生物堿提取和分離方法的研究新進(jìn)展.doc

生物堿提取和分離方法的研究新進(jìn)展摘要: 生物堿是一類具有生理活性的物質(zhì)，是許多藥用植物的重要有效成分之一。如何從天然產(chǎn)物中提取與分離生物堿是生物堿制備的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。它吸引了人們的廣泛關(guān)注，其提取與分離方法也不斷地改進(jìn)和發(fā)展。本文綜述了近年來(lái)，不同的提取和分離方法在生物堿制備中的應(yīng)用和進(jìn)展。隨著眾對(duì)生物堿藥用價(jià)值的認(rèn)識(shí)提高，生物堿的撮與分離方法將更加高效、迅速、完善。關(guān)鍵詞:生物堿；提?。环蛛x；研究；進(jìn)展1.前言生物堿是自然界中廣泛存在的一大類堿性含氮化合物，具有廣泛的生理功能，是許多藥用植物的有效成分 ,目前運(yùn)用于臨床的生物堿藥品已達(dá)80 種之多 ,相當(dāng)多的生物堿具有抗腫瘤活性、 低毒性和成本低之特性 ,因而引起了人們的廣泛關(guān)注1 。與此同時(shí) ,人們對(duì)生物堿的提取和分離方法研究也在不斷地深入和加強(qiáng)。隨著各類生物堿的市場(chǎng)需求量的增加 ,經(jīng)濟(jì)效益的提高 ,提取分離生物堿的方法也在不斷改進(jìn)和提高。2.生物堿提取方法的研究進(jìn)展絕大多數(shù)生物堿是利用溶劑提取法進(jìn)行提取。生物堿及其鹽類的溶解度與生物堿分子中氮原子的存在形式、極性基團(tuán)的有無(wú)及數(shù)目、溶劑種類都有密切關(guān)系。極性強(qiáng)的生物堿親水性較強(qiáng), 易溶于極性溶劑；弱極性生物堿親脂性較強(qiáng),易溶于弱極性溶劑。游離的生物堿大多親脂性較強(qiáng), 而生物堿鹽一般親水性較強(qiáng)。按極性強(qiáng)弱可將生物堿提取溶劑分為極性溶劑、半極性溶劑和非極性溶劑2。2. 1 按所用溶劑不同可分為以下幾種方法2. 1. 1 水提取法(以水作溶劑)直接以水作為溶劑 ,采用最佳的提取工藝來(lái)提取生物堿。此法操作簡(jiǎn)便 ,成本較低 ,但提取次數(shù)多 ,水用量大。如蒙藥忠論 5 湯提取3 就是一個(gè)很好的例子。2. 1. 2 酸性水溶液提取法對(duì)于那些堿性較弱不能直接溶解于水的生物堿提取 ,就可采用偏酸性的水溶液 ,使生物堿與酸作用生成鹽而得到提取。2. 1. 3 堿性水溶液提取法對(duì)于那些化學(xué)結(jié)構(gòu)非常獨(dú)特、化學(xué)性質(zhì)與一般生物堿不同且在酸性或中性條件下不穩(wěn)定的生物堿來(lái)說(shuō) ,可以采用此法。而原有的乙醇作為溶劑滲漉提取法 ,不僅存在成本高 ,而且存在防火等級(jí)高、提取時(shí)間長(zhǎng)、能耗大等諸多問(wèn)題 ,遠(yuǎn)不如使用稀NaOH溶液好。2. 1. 4 有機(jī)溶劑提取法(1) 乙醇提取法在生物堿的提取中應(yīng)用較為普遍 ,對(duì)于游離生物堿及其鹽類一般采用乙醇提取法。(2) 其他有機(jī)溶劑法是根據(jù)相似相溶原理 ,對(duì)于不同性質(zhì)的生物堿選取最佳的有機(jī)溶劑進(jìn)行提取?？刹捎脝我挥袡C(jī)溶劑進(jìn)行分步提取 ,用不同溶劑提取不同成分;也可采用混合溶劑、反應(yīng)溶劑進(jìn)行提取。2. 2 按提取條件不同可分為2. 2. 1 煎煮法 中藥最早、 最常用的制劑方法之一,將中藥粗粉加水加熱煮沸, 將中藥成份提取出來(lái)的方法。此法簡(jiǎn)便易行, 適用于有效成分能溶于水, 且對(duì)加熱不敏感的藥材, 能夠提取出相對(duì)較多的有效成分。但含揮發(fā)性及有效成分遇熱易破壞的中藥不宜用此法。2. 2. 2 浸漬法 將處理過(guò)的藥材用適當(dāng)?shù)娜軇┰诔鼗驕責(zé)岬那闆r下浸漬獲取有效成分。