荞麦黄酮的提取方法探究
摘要：黄酮类化合物是荞麦多酚的主要成分，是荞麦中最重要的生物活性物质。研究荞
麦黄酮类化合物的成分和结构是进一步探明生物类黄酮功能的基础。目前，荞麦
总黄酮的提取方法主要有水提取、乙醇提取、酶法辅助提取、超声辅助提取、微
波辅助提取、超临界流体萃取等。通过对提取方法及提取工艺技术的研究，为进
一步做纯化工艺及质量控制研究奠定基础。本文中主要对超声辅助提取及超临界
流体萃取两种方法进行研究和比较。
关键词：荞麦黄酮、超声辅助提取、超临界流体萃取。
一、研究荞麦黄酮类化合物提取的意义
黄酮类物质具有消炎、抗过敏、利尿、解痉、镇咳、降血脂以及强等方面的作用，对血管病、糖尿病和肥胖症等疾病有疗效。2001年和2003年，Ren 等先后报道苦荞麦中生物黄酮对HL60和K562白血病肿瘤细胞具有一定诱导凋亡的作用[1]。荞麦中富含生物黄酮，通过对其中的黄酮物质的有效提取，一方面对进一步研究黄酮类化合物的功能有重要意义，另一方面对解决当前人们面临的富贵病（如高血压、高血脂、糖尿病和肥胖等病症）有一定帮助。
二、荞麦黄酮类化合物
H ·Sato 等（1957）从荞麦未成熟种子中分离鉴定了芦丁、金丝桃苷、栎皮素和槲
皮素等黄酮醇。M ·Watanabe 等（1997）从荞麦种壳中分离出了槲皮素、原儿茶酸、金丝桃苷、芦丁和3,4-二羟基苯甲醛，从荞麦种子种得到了4种儿茶素。A..B.Durkeer （1977）报道了荞麦种子糊粉层中存在丁香酸、对羟基苯甲酸、香草酸、对香豆酸等酚酸和前花色素。
也有研究指出，苦荞麦类黄酮化合物主要存在于麸皮中，主要成分是芦丁，槲皮素
相对含量较低，不存在橘皮素。众多学者认为苦荞麦中黄酮含量高于甜荞麦，主要成分是芦丁、槲皮素、山奈酚和桑色素等[2]。
三、超声波辅助提取
1、超声波作为高新技术在食品行业日渐受欢迎
超声波是一种频率介于20KHz 至1MHz 之间，必须在介质中才能传播的弹性机械振动波，具有辐射特性、吸收特性、能量传递特性和声压特性[3]。应用起来很安静，人们听不到它，在高强度工作场合尤为重要。在食品加工方面早在20世纪50年代，人们就用于提取花生油和啤酒花中的苦味素、鱼组织中的鱼油等。目前应用更加广泛，如超声乳化、超声过滤、超声干燥。其中超声波辅助萃取配合冻干干燥工艺制得美国库拉索芦荟凝胶制剂，其过氧化物酶、蛋白质、有机酸高于常规工艺，并保留了芦荟凝胶中大部分活性成分。随着生物技术的发展，超声波技术在食品加工中的应用更为广泛。
2、超声波萃取技术的特点
与常规萃取技术相比，超声波辅助萃取快速、价廉、高效。主要特点为：（1）无
需高温。特别适应热敏性，易水解、易氧化的有效成分的萃取，同时又节约能耗，超声波辅助萃取的最佳温度在25~60℃之间。（2）常压萃取。安全性好，操作简单易行，维护保养方便。（3）萃取效率高。超声波强化萃取20·40min 即可获得最佳提取率，萃取时间仅为水煮醇沉淀法的1/3或者更少，萃取充分，并能减少有效成分的损失。（4）具有光谱性。适用性广，适用于多种天然植物有效成分的萃取。（5）对溶剂和目标萃取物的性质关系不大。可供选择的萃取溶剂种类较多。（6）减少能耗。无需加热或所需加热温度低，萃取时间短，因此大大降低了能耗。（7）原料处理量大。（8）萃取工艺成本低，综合经济效益显著。（9）声波具有一定的杀菌作用，可以保证萃取液不变质。
总结超声波辅助萃取的优点，所以选择这种方法。
3、超声波萃取的原理、步骤
（1）原理：
超声波辅助萃取是利用超声波在液体中产生的空化效应、机械效应、激流效应、湍
流效应使被萃取物在溶液中产生“湍动”效应，使萃取物边界层减薄，增大传质速率，强化微孔扩散，增大传质面积，产生聚能效应活化了分离物质。经超声处理的植物细胞壁被击破，而形成空洞；在超声波的空化、粉碎等特殊作用下，使细胞在溶媒中瞬时产生的空化泡崩溃而破裂，便于溶媒渗透到细胞内部，从而使细胞中的成分溶于溶剂中，一加速相互渗透、溶解。细胞的破裂为成分想溶媒扩散提供了条件，因而在超声振动的作用下，促进了成分想溶媒中溶解，以提高有效成分的提出率，从当日达到萃取有效成分的目的。
（2）步骤[4]
