丁香黄酮提取工艺及其生物活性研究进展

赵二劳，刘乐，杨洁，范建凤，赵三虎

(忻州师范学院 化学系，山西 忻州 034000)

丁香为桃金娘科植物丁香的干燥花蕾，又名公丁香、鸡舌香等，主产于中国、印度尼西亚、印度及马来西亚等国。丁香是我国八大调味品之一，也是卫生部批准使用的药食兼用的植物材料[1]。作为中药材，丁香性温、味辛，具有补肾助阳、升清降浊、温中止痛之功效，常用于脾胃虚寒、食少吐泻、心腹冷痛等症，临床多用于呼吸、消化和心脑血管系统等[2-3]。 作为常用调味品中的辛香料之一，丁香安全无毒，可增香抑臭、防腐杀菌、提高菜肴风味[4-5]。丁香中含有黄酮类成分，黄酮是其主要生物活性成分之一[6-8]，诸多研究表明[9-11]，黄酮类成分是植物次生代谢产物，具有抗氧化、抗衰老、抗病毒、抗癌防癌、降血压、降血脂、增强免疫力、保肝护肝等多种生物活性，在食品、调味品、医药和卫生等领域具有广泛的开发应用价值。显见，研究丁香中黄酮的提取及其生物活性，有助于丁香资源高值化开发应用。目前，我国已有不少丁香中黄酮提取工艺及其生物活性的研究报道，但尚未有相关研究综述。为此，本文梳理综述了我国丁香黄酮提取工艺及其生物活性研究进展，并展望了其研究方向，为丁香黄酮的进一步研究及高值化利用提供了依据。

1 丁香黄酮提取工艺研究现状

从天然产物中提取黄酮类成分的方法有许多种[12-13]，但目前国内有关丁香中黄酮的提取方法主要有溶剂提取、微波辅助提取、超声辅助提取和协同辅助提取。考虑黄酮的溶解性及食用安全性，提取溶剂多为乙醇溶液。

1.1 丁香黄酮溶剂提取工艺

溶剂提取是依据相似相溶原理，选用对黄酮类成分溶解性好、食用安全性高的溶剂，尽可能多地将黄酮类成分溶出，而控制其他成分溶出的一种技术[14]。采用溶剂法提取丁香中黄酮，具有操作简便、提取成本较低、提取率较高等优势，存在的问题主要是提取时间长、能耗较大、产品纯度差、经济效率不高等。

目前，国内对丁香黄酮溶剂提取的研究相对较多。古力伯斯坦·艾达尔等[15]研究了丁香中黄酮的乙醇浸提，通过研究不同溶剂(氯仿、丙酮、水、甲醇和乙醇)对黄酮提取影响的基础上，选用乙醇为最佳提取溶剂，由正交试验优化的最佳工艺条件为：以体积分数40%的乙醇为提取剂，料液比137∶5 (g/mL)，水浴温度

65 ℃，提取时间3.0 h，提取次数4次，该工艺下，丁香黄酮提取率为6.25%。孙强等[16]研究了丁香叶中黄酮的乙醇浸提，考察了乙醇体积分数、料液比、提取温度和提取时间对丁香黄酮浸提的影响。由四元二次旋转正交设计试验得到影响丁香黄酮浸提的因素大小顺序为：提取时间>料液比>乙醇体积分数>提取温度，优化的最佳工艺参数为：乙醇体积分数66%，料液比1∶30 (g/mL)，提取温度63 ℃，提取时间2.4 h，该工艺下，丁香叶黄酮提取率为3.64%。赵常伟[17]研究了丁香叶中黄酮的乙醇回流提取，由正交试验得到各因素对丁香叶黄酮提取影响的主次顺序为：料液比>提取时间>乙醇浓度>提取次数，优化的最佳工艺条件为：乙醇浓度60%，料液比1∶20 (g/mL)，提取时间80 min，提取次数1次，该工艺下，丁香叶黄酮的提取量为127.46 mg/g。另外，陈雪英等[18]也研究了丁香叶黄酮的乙醇回流提取，由正交试验法优化的最佳工艺参数为：乙醇浓度60%，料液比1∶20 (g/mL)，提取时间2.5 h，丁香叶黄酮提取率为118.71 mg/g。