該法一般是在常溫下進(jìn)行, 對(duì)熱敏性的物質(zhì)的提取很有利, 操作簡(jiǎn)單, 但所需時(shí)間長(zhǎng), 溶劑用量大, 有效成分浸出率低。尤其是水作溶劑時(shí)易發(fā)霉變質(zhì)。2. 2. 3 熱回流提取法本法是加熱回流來(lái)提取生物堿的一種方法。使用的回流溶劑一般有水、 醇及混合溶劑。此法操作簡(jiǎn)便 ,但效率不夠高 ,有時(shí)可能不能一次完全提取生物堿 ,要反復(fù)回流提取。此方面的文獻(xiàn)報(bào)道也有一些4 。2. 2. 4 索氏提取法此法是利用索氏提取器 ,多次提取生物堿 ,可以反復(fù)利用溶劑 ,提取效率高且操作方便。索氏提取生物堿的方法已廣泛為人們所利用5 ,6。2. 2. 5 超聲波提取法本法一般作為生物堿的輔助提取法 ,單純采用超聲波提取法不多見(jiàn)。像李慧等7 使用超聲波輔助浸提北草烏生物堿 ,可以大大提高生物堿的提取收率 ,縮短浸提時(shí)間 ,并且能很好地保持生物堿的特性和品質(zhì)。2. 2. 6 膜提取法膜提取分離是一門(mén)高新技術(shù) ,它對(duì)中草藥提取濃縮、 生物堿的提取分離及其他有效成分的提取分離具有不存在相轉(zhuǎn)換、 操作條件溫和、 提取分離效率高、 不必添加化學(xué)試劑、 不損壞熱敏感物質(zhì)、 可極大的減少提取工序的優(yōu)點(diǎn) ,具有傳統(tǒng)法無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)8 。2. 2. 7 超臨界提取法超臨界流體提取法有超臨界流體萃取法和超臨界流體色譜法等方法超臨界流體萃取(Super2critical Fluids Extraction , SFE)是20世紀(jì)80年代發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新的提取分離技術(shù)。利用超臨界流體(Supercritical Fluids ,SCF)為萃取劑 ,從液體或固體中萃取出待測(cè)組分。利用超臨界流體是介于氣體和液體之間的流體 ,同時(shí)具有氣體和液體的雙重特性。利用其在臨界點(diǎn)附近體系溫度和壓力的微小變化 ,使物質(zhì)溶解度發(fā)生幾個(gè)數(shù)量級(jí)的突變特性來(lái)實(shí)現(xiàn)其對(duì)物質(zhì)的提取分離。通過(guò)改變壓力或溫度來(lái)改變 SCF的性質(zhì) ,達(dá)到選擇性地提取各種類型的化合物的目的9 。繁多的 SCF 種類中以二氧化碳最為常用。超臨界二氧化碳(SCF - CO2)具有超臨界溫度低 ,可在常溫下操作 ,對(duì)大部分物質(zhì)呈化學(xué)惰性 ,有效地防止熱敏性和化學(xué)不穩(wěn)定性成分的高溫破壞和氧化;無(wú)色、 無(wú)味、 無(wú)毒 ,不殘留于萃取物上 ,無(wú)溶劑污染;價(jià)廉易得 ,且易制成高純度氣體 ,不易燃燒 ,使用安全;從提取到分離一步完成 ,操作費(fèi)用低;選擇性好 ,通過(guò)調(diào)節(jié)溫度和壓力 ,可有針對(duì)性地萃取有效成分等特點(diǎn)。因而 SFE(CO2)技術(shù)在中草藥有效成分的超臨界流體萃取中應(yīng)用較多10 13 。3.生物堿分離方法的研究新進(jìn)展經(jīng)過(guò)溶劑提取后的生物堿溶液除生物堿及鹽類之外還存在大量其他脂溶性或水溶性雜質(zhì), 需要進(jìn)一步純化處理, 將生物堿成分從中分離出來(lái)。通常使用的是有機(jī)溶劑萃取、 色譜和樹(shù)脂吸附, 隨著新技術(shù)如分子印跡、高速逆流色譜的發(fā)展和應(yīng)用,大大簡(jiǎn)化了過(guò)程、 提高了純化效率。