原料经过前后处理后，用粉碎机粉碎到一定的细度，然后加到萃取容器中并加入萃取溶剂，然后在萃取罐中用超声波处理，瞬间破碎生物体和细胞壁，将有效成分萃取出来，最后经过分离、浓缩、干燥后得到所需的目的产品。
（3）影响萃取效果的因素
从①溶剂浓度、②提取温度、③提取时间、④溶剂种类考虑。季春燕等采用正交实验对提取工艺进行研究表明四个因素对苦荞麦超声波提取的影响作用大小为①﹥②﹥③﹥④，得到的最佳提取条件是：950ml/L甲醇为溶剂，提取温度为30℃，提取时间是30min [5]。
（4）可行性评论
超声波辅助萃取技术的萃取速度设萃取产物的质量高，是天然产物和生物活性成分萃取的有力工具。其优点前面已经讲述过，但是超声波辅助萃取的对象一般是固体，故而有一定的局限性。另外，该技术仅在实验室的小规模上，距离大规模有一定距离，适合实验室操作，而还不适用于企业化流水线工作。另外对容器壁的厚薄要求高，声波的衰减将对萃取造成一定影响。
四、超临界流体萃取
1、 超临界流体萃取技术被誉为食品高效提取分离技术
超临界流体萃取技术在化工男女官员、燃料、医药、食品、香料、环境保护、海洋化工、生物化工、分析化学等诸多领域都得到广泛的应用[6]，自德国首先成功的应用该技术脱除咖啡豆中咖啡因机使之工业化以来，更是收到世人瞩目。并陆续出现了小规模的超临界流体萃取技术生产厂家[7]。
2、超临界流体萃取技术的特点
可作为超临界流体的物质很多，如CO2、NH3、C2H6、CCl2F2、C7H16等。CO2的临界温度（Tc=31.4℃）接近室温, 临界压力（Pc=7.37MPa）也不太高，易操作，且本身呈惰性，价格便宜，是植物超临界流体萃取的常用溶剂。主要用于亲脂性且相对分子质量较小的药物的萃取，而对于极性大、相对分子量大的天然物质，则需要夹带剂或较高的压力。
其优点为：（1）在接近室温下即可完成分离。特备适用于热敏性天然物，在萃取物种保持着药用价值的全部成分，而且可以把高沸点、低挥发度、易热解物质在其沸点以下就萃取出来。（2）是最干净的萃取方法。全过程不用有机溶剂，因而没有残留溶媒，也防止污染环境和人体健康。（3）萃取于分离合二为一，萃取效率高且能耗少，节约成本。（4）CO2是不活泼的气体，萃取过程不发生化学反应，且无味、无臭、无毒，安全性好。价格便宜，降低成本。（5）压力和温度都可以成为掉接萃取过程的参数。改变温度或压力都可达到萃取目的。
2、 超临界流体萃取的原理及步骤
（1） 原理
超临界流体萃取技术，是利用超临界状态下的流体为萃取剂，从液体或固体中萃取出中药材的有效成分并进行分离的方法。超临界流体（SF ）的理化性质介于液体和气体之间，其密度比气体大100~1000倍，与液体密度接近，其溶解作用近于液体；SF 的粘度非常低，比液体的低10~100倍，而扩散系数较高，比液体的大10~100倍，因此决定去能从植物中萃取出活性成分的液体及固体物质。另外，超临界流体萃取过程中，作为萃取剂的气体必须处于高压或高密度下，以具有足够大萃取能力。
（2） 步骤
被萃取原料装入萃取釜，采用临界流体CO2作为溶剂。CO2气体经过热交换器冷凝成液体，用加压泵把压力提升到工艺过程所需的压力，同时调节温度，使其成为超临界CO2流体。CO2流体作为溶剂从萃取釜底部进入，与被萃取物料充分接触，选择性溶解出所需化学成分。含溶解萃取物的高压CO2流体经节流阀降压到低于CO2临界压力以下，进入分离釜。由于CO2溶解度急剧下降而析出溶质，自动分离成溶质和CO2气体。前者为过程产品，定期从分离釜底部放出，后者为循环CO2气体，循环使用。
（3） 影响萃取的因素
①物质自身的性质。如相对分子质量和分子极性强弱。溶质分子的结构对其在超临界CO2流体中的溶解度是关键的影响因素。②温度。这个因素的影响比较复杂，随着温度的升高，CO2流体的密度下降，导致其溶剂化效应降低。③压力。随着压力的急剧升高，化合物的溶解度也呈急剧上升[8]。超过一定范围，CO2流体对密度增加的影响变缓，相应溶解度增加效应也变缓。④萃取时间⑤苦荞麦粉水分的含量。
姜忠丽[9]和纪淑娟研究了超临界萃取苦荞麦中芦丁的工艺。通过不同萃取方法比较的出该方法最佳。并得出最佳萃取条件为：苦荞麦粉含水量为3%、萃取压力为30MPa 、温度为35℃、时间是80min.
