熊果酸的生物活性及其提取工艺的研究进展

2010-12-08

    熊果酸(Ursolicacid),又名乌苏酸、乌索酸、a-香树脂醇,是一种弱酸性五环三萜类化合物。熊果酸纯品为白色针状结晶(乙醇中结晶),味苦,其基本骨架是多氢蒎的五环母核,分子式为C30H48O3,分子量为456.68,熔点为285-287℃,不溶于水和石油醚,易溶于乙醇、甲醇、吡啶。

    熊果酸在自然界分布很广,如苦丁茶、冬凌草、车前草、枇杷等植物中均含有,是多种天然产物的主要活性成分。熊果酸具有多种生物活性,日本等国家已经将其作为天然抗氧化剂应用于食品中。本文简介了熊果酸的生物活性,综述了熊果酸提取工艺的研究进展,重点讨论了提取工艺研究中存在的问题,并指出其今后的发展方向,旨在为熊果酸生产与研究提供参考。

    1 熊果酸的生物活性及其应用

    熊果酸具有广泛的生物活性,尤其在抗癌、抗肿瘤、抗氧化、保肝和降血脂等方面有显著作用,因此熊果酸越来越引起科研人员的关注。随着对熊果酸研究的逐渐深入,其应用范围不断得到拓展。

    1.1 抗肿瘤作用

    熊果酸具有显著的抗肿瘤作用,对肿瘤形成和生长阶段具有预防和抑制作用,对多种致癌、促癌物有抵抗作用,对多种恶性肿瘤细胞有显著的毒副作用,对多种肿瘤细胞体内、外均有抑制作用,对癌细胞分化具有诱导作用。可以预见,熊果酸可能会成为很有前景的抗肿瘤新药。

    1.2 抗氧化作用

    熊果酸的抗氧化作用对人体的抗衰老、皮肤祛斑和祛色素等都有显著作用。1983-2004年,日本有关熊果酸的29篇专利中,有10篇就是关于熊果酸在皮肤美容保健方面的应用。作为生产化妆品的原料,熊果酸性质稳定,颜色和气味可保持很久,而且有很好的触摸感,因此,在美容、护肤等领域应用潜力巨大。

    1.3 对肝炎的作用

    熊果酸对急性实验性肝损伤有明显的保护作用,临床表现为血清谷丙转氨酶含量下降、肝细胞变性、坏死等生理现象明显减轻;对于恢复肝功能具有见效快、疗程短、效果稳定等特点。熊果酸在制备治疗病毒性肝炎药物中不论单独使用,还是与其它药物配合使用,在治疗病毒性肝炎方面效果都很显著。

    熊果酸可有效治疗病毒性肝炎,是抗病毒性肝炎药的主要活性成分之一。如熊筱娟等研究了熊果酸抗急性肝损伤的作用,结果发现急性肝损伤模型组与正常对照组比较,各项指标差异均有显著性;熊果酸组与模型组比较,血清ALTASTMDA明显降低,光镜下肝细胞脂肪变性,水样变性明显减轻,表明熊果酸对D-氨基毕乳糖(D-GalN)诱导的急性肝细胞损伤的保护作用与其阻止肝细胞坏死、抗氧化作用有关。

    1.4 抗菌抗病毒作用

    熊果酸能导致细胞生存能力下降,抑制G+G菌以及真菌生长,并对杀灭和抑制变形链球菌组及牙周病原菌具有明显的效果。熊果酸还能抑制HIV-1蛋白酶活性,增强免疫功能,发挥抗HIV的作用。

    此外,熊果酸还具有抗疟、抗高血脂、抗血管形成、降血压、降血糖、利尿,以及减少放化疗之后对造血系统的损害等作用,因此在医药、保健食品、饮料、护发素和头发生长剂等方面应用广泛。可以预见,熊果酸开发、利用的前景十分广阔,很有可能成为一种有前途的抗肿瘤、抗肝炎药物。

    2 熊果酸提取工艺研究进展

    2.1 回流提取法

    回流提取法是用乙醇等易挥发的有机溶剂提取原料成分,将浸出液加热蒸馏,其中挥发性溶剂馏出后又被冷却,重复流回浸出容器中浸提原料,这样周而复始,直至有效成分回流提取完全。

    回流提取分单次和多次提取,采用单次提取得到的提取率不高,而多次提取可以很好地解决这个问题。如蒙大平等研究了苦丁茶老叶中熊果酸的提取工艺,结果表明采用85℃水浴温度,液固比为161,乙醇浓度为80%,水浴提取2次,每次2.15h,熊果酸得率可达45.65μg·g-1。谷芳芳等以山楂为原料,得到最佳提取参数为:乙醇体积分数95%,提取温度85℃,提取时间110min,液固比51.提取次数3次,在该条件下,熊果酸提取率为93.47%。回流提取法需消耗大量的溶剂,提取液在蒸发锅中受热时间较长,而药液长时间受热,很容易使其中的有效成分发生改变。如何有效解决好这些问题以减少提取过程溶剂的消耗及其中有效成分的损失,将是今后回流提取法发展亟待解决的问题。

