¿Cómo extraer y purificar Ginkgo Flavone?

China es rica en recursos vegetales. La extracción y purificación de los rizomas y hojas de plantas naturales pueden producir compuestos con una variedad de actividades biológicas, que son de gran importancia para el desarrollo de China's industria alimentaria, farmacéutica y de productos sanitarios. El principal ingrediente activo en el extracto de ginkgo bilobaes ginkgo bilobaflavonoides, que tienen una variedad de funciones, tales como eliminar los radicales libres, anti-oxidy mejorar la circulación cardiovascular y cerebrovascular. Debido a que se deriva de un producto natural y tiene una excelente actividad biológica, es ampliamente utilizado en muchos campos como cosméticos, productos para la salud y medicina. La investigación sobre la extracción y aplicación funcional de los flavonoginkgo biloba siempre ha sido uno de los puntos calientes en la investigación de productos naturales [1]. Muchos artículos han revisado el estado de la investigación de los extractos de ginkgo biloba, tales como Xu Fang [1], Chen Xijuan [2], etc. [3] han descrito el progreso de la investigación de la estructura química, la aplicación clínica farmacológica, el proceso de extracción, etc. Sin embargo, las generalizaciones sobre la purificación y refin, las propiedades y las relaciones estructura-actividad de los flavonode ginkgo biloba no son lo suficientemente sistemáticas.

This paper systematically compares the advantages and disadvantages deginkgo biloba flavonoid extraction methods, analyzes the current research status deginkgo biloba flavonoid Membrana membranaseparation, resin method, and column chromatography separation and purification techniques, and provides an outlook on the development of ginkgo biloba flavonoid extraction and purification techniques.

1 métodos de extracción para los flavonoginkgo biloba

De acuerdo con los métodos de suministro de energía (tales como microondas y ultrasonido), sistemas (tales como disolventes y fluidos supercríticos) y otras sustancias auxiliares utilizadas en el proceso de extracción, los métodos de extracción de los flavonode ginkgo biloba incluyen principalmente la extracción por solvente, métodos asistidos por enzimas, métodos de microondas, métodos de ultrasonido y métodos de fluido supercrítico.

1.1 extracción por solvente

El método de extracción por solvente es actualmente el método más utilizado para la extracción de los flavonoginkgo biloba [4]. La mayoría de los disolventes utilizados para la extracción en los informes de la literatura utilizan un sistema polar etanol-agua. Por ejemplo, Xue Zhibin [5] utilizó etanol al 70% como disolvente para la extracción a 80 °C para 3,0 h, y la pureza de los flavonototales alcanzó el 16,13%. Jia Changying Jia [6] y otros encontraron que la influencia de las condiciones de extracción con disolvente de etanol es la siguiente: fracción de volumen de etanol > Relación líquido a líquido > Tiempo de extracción > Temperatura de extracción. El sistema etanol-agua, como disolvente, tiene las ventajas de baja toxicidad y fácil tratamiento de residuos en comparación con otros disolventes altamente polares como la acetona. La extracción por solvente es conveniente y fácil de operar, pero tiene desventajas tales como baja tasa de extracción, largo tiempo de operación y desperdide material.

1.2 método de extracción asistida por enzimas

Desde elactive ingredients in plants are mostly found in the rhizomes and leaves, and the main structural components of the rhizomes and leaves are the three major elements – cellulose, hemicellulose and lignin – all of which are polymeric high-molecular compounds with stable and dense crystalline regions, the tight structure of the three major elements makes it more difficult to extract the active ingredients from plants. eluse of mild biological enzyme technology to break down the structure of the three major elements to improve the extraction of active ingredients is a new technology developed in recent years for plant extraction [7].

Los flavonode Ginkgo biloba se encuentran principalmente en las células de las hojas de Ginkgo biloba. El principal componente de la pared celular de las hojas de ginkgo biloba es la celul. El uso de celulasa para destruir la estructura de la pared celular permite que los flavonoen las células se disuelvan más fácilmente en disolventes [8]. Por lo tanto, la tecnología de bioenzimas también se ha utilizado gradualmente en la tecnología de purificación de los flavonode ginkgo biloba. En el proceso de purificación, la celulasa se utiliza para primero degradar la celulen la pared celular y liberar los flavonoen la pared celular, lo que puede aumentar en gran medida la tasa de extracción de los flavonode ginkgo biloba. Además, al final de la purificación, la bioenzima puede ser aniquilada por un aumento instantáneo de la temperatura, etc., y no quedarán sustancias tóxicas en el producto objetivo.