(4)可行性评论
超临界流体萃取技术虽高效节能、安全且得到广泛的好评，作为高新技术也
得到了极大地发展。但是由于所提取的对象具有局限性，限制了它的一定范围的使用。
总结：比较两种不同的方法，同是高新技术，但是前者只能在实验室的小规模中使用，故而更适宜做科研，而后者则可以用于工业化生产。但是通过技术的不断进步，希望两种技术都能突破自己的局限，得到更大的发展。
参考文献：
[1]李丹，丁萧霖，2000，荞麦生物活性成分的研究进展----荞麦蛋白的结构、功能及食品利用（1）。西部粮油科技，25（5）：30~33
[2]林翠英，1999，芦丁超声波提取新技术的再探索，中草药，30（5）：350,351
[3]超声技术及其应用，国际光电与显示-洁净技术专栏，2002:11
[4]张海德等，2006，现代食品分离技术，中国农业大学出版社
[5]季春燕，周乐，王欣等。2005正交设计优选苦荞黄酮成分的超声提取工艺。西北农林科技大学学报，33（5）：105~107
[6]McHugh M A,Krukonis V J.Supercritical Fluid Extraction;Principles and Practice
[M],Butterworth, Bosten,1993
[7]Zosel K.DBP 20005293,1970
[8]Stahl E, Gerard D, Perfumer& Flavorist .1985.10. (April\May):29
[9]姜忠丽，纪淑娟。2007. 超临界CO2萃取苦荞麦芦丁的工艺研究。粮油加工，
荞麦黄酮的提取方法探究
摘要：黄酮类化合物是荞麦多酚的主要成分，是荞麦中最重要的生物活性物质。研究荞
麦黄酮类化合物的成分和结构是进一步探明生物类黄酮功能的基础。目前，荞麦
总黄酮的提取方法主要有水提取、乙醇提取、酶法辅助提取、超声辅助提取、微
波辅助提取、超临界流体萃取等。通过对提取方法及提取工艺技术的研究，为进
一步做纯化工艺及质量控制研究奠定基础。本文中主要对超声辅助提取及超临界
流体萃取两种方法进行研究和比较。
关键词：荞麦黄酮、超声辅助提取、超临界流体萃取。
一、研究荞麦黄酮类化合物提取的意义
黄酮类物质具有消炎、抗过敏、利尿、解痉、镇咳、降血脂以及强等方面的作用，对血管病、糖尿病和肥胖症等疾病有疗效。2001年和2003年，Ren 等先后报道苦荞麦中生物黄酮对HL60和K562白血病肿瘤细胞具有一定诱导凋亡的作用[1]。荞麦中富含生物黄酮，通过对其中的黄酮物质的有效提取，一方面对进一步研究黄酮类化合物的功能有重要意义，另一方面对解决当前人们面临的富贵病（如高血压、高血脂、糖尿病和肥胖等病症）有一定帮助。
二、荞麦黄酮类化合物
H ·Sato 等（1957）从荞麦未成熟种子中分离鉴定了芦丁、金丝桃苷、栎皮素和槲
皮素等黄酮醇。M ·Watanabe 等（1997）从荞麦种壳中分离出了槲皮素、原儿茶酸、金丝桃苷、芦丁和3,4-二羟基苯甲醛，从荞麦种子种得到了4种儿茶素。A..B.Durkeer （1977）报道了荞麦种子糊粉层中存在丁香酸、对羟基苯甲酸、香草酸、对香豆酸等酚酸和前花色素。
也有研究指出，苦荞麦类黄酮化合物主要存在于麸皮中，主要成分是芦丁，槲皮素
相对含量较低，不存在橘皮素。众多学者认为苦荞麦中黄酮含量高于甜荞麦，主要成分是芦丁、槲皮素、山奈酚和桑色素等[2]。
三、超声波辅助提取
1、超声波作为高新技术在食品行业日渐受欢迎
超声波是一种频率介于20KHz 至1MHz 之间，必须在介质中才能传播的弹性机械振动波，具有辐射特性、吸收特性、能量传递特性和声压特性[3]。应用起来很安静，人们听不到它，在高强度工作场合尤为重要。在食品加工方面早在20世纪50年代，人们就用于提取花生油和啤酒花中的苦味素、鱼组织中的鱼油等。目前应用更加广泛，如超声乳化、超声过滤、超声干燥。其中超声波辅助萃取配合冻干干燥工艺制得美国库拉索芦荟凝胶制剂，其过氧化物酶、蛋白质、有机酸高于常规工艺，并保留了芦荟凝胶中大部分活性成分。随着生物技术的发展，超声波技术在食品加工中的应用更为广泛。
