银杏叶中黄酮类化合物的提取.docx

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银杏叶中黄酮类化合物的提取

分离工程期末论文

银杏叶中黄酮类化合物的提取

THEEXTRACTIONOFFLAVONOIDSINTHELEAVESOFGINKGOBILOBA

学院：

化学工程学院

专业班级：

化学工程与工艺化工081

学生姓名：

周露

学号：

050811113

指导教师：

戴卫东（副教授）

2011年6月

期末论文中文摘要

银杏叶中黄酮类化合物的提取

摘要：

详尽介绍了膜分离法从银杏叶中提取黄酮类化合物,并对提取物的精制工艺进行探索,进而在实验室最佳工艺条件下提取出有效成分。

综述了近年来对银杏叶黄酮类化合物提取工艺、测定方法、应用等方面的研究进展,为大规模提取、开发黄酮类化合物及综合利用银杏叶资源提供依据。

对银杏叶中黄酮类化合物的提取工艺进行了研究,为黄酮的提取分离提供依据。

关键词：

银杏叶；黄酮；膜分离；研究进展

期末论文外文摘要

THEEXTRACTIONOFFLAVONOIDSINTHE

LEAVESOFGINKGOBILOBA

Abstract:

Thispaperintroducesindetailmembraneseparationfromextractingflavonoidsofginkgobilobaleaves,andexplorestheextractsofrefiningprocessinlab,andthenextractedoptimumconditionseffectivecomponents.Inrecentyearswerereviewedflavonoidsofginkgobilobaextracttechnology,measuringmethods,application,etc,theresearchprogressforlarge-scaleextraction,developmentofflavonoidsandcomprehensiveutilizationofginkgobilobaresources,providesthebasis.Flavonoidsofginkgobilobaintheextractionprocesswasstudied,theextractionandseparationforflavonoidsprovidesthebasis.

Keywords:

Ginkgobilobaleaves;Flavonoids;Membraneseparation;Researchprogress

1绪论

银杏树GinkgobilobaL.又称白果树、公孙树,是我国古老的树种之一,具有“活化石”的美称。

由于其生长规律特殊,抗病能力强而受到国内外的重视[1]。

有关银杏叶的有效成分及疗效的研究日益受到重视,已开发出保健品、化妆品、药品等多达100多种,形成国际市场上销售额20多亿美元的新兴产业[2]。

银杏叶的化学成分有黄酮类、萜类、内酯类、酚酸类以及生碱、聚异戊二烯等化合物。

黄酮类为银杏叶的主要有效成分之一,含量随品种、产地、树龄、不同的采摘时间而不同[3]。

黄酮类化合物优异的抗氧化、抗病毒、防治心血管疾病、增强免疫力等作用而受世人瞩目。

药学研究表明,有38种银杏黄酮类化合物从银杏叶中分离出来,其中黄酮类化合物主要有3类:

黄酮（醇）及其苷28种:

如槲皮黄酮等;黄烷醇类:

如儿茶素等4种;双黄酮:

如白果双黄酮等6种（儿茶素）[4]。

1膜分离法

1.1膜分离法

超滤是新兴的分离纯化技术，是利用膜的孔径特征，以物理手段将不同大小的分子进行分离，具有在分离过程中被分离成分稳定、分离率高、耗能低、无二次污染等优点[5]，目前在食品、生物、医药以及化工领域使用较多。

1.2原料、仪器与设备

银杏叶:

江苏邪州港上镇市售;芦丁标准品:

上海化学试剂公司产品;无水乙醇:

上海振兴化工一厂产品.722型光栅分光光度计:

上海第三分析仪器厂产品;真空旋转蒸发仪:

上海申顺生物科技有限公司产品;离心沉淀机:

上海医用分析仪器厂产品;小型平板超滤装置:

赛普（无锡）膜科技发展有限公司产品;超滤膜（截留相对分子质量分别为5000，10000，20000）:

美国Osmonies公司产品。

1.3银杏叶中黄酮提取的工艺路线

银杏干叶一粉碎~乙醇（丙酮）水溶液浸提一抽滤后的滤渣重复提取一次~合并滤液一减压浓缩（除乙醇）~静置Zh~离心一超滤一减压浓缩一真空干燥~银杏叶黄酮产品。

1.4黄酮化合物的定量测定

以芦丁为标准品，利用黄酮类化合物中的3一羟基、4一羟基、5一羟基、4一羰基或邻二位酚羟基与Al3+进行络合反应，在碱性条件下生成红色络合物，在波长510nm下测定，得到标准曲线方程为:

y=12.973x一0.0101，r2=0.9996，线性范围0.02~0.10mg/mL.样品的测定方法相同[6]。

1.5超滤工艺中相对通量的测定

将一定体积的提取液装入料槽中，开泵超滤并计时，间隔一定时间测定超滤液体积.相对通量是对膜通量的间接表示方法，可准确地反映出膜通量的变化规律.超滤开始后以3min为单位测量通量J。

，然后每隔一定时间测量通量Jt，直到相对通量（Jt/J。

）相对稳定时停止[7]。

1.6银杏叶黄酮提取工艺

1.6.1溶剂对银杏叶总黄酮浸提效果的影响国外专利报道过使用丙酮溶剂提取银杏叶黄酮产品[8]，作者采用不同体积分数的乙醇、丙酮两种溶剂进行浸提对比实验，结果见图1.丙酮的提取效果优于同体积分数的乙醇，丙酮溶液的体积分数在60%时的提取效果最好，乙醇溶液的体积分数在50%时的提取效果最好.由于丙酮的价格昂贵，且有毒性，国内企业很少使用，从提取效果、生产安全性及成本等综合考虑，选择体积分数50%的乙醇溶液作溶剂较合适。

1.6.2温度对银杏叶黄酮浸提效果的影响温度是对提取效果产生显著影响的因素之一从图2可以看出，温度越高黄酮的提取效果越好，在80℃时达到最大值，继续升高温度，黄酮质量分数有所下降，原因是黄酮贰在高温条件下长时间受热易发生氧化，而且温度过高会使叶绿素、单宁等杂质溶出量增大，导致分离纯化难度加大，造成黄酮的损失.因此，提取温度不应超过80℃。

1.6.3固液比例对银杏叶黄酮浸提效果的影响在控制成本的前提下，为了达到最佳的提取效果，对固液比例进行实验.图3表明，在固液比1g:

4mL一1g:

10mL的范围内提取效果随溶剂用量的增加，黄酮质量分数显著增加。

当固液比达到1g:

10mL之后，黄酮质量分数的增加随溶剂用量增加趋势明显降低。

因此，选取的最佳固液比为1g:

10mL。

1.6.4浸提时间对银杏黄酮提取效果的影响为缩短生产周期，提高提取效率，现对浸提时间进行考察。

图4可见，黄酮提取效果随时间变化趋势平缓，浸提时间2h与3h的提取液中黄酮质量分数分别为3.51%和3.56%，差异很小，因此，选定最佳提取时间为2h。

由上述实验确定了银杏叶黄酮的提取条件:

乙醇水溶液体积分数50%，提取温度80℃，料液质量体积比1g:

10mL，提取时间2h。

在确定的提取条件下，产品中黄酮质量分数达到了5.96%.在超滤工艺中，将应用上述最佳提取条件。

1.7银杏叶黄酮的超滤工艺条件研究

1.7.1截留相对分子质量不同的超滤结果膜的孔径或截留相对分子质量的选择虽然主要是根据被分离物的相对分子质量大小来确定的，但是分子的实际尺寸与分子的构型、分子的聚集状态有关，而且还与溶液的浓度有关[9]由于使用有机溶