    2.2 超声波提取法

    超声波传递过程中存在着正负压强交变周期,在正相位时,对介质分子产生挤压,增加介质原来的密度;负相位时,介质分子稀疏、离散,介质密度减小。也就是说,超声波并不能使样品内的分子产生极化,而是在溶剂和样品之间产生声波空化作用,导致溶液内气泡的形成、增长和爆破压缩,从而使固体样品分散,增大样品与萃取溶剂之间的接触面积,提高目标物从固相转移到液相的传质速率。

    用超声波提取法提取熊果酸,提取率要高于传统的溶剂提取法。如相延英等用95%乙醇超声波提取3次,浸膏分别用石油醚、1%氢氧化钠溶液和水洗涤,再用无水乙醇加热溶解,加活性炭回流脱色,过滤后用热乙醇反复洗涤残渣,得白色片状结晶,用热甲醇重结晶得纯品。结果,从200g枇杷叶原药材中得到0.85g熊果酸结晶,所得熊果酸纯度为94.0%。刘素君等以优选肉果秤锤树叶中熊果酸的提取工艺为目的,以熊果酸得率为指标,采用正交试验法对提取过程中提取方法、乙醇浓度、料液比3个因素进行考察,并测定其含量,得出最佳工艺为:95%的乙醇、18的料液比、超声提取。可以看出,该工艺提取肉果秤锤树叶中熊果酸省时省力,且含量和收率都较高。李坤平等以齐墩果酸和熊果酸得率为指标,对超声波强化溶剂提取姜味草中齐墩果酸和熊果酸工艺进行了研究,结果表明,以乙醇为溶剂,超声波强化提取的最佳条件是:体积分数为90%的乙醇、固液比115、功率360W、频率40kHz、超声波提取2次,每次20min,齐墩果酸和熊果酸总得率为0.732%

    超声波提取可以利用超声波振动的能量强化扩散过程,使溶剂容易浸入固体,固体溶质容易从固体内部扩散到固液界面,从而加速了萃取过程,且超声波具有絮凝作用,使浸出液容易澄清过滤。但缺点是受超声波功率限制,大规模生产的经济性不好,大功率超声波的安全性也有待验证。

    2.3 微波提取法

    微波萃取的机理是:由于吸收微波能,细胞内部温度和压力迅速上升,细胞破裂,有效成分自由流出。微波所产生的电磁场加快被萃取部分成分向萃取溶剂界面扩散速率,从而使萃取速率提高数倍,网时还降低了萃取温度,最大限度保证萃取的质量。

    如高岐等用微波加热的方法,从中药材蛇舌草中提取了熊果酸。通过正交试验,确定了微波提取蛇舌草中熊果酸的最佳工艺条件:料液比120、提取功率为440W、提取时间3min,得率为2.288%。曾小明以猕猴桃为原料,采用二次回归通用旋转组合试验设计方法,探讨了微波提取猕猴桃熊果酸的工艺参数,得出最优萃取工艺为:乙醇浓度72.82%、萃取时间18.92min、萃取温度90℃、固液比4.2225(WV)。此萃取条件下,熊果酸得率达到5.66%±0.01%RSD=0.43%(n=5)

    微波提取可有效地保护有效成分,提取速率快,大大缩短了操作时间;具有产率高,溶剂用量少,无污染等优点,所以具有很大的发展潜力和应用前景。微波提取技术在实验室已经比较成熟,但用于规模化生产尚存在一定的问题,原因是对提取工艺放大过程的研究不够,需引起研究者的注意。此外,对微波提取机理以及动力学等方面的研究也亟待解决。

    2.4 超临界萃取法

    超临界萃取法是利用超临界流体的溶解能力与其密度的关系,即利用压力和温度对超临界流体溶解能力的影响而进行的。在超临界状态下,将超临界流体与待分离的物质接触,使其有选择性地把极性大小、沸点高低和分子量大小不同的成分依次萃取出来。萃取过程一般分为:流体压缩→萃取→减压→分离四个阶段。

    以超临界CO2为溶剂从原料中提取熊果酸,操作范围广,可有针对性提取有效成分,同时萃取同蒸馏合为一体;不需要溶剂,无污染,产品纯度高。如刘艳辉采用超临界技术萃取车前草中的熊果酸,得出最佳条件:萃取压力20MPa、粒度420μm、温度40℃CO2流量20L·h-1、萃取时间3h95%乙醇用量为物料干质量的30%,产品得率为4.17%

    与传统法相比,超临界流体萃取具有操作简便快速、溶剂用量少、提取时间短、有效成分捉取率高、测定时无杂质干扰等优点。通过改变萃取压力、温度或添加适当的夹带剂,还可改变萃取剂的溶解性和选择性。但缺点是操作压力高、能量消耗大、设备放大时制造成本高,如何解决这些问题还有待于迸一步研究。

