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金銀花的提取及其功效作用

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發表時間:2023-08-28 17:28作者:西安天葉植物原料技術有限公司網址:http://www.feihuivip.cn
文章附圖

摘要

概述了金銀花中綠原酸的化學結構和提取工藝及其藥理作用,如抗菌、抗病毒、抗腫瘤和免疫調節等,其目的是為金銀花的合理應用提供科學依據,為探索其藥用價值前景提供重要參考。

關鍵詞

金銀花提取物,提取方法,功效作用,綠原酸


Extraction of Honeysuckle and Its Function

Binyu Lei1, Yaru Yang2*, Qing Min1, Wenxiang Hu1,3*

1School of Pharmacy, Hubei University of Science and Technology, Xianning Hubei

2The Northern Medical District of PLA General Hospital, Beijing

3Jingdong Xianghu Microwave Chemistry Union Laboratory, Beijing Shenjian Tianjun Research Academy of Medical Sciences, Beijing

Received: Jun. 15th, 2022; accepted: Jul. 12th, 2022; published: Jul. 21st, 2022

ABSTRACT

The chemical structure and extraction process of chlorogenic acid in honeysuckle and its pharmacological effects, such as antibacterial, antiviral, antitumor and immunomodulatory, were outlined, with the aim of providing a scientific basis for the rational application of honeysuckle and an important theoretical reference for exploring its medicinal value prospects.

Keywords:Honeysuckle PE, Extraction Method, Efficacy Function, Chlorogenic Acid


Copyright ? 2022 by author(s) and Hans Publishers Inc.

This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0).

http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

1. 引言

金銀花為忍冬屬植物忍冬的干燥花蕾或待初開的花,是一種常見植物物種。呈棒狀,上粗下細,略彎曲,長2~3 cm,上部直徑3 mm,下部直徑1.5 mm,表面黃白色或綠白色,密被短柔毛。金銀花亦稱二花、銀花、忍冬花等,性寒、味苦。有史以來,它一直被作為消炎解毒的藥材,有著疏散風邪、解除表證、解毒散瘀、排膿消腫的功效,常用于中藥制劑、抗菌、抗病毒、降血糖、增強免疫力等方面。金銀花的化學成分按結構分類主要包括黃酮類、有機酸類、環烯醚萜類、三萜皂苷類、揮發油及多種微量元素,其提取物的成分有木犀草素、木樨草苷、綠原酸、異綠原酸等。

木犀草素是黃酮類的有效成分,具有可以抗炎、抗氧化的特性,可通過降低炎癥因子和過量活性氧對機體造成的傷害,從而維持正常的組織和細胞;保護神經系統,減少神經系統疾病的發生,改善記憶力和認知功能;還可以通過抑制腫瘤細胞擴增,加快代謝達到抗腫瘤作用。木樨草苷(Luteolin)具有很強的抗呼吸道合胞體病毒活性。

綠原酸類化合物也是金銀花提取物中有效成分之一,它包括綠原酸和異綠原酸,其中異綠原酸為一種混合物,分別為異綠原酸A、異綠原酸B和異綠原酸C。異綠原酸A和異綠原酸C可以抑制白細胞遷移和炎癥過程超氧陰離子的產生,具有良好的體外抗炎作用。異綠原酸B能促進前列腺素E2的形成,其呈現較好的抗炎活性。綠原酸作為關鍵的有效成分,是一種具有重要臨床用途的有機酸,也是生物活性材料領域研究的熱門課題。除了具有醫療用途外,還廣泛應用于食品、養生保健、日用化工等行業,因此有必要對綠原酸的提取進行研究。目前,國內外對金銀花的藥理作用以及應用都做了大量的工作,并取得了一定的成果。在此基礎上,本文進一步分析和比較了從金銀花中提取綠原酸的方法,以期進一步探討金銀花的藥用功效,為開發高效、經濟地提取技術奠定基礎。

2. 綠原酸的結構

綠原酸廣泛存在于植物中,以金銀花、杜仲、青蒿等藥用植物中含量較高,具有廣泛的藥理作用。綠原酸在醫藥、日用化工、食品等領域都有廣泛的應用??茖W家Rudkin和Nelson在1947年首次確定了綠原酸的化學結構,其化學式為C16H18O9,化學結構如1所示。綠原酸是酚型抗氧化劑,是酚酸類化合物的一種,由羧基和鄰二酚羥基構成,在甲醇、乙醇、丙酮和水中具有很強的溶解力,所以利用該特性可以從植物中分離出綠原酸。其化學結構中的鄰苯二酚是酚酶催化最合適的反應底物,綠原酸成分可有效防止水果發生氧化反應,如桃子、蘋果等。綠原酸中有三種紊亂元素,即酯鍵、不飽和雙鍵、多元酚,在提取過程中,通過水解和分子內酯基轉移實現異構化,在堿性和高溫環境下可發生水解氧化為綠色醌類化合物。用于從植物中提取綠原酸的極性有機溶劑一般有乙醇、丙酮和甲醇,盡管如此,因為其固有的不穩定因素,在提取過程中應防止高溫狀態、強光照射以及持續受熱且應貯存于陰涼處。