Wu WuMeilin [9] y otros utilizaron un método asistido por celulasa para extraer flavonoides totales de ginkgo biloba, que aumentó el rendimiento de flavonototales en un 18,92% en comparación con el método de extracción de etanol. CHEN Shuo [10] utilizó un método de celulasa para extraer los flavonoginkgo biloba, añadiendo maltosa como una base de azúcar para promover la transglicosilación del grupo glucósido de los flavono, convirtiendo el aglicon a un glucósido más polar, permitiendo así que más del ingrediente activo se disuelva en el extracto. El rendimiento se incrementó en un 102% en comparación con las mismas condiciones sin la enzima. El método asistido por enzimas puede mejorar enormemente la tasa de extracción, y es respetuoso con el medio ambiente y seguro. El extracto resultante puede ser utilizado en aplicaciones de suplementos alimenticios y nutricionales.

1.3 extracción asistida por microondas

La tecnología de extracción asistida por microondas tiene las ventajas de menos subproductos, mayor velocidad y mayor rendimiento, y ha sido ampliamente utilizado en la extracción de flavonoides [11,12]. Xu Chunming [13] y otros utilizaron un método de disolvente de etanol asistido por microondas para extraer flavonototales de las hojas de ginkgo, y obtuvieron las condiciones óptimas de extracción: a una temperatura de 70 °C, una relación líquido-material de 1:25, una fracción de volumen de etanol del 70%, una potencia de microondas de 300 W, y un tiempo de microondas de 60 s. Bajo estas condiciones, la tasa total de extracción de flavonopuede alcanzar el 2,698%. Sin embargo, las altas temperaturas de microondas pueden dañar la estructura de los flavonoides y causar que se disuelvan más impurezas. Cuando la potencia es alta y la temperatura es alta, el disolvente puede evaporf ã ¡Cilmente, causando algo de contaminaci ã ³ n. Por lo tanto, el método de extracción por microondas debe ser aún más optimien términos de potencia y temperatura de extracción, como el control de la temperatura manteniendo el efecto de la potencia de microondas.

1.4 método de extracción por ultrasonidos

Huo Yinquan [14] usadoTecnología ultrasónica para extraer los flavonoginkgo biloba. Se utilizó etanol al 70% como solución de extracción y la potencia ultrasónica fue de 100 W. La extracción de etanol asistida por ultrasonido se llevó a cabo con un tiempo de extracción de 50 min y una relación líquido-material de 30:1. La tasa de extracción de los flavonoginkgo biloba fue de 3,51%. GAO Han [15] primero realizó 21,66 min de ultrasonido, seguido de 2 h de extracción a 39,34 °C, y la pureza del producto flavonoides fue 40,62 mg/g. El método ultrasónico de extracción por solvente no requiere altas temperaturas y es fácil de controlar [16], pero es propenso a la formación de huecos ultrasónicos y el costo de fabricación del equipo es alto.

Tanto el ultrasonido como las microondas utilizan ondas de energía de mesoescala como fuentes de energía para extraer rápidamente los ingredientes activos de las plantas. Su profundidad de penetración tiene un efecto significativo en la extracción de materiales vegetales. Huang Lili [17] exploró la influencia de la escala en la extracción de los componentes efectivos de las hojas de ginkgo biloba con la ayuda de microondas y ultrasonido. Mediante análisis teórico se determinó la profundidad de penetración de microondas y ultrasonido y el rango de escala de los dos métodos. Al comparar los tres factores de la densidad de potencia de microondas, tiempo de radiación y relación material-líquido, se encontró que por debajo de 50 ℃, la tasa de extracción de ultrasonido fue significativamente mayor que la de la extracción asistida por microondas.