    2.5 常温超高压提取法

    在超高压状态下不仅能促进化学反应,还可以改变一些物质的表面状态、分布排列以及物理性能。在生物提取过程中超高压能加快反应速度,缩短提取时间,提高产品得率。如纵伟等以大花紫薇为原料,对2a-羟基熊果酸的提取工艺进行优选,得到的最佳工艺条件为:超高压压力300MPa、保压时间5min、乙醇体积分数90%、固液比115、提取3次,产品得率为0.415%

    常温超高压提取法具有提取率高,提取时间短,节约溶剂,提取物杂质少、生物活性高等优点。但是,对设备有较高的要求,一次性投资大,对大型企业很适用。

    2.6 索氏提取

    索氏提取法是将粉碎的固体物质放在滤纸套内,置于提取器中,提取器的下端与盛有溶剂的圆底烧瓶相连,上接回流冷凝管。然后加热圆底烧瓶,使溶剂沸腾,蒸气通过提取器的支管上升,被冷凝后滴入提取器中,溶剂和固体接触萃取出部分物质,含有萃取物的溶剂经虹吸回烧瓶。如此重复,使固体韧质不断为纯的溶剂所萃取,将萃取出的物质富集在烧瓶中。

    高晓旭等采用索式提取法,以熊果酸提取率为指标,对提取工艺进行了研究。结果表明,乙醇体积分数为85%、提取温度为88℃、提取时间为120min、液固比为81、提取次数为2次时,熊果酸提取率为92.5%

    索氏提取是实验室常用的一种有效的溶剂回流提取方法,具有节省溶剂、无中间反复滤过带来的损失等优点;而且提取较完全,实验重复性好,适合于提取中药亲脂性强、加热不易变化的成分。但此法花费时间长、效率不高,因此,它的应用还有一个不断发展完善的过程,对存在的一些问题需要作进一步探讨和解决。

    2.7 其他提取方法

    随着现代分离技术的发展,新的熊果酸提取工艺不断被开发出来,如渗漉法,微波预处理.回流提取联合工艺法,沉淀法等。

    渗漉法是在药粉中添加浸出溶剂使其渗过药粉,自下部流出浸出液的一种浸出方法。当渗出溶剂渗过药粉时,由于重力作用而向下移动,上层的浸出溶剂或稀浸液不断置换浓溶液,形成浓度阶梯,使扩散能较好地进行,故浸出效果优于浸渍法。渗漉法在室温的条件下就可进行,操作方法简易,没有相变发生,因此比较节能。如周韵丽等采用渗漉法提取长春花中的熊果酸,苯渗漉液中加入6%酒石酸作液.液逆相萃取,将长春碱及长春新碱从有机相转移到水相,而熊果酸依然留在苯渗流液中。渗漉法操作所需的时间很长,对药材的粗细要求较高,且有一定的污染。

    微波预处理.回流提取联合工艺是综合了微波技术与传统提取工艺的优点,克服了传统工艺提取时间较长、所用溶剂量较大等不足之处。为此,杨俊红等为揭示微波辅助技术强化中草药提取过程的机理,针对微波预处理.回流提取联合工艺,建立了提取动力学方程,并利用该方程模拟了山楂提取实验。结果表明,目标成分的提取量比未处理工艺分别提高了51.0%47.7%。此方法大大加快回流提取的速度。

    沉淀法是指在混合组分的溶液中加入与该溶液能互溶的溶剂,通过改变溶剂的极性而改变混合组分溶液中某些成分的溶解度,使其从溶液中析出。与传统的提取方法相比,目前对于它的研究还不多。因此,其应用还有一个不断发展完善的过程,对存在的一些问题需要作进一步探讨和解决。

    3 结语

    熊果酸具有镇静、抗炎、抗菌、抗糖尿病、抗溃疡、降低血糖等多种生物活性,极有可能成为低毒高效的新型抗癌药物,在医药、食品和化妆品等领域有着广泛的应用。随着人们生活水平的日益提高,以及对绿色化学品的重视,将会有更多的研究者从事这方面的工作,有关熊果酸的提取及其生物活性的研究报道也会越来越多。

    回流提取法是比较成熟的工艺,但其消耗溶剂量大的问题亟待解决。超声波提取法、超临界萃取法和常温超高压法是目前提取熊果酸研究较多的工艺,有关这方面的报道也很多,这些研究更多的是提取工艺的优化;此外,要加大应用方面的研究工作;与此同时,熊果酸的纯化需引起研究者的注意,因为高纯度的熊果酸具有更广泛的应用,熊果酸作为重要的天然绿色化学品,其良好的生物活性是无容置疑的,因而极具发展潜力,开发和利用熊果酸资源将会产生巨大的社会效益与经济效益。

最新评论

暂无评论。

登录后可以发表评论


意见反馈
返回顶部