2、超声波萃取技术的特点
与常规萃取技术相比，超声波辅助萃取快速、价廉、高效。主要特点为：（1）无
需高温。特别适应热敏性，易水解、易氧化的有效成分的萃取，同时又节约能耗，超声波辅助萃取的最佳温度在25~60℃之间。（2）常压萃取。安全性好，操作简单易行，维护保养方便。（3）萃取效率高。超声波强化萃取20·40min 即可获得最佳提取率，萃取时间仅为水煮醇沉淀法的1/3或者更少，萃取充分，并能减少有效成分的损失。（4）具有光谱性。适用性广，适用于多种天然植物有效成分的萃取。（5）对溶剂和目标萃取物的性质关系不大。可供选择的萃取溶剂种类较多。（6）减少能耗。无需加热或所需加热温度低，萃取时间短，因此大大降低了能耗。（7）原料处理量大。（8）萃取工艺成本低，综合经济效益显著。（9）声波具有一定的杀菌作用，可以保证萃取液不变质。
总结超声波辅助萃取的优点，所以选择这种方法。
3、超声波萃取的原理、步骤
（1）原理：
超声波辅助萃取是利用超声波在液体中产生的空化效应、机械效应、激流效应、湍
流效应使被萃取物在溶液中产生“湍动”效应，使萃取物边界层减薄，增大传质速率，强化微孔扩散，增大传质面积，产生聚能效应活化了分离物质。经超声处理的植物细胞壁被击破，而形成空洞；在超声波的空化、粉碎等特殊作用下，使细胞在溶媒中瞬时产生的空化泡崩溃而破裂，便于溶媒渗透到细胞内部，从而使细胞中的成分溶于溶剂中，一加速相互渗透、溶解。细胞的破裂为成分想溶媒扩散提供了条件，因而在超声振动的作用下，促进了成分想溶媒中溶解，以提高有效成分的提出率，从当日达到萃取有效成分的目的。
（2）步骤[4]
原料经过前后处理后，用粉碎机粉碎到一定的细度，然后加到萃取容器中并加入萃取溶剂，然后在萃取罐中用超声波处理，瞬间破碎生物体和细胞壁，将有效成分萃取出来，最后经过分离、浓缩、干燥后得到所需的目的产品。
（3）影响萃取效果的因素
从①溶剂浓度、②提取温度、③提取时间、④溶剂种类考虑。季春燕等采用正交实验对提取工艺进行研究表明四个因素对苦荞麦超声波提取的影响作用大小为①﹥②﹥③﹥④，得到的最佳提取条件是：950ml/L甲醇为溶剂，提取温度为30℃，提取时间是30min [5]。
（4）可行性评论
超声波辅助萃取技术的萃取速度设萃取产物的质量高，是天然产物和生物活性成分萃取的有力工具。其优点前面已经讲述过，但是超声波辅助萃取的对象一般是固体，故而有一定的局限性。另外，该技术仅在实验室的小规模上，距离大规模有一定距离，适合实验室操作，而还不适用于企业化流水线工作。另外对容器壁的厚薄要求高，声波的衰减将对萃取造成一定影响。
四、超临界流体萃取
1、 超临界流体萃取技术被誉为食品高效提取分离技术
超临界流体萃取技术在化工男女官员、燃料、医药、食品、香料、环境保护、海洋化工、生物化工、分析化学等诸多领域都得到广泛的应用[6]，自德国首先成功的应用该技术脱除咖啡豆中咖啡因机使之工业化以来，更是收到世人瞩目。并陆续出现了小规模的超临界流体萃取技术生产厂家[7]。
2、超临界流体萃取技术的特点
可作为超临界流体的物质很多，如CO2、NH3、C2H6、CCl2F2、C7H16等。CO2的临界温度（Tc=31.4℃）接近室温, 临界压力（Pc=7.37MPa）也不太高，易操作，且本身呈惰性，价格便宜，是植物超临界流体萃取的常用溶剂。主要用于亲脂性且相对分子质量较小的药物的萃取，而对于极性大、相对分子量大的天然物质，则需要夹带剂或较高的压力。
