花生壳中黄酮类成分提取纯化工艺研究进展

花生壳中黄酮类成分提取纯化工艺研究进展

赵二劳? 杨 洁 赵三虎 （忻州师范学院化学系，忻州 034000）

摘 要 花生壳是花生加工的副产品，我国资源丰富，但目前有效利用率不高，科技附加值低下。诸多研究表明，花生壳中含有黄酮类成分，黄酮类成分具有多种生物活性，在食品、保健品、医药、卫生和化妆品领域得到广泛应用。合理开发利用花生壳中黄酮，可提高花生壳科技附加值，有效延长花生产业链，提升花生资源综合利用效益。本文采用归纳总结的方法，综述了近十年来我国花生壳中黄酮类成分提取纯化工艺研究进展，展望其研究方向，为花生壳中黄酮深入研究及开发利用提供参考。

关键词 花生壳 黄酮 提取 纯化

中图分类号：TS201.2 文献标识码：A 文章编号： 1003-0174（）

花生是主要油料作物，我国种植广泛，产量长期居世界第二位[1]，资源丰富。当前，花生主要开发利用的是花生仁、花生红衣，而约占花生果质量三分之一的花生壳大部用作燃料或废弃，仅有少量用作饲料或化工原料，科技含量低，既污染环境，又造成资源极大浪费，直接影响了花生综合利用价值和花生产业的可持续发展。研究表明，花生壳中含有黄酮类成分[2-3]，黄酮类化合物不仅具有降血压、降血脂、扩张动脉血管等作用，还具有抗氧化、抗肿瘤、抗菌抗炎和增强免疫力等药理活性，在食品、保健品、医药和化妆品等领域具有广泛的应用前景[4-6]。因此，研究花生壳中黄酮提取纯化工艺，合理开发利用花生壳中黄酮，对于有效延长花生产业链，提高花生资源综合利用效益，具有极为重要的意义。目前，我国有关花生壳黄酮的提取纯化研究不少，也取得了一定的成果，但鲜见有关花生壳黄酮提取纯化工艺的总结报道。因此，本文对近十年来国内花生壳中黄酮提取纯化工艺的最新研究进行综述，并展望其研究方向，以期为花生壳黄酮深入研究及其在功能食品和药品等方面的应用提供参考。

1. 花生壳中黄酮的提取工艺 1.1 溶剂提取工艺

收稿日期：2017-10-12

基金项目：山西省自然科学基金项目（201601D102015）；山西省1331工程重点学科建设计划支持项目

（2017）。

作者简介：赵二劳，男，1952年出生，教授，天然产物化学 (E-mail)zel0350@163.com.

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溶剂提取工艺是一种传统的黄酮提取方法，它是根据“相似相溶”的原理，利用黄酮类化合物在不同溶剂中的溶解性不同，从而把黄酮类成分提取分离出来。影响花生壳中黄酮溶剂提取的因素主要包括提取温度、提取时间、溶剂种类和料液比等。不同研究者因设定的工艺参数不同，得到的最佳工艺参数也不尽相同。相对其它提取工艺而言，近十年来国内学者

对花生壳中黄酮的溶剂提取工艺研究较多。花生壳中黄酮的溶剂提取工艺研究总结如表1。

表1 花生壳中黄酮溶剂提取工艺

方法 水浴 浸提 浸提 浸提 回流 回流 回流 回流 回流 搅拌回流

工艺优化法 响应面 正交试验 正交试验 响应面 正交试验 正交试验 正交试验 响应面 响应面 正交试验

溶剂 乙醇 乙醇 乙醇 乙醇 乙醇 乙醇 乙醇 乙醇 乙醇 乙醇

最佳工艺条件

提取率/%

文献 [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [3] [14] [15]