眾所周知生物堿的分離方法的確很多 ,既有經(jīng)典的分離方法 ,如溶劑萃取法、 蒸餾法、 沉淀法、鹽析法、 結(jié)晶法、 膜滲透升華法等 ,也有較為現(xiàn)代、先進(jìn)的分離方法 ,如色譜分離法。3. 1 色譜法也稱層析法, 是一種物理分離方法, 可以用于分離純化和鑒定中藥有效成分。色譜法包括紙色譜、 薄層色譜和柱色譜, 其中常用吸附柱色譜純化生物堿成分, 一般使用吸附劑為硅膠和氧化鋁。3. 1. 1 硅膠柱色譜分離法主要是利用二氧化硅作為填料,是較為常用的柱色譜分離方法。硅膠是中性無(wú)色顆粒 ,其性能穩(wěn)定。硅膠層析柱適用范圍廣 ,既能用于非極性生物堿也能用于極性生物堿 ,且成本低 ,操作方便 ,是常見(jiàn)的生物堿的分離方法。比如董新榮等利用 GF254硅膠自制的硅膠柱 ,對(duì)北美黃連中的主要生物堿進(jìn)行分離 ,可以得到 99. 5 %的北美黃連堿。3. 1. 2 氧化鋁柱色譜分離法以氧化鋁作為填料的層析分離法 ,適合于酸性大、活化溫度較高的生物堿的分離。比如采用氧化鋁層析方法正向分離非酚性粉防己堿與粉防己若林堿5 ,其 Rf 值適中 ,展開(kāi)后放置 10 min 以顯色劑噴濕潤(rùn)效果為最好且穩(wěn)定 ,可得到較好的效果。這種柱色譜分離法也是較為常用的生物堿分離的方法之一。這是由于許多生物堿極性較小 ,氧化鋁對(duì)它們吸附較小 ,而雜質(zhì)常被吸附。3. 2 大孔樹(shù)脂分離法大孔樹(shù)脂是一類有機(jī)高聚物吸附劑,具有大孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和較大的比表面積 ,可通過(guò)物理吸附從水溶液(或其他溶液)中選擇性的吸附有機(jī)物。近年來(lái) ,大孔樹(shù)脂在中藥成分(如生物堿等)精制純化等領(lǐng)域中應(yīng)用越來(lái)越廣泛14 - 17 。用大孔樹(shù)脂分離提取生物堿 ,已有較多的研究17 。例如Miller18 應(yīng)用Amberlite XAD - 4 大孔樹(shù)脂自嗎啡溶液中提取嗎啡; Payne 考察了 Am2berlite XAD - 4 ,XAD - 7 大孔樹(shù)脂對(duì)吲哚生物堿的吸附作用; Robert 則應(yīng)用 Amberlite XAD - 4 ,XAD - 7 大孔樹(shù)脂在罌粟細(xì)胞培養(yǎng)中吸附血根堿;Hiroyuki 利用 Amberlite XAD - 4 ,XAD - 7 大孔樹(shù)脂在阿拉伯咖啡細(xì)胞培養(yǎng)中富集咖啡因;劉俊紅等利用D - 101 ,DA - 201 ,WID - II三種不同的大孔樹(shù)脂分離提取延胡索生物堿。這些研究表明 ,大孔吸附樹(shù)脂對(duì)于生物堿具有良好的吸附效能 ,與傳統(tǒng)的分離方法相比 ,具有工藝簡(jiǎn)單 ,能耗較少 ,成品體積小 ,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定且具有良好的生理活性等特點(diǎn)。3. 3 離子交換樹(shù)脂分離法離子交換樹(shù)脂對(duì)吸附質(zhì)的作用主要是通過(guò)靜電引力和范德華力達(dá)到分離純化化合物的目的。隨著人們對(duì)生物堿的認(rèn)識(shí)和了解 ,離子交換樹(shù)脂已應(yīng)用于生物堿的分離提取中。離子交換技術(shù)設(shè)備簡(jiǎn)單 ,操作方便 ,生產(chǎn)周期短、 能源省、 成本低、產(chǎn)品純度高、 不吸潮、 不加輔料就可以成型等特點(diǎn)。而傳統(tǒng)的水煮法和水醇法提取分離得到的制劑總是又黑、 又大、 又粗 ,使用極不方便;有機(jī)溶劑萃取方法 ,溶劑用量大 ,環(huán)境污染嚴(yán)重。因而離子交換樹(shù)脂法在生物堿的提取和分離的研究與生產(chǎn)中的應(yīng)用日益廣泛。3. 