1.5 método de extracción de CO2 supercrítico

He Kuo [18] utilizó el método de extracción de CO2 supercrítico para obtener una tasa de extracción de 3,27% y una pureza de 64,7%; Han Yuqian [19] y otros utilizaron el método de extracción de CO2 supercrítico bajo las mismas condiciones, y la tasa de extracción de los flavonoginkgo biloba obtenidos mediante la extracción de etanol fue de sólo 2,56%, con una fracción de masa de 27,1%, mientras que la tasa de extracción de flavonoides obtenida por el método de CO2 supercrítico se incrementó a 3,95%, y la fracción de masa de flavonoides se incrementó a 35,28%. El uso de CO2 supercrítico para extraer los flavonode ginkgo puede mejorar en gran medida la eficiencia de extracción [20], pero debido al alto costo de los equipos de extracción industrial, todavía no es adecuado para la purificación a gran escala de los flavonode ginkgo biloba.

Además, otros productos químicos pueden ser añadidurante el proceso de extracción de flavonoginkgo biloba para aumentar el rendimiento. Por ejemplo, añadir un surfacal sistema puede aumentar la solubilidad y la velocidad de disolución de la sustancia activa y aumentar el rendimiento de la sustancia activa. Sin embargo, el residuo del aditivo químico añadido puede contaminar el producto activo objetivo de los flavonode ginkgo biloba y no se utiliza ampliamente.

2 métodos de purificación para los flavonoginkgo biloba

The flavonoid content of the Extracto de hoja de ginkgoLa obtención mediante el método de extracción descrito anteriormente es baja, y no cumple con los correspondientes estándares de la industria, especialmente los estándares farmacéuticos. Se requiere una mayor purificación para aumentar la pureza de los flavonoides. Los métodos más comunes utilizados para purilos flavonode ginkgo son separación de membrana, resina macropory cromatode resina de poliamida.

Separación por membranas 2.1

La separación de membrana es una tecnología de purificación relativamente madura y estable, y también se ha utilizado en el estudio de la purificación de flavonode ginkgo biloba. XU Zhihong [21] utilizó una membrana de PVDF-PVP caspara refinar y puriel extracto de hoja de ginkgo biloba, y en última instancia aumentó la pureza de flavonoides de 21,3% a 34,8%. Debido a que la membrana ha sido preparada utilizando un método de oxid, el pH y la presión del sistema tienen un cierto efecto sobre el efecto de extracción, y un aumento en el pH conducirá a un deterioro en el efecto de purificación.

ZHU Minghang [22] utilizó un método de membrana de ultrafiltración para purilos flavonode ginkgo biloba y encontró que una membrana de ultrafiltración con un MWCO (10.000 Dalton) tenía el mejor efecto, aumentando la pureza de los flavonode ginkgo de 24% a 68% en masa. La temperatura fue el factor que más influyó en el efecto depurador. En contraste, Yan Yanping [23] utilizó una técnica de separación de membrana de tres pasos para puriel extracto crudo de flavonoginkgo biloba por ultrafiltración, aumentando la pureza de los flavonode 24% a 99,2%. La separación por membrana tiene las ventajas de un bajo consumo de energía, una fácil ampliación del equipo, un proceso sencillo, un ahorro de energía y un bajo coste. El producto resultante tiene una alta pureza y es fácil de escalar industrialmente.

2.2 método de resina macroporosa

Due to the characteristics of macroporous resin, such as high physical and chemical stability, large adsorption capacity, good selectivity and easy regeneration, research on the further purification of ginkgo leaf extract using macroporous resin has attracted increasing attention. According to the different polarities of flavonoid glycosides and flavonoid aglycones, macroporous resin is widely used to purify flavonoidesusing ethanol-water solutions of different concentrations. Wu Meilin [24] used AB-8 macroporous adsorption resin at pH = 5, a flow rate of 1.0 mL/min, and 70% ethanol as the eluent to purify the total flavonoids from ginkgo leaves, increasing the purity to 26%. Wu Hao [25] used S-8 macroporous resin to purify crude flavonoid powder, achieving a purity of 48.03%. Ni Lijun [26] found that the content of flavonoids in ginkgo leaves has a significant effect on the purification of ginkgo leaves using macroporous resin.

