提取分离活性组分的方法趋向于多种提取方法相结合,如超声辅助酶法[27]*、超声辅助碱法[28]*、超声-微波辅助法[29]*和离子液体的超声波辅助提取[30]*等,多种提取方法的结合可更加高效的从植物中提取活性组分。因此,利用多种提取方法相结合的方式是从干果中简单、高效、低成本、绿色环保的分离提取活性组分的发展方向之一,该研究方向具有巨大潜力。

猜你喜欢

干果葡萄干黄酮
桑黄黄酮的研究进展
忘了加葡萄干
三招解救受潮的干果
熊的葡萄干
葡萄干蛋糕
HPLC法同时测定固本补肾口服液中3种黄酮
MIPs-HPLC法同时测定覆盆子中4种黄酮
笑口榛子
DAD-HPLC法同时测定龙须藤总黄酮中5种多甲氧基黄酮
干果与坚果在全球市场消费量提高