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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

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

工艺优化法

溶剂

最佳工艺条件

提取率/%

文献

水浴

响应面

乙醇

乙醇体积分数75%，料液比1∶30，

水浴温度80℃，提取时间4h

未说明

[7]

浸提

正交试验

乙醇

乙醇体积分数80%，料液比1∶30，

提取温度80℃，提取时间3.5h

1.74

[8]

浸提

正交试验

乙醇

乙醇体积分数70%，料液比1∶40，

提取温度70℃，提取时间2.2h

0.485

[9]

浸提

响应面

乙醇

乙醇体积分数72%，料液比1∶31.5，

提取温度77.35℃，提取时间2h

0.723

[10]

回流

正交试验

乙醇

乙醇体积分数70%，料液比1∶30，提取温度80℃，提取时间2.5h

1.196

[11]

回流

正交试验

乙醇

乙醇体积分数70%，料液比1∶20，

提取温度80℃，提取时间2h

1.053

[12]

回流

正交试验

乙醇

乙醇体积分数80%，料液比1∶20，

提取温度80℃，提取时间3.0h

0.618

[13]

回流

响应面

乙醇

乙醇体积分数85%，料液比1∶13，

提取温度67℃，提取时间2.2h

3.98

[3]

回流

响应面

乙醇

乙醇体积分数73%，料液比1∶27，

提取温度53℃，提取时间2h

4.04

[14]

搅拌回流

正交试验

乙醇

乙醇体积分数70%，料液比1∶40，

提取温度70℃，提取时间4h

未说明

[15]

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

溶剂

最佳工艺条件

提取率/%

文献

单因素

逐项

0.1mol/L氢氧化钠溶液

微波温度60℃，料液比1∶20，

提取时间30min,提取2次

0.344

[5]

正交试验

体积分数50%乙醇

微波功率1400W，料液比1∶20，

提取时间9min

1.008

[17]

正交试验

体积分数70%乙醇

微波功率300W，料液比1∶25，

提取温度50℃，提取时间2min

0.894

[18]

正交试验

体积分数80%乙醇

微波功率500W，料液比1∶18，

微波温度70℃，提取时间6min

1.066

[19]

正交试验

体积分数80%乙醇

微波功率515W，料液比1∶30，

提取时间120s

83.7

[20]

响应面

体积分数78%乙醇

微波功率460W，料液比1∶30，

提取时间2min

2.918

[21]

响应面

体积分数80%乙醇

料液比1∶34，微波温度77℃，

提取时间11min

0.2165

[22]

响应面

体积分数80%乙醇

微波功率317W，料液比1∶19，

微波温度73℃，提取时间358s

1.3701

[23]

响应面

体积分数80%乙醇

微波功率510W，料液比1∶32，提取时间12min

0.2385

[24]

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40kHz，超声预处理时间15min，提取温度90℃，提取时间1.5h，提取次数2次。

该条件下，黄酮提取量可达8mg/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80Hz，提取温度40℃，提取时间45min。

该条件下，每100g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120W，超声波频率40kHz，料液比1:

30（g/mL），提取温度55℃，提取时间40min，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100W，料液比1:

30（g/mL），提取温度35℃，提取时间40min。

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15min。

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7.3mg/g，酶解温度58℃，酶解时间2.7h。

此工艺条件下，黄酮提取量为2.3mg/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120min。

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50W，料液比1:

20（g/mL），提取时间120s。

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300W，微波功率360W，提取时间170s。

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中黄酮的工艺，通过正交试验得到的最佳提取工艺条件：

乙醇体积分数70%，料液比1:

30（g/mL），超声功率120W，提取温度70℃，十二烷基硫酸钠（SDS）加入量4g/L，提取时间40min。

此条件下，黄酮提取率达2.15%，比单纯超声提取（1.42%）提高了51.4%。

胡楠等[34]则研究了表面活性剂强化微波提取花生壳黄酮的工艺，确定的最佳提取条件：

花生壳粒度80目，乙醇体积分数70%，料液比1:

5（g/mL），体系Ph3.0，微波功率280W，非离子表面活性剂B体积浓度0.5%，微波时间8min.。

该工艺条件下，黄酮提取率为4.10%，比传统水浴加热法提高了52.4%，比单纯微波法提高了30.8%。

显见，采用几种方法协同提取花生壳黄酮虽然操作较为繁琐，但可提高黄酮的提取率，具有开发研究前景。

目前国内有关这方面的研究不多，极有必要加大研究力度，创新花生壳黄酮提取工艺。

2花生壳黄酮分离纯化工艺

由上述工艺提取的花生壳黄酮一般只是一种粗提物，其成分相对复杂，纯度不高，需进一步利用其它方法分离纯化，以提高黄酮纯度，满足实际需要。

目前，天然产物黄酮的分离纯化方法不少，主要有[35-37]溶剂萃取法、溶剂浮选法、金属络合法、柱层析法、膜分离法、大孔树脂吸附法、高速逆流色谱法和分子印迹法等，但目前国内有关花生壳中黄酮分离纯化研究仅有大孔树脂吸附法、高速逆流色谱法、金属络合法及分子印迹法几种，且多集中于大孔树脂吸附法的研究。

2.1花生壳黄酮大孔树脂吸附分离纯化工艺

大孔吸附树脂是不含交换基团的高聚物吸附剂，具有吸附和分子筛的双重作用，可根据有机化合物吸附力及其相对分子大小，选择吸附其再经一定溶剂洗脱而实现分离。

大孔树脂的性质影响化合物的分离纯化效果。

毕洁等[38]研究了大孔树脂纯化碱提花生壳黄酮的工艺条件，选定DM301树脂为花生壳黄酮纯化较理想树脂，确定的最佳纯化工艺：

吸附条件为花生壳黄酮初始浓度0.138mg/mL，吸附温度20℃，pH8.5，吸附时间3.0h；解吸条件为解吸液乙醇浓度80%，解吸液pH9.5，解吸液用量7.5mL/g（湿树脂），解吸时间5h。

张斌等[39]研究认为，AB-8型大孔树脂对花生壳黄酮有较好的吸附分离性能，得到的较优吸附分离参数为样液pH6.0，上样流速1mL/min，上样液质量浓度0.5mg/mL，花生黄酮吸附量为9mg/mL,以70%乙醇洗脱时，解析率达94.23%，3BV洗脱液基本能将花生总黄酮洗脱下来。

王秋红等[40]的研究也认为AB-8型大孔树脂是花生壳黄酮较好的纯化树脂，通过对花生壳黄酮的间歇和连续吸附，可将花生壳黄酮粗提取物的纯度从38.08%提高到52.57%。

邵圣娟[41]研究了D-101树脂对花生壳黄酮的纯化工艺，由静态吸附曲线得出5h内可达吸附平衡，动态解吸时，解吸液乙醇体积分数80%，过柱浓度05mL/min，洗脱剂用量为4倍床层体积时，可将黄酮纯度由14.2%提高到58.8%。

李芳淸等[42]的研究表明D-101型树脂为花生壳黄酮提取液最佳精制纯化树脂，经D-101树脂富集纯化后，总黄酮含量从粗提物中的11.7%提高到56.8%，木犀草素含量从2.59%提高到9.65%。

杨庆利等[43]研究了花生壳黄酮的大孔树脂纯化工艺，发现NKA-9树脂对花生壳黄酮的吸附解吸效果较为稳定，得出最佳吸附条件温度35℃，样液pH7.5，样液中花生壳黄酮初始浓度0.112mg/mL，吸附时间5h；最佳解吸条件体积分数90%乙醇为解吸液，解吸液用量15mL/g（湿树脂），解吸液pH8.5，解吸时间2h。

该法具有操作简便，吸附剂理化性质稳定，吸附选择性独特，再生简便，高效节能，是一种适合大规模工艺生产的纯化工艺。

目前，国内有关大孔树脂分离纯化花生壳黄酮的研究相对其它纯化方法较多，但也尚未用于生产实际。

2.2花生壳黄酮的金属络合纯化工艺

金属络合法是利用黄酮类化合物与金属盐先形成稳定络合物，过滤除去萃取液中不能络合的杂质，然后再通过适当的解离剂将络合态的黄酮类化合物从金属络合物中游离出来，从而提高黄酮纯度的一种方法。