Se seleccionaron tres lotes de hojas de ginkgo con contenido de flavonode 1,0%, 0,8% y 0,6%. Se encontró que los parámetros del proceso para el contenido de flavonoides del 0,6% fueron los más sensibles. El contenido de flavonoides en el extracto se correlaciona positivamente con la concentración de etanol y el volumen de elución, y el rendimiento del extracto se correlaciona negativamente con el volumen de elución. Se obtuvo un mejor proceso de purificación para los flavonode ginkgo biloba. Cuando el contenido de flavonoides en el ginkgo biloba crudo se mantiene en alrededor del 1%, el extracto es eluido con 2 veces la masa de 15% de etanol para obtener un extracto de ginkgo biloba que cumpla con los requisitos de la farmacopea China. Sun Shengwu [27] estableció un método de puntuación integral basado en el espectro característico del extracto de la hoja de ginkgo del flavonoide y el contenido total de glucósido de flavonolpara evaluar la calidad del extracto de la hoja de ginkgo. El extracto de la hoja de ginkgo fue puricon resina macroporab-8, y eluted con etanol 25% y 75% sucesivamente a un pH de sistema de 5.0. Proporcionar nuevas ideas para la evaluación de la calidad del extracto de ginkgo biloba.

Cromatode resina de 2.3 poliamida

Wang Yonggang [28] usó elución de etanol al 70%, y después de la purificación y elución con resina de poliamida, la pureza de los flavonopodría alcanzar el 63,8%. ZHANG Jing [29] utilizó la purificación de resina de poliamida, y utilizó un 30% de elución de etanol, lo que aumentó la pureza de los flavonoides al 55%. En comparación con la resina macropor, la resina de poliamida tiene una mayor selectividad en la purificación de los flavonode ginkgo biloba y tiene un mejor efecto de separación y purificación. Sin embargo, como un adsorbente, la resina de poliamida tiene una tasa de elulenta, y las poliamidas de pequeño peso molecular son propensas al moho y se mezclan en el producto, lo que resulta en una calidad del producto inestable o disminución.

Además, la cromatode columna de gel de sílice, las resinas de intercambio iónico, los sistemas de dos fases de líquido iónico /sal, y los métodos de disocide complejos metálicos también se utilizan comúnmente para la purificación de los flavonode ginkgo.

3 perspectivas

China is rich in plant resources, and the development of plant extraction technology is of great significance for increasing the efficient use of our resources. Global demand for Ginkgo biloba extract is increasing, and there are higher requirements for the purity De Ginkgobiloba flavonoids. At present, there are many extraction and purification technologies for Ginkgo biloba flavonoids [30,31], which can basically meetthe needs of the pharmaceutical, food and other industries. In addition, The ability of ginkgo biloba flavonoids to scavenge free radicals is closely related to their phenolic hydroxyl groups, which act as active hydrogen donors. The phenolic hydroxyl groups of ginkgo biloba flavonoids have strong reducing power and are easily oxidized, and they are unstable during extraction, purification and storage [32,33]. In future research, appropriate techniques can be considered, such as reducing the contact between the extract and oxygen in the air or adding antioxidants, to eliminate the effects of structural instability. The aplicaciónof ginkgo biloba extract in the pharmaceutical industry not only requires that the flavonoid content of ginkgo biloba reach a certain value, but also has strict requirements for other by-products. For example, the content of ginkgoic acid, which has toxic side effects, should be low.

La tecnología precisa de separación y análisis del extracto de ginkgo biloba también merece más investigación [34]. Con el desarrollo de la colaboración tecnológica interdisciplin, la tecnología de extracción y purificación de los flavonode ginkgo biloba mejorará gradualmente y se perfeccion.

Referencias:

[1] Xu Fang, Li Jie, Mao Yu, et Al.Progreso de la investigación del extracto de Ginkgo biloba [J]. Food Research and Development, 2013, 34(16): 124-127.

[2] Chen Xijuan, Wang Chengzhang, Ye Jianzhong. Progreso de la investigación sobre la composición química y la aplicación de Ginkgo biloba [J]. Ingeniería química de biomasa, 2008, 42(4):57-62.