4 高速逆流色譜分離法高速逆流色譜分離法(hight speed countercur2rent chromatography ,簡(jiǎn)稱 HSCCC)是一種新的分離技術(shù) ,它對(duì)生物堿的分離和制備具有很大的優(yōu)勢(shì) ,特別是對(duì)進(jìn)樣量較大的樣品具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn) ,其應(yīng)用前景越來(lái)越引人注目。高速逆流色譜分離法具有兩大突出優(yōu)點(diǎn):(1)線圈中固定相不需要載體 ,因而清除了氣液色譜中由于使用載體而帶來(lái)的吸附現(xiàn)象;(2)特別運(yùn)用于制備性的分離 ,每次進(jìn)樣體積較大 ,進(jìn)樣量也較多。目前 ,運(yùn)用高速逆流色譜分離法來(lái)分離提純生物堿的實(shí)例也有不少 ,比如袁黎明等利用高速逆流色譜分離苦參中的生物堿 ,分離效果良好;宇敏等人采用高速逆流色譜對(duì)紅河青葉膽中總生物堿進(jìn)行分離 ,一次進(jìn)樣可達(dá) 20 mg ,并能得到 3 種生物堿。4.結(jié) 語(yǔ)生物堿是中藥中具有生理活性的重要組分, 快速高效、 節(jié)省能源、 簡(jiǎn)便易行的提取與分離工藝對(duì)中藥工業(yè)現(xiàn)代化具有重要意義。伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展、各種生物堿獨(dú)特效能的不斷發(fā)掘及其廣泛應(yīng)用，生物堿的提取分離技術(shù)也將會(huì)得到更加深層的研究和開(kāi)發(fā)。不斷探索和完善的提取與分離技術(shù)，將會(huì)使生物堿制備向具有綠色、現(xiàn)代化的方向發(fā)展，為社會(huì)服務(wù)，為人類造福。參 考 文 獻(xiàn)1 Lizuka N,Miyamoto K,etal.Inhibitory effect of coptidis Rhi2z oma and berberine on the proliferation of human es ophageal cancercell lines.J,Cancer Letter,2001,48 (1):19 25 2 劉成梅, 游海. 天然產(chǎn)物有效成分的分離和應(yīng)用M. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2003, 14- 17.3 王秀蘭,白明剛,等.蒙藥忠倫- 5湯提取工藝研究J .中國(guó)民間醫(yī)藥雜志,2001 ,52 :298 - 3014 董新榮,曾建國(guó).北美黃連主要生物堿的提取與分離J .精細(xì)化工中間體,2001 ,3 :33 - 355 李建萍,邸麗芝,許和.粉防己中非酚性生物堿的提取與分離J .中草藥,2002 ,5 :4026 甄攀,楊鳳珍.吳茱萸總生物堿提取條件的考察J . 中國(guó)中藥雜志,2000 ,8 :504 5057 李慧,王劍鋒. 北草烏生物堿的超生輔助浸提及含量測(cè)定J .大連民族學(xué)院學(xué)報(bào),2002 ,4 (1) :1 - 128 隋軍,于紅,劉麗杰.新工藝技術(shù)在中藥制劑中應(yīng)用J . 中成藥,2001 ,23 (4) :297 - 2999 夏開(kāi)元,閻汝南. 超臨界流體萃取技術(shù)的原理和應(yīng)用J .中國(guó)藥學(xué)雜志,1992 ,27 (8) :48910 卞俊,蔡定國(guó).二氧化碳超臨界流體萃取洋金花中東莨堿的研究J . 中國(guó)藥學(xué)雜志,1996 ,31 (10) :58811 姜維祖,葉開(kāi)綱,廖周坤等.超臨界 CO2 萃取光茄子中秋水仙堿的研究J .中草藥,1997 ,28 (3) :14712 卞 俊,蔡定國(guó),等. 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