田大永等[44]研究了Ca2+螯合法纯化花生壳黄酮的工艺条件，确定的最优条件为黄酮粗提物溶液pH为9.0，CaCI2︰黄酮粗提物质量比为1︰10，黄酮粗提物初始浓度为10.0mg/mL，该条件下，黄酮含量从初始11.0%提高到27.84%，黄酮粗提物中木犀草素含量从0.87%提高到1.97%。

黄酮的金属络合纯化工艺相对简单，操作周期短，原料廉价易得，耗能少，溶剂回收简单，易于实现工业化，是一种有发展前景的黄酮纯化工艺，但目前，有关花生壳黄酮金属络合纯化的研究仅有文献1篇，很需深入研究。

2.3花生壳黄酮的高速逆流色谱分离纯化工艺

高速逆流色谱是一种连续高效无需任何固态载体或支撑的液-液分配色谱分离技术。

牛丹丹等[45]采用高速逆流色谱法首次从花生壳黄酮粗提物中一步分离制备了木犀草素、香叶木素和5,7-二羟基色原酮三种黄酮类化合物，达到了较好的分离纯化效果。

研究确定的分离制备条件以正己烷-乙酸乙酯-甲醇-水-冰醋酸（5:

3:

3.5:

5:

0.25,V/V）为两相溶剂系统，在主机转速800r/min，流速2mL/min，检测波长275nm条件下，100min内从70mg花生粗黄酮中分离制备了11.0mg木犀草素，2.2mg香叶木素和5.2mg5,7-二羟基色原酮。

高速逆流色谱操作简单快捷，进样量大，回收率高，分离效果高。

但仪器相对昂贵，需专业人员操作，难以普及。

有关高速逆流色谱在花生壳中黄酮分离纯化中的应用研究，国内也仅有文献2篇。

2.4花生壳黄酮的分子印迹分离纯化工艺

分子印迹技术是一种新型的分离技术，它是通过制备和目标分子具有高度识别的分子印迹聚合物作为固定相，进而对目标分子进行识别和分离的色谱技术。

潘浪胜等[46]研究了利用木犀草素分子印迹聚合物柱层析分离花生壳中黄酮，对花生壳黄酮粗提物浸膏0.8g，用甲醇-水（55:

45,V/V）溶解，经木犀草素分子印迹聚合物柱层析，用甲醇-水（55:

45,V/V）洗脱，收集洗脱液，用聚酰胺薄层层析，合并，浓缩，得浅黄色化合物6mg，经鉴定为木犀草素。

该技术的研究还未完全成熟，所制聚合物容量小，模板分子在印迹聚合物中的残留也是一个亟待解决的技术难题。

有关分子印迹技术在花生壳中黄酮的分离应用研究，国内也仅有文献1篇，要将该技术应用到花生黄酮大批量的工业化生产还有很长的距离。

3展望

随着人们生活水平的日益提高和保健意识的不断增强，天然功能性产品的开发已成为食品、医药、保健品及化妆品领域研究的热点，受到人们的普遍关注。

黄酮类化合物因具有抗氧化、抗肿瘤、抗衰老、降血糖、降血脂、提高机体免疫力等诸多的生理活性，在保健营养品、食品添加剂、医药、化妆品等领域得到广泛应用。

而我国盛产花生，有极为丰富的花生壳资源，提取花生壳中黄酮有得天独厚的资源优势。

但目前基本还囿于实验室研究的初级阶段；而对花生壳黄酮纯化的研究总体不多，还处于起步阶段。

因此，一方面需对花生壳黄酮的提取进行深入、系统的研究，借鉴国内外其它天然产物功能成分提取分离技术和成熟经验，将一些现代化的提取分离技术引入到花生壳黄酮的提取纯化中，或研究花生壳黄酮的提取分离纯化一体化工艺，努力提高产量和效率，实现研究从实验室走向生产实际；另一方面，需深入开展花生壳黄酮与生物活性构效关系、作用机制的研究，解决花生壳黄酮的量效问题，实现理论指导实践。

从而实现花生壳黄酮的规模化、产业化生产。

使花生壳在发展国民经济、促进人类健康中发挥积极的作用。

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