[3] Tao Feng, Li Xiangrong, Zhan Jie. Progresos de la investigación sobre los métodos de extracción y separación de los compuestos de flavonol [J]. Medicina tradicional China, 2008, 31(10): 1586-1589.

[4] Yan Gaoying, Zhang Birong, Zhang Min, et al. Investigación sobre el proceso de extracción de flavonototales de las hojas de ginkgo biloba por inmersión en agua [J]. Northwest revistaof Pharmacy, 2016, 31(6): 560-562.

[5] Xue Zhibin, Cheng Wei. Optimización del proceso de extracción de los flavonoides ginkgo biloba [J]. Anhui Agricultural Science, 2011, 39(10):5751-5752.

[6] Jia Changying, Tang Lihua, Zhang Xiaojuan, et al. Optimización y estudio cinético del proceso de extracción de etanol de los flavonoides ginkgo biloba [J]. Maquinaria agrícola, 2012, 12(36): 90-90.

[7] WANG X., WANG Z., CAI M., et al. Efecto sinérgico de la celulasa Umcel9y-1 en la extracción de flavonototales de las hojas de ginkgo [J]. Journal of Anhui Agricultural University, 2017, 44(1): 22-26.

[8] PURI M., SHARMA D., BARROW C. J. enzyassisted extraction of bioactive from plants[J]. Trends in biotechnology, 2012, 30(1): 37-44.

[9] Wu Meilin, Zhou Chunsan, Chen Longsheng, et al. Estudio sobre la extracción enzimde los flavonoides ginkgo [J]. Investigación y desarrollo de productos naturales, 2004, 16(6):557-560.

[10]CHEN Shuo, XING Xinhui, HUANG Jianjun, et al. Extracción enzimasistida de flavonode las hojas de Ginkgo biloba: efecto de mejora  of   flavonol   transglicosilación  catcat  por  Penicillium decumbens Cellulase [J]. Enzima y tecnología microbiana, 2011, 48(1): 100-105.

[11] Wu Hao, Zong Zhimin, Li Xiuxiu. Estudio sobre el proceso de extracción sinérgica de flavonoides y lactona B de las hojas de ginkgo, China Brewing, 2016, 35(10): 153-156.

[12] Sheng Wei, Teng Jingtong, Xue Jianping, et al. Estudio sobre la optimización de la extracción sinérgica ultras-microondas de flavonototales de crisantemo amarillo utilizando metodología de superficie de respuesta [J]. Ciencia y tecnología de la industria alimentaria, 2015, 36(8): 290-293.

[13] Xu Chunming, Wang Yingying, Li Ting, et al. Extracción por microondas y biodisponibilidad de flavonototales de las hojas de ginkgo [J]. Forest Chemical Industry, 2014, 34(4):131-136.

[14] HUO Yinqiang, YIN Jie, CHEN Xue. Extracción ultrasónica de los flavonoginkgo biloba y su investigación antibacteriana [J]. Food Industry, 2012 (5):47-49.

[15] GAO Han,LIU Benguo , NAN Haijuan, et al. Optimización de la extracción ultrasasistida de flavonoides con etanol de las hojas de ginkgo  por  respuesta  superficie  Metodología [C].  ITIME'09.  IEEE International Symposium on. IEEE, 2009, 1: 1154-1157.

[16] Fang Lei. Estudio sobre la extracción de los flavonoides ginkgo biloba con asistencia ultrasónica y oxidin vitro anti-ejercicio [J]. Food Research and Development, 2016, 37(17): 153-157.

[17] Huang Lili, Wang Liangfeng, Cui Zhengwei. Estudio comparativo sobre la extracción asistida por microondas y ultrasonidos de los flavonoginkgo en mesoescala [J]. Ciencia y tecnología de los alimentos, 2017, 5: 188-193.

[18] He Kuo. Estudio sobre el proceso de extracción de CO2 supercrítico de los flavonoides ginkgo [D]. Universidad Xihua, 2006.