1.2 丁香黄酮微波辅助提取工艺

微波辅助提取是利用物质吸收微波能的能力不同，物质被选择性从内部加热，物质细胞内瞬间产生高温高压，破坏细胞壁，减少传质阻力，促使黄酮类成分快速溶出。采用微波辅助提取丁香中黄酮，操作工艺简便易行，丁香黄酮提取率较高，较溶剂法可有效缩短提取时间，降低能耗，提高丁香黄酮提取效率。微波辅助是一种丁香黄酮的绿色提取技术，值得深入研究。

目前，国内有关丁香黄酮微波辅助提取的研究相对较少。马莎莎等[19]研究了丁香中黄酮微波辅助提取，通过响应面法优化的最佳工艺条件为：乙醇体积分数72%，料液比1∶37.5 (g/mL)，微波功率248 W，提取温度52 ℃，提取时间23.5 min，该工艺下，丁香黄酮提取率为30.96%±0.44%。李娜等[20]研究了紫丁香叶中黄酮微波辅助提取，在单因素试验的基础上，由正交试验优化的最佳工艺条件为：以50%乙醇为提取剂，料液比1∶25 (g/mL)，微波功率480 W，微波时间50 s，该工艺下，紫丁香叶黄酮提取率为0.611%。

1.3 丁香黄酮超声辅助提取工艺

丁香中黄酮的超声辅助提取是利用超声波强烈空化、机械和热效应等，破碎丁香组织细胞壁和细胞膜，促进传质，加速丁香黄酮溶出进入溶剂中，得以分离黄酮类成分的技术[21]。丁香黄酮超声辅助提取较溶剂法可减少溶剂用量，无需专门加热，便可明显缩短提取时间，提取效率较高。超声辅助提取是一种丁香黄酮的高效提取方法。存在的问题有：超声波污染环境，以及适于工业化生产应用的超声设备尚未问世。

目前，国内对超声辅助提取丁香黄酮的研究相对较多。张玲玲等以丁香为原料，以乙醇浓度、料液比、提取温度和超声时间为因素，研究了丁香黄酮的超声辅助提取，通过响应面法优化的最佳提取工艺参数为：乙醇浓度61%，料液比1∶46 (g/mL)，提取温度50 ℃，超声时间61 min，该工艺下，丁香黄酮提取率为12.11%。李利华[22]研究了丁香中黄酮超声辅助提取，通过正交试验法得到乙醇浓度对丁香黄酮的提取具有显著性影响，优化的最佳工艺参数为：恒定超声功率280 W，乙醇浓度70%，料液比1∶40 (g/mL)，提取温度80 ℃，超声时间90 min，该工艺下，丁香黄酮提取率为(8.51±0.03)%。黄映红等[23]也研究了丁香黄酮的超声辅助提取，最佳工艺参数为：以95%乙醇为提取剂，在超声功率200 W下，超声提取2.5 h，提取次数2次，黄酮提取率可达57.23 mg/g。另外，王宇希等[24]研究了丁香叶中黄酮的超声辅助提取，采用响应面法优化的工艺参数为：固定超声功率150 W，乙醇浓度55%，料液比1∶20 (g/mL)，提取时间50 min，提取次数2次，此工艺条件下，丁香叶黄酮提取率为(13.53±0.13)%。

1.4 丁香黄酮协同辅助提取工艺

丁香黄酮协同辅助提取是利用两种或多种提取技术协同提取。该法可实现提取技术的优势互补，有效提高了丁香黄酮的提取率。该工艺是一种丁香黄酮高效提取工艺，但工艺操作相对复杂。

目前，国内有关丁香黄酮协同辅助提取的研究相对很少。周伟等[25]研究了超声-微波协同提取紫丁香叶黄酮，通过单因素结合响应面法优化的最佳工艺参数为：乙醇浓度82%，料液比1∶16 (g/mL)，微波功率560 W，超声功率300 W，超声-微波协同提取时间1.01 h，此工艺条件下，紫丁香叶黄酮提取率为70.62 mg/g。