3. 金銀花中綠原酸的測定方法

依據2020版的《中國藥典》,金銀花主要活性成分指標是綠原酸和酚酸類總量,綠原酸是其主要有效成分,其含量常用來作為控制金銀花的質量的標準,它含量的多少是評判金銀花質量好壞的重要指標之一,故綠原酸含量檢測數據的準確性尤為重要。綠原酸的檢測方法多種多樣,如分光光度法、薄層層析—紫外分光光度法、高效液相色譜法等方法,以篩選出優質的金銀花種質資源,為金銀花藥材的質量評價提供實驗依據。


Figure 1. The structure of chlorogenic acid

1. 綠原酸結構

金銀花提取物11.png

3.1. 高效液相色譜法(HPLC法)

龔菊梅等[1] 采用高效液相色譜法同時測定金銀花中綠原酸、新綠原酸和異綠原酸的含量,得出綠原酸、新綠原酸和異綠原酸在0.013~0.526 mg/mL內呈良好線性關系(相關系數r為0.9993),且平均加樣回收率均 > 99%,證明了該方法可靠、穩定、重現性好,可作為金銀花中綠原酸、新綠原酸和異綠原酸的含量測定方法,表明新綠原酸、綠原酸可以作為金銀花等級劃分的參考指標。王玉潔等 [2] 以金銀花為原料,采用水浴加熱輔助提取法同步提取金銀花中的綠原酸與總黃酮,并采用高效液相色譜法進行含量測定?;趩我蛩卦囼?,以綠原酸與總黃酮含量的總評“歸一值”為因變量,利用Box-Behnken響應面法對液料比、提取時間、提取溫度和乙醇體積分數進行優化。通過調整提取工藝條件,從金銀花中提取綠原酸與總黃酮的含量分別為30.79、63.35 mg/g,得率分別為3.08%和6.34%。該方法簡單、快速、靈敏,可用于金銀花中綠原酸和總黃酮含量的同時檢測。

3.2. 數碼成像比色法

數碼成像比色法是基于數碼設備上獲得的顏色數值完成定量分析的一種新方法,微流控紙芯片法是當前微全分析系統發展的熱點,以紙張為制作材質的紙質微流控芯片(簡稱紙芯片),是一種新型微尺度分析器件,利用特定材質在紙上制作疏水邊界,將被測流體限定在預設的親水區域內,引導流體流入檢測區與預加的反應劑進行接觸反應。

孔京華[3] 基于數碼成像法的原理,利用綠原酸與三氯化鐵發生顯色反應的原理,制作綠原酸快速測定紙芯片,并結合智能手機的數碼成像功能,開發的一種紙基微流控數碼成像法,為綠原酸含量快速測定提供新的思路。樂薇等 [4] 基于數碼成像法,利用熒光碳點的高靈敏度,結合分子印跡技術的高選擇性,制備了一種快速測定綠原酸含量的微流控紙芯片。該紙芯片成本低廉、選擇性良好、檢測速度快(20 min內可完成),可作為測定條件簡陋、現場臨時快速測定綠原酸含量的補充方法。上述紙芯片有以下優點,分析速度極快,可在數秒或數十秒時間內自動完成測定、分離或其他更復雜的操作,分析和分離速度比常規宏觀分析法快一到兩個數量級;試樣與試劑消耗量極少,這既降低了分析費用和貴重生物試樣的消耗,也減少了環境污染,是綠色分析技術;便攜且應用廣泛,由于將微通道網絡結構和其他功能單元集成在一個幾平方厘米的芯片上,因此易制成功能齊全的便攜式儀器,用于各類現場分析。

傳統檢測所需使用到的儀器昂貴且檢測所需耗材費用相對較高,對測定環境要求高且主要適合在實驗室進行檢測,不適于現場的快速檢測?;谶@些因素限制了對綠原酸的進一步研究。目前國內外都在不斷探索綠原酸的提取和合成方法,其成果也非常顯著,這就對綠原酸的檢測手段和方法有了更高的要求。

4. 金銀花中綠原酸的提取方法

綠原酸又稱咖啡鞣酸,具有更多的親水性基團,因此容易溶于水和親水性有機溶劑。羥酚酸(HPA)是由奎寧酸和咖啡堿共同組成,它是有氧呼吸產生的苯丙素的次生代謝物。綠原酸性質不穩定、化學特性差、結構式復雜等原因,致使提取工藝成為當前的熱門研究之一。作為金銀花的主要成分,其廣泛的藥理學作用,綠原酸現在被廣泛用于制藥領域。隨著研究工作的不斷深入,對綠原酸及綠原酸衍生物的開發利用越來越多。本文就綠原酸的提取方法進行概述供參考。