[19] Han Yuqian, Sui Xiao. Investigación sobre el proceso de extracción de principios activos de las hojas de ginkgo [J]. Fine Chemicals, 2000, (9): 505-506.

[20] Liu Wen, Li Sujuan, Ma Danfeng. Condiciones del proceso de arrastramiento para la extracción de glicósidos totales de flavonol de las hojas de ginkgo biloba por CO2 supercrítico [J]. Chinese Journal of Modern Medicine, 2017, 27(3): 41-44.

[21] XU Zhihong, LI Lei, Wu  Fawen, et  al.  The  application  of  Las membranas de ultrafiltración de PVDF modificadas en la purificación adicional de Ginkgo biloba  Extracción [J]. Journal  Membrana membrana Ciencia, 2005, 255(1): 125-131.

[22] ZHU Minghang, YUN Yanbin, XIANG Wenyi. Purificación purificación of Ginkgo   biloba    flavonoids   por  UF  membrane   Tecnología [J].

Desalinización y tratamiento de agua, 2013, 51(19-21): 3847-3853.

[23] Nian Yanbing. Un método para purificar los flavonoginkgo usando separación de membrana. China, 102302522A(P). 2012-01-04.

[24] Wu Meilin, Zhou Chunsan, Zhong Shian, et al. Investigación de procesos de purificación de compuestos activos de ginkgo utilizando resina de adsormacroporosa [J]. Zhongnan Pharmacy, 2005, 3(2): 75-77.

[25] [25]Wu Hao, Zong Zhimin, Shi Jinlong. Investigación de procesos sobre la separación y purificación de flavonoides de ginkgo usando resina de adsormacroporosa S-8 [J]. Ciencia y tecnología de los alimentos, 2013(4):224-227.

[26] Ni Lijun, Yan Weitao, Zhang Liguo. Estudio sobre el efecto del contenido de flavonoides ginkgo biloba en las condiciones del proceso de purificación del extracto de ginkgo biloba por resina macroporosa [J]. Investigación y desarrollo de productos naturales, 2017, 12:2097-2103.

[27] Sun Shengbin, Ding Yanpu, Feng Yukang, et al. Optimización del proceso de preparación del extracto de ginkgo biloba usando resina macroporab-8 basada en cromatogramas característicos de flavonoides y contenido total de glucósido de flavono[J]. Chinese Journal of Traditional Chinese Medicine, 2017, 5:1134-1138.

[28] WANG Yonggang. Proceso de preparación y la investigación de la calidad de la parte activa de la cetona total de ginkgo Ester [D]. Universidad de Shandong, 2010.

[29] ZHANG Jing, KHIZAR Hayat, ZHANG Xiaoming, et al. Separación y purificación de flavonodel extracto de ginkgo mediante resina de poliamida [J]. Ciencia y tecnología de separación, 2010, 45(16): 2413-2419.

[30] Li Baotong, Xu Yongxia, Li Juan, et al. Estudio de la extracción de flavonototales de las hojas de ginkgo por celulasa-microondas y sus propiedades antioxidantes [J]. Modern Chemical Industry, 2016 (3): 67-70.

[31] Jin Hua, Zhong Fangli, Li Xiuping, et al. Estudio sobre el proceso de decoloración de flavonoides de hojas de albaricoque por carbón activado [J]. Food Research and Development, 2017, 38(8): 85-88.

[32]Zhang Guanghui, Meng Qinghua, Long Xu, et al. Optimización de la extracción ultrasasistida de flavonoides de las hojas de ginkgo biloba mediante la metodología de superficie de respuesta y su actividad anti-radicales libres [J]. Modern Chemical Industry, 2018(1): 17-19.

[33] Xu Y, Wang H, Wang G, et al. Efecto de la temperatura y la intensidad de la luz en la síntesis de los flavonoginkgo biloba. Journal of Central South University of Forestry and Technology, 2016, 36(4): 30-34.

[34] Yao Xin, Xue Ping, Yu Danhong, et al. Determinación de cinco ácidos traza de ginkgo en extracto de ginkgo biloba por UPLC-MS/MS [J]. Chinese Journal of Experimental Pharmacology, 2017, 18: 174-179.