剂提取得到的料液粘度较大，高分子胶体物质较多，膜污染现象较严重.因此一般情况下，膜的截留相对分子质量应选择稍大一些的.故分别选用截流相对分子质量为5000，10000，20000等3种膜，对有效成分迁移率及产品得率进行比较，结果见表1，选用截留相对分子质量5000的膜所得到产品中黄酮质量分数最高，但黄酮的透过率只有80.58%;截留相对分子质量20000的膜得到黄酮的透过率最高，但所得产品中黄酮质量分数最低，这是由于杂质的透过量增大.综合黄酮的透过率和得率两方面考虑，选用截留相对分子质量10000的膜较合适。

1.7.2时间与膜通量的关系通过对图5的分析，可得出相对通量随时间的变化规律.在压力为0.1MPa、温度为20℃条件下，开始超滤的45min里通量下降很快;在超滤过程中的1一2h间通量变化缓慢;在2h后相对通量变化基本稳定在35%左右。

由于实验装置带有料液循环功能，因此实验过程中没有出现浓差极化的现象。

1.7.3压力对膜通量的影响由图6可见，随着压力增大，膜通量也增加，且在30min内膜通量增加较快，但压力增加使得衰减幅度减小，以后衰减趋势相近.理论上，压力越高，膜通量越高，但实际压力不能太高，因会影响整个膜装置系统的密闭性，本实验中所使用的工作压力范围为0.10~0.40MPa，建议的使用压力为0.10~0.30MPa，因此实际操作中压力控制在0.20~0.30MPa间较为合适。

2.2.4温度对膜通量的影响由图7可见，温度对膜通量影响显著。

30℃时的通量降低较20℃时缓慢。

90min后，30，35，40℃下的通量基本达到一致。

因此，选择料液温度30℃时进行超滤是合适的。

1.8结论

1.8.1银杏叶黄酮的提取条件为乙醇水溶液体积分数50%、提取温度80℃、料液质量体积比1g:

10mL、提取时间2h，得到产品中黄酮质量分数达到5.96%。

1.8.2选用截留相对分子质量10000的膜，得到的产品中黄酮质量分数为33.9%，黄酮类物质的透过率是89.45%，总提取物得率为3.1%.对比文献[11]的树脂提取法，超滤工艺的总黄酮得率是较高的。

1.8.3膜通童2h后基本稳定在35%左右，压力范围在0.2~0.3MPa，工作温度取30℃较适宜。

1.8.4从试验结果可以看出，超滤技术用于分离纯化银杏黄酮类物质效果理想.值得说明的是，目前本试验还处于使用小型试验阶段，下一步将进行放大试验，以获得更多的数据。

2银杏叶黄酮类化合物的研究进展

2.1溶剂提取法

目前国内外掀起了研究开发银杏叶热。

国内银杏叶常用溶剂例如乙醇、丙酮、醋酸乙酯、水以及某些极性较大的混合溶剂浸泡银杏叶进行提取,溶剂提取方法一般有:

煎煮、冷浸、回流、渗漉等经典方法。

2.1.1水提取树脂分离法有关水浸提银杏黄酮苷的文献报道不多。

肖顺昌等报道了用16倍量沸水分3次浸提银杏叶,得到的水溶液,经冷藏、分离杂质得溶液,然后用D101型吸附树脂吸附得到浓度达38%的黄酮苷[12]。

胡敏等研究水浸提银杏叶黄酮苷并用树脂精制的工艺,探讨了影响黄酮苷浸出的主要因素以及最适的精制方法,结果表明:

水为提取剂,在90℃水溶回流浸提银杏叶2次,4h/次,经沉淀,过滤,浓缩后,用树脂精制,冷冻干燥后,制得总黄酮苷含量高的提取物,产品得率为银杏叶干重的1.2%~1.5%[13]。