2 丁香黄酮生物活性研究现状

目前，国内对丁香黄酮生物活性的研究甚少，仅有抗氧化活性、抑菌和保护肝损伤作用的研究，不足以对丁香黄酮的开发应用提供理论支撑。

2.1 丁香黄酮抗氧化活性

黄酮抗氧化活性是其重要的生物活性之一，目前，国内对丁香黄酮抗氧化活性的研究相对较多。黄晶玲等研究了丁香黄酮的还原力及对DPPH·的清除能力，发现丁香黄酮的还原力高于丁香挥发油而略低于BHT，当其浓度为0.15，0.20 mg/mL时，对DPPH·的清除率分别超过丁香挥发油和BHT。张玲玲等的抗氧化实验研究表明，当丁香黄酮浓度大于0.3 mg/mL时，对DPPH·的清除率达90%以上。另外，马莎莎等、江慎华等[26]和单恬恬等[27]的研究也表明丁香黄酮具有体外清除自由基抗氧化活性。贾长虹等[28]研究发现，丁香叶黄酮不但对DPPH·具有清除作用，而且对亚硝酸盐具有清除作用，尽管对亚硝酸盐的清除作用小于常用抗氧化剂Vc。刘龙秀等[29]的研究则表明丁香黄酮对低密度脂蛋白氧化过程中共轭二烯(CD)和脂褐素产生、总胆固醇降解均具有抑制作用。以上这些研究均表明丁香黄酮具有抗氧化活性。

2.2 丁香黄酮抑菌作用

丁香黄酮具有抑菌活性，但目前相关研究较少。常丽新等[30]以大肠杆菌、白葡萄球菌和金黄色葡萄球菌为供试细菌，研究了丁香叶黄酮的抑菌活性。试验发现丁香叶黄酮对3种供试细菌均有较好的抑制作用，尤以对大肠杆菌的抑制效果最好，最低抑菌浓度为942.21 μg/mL，当丁香黄酮提取液的pH小于10时，抑菌效果更明显，且热稳定性好。王宇希[31]通过体外抑菌实验探讨丁香叶黄酮对猪源性大肠杆菌K88和K99的抑制作用，结果发现，丁香叶黄酮提取液对猪源性大肠杆菌K88和K99的最低抑菌浓度为1250 μg/mL。当丁香叶黄酮提取液浓度为0.1 g/mL时，对猪源性大肠杆菌K88和K99的抑菌圈直径分别为11 mm和17 mm；丁香叶黄酮浓度为1.0 g/mL时，对猪源性大肠杆菌K88和K99的抑菌圈直径分别为22 mm和23 mm，表明丁香叶黄酮具有良好的抑菌作用且呈浓度依赖性。

2.3 丁香黄酮对肝损伤的保护作用

目前，国内丁香黄酮保肝护肝作用的相关研究很少。赵常伟等[32]采用乙酰氨基酚(APAP)诱导建立小鼠急性肝损伤模型，通过测定模型小鼠血清中转氨酶(ALT和AST)、肝组织指标(MDA、SOD、NO、GSH和GSH-Px)以及肝组织中代谢酶(GSTA1)的变化，并结合模型小鼠肝脏病理分析，研究了丁香叶黄酮对肝损伤的保护作用。试验研究发现，灌胃丁香叶黄酮高剂量组(40 mg/kg体重)模型小鼠血清中转氨酶(ALT和AST)及肝组织中MDA、NO均极显著降低(P<0.01)，而SOD、GSH、GSH-Px 和GSTA1极显著升高(P<0.01)，其肝组织脂肪变性、坏死及炎性细胞浸润减轻，表明丁香叶黄酮具有肝损伤保护作用。

3 展望

如今，人们日益注重自身保健，为丁香黄酮的工业化生产带来了机遇和挑战。但就目前情况而言，我国有关丁香黄酮提取及其生物活性的研究相对较少，不够系统，不足以为丁香黄酮的产业化生产提供理论支撑，离丁香黄酮产业化生产的需求还相距甚远。因此，今后丁香黄酮的研究方向是：一方面，应深入开展丁香黄酮的提取工艺研究，创新丁香黄酮提取工艺技术，实现丁香黄酮的高效提取；另一方面，应系统研究丁香黄酮的生物活性，开展生姜多糖构效关系、作用机制的研究，明确了丁香黄酮的应用价值，为丁香黄酮高值化应用提供理论支撑。此外，应开展丁香黄酮结构修饰研究，以增强和扩展其生物活性，提高其临床应用价值。由此，实现丁香黄酮的产业化生产，在人类的健康生活中发挥积极的作用。