乙醇体积分数75%，料液比1∶30， 未说明 水浴温度80℃，提取时间4 h

乙醇体积分数80%，料液比1∶30， 1.74 提取温度80℃，提取时间3.5h

乙醇体积分数70%，料液比1∶40， 0.485 提取温度70℃，提取时间2.2h

乙醇体积分数72%，料液比1∶31.5， 0.723 提取温度77.35℃，提取时间2h 乙醇体积分数70%，料液比1∶30，提取温度80℃，提取时间2.5h

乙醇体积分数70%，料液比1∶20， 1.053 提取温度80℃，提取时间2 h

乙醇体积分数80%，料液比1∶20， 0.618 提取温度80℃，提取时间3.0h

乙醇体积分数85%，料液比1∶13， 3.98 提取温度67℃，提取时间2.2h

乙醇体积分数73%，料液比1∶27， 4.04 提取温度53℃，提取时间2h

乙醇体积分数70%，料液比1∶40， 未说明 提取温度70℃，提取时间4h

1.196

由表1不难看出，花生壳中黄酮的溶剂提取工艺所用溶剂均为乙醇溶液，工艺优化方法基本是正交试验法和响应面法，提取方法主要包括：水浴法、浸提法和回流法。就目前情况看，虽然溶剂提取法具有设备简单，易于操作，适合于工业化生产等优点，但也存在提取时间长，提取效率低等问题。因此，虽然溶剂提取仍是花生壳中黄酮提取的最基本方法，但要想取得较理想的提取效率，必须尝试或研究与其它提取分离技术协同进行。 1.2 微波辅助提取技术

微波辅助提取是利用结构不同的物质吸收微波能的能力不同，使细胞被微波选择性加热，细胞吸收了微波能，细胞内温度迅速升高，导致细胞内压力瞬间变大，细胞壁膨胀破裂，黄酮类成分自由从细胞内部溶出进入提取介质中[16]。相对其它提取工艺而言，近十年来国

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内学者对花生壳中黄酮的微波辅助提取工艺研究也较多。有关花生壳中黄酮的微波辅助提取工艺研究总结如表2。

表2 花生壳中黄酮微波辅助提取工艺

工艺优化法 单因素 逐项 正交试验 正交试验 正交试验 正交试验 响应面 响应面 响应面 响应面 溶剂 0.1mol/L氢氧化钠溶液 体积分数50%乙醇 体积分数70%乙醇 体积分数80%乙醇 体积分数80%乙醇 体积分数78%乙醇 体积分数80%乙醇 体积分数80%乙醇 体积分数80%乙醇 最佳工艺条件 微波温度60℃，料液比1∶20， 提取时间30min, 提取2次 微波功率1400W，料液比1∶20， 1.008 提取时间9min 微波功率300W，料液比1∶25， 提取温度50℃，提取时间2min 微波功率500W，料液比1∶18， 微波温度70℃，提取时间6min 微波功率515W，料液比1∶30， 提取时间120s 微波功率460W，料液比1∶30， 提取时间2min 料液比1∶34，微波温度77℃， 提取时间11min 微波功率317W，料液比1∶19， 微波温度73℃，提取时间358s 微波功率510W，料液比1∶32，提取时间12min 0.2385 [24] 1.3701 [23] 0.2165 [22] 2.918 [21] 83.7? [20] 1.066 [19] 0.894 [18] [17] 提取率/% 0.344 文献 [5] ? 表示提取黄酮占花生壳中总黄酮的百分率。

由表2可知，微波辅助提取花生壳中黄酮所用溶剂基本都是乙醇溶液（文献[5]为0.1mol/L氢氧化钠溶液），工艺条件优化方法主要是正交试验法和响应面法，提取时间较溶剂法大大缩短。一般认为，微波辅助提取花生壳黄酮具有提取率高、选择性好、提取时间短、节能高效，操作简便、污染低等优点，是一种较为理想的黄酮提取新技术。但由于适于工业化生产的微波设备研发相对滞后，目前也仅限于实验室研究。 1.3超声波辅助提取工艺