4.1. 傳統提取法

4.1.1. 水提法

提取溶劑中水是安全、節能又經濟的一種,水提法是相對簡單有效的方法,以水為溶劑從植物中提取綠原酸。丁敏等[5] 通過水提回流法采用L9 (34)正交試驗法對提取工藝進行改進,提取率顯著高于煎煮法和超聲提取兩種提(P < 0.05)。水提法的優點是設備簡單、便捷,因為溶劑可以回收,可以使運營成本減少,溶劑消耗量下降,有效成分浸出完整、安全。由于提取時間較長(一般在4~5天),使其應用受到了一定限制。缺點是提取液含有大量的蛋白質、多糖、鞣質等提取雜質,給下一步的過濾、濃縮、純化帶來不便,提取過程耗時長,導致提取率低。

4.1.2. 醇提法

醇提法是最常見的綠原酸提取方法之一,綠原酸是一種酚酸類物質,本身具有極性,可溶于醇類。乙醇回流法是目前應用最廣泛、發展更成熟的綠原酸提取技術,具有綠原酸不易被破壞、選擇性好、溶劑回收快、提取時間短、提取液不易霉變等優點,適合后續深加工,類似于水提取工藝操作安全、方便易行。劉金磊[6] 以金銀花為主要原料,70%的乙醇作為提取液,研究了溶劑、時間、濃度和pH值對綠原酸提取率的影響,以獲得最佳處理條件和金銀花中綠原酸的最大產量。王鑫等 [7] 利用乙醇溶液為提取劑,采用回流法和超聲波萃取法從金銀花中提取綠原酸,并討論了不同因素對金銀花中綠原酸提取率的作用,證明回流法的效果更好。醇提法會消耗大量的溶劑,難以濃縮,且含有大量的水溶性懸浮物,導致提取率低,所以此法有待于進一步改進。

4.2. 物理提取法

4.2.1. 超聲波輔助提取法

超聲波輔助法是指超聲波空化產生的強大機械力:微射流和沖擊波,促進介質分子通過細胞壁的滲透,導致金銀花的細胞壁破裂,使有效成分釋放出金銀花中的物質成分溶于有機溶劑中,以更好地提高綠原酸的得取率。超聲輔助提取是一種借助于超聲波的常規提取方法,比傳統的水,乙醇有顯著的優勢,與簡單的溶劑提取法相比較具有提取效率高、節省時間和效率、提取雜質少、低溫萃取,并且成分、結構及活性物質不易被破壞、廣泛的適用性等優點,因此,該工藝尤其適用于綠原酸的工業化生產。宋琳琳等[8] 通過單因素和正交設計對金銀花中綠原酸的提取工藝進行了優化,用超聲波輔助法從液料比、乙醇濃度、溫度等方面,發現最佳提取條件是在40分鐘內提取到綠原酸,得到平均提取率為8.78%。朱國建等 [9] 人采用超聲波回流法從金銀花中提取綠原酸,與回流法相比提高了7%,和超聲波法相比產量提高了越5%。由于噪音污染問題和超聲波的衰減系數有限,超聲波輔助提取方法只能用于物理因素穩定的材料。此外,超聲設備的安全也難以保證,所以不能在線進行不間斷的維護。

4.2.2. 微波輔助提取法

微波萃取法被廣泛用于熱敏性天然產物活性成分的萃取,利用微波的熱效應,調整微波加熱的參數,有選擇地加熱物質中的目標成分,在不破壞熱穩定性的情況下促進物質的擴散和溶解。微波提取法同理超聲波提取法,其優點是節能環保、產量高、受熱均勻、適用范圍廣、選擇性高、重現性好、抗生物活性和提取成分化學結構的變化,是目前最有前途的提取方法。侯敏娜[10] 利用響應面數學模型進行微波提取金銀花中綠原酸的研究,研究發現,金銀花綠原酸的實際提取率為9.77266%,與預測值9.77285%幾乎沒有差別,為優化金銀花的微波輔助提取率和合理廣泛利用金銀花提供了實驗技術依據。賀云等 [11] 利用微波輔助提取工藝的最佳條件,從金銀花渣中提取了14.24%的總黃酮,在此條件下提取的綠原酸的質量分數為2.98%,這也是金銀花藥渣再利用的基礎。然而,微波輔助提取法在樣品量和提取溶劑方面有局限性,維護成本高,存在安全隱患問題 [12]。