水提取成本低,没有任何环境污染,产品安全性高,但是水对有效成分的选择性差,提取率低。

2.1.1有机溶剂浸提法一般的有机溶剂浸提法。

田呈瑞等研究了乙醇浸提银杏叶黄酮的方法。

通过单因素试验和正交试验,确定乙醇提取银杏叶总黄酮的最佳条件为:

银杏叶粉碎至50~60目,以70%乙醇按照液固比6∶1的比例,于80℃条件下提取2次,1h/次,银杏叶总黄酮提取率可达87.6%[14]。

醇（酮）提-铅化物沉淀法。

张永恒等研究了乙醇回流提取银杏叶,浓缩液经蒸馏水提取,再经乙醚萃取,饱和醋酸铅沉淀法,制备银杏叶黄酮苷原[15]。

醇提-树脂吸附法。

王成章等对黄酮含量较低的银杏叶的提取和纯化进行了研究,研究了不同的浸提溶剂（水、甲醇、乙醇、丙酮）、浸提温度（室温、400~500℃、600~700℃）、浸提时间对黄酮浸出率的影响,在以60%~70%的乙醇为浸提剂,液固比为8∶1~6∶1,60~70℃热浸泡,3~1h两次,可以使黄酮的浸出率高达约85%,选用A-1和A-2混合树脂吸附分离,可以制得高含量的银杏黄酮苷[16]。

吉云秀等研究了用35%的乙醇浸提银杏叶,液固比为10∶1,50℃浸提10min,氨水调节pH除杂,浸提液用D101型树脂吸附分离的最佳条件,确定出最优的吸附—解吸工艺条件:

吸附流速为3ml/min。

吸附原液pH值为8.3。

采用2倍树脂床体积的70%乙醇解吸,解吸流速为1.5ml/min,操作温度为室温。

采用此提取纯化工艺所得黄酮类化合物的含量为26.2%,黄酮类化合物提取收率为64.4%[17]。

醇（酮）浸提-酮/铵盐萃取法。

梁红等比较了不同溶剂提取银杏叶黄酮类化合物的效率,用70%的乙醇作为提取溶剂,结合用3%的（NH4）2SO4进行二次提取,提取液用饱和的（NH4）2SO4溶液两次浓缩,黄酮的提纯效果非常明显[18]。

醇（酮）提取-硅藻土过滤法。

熊远福等对银杏叶总黄酮提取精制技术进行了研究。

试验结果表明,在最佳浸提条件:

浸提剂乙醇70%,银杏叶与浸提剂用量比1∶5,浸提时间3.5h,60℃下浸提2次,最佳精制条件为:

每100g银杏叶用硅藻土2.5g,丙烯酸树脂80g,洗脱剂乙醇浓度70%,应用该工艺条件进行浸提与精制,精品收率>2.25%,总黄酮含量达28.8%19]。

以上方法获得的银杏叶提取物精品虽然总黄酮（或黄酮苷）含量较高,但由于使用了卤代烃、甲苯和铅化物等有毒物质,残留在产品中,影响产品质量,安全性低。

2.2超临界流体（SFE）萃取法

超临界流体是最近几年才发展起来的一种新技术,超临界萃取和传统的溶剂萃取相比,超临界萃取在35~40℃进行操作,以CO2为萃取介质,具有溶质、溶剂

易于分离,萃取速度高等优点,特别适用于提取或精致热敏性和易氧化的物质。

由于所用的萃取剂是气体,容易除去,所得产品无残留毒性,这种方法适用与医药和食品工业。

张从贵等探讨了乙醇提取,超临界CO2分离银杏叶中的药用成分,结果表明超临界CO2分离银杏黄酮的效果不是很好,萃余物得率仅为0.5%[20]。

邓启焕等探讨了超临界萃取银杏叶有效成分的影响因素,在最佳条件下:

萃取压力为20MPa,时间90min,液体比3.5%,流量15L,粒度5目,温度40℃,银杏黄酮的含量为28%,高于国际公认标准[21]。

佳红等采用SFE-HPLC测定银杏叶粗提物中银杏黄酮的含量,确定了超临界流体萃取的最佳条件:

压力为41364Pa,温度为60℃,静态萃取时间为4min,动态萃取体积为4ml,改性剂加入0.2ml的乙醇[22]。

因为超临界萃取的设备较大,操作困难等问题,难以用于大规模工业化生产。

2.3超声波辅助提取法

近年来超声技术用于提取植物种的药效成分成为研究的一个方向。

研究表明,利用超声波产生的强烈振动、高的加速度、强烈的空化效应、搅拌作用等,都可以加速药物有效成分进入溶剂,从而提高提出率,缩短提取时间,并且免去温对提出成分的影响。

郭国瑞等研究了单因素温度和时间对超声提取银杏黄酮的影响,确定了超声提取银杏黄酮的最佳条件:

时间55min,料液比1/30,温度50℃,此时提取率为82.3%[23]。

王廷峰等对连续热回流和超声法提取银杏黄酮做了比较性研究,连续热回流条件:

70%的乙醇,液固比约6∶1,索氏提取器提取2次,1h/次,提取率为80.9%,通过三因素实验研究了超声提取的最佳条件:

50~60目的银杏叶,70%的乙醇,液固比约6∶1,超声频率40KHZ,处理时间为10min,静置时间为12h,银杏黄酮的提取率为86.7%,连续热回流和超声法提取银杏黄酮的没有太大差异,但

是超声法提取明显缩短了时间,减少了溶剂用量[24]。

该方法提取速度快,提取率高,节省溶剂、能耗是一种理想的提取银杏黄酮的方法。

2.4微波法

微波技术是一种新的、有发展前景的新工艺,微波技术在提取植物有效成份中的应用,近年来得到了很大发展。

微具有穿透力强、选择性高、加热效率高等特点。

微波辐射（MWI）可以大大加快反应速度,反应时间以分、秒计。

微波技术应用于植物细胞破壁,有效地提高了收率,亦取得了令人可喜的进展。

李嵘等将微波法与传统水提法结合,缩短了提取时间,大大提高了银杏叶黄酮的提取率,液固比30∶1,时间30min,提取率达到62.3%[25]。

段蕊等确定了微波提取银杏黄酮的最佳条件:

银杏叶用175W微波强度处理5min后,以体积分数80%的乙醇,在70℃下提取1h,得到提取物中黄酮类物质的质量浓度比未经微波处理的高出18.8%[26]。

2.5银杏黄酮类化合物的测定方法

目前,有关银杏叶黄酮类化合物的测定国内外没有公开普遍的控制质量标准,常用络合分光光度法、气相色谱法、HPLC-UV法、薄层扫描法、库仑滴定法、毛细管电泳法等。

2.5.1络合分光光度法国内使用较多的是“络合-分光光度法”。

黄酮母核在NaN02的碱性溶液中,与A1（NO3）3络合后产生黄色络合物,以芦丁为标准溶液,在UV510nm处作紫外分光光度法的比色测定[27]。

雷天乾等对分光光度法和高效液相色谱测银杏叶提取物总黄酮含量的测定方法,作了比较分光光度法的结果较HPLC偏高,如果乘以校正因子0.78,结果与HPLC接近[28]。

此法的测试设备价廉,操作简便易学,但因样品组分复杂,受杂质干扰,定量测定误差较大。

2.5.2HPLC-UV法HPLC是测定银杏叶及制剂中黄酮类化合物的有效方法,多采用反相C18柱,梯度洗脱,紫外检测。

秦燕等采用梯度洗脱,流动相10mmol/L的磷酸盐缓冲液（pH=2.0）-甲醇（50∶50）,紫外检测波长:

360nm,外标法定量,建立了HPLC测定银杏提取物中三种黄酮类化合物的优化方法[29]。

佳红等用SFE-HPLC测定银杏粗体物中黄酮的含量,流动相甲醇-0.4%的磷酸（60∶40）,流速1ml/min,检测波长:

266nm[30]。

方子季等建立了高效液相色谱内标法测定银杏总黄酮的含量,以水杨酸为内标物,甲醇-0.4%磷酸（1∶1）为流动相,于254nm出测定银杏叶制品中总黄酮的含量[31]。

2.5.3薄层扫描法李俊等利用苷元与苷的极性不同,采用高效硅胶薄层板二次展开法,扫描测定5种黄酮成分。

将精制样品液点样于薄层板上,薄层板在层析缸内用展开剂Ⅰ∶石油醚（bp.60~90℃）-乙醚-甲酸-醋酸乙酯（60∶30∶6∶4）的上层饱和5min,分离槲皮素、山柰素和异鼠李素,当样品都分离得较好时,取出薄层板,挥干溶剂,扫描测定槲皮素、山柰素和异鼠李素的含量。

以展开剂Ⅱ:

氯仿-甲醇-水（6∶4∶2）的下层-乙酸（15∶1）对同一薄层板进行展开分离槲皮苷、异鼠李苷,挥干溶剂,扫描测定槲皮苷、异鼠李苷的含量[32]。

李吉来等用硅胶G薄层板点样精制样品,以氯仿-苯-无水乙醇-冰乙酸-水（5.5∶2∶1∶0.5∶1）4~10℃放置的下层溶液为展开剂,上行展开后,晾干,薄层扫描法测定异鼠李素、山柰素和槲皮素三种黄酮[33]。

2.5.4库仑滴定法胡卫兵等探讨了库仑滴定法测定银杏叶中总黄酮含量的条件。

银杏叶经乙醇回流提取,聚酰铵柱分离纯化,以2mol/LHCl-1mol/LKBr-无水EtOH〔v（HCl）∶v（KBr）∶v（EtOH）=3∶3∶2〕混合液为电解液,死停法确定滴定终点,以芦丁为对照品,计算出银杏黄酮的含量[34]。

2.5.5毛细管电泳法毛细管电泳以高效、快速、用样量少、耗溶剂少、重现性好、不易污染等优点,近几年用于分析天然产物得到较大的发展。

毛细管电泳的原理是在缓冲体系中引入表面活性剂,利用溶质在水相和胶束相中的分配差异进行分离。

PitteaP对毛细管电泳（CE）和HPLC这两种方法分析银杏黄酮做了比较,作者认为用梯度洗脱的HPLC不但不简便而且速度慢[35]。

Yuhua电极法测定银杏黄酮的方法,采用+30kV工作电压,70cm长、2.5μm内径的熔融石英毛细管柱,在毛细管的出口处装有一个直径为300μm碳盘工作电极,含有三电极（碳盘工作电极、铂辅助电极、饱和汞参比电极）的单元与BASLC-4C电流测定仪相连,通过记录图形完成电色层分析,在最佳条件下分离并鉴定了表儿茶素、儿茶素、芦丁、芹黄素、木犀草素、槲皮黄酮6种银杏叶黄酮类化合物[36]。

2.6应用

银杏叶黄酮具有显著的药理活性,目前对银杏黄酮的药理活性进行了广泛的研究。

银杏叶黄酮具有较强的清除活性氧自由基、抗脂质氧化的作用,能够调节超氧化物歧化酶、过氧化氢化酶,可预防和治疗与活性氧自由基有关的疾病,如心脑血管病、老年性痴呆、衰老、神经性疾病、帕金森病等;类黄酮是癌促进剂的拮抗物质,能消灭发癌因子,阻止癌细胞增生;银杏黄酮并可镇痛、治疗糖尿病等疾病,对肝组织损伤具有保护作用[37,38,39]。

利用银杏黄酮类清除自由基、维持（SOD）水平、抗氧化、抗衰老、抗紫外线、高效杀菌的功效,已开发出多种护肤品和保健品,如银可络、百露达等[40,41,42,43,44]。

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