超声波辅助提取工艺是利用超声波具有的空化效应、机械效应和热效应等，破坏植物细胞壁，提高细胞膜及细胞壁的通透性，增加溶剂穿透力，提高物质中有效成分提取的工艺技术。毕洁等[25]以碱液为提取剂，研究了花生壳黄酮的超声辅助提取工艺，确定的最佳工艺条件为：NaOH质量分数0.15%，料液比1:50（g/mL），超声波频率40 kHz，超声预处理时间15 min，提取温度90℃，提取时间1.5 h，提取次数2次。该条件下，黄酮提取量可达8 mg/g。徐国梅等[26]以60%的乙酸乙酯为提取剂，超声波辅助提取花生壳黄酮的最佳工艺条件是：料液比1:20（g/mL），超声波频率80 Hz，提取温度40℃，提取时间45 min。该条件下，每

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100 g花生壳中，黄酮最高提取率为3.851%。裘纪莹等[27]确定的最佳工艺条件：以体积分数70%乙醇为提取剂，超声功率120 W，超声波频率40 kHz，料液比1:30（g/mL），提取温度55℃，提取时间40 min，花生壳黄酮提取率为1.98%。周巾英等[28]在单因素实验的基础上通过正交试验优化了花生壳黄酮的超声辅助提取工艺。结果表明，超声辅助提取花生壳黄酮最佳工艺条件：超声功率100 W，料液比1:30（g/mL），提取温度35℃，提取时间40 min。此工艺条件下，花生壳黄酮提取得率为3.458%。郝斯佳等[29]通过响应面法优化的花生壳总黄酮超声辅助提取最佳工艺条件：料液比1:00（g/mL），乙醇体积分数75%，超声温度40 ℃，提取时间15 min。该提取工艺下，总黄酮的提取率达到1.586%。因此，超声辅助提取法具有提取时间短，提取率高、成本低廉、可有效避免长时间高温对黄酮的降解，是一种具有实际应用和良好发展前景的新技术。但工业化生产需有效解决超声的噪音问题。 1.4 酶法提取工艺

酶解法是利用酶反应高度专业性的特点，水解花生壳细胞壁及细胞间质中的纤维素，破坏细胞壁的致密构造，从而减少细胞壁、细胞间质等对黄酮的传质阻力，达到提高提取率。曾超珍等[30]采用单因素试验与响应面分析相结合的方法，研究了花生壳中黄酮类化合物的纤维素酶提取工艺，得到的优化工艺条件：溶液pH5.7，纤维素酶用量7.3 mg/g，酶解温度58℃，酶解时间2.7 h。此工艺条件下，黄酮提取量为2.3 mg/g。李林等[31]研究了纤维素酶辅助提取花生壳总黄酮的工艺，通过正交试验确定的纤维素酶辅助提取花生壳总黄酮的工艺：料液比1:10（g/mL），加酶量0.8%，酶解温度50 ℃，酶解时间120 min。在此工艺条件下，花生壳总黄酮提取率为3.08%，比乙醇浸提法提高了43.26%。相对而言，酶辅助提取工艺不需要特殊设备，操作简便，副反应少，提取温度较低，能够在很大程度上保证所提黄酮的活性。但也存在不同的酶需有适宜的pH使用范围，酶解时间较长、成本较高等问题。目前，有关花生壳黄酮酶法提取国内相关研究较少，仅有文献2篇，需深入研究。 1.5 协同提取工艺

采用两种方法或多种方法协同辅助提取花生壳黄酮，可实现方法的优势互补，提高黄酮的提取率。王伟[32]研究了超声-微波辅助提取花生壳总黄酮的提取工艺，通过响应面优化的提取工艺：乙醇体积分数60%，换能器功率50 W，料液比1:20（g/mL），提取时间120 s。在该工艺条件下，黄酮提取率为6.11%。刘汉文等[33]采用单因素结合正交试验的方法研究了超声微波协同提取花生壳黄酮的工艺条件，确定的最佳提取工艺条件：以体积分数70%乙醇为提取剂，料液比1:20（g/mL），超声功率300 W，微波功率360 W，提取时间170 s。此工艺条件下，花生壳黄酮提取率为4.65%。杨欢等[6]研究了表面活性剂协同超声提取花生壳

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