其优点为：（1）在接近室温下即可完成分离。特备适用于热敏性天然物，在萃取物种保持着药用价值的全部成分，而且可以把高沸点、低挥发度、易热解物质在其沸点以下就萃取出来。（2）是最干净的萃取方法。全过程不用有机溶剂，因而没有残留溶媒，也防止污染环境和人体健康。（3）萃取于分离合二为一，萃取效率高且能耗少，节约成本。（4）CO2是不活泼的气体，萃取过程不发生化学反应，且无味、无臭、无毒，安全性好。价格便宜，降低成本。（5）压力和温度都可以成为掉接萃取过程的参数。改变温度或压力都可达到萃取目的。
2、 超临界流体萃取的原理及步骤
（1） 原理
超临界流体萃取技术，是利用超临界状态下的流体为萃取剂，从液体或固体中萃取出中药材的有效成分并进行分离的方法。超临界流体（SF ）的理化性质介于液体和气体之间，其密度比气体大100~1000倍，与液体密度接近，其溶解作用近于液体；SF 的粘度非常低，比液体的低10~100倍，而扩散系数较高，比液体的大10~100倍，因此决定去能从植物中萃取出活性成分的液体及固体物质。另外，超临界流体萃取过程中，作为萃取剂的气体必须处于高压或高密度下，以具有足够大萃取能力。
（2） 步骤
被萃取原料装入萃取釜，采用临界流体CO2作为溶剂。CO2气体经过热交换器冷凝成液体，用加压泵把压力提升到工艺过程所需的压力，同时调节温度，使其成为超临界CO2流体。CO2流体作为溶剂从萃取釜底部进入，与被萃取物料充分接触，选择性溶解出所需化学成分。含溶解萃取物的高压CO2流体经节流阀降压到低于CO2临界压力以下，进入分离釜。由于CO2溶解度急剧下降而析出溶质，自动分离成溶质和CO2气体。前者为过程产品，定期从分离釜底部放出，后者为循环CO2气体，循环使用。
（3） 影响萃取的因素
①物质自身的性质。如相对分子质量和分子极性强弱。溶质分子的结构对其在超临界CO2流体中的溶解度是关键的影响因素。②温度。这个因素的影响比较复杂，随着温度的升高，CO2流体的密度下降，导致其溶剂化效应降低。③压力。随着压力的急剧升高，化合物的溶解度也呈急剧上升[8]。超过一定范围，CO2流体对密度增加的影响变缓，相应溶解度增加效应也变缓。④萃取时间⑤苦荞麦粉水分的含量。
姜忠丽[9]和纪淑娟研究了超临界萃取苦荞麦中芦丁的工艺。通过不同萃取方法比较的出该方法最佳。并得出最佳萃取条件为：苦荞麦粉含水量为3%、萃取压力为30MPa 、温度为35℃、时间是80min.
(4)可行性评论
超临界流体萃取技术虽高效节能、安全且得到广泛的好评，作为高新技术也
得到了极大地发展。但是由于所提取的对象具有局限性，限制了它的一定范围的使用。
总结：比较两种不同的方法，同是高新技术，但是前者只能在实验室的小规模中使用，故而更适宜做科研，而后者则可以用于工业化生产。但是通过技术的不断进步，希望两种技术都能突破自己的局限，得到更大的发展。
参考文献：
[1]李丹，丁萧霖，2000，荞麦生物活性成分的研究进展----荞麦蛋白的结构、功能及食品利用（1）。西部粮油科技，25（5）：30~33
[2]林翠英，1999，芦丁超声波提取新技术的再探索，中草药，30（5）：350,351
[3]超声技术及其应用，国际光电与显示-洁净技术专栏，2002:11
[4]张海德等，2006，现代食品分离技术，中国农业大学出版社
[5]季春燕，周乐，王欣等。2005正交设计优选苦荞黄酮成分的超声提取工艺。西北农林科技大学学报，33（5）：105~107
[6]McHugh M A,Krukonis V J.Supercritical Fluid Extraction;Principles and Practice
[M],Butterworth, Bosten,1993
[7]Zosel K.DBP 20005293,1970
[8]Stahl E, Gerard D, Perfumer& Flavorist .1985.10. (April\May):29
[9]姜忠丽，纪淑娟。2007. 超临界CO2萃取苦荞麦芦丁的工艺研究。粮油加工，