4.3. 其他輔助提取法

4.3.1. 超高壓提取法

超高壓提取法是一種通過在室溫下對原料溶液施加恒定的靜水壓力并保持一定時間,待內外壓力達到平衡后突然釋放壓力,從而迅速增加細胞內外的滲透壓差,將細胞內的活性成分通過各種細胞膜轉移到細胞外的提取物中的提取方法。葉陳麗等[13] 應用Box-Behnken試驗方法,通過數學模型得出幾個變量之間的相互關系和影響因素,以優化從金銀花中高壓提取綠原酸的最佳工藝條件。該方法作為一種提取中藥的新技術,具有能在室溫下提取、產量高、消耗時間短、能耗低、純度高、產品生物活性好等優點,尋求一種快速、高效提取綠原酸的新方法。

4.3.2. 超臨界流體萃取法

超臨界流體萃取法是一種新型的化工技術,是使用超臨界流體作為提取溶劑分離提取混合物的過程。此工藝有良好的溶劑性能、滲透性強、密度大、溶解性好等優點。超臨界流體提取方法因其較好的選擇性、環保、綠色環保,特別是消除了有機溶劑對人類健康和環境的影響,而不破壞成分或結構的優勢[14],多用于生物技術、制藥、食品和化妝品行業。然而,這種方法難以分離離子性化合物,不適應用于極性大的物質。劉川銘等 [15] 通過超臨界二氧化碳萃取技術,結合了精餾和液液萃取兩種功能的特點,將目標物質中的有效成分提取出來,其中金銀花萃取率達到2.07%,具有高產率、雜質含量低、萃取耗時少以及不會對環境產生污染等優點。

4.3.3. 酶解提取法

酶解法用酶的特異性破壞細胞壁,如纖維素酶和果膠酶,作為打破細胞壁結構和溶解活性成分的首選酶,由于細胞壁先被打破,目標物質很容易從細胞壁中滲出,其提取速度可以加快,酶解法是近年來一種新的天然產品提取技術,細胞內活性成分的提取應用領域正在逐步擴大。與常規提取方法比較,酶解反應提取時間短、被提取物質結構不易被破壞、高效節能等優點。楊紅文等[16] 利用纖維素酶法提取金銀花中綠原酸并優化提取工藝,纖維素酶添加量0.4%、pH 4.5,此條件下綠原酸提取率為40.10 mg/g。呂欣等 [17] 采用超聲輔助酶法提取金銀花中的多糖,具有節約時間和提高多糖得率的優點。劉霞等 [18] 以綠原酸提取率為考察指標,研究了酶法輔助聚乙二醇(PEG)-200提取野菊花中綠原酸的工藝條件,其中纖維素酶用量、液固比、酶解溫度、酶解時間等條件下野菊花綠原酸提取率可達3.92%。酶法水解的優點是無毒、環保,可以提高產率,但成本較高,提取條件有限。目前,將酶水解與其他技術相結合的工藝很少,酶的種類也非常有限,因此需要進一步的研究。

4.3.4. 閃式提取技術

閃式提取技術是通過高速機械剪切力和超動態分子滲透作用,在適當的提取溶劑中,藥材在幾秒鐘內被磨成小顆粒的方法,并使其中的有效成分與提取溶劑充分接觸達到快速轉移目的的一項新的技術。何淑芬等[19] 選擇閃式提取技術,采用Box-Behnken效應面法,通過調整乙醇濃度、原料與液體的比例以及每次提取的次數,使金銀花中綠原酸的轉移率達到92.87%。優選的它具有經濟實用、高效節能、提取方法簡便、操作易行、常溫下結構分解小等優點,可以提供快速提取金銀花藥材活性成分和質量控制的新思路,但缺點是藥材粉碎后過濾繁瑣。

4.3.5. 索氏提取法

索氏提取指通過溶劑回流和虹吸原理使固體中的可溶性物質在燒瓶中得到濃縮,從而獲得高的提取效率,這是一種被廣泛接受的從固體中提取化合物的經典方法[20]。曹曉琴等 [21] 采用索氏提取法比酸醇提取略低,其提取液更清晰,雜質更少,更容易分離和提純,這種方法更容易操作,成本更低,該工藝可實現金銀花的工業化生產,為金銀花有效成分的工業化提取提供技術參考。兼具提取率高、提取雜質少的優勢,而傳統的索氏提取法存在回收率低、重現性差、污染嚴重等問題。


參考文檔:

雷濱瑜1,楊雅茹2*,閔清1,胡文祥1,3*

Abstract

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Linked References

How to Cite this Article

1湖北科技學院藥學院,湖北咸寧

2解放軍總醫院京北醫療區,北京

3北京神劍天軍醫學科學研究院京東祥鵠微波化學聯合實驗室,北京

收稿日期:2022年6月15日;錄用日期:2022年7月12日;發布日期:2022年7月21日