植物源天然产物提取方法研究进展

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 植物源天然产物提取方法研究进展 【摘 要】植物源天然产物是新 药、功能性食品和食品添加剂的主要来 源，因此要利用它们必然先将它们分离。 在长期的研究和生产实践中发展了一系 列的提取分离技术，然而从复杂的植物 混合物中分离目的产品是一直就是天然 产物的利用瓶颈，提取分离技术仍有巨 大的发展空间。本文综述了近年来植物 源天然产物的分离的新进展且侧重了每 种方法的优点和尚未解决的问题，可能 为新提取技术的发展提供动力，还可能 促进中草药在全世界的推广。 中国论文网 /8/view-12757242.htm 【关键词】提取 天然产物 进展 【Abstract】Plant source natural -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 products are a main source of new drugs， functional foods and food additives. The separation of them plays an important role in transformation and use of plant resource. The isolation of the aim product from a complex matrix is often inherent bottleneck for the utilization of the natural resource， so a series of extraction and separation techniques have been developed. This review covers recent advances in the separation of plant source natural products with an emphasis on their advantages and unsolved problems. This overview of recent progress in extraction of plant source natural products may provide a driving force for development of novel extraction techniques and may promote the utilization of chinese herbal medicine worldwide. 【Key words】 extraction， natural products，progress -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 天然产物来源于动物、植物、昆 虫、海洋生物和微生物体内，且绝大多 数具有独特的生理活性功能。上个世纪 60 年代以来，这些化合物因其特殊的生 理功能和较强的安全性受到了化学界、 药学界和食品学界的广泛关注，其中许 多天然产物已被提取分离出来成为食品、 美容用品、药品及保健品。美国一项关 于天然化合物及有机个人护理用品的报 告显示 2002-2006 年美国天然产物美发、 护肤、化妆产品的销售额已经达到 60 亿美元，而估算 2008 年一年的销售额 将达到 80 亿美元 。而天然产物在药 品、保健品领域的开发前景更是一片光 明，尤其以植物源天然产物为主。 来源于植物界的有效成分主要包 括黄酮类、生物碱类、多糖类、挥发油 类、醌类、萜类、木脂素类、香豆素类、 皂苷类、强心苷类、酚酸类等。这些化 合物分子具有如下特点：（1）分子量 大都在大都在 200-1000 之间，结构较 为复杂，大都包含芳香环或多芳环，另 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 外还有其他官能团；（2）有极性，可 溶于多数有机溶剂中；（3）具有多种 生理功能；（4）沸点大都在 200以上， 其中一些物质还热敏感。目前世界上 80%的 食物中功能性物质和 30%以上的药物都 来源于植物源的天然产物，且每年这种 来源的药物增长速度在 20%以上 。目 前中医药领域研究的也主要围绕这些植 物源的天然产物，但就成品药剂仍主要 以传统的药丸、散剂或口服液为主，并 未真正将有效用的天然产物提纯出来变 为成分明确、毒理实验完善的可出口药 品，中医药的巨大潜力并未真正体现其 应有的经济价值。究其原因，主要有以 下几点：植物源的天然产物在植物中一 般含量较低；对中药中真正有效的成分 了解并不完全；完全将植物源的天然产 物单一提纯技术上还存在困难。但将中 草药中的有效成分提纯却又是必须努力 突破的关卡，由于美国有 FDA 的药品 准入制度和世界普遍通行的专利制度存 在，若其他国家首先将有效成分分离， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 完成临床试验，那将导致中国自己的中 医药产业陷入及其被动的局面。因此， 在天然产物分离纯化技术上有所突破， 开发高效的天然产物分离方法对彻底改 变中国天然产物开发层次低，生产方式 粗放，技术落后有重要作用，对中国中 药现代化及改造和提升传统中药行业及 食品和化妆品行业有重要意义，而且纯 化后的天然产物可对有机合成行业产生 积极影响，形成新的经济增长点。以下 将对近年来植物源天然产物提取新方法 和进展做出综述： 1 逆流提取及辅助强化提取手段 水作为一种溶剂进行提取已经有 了超过 2000 年的历史，随着近代化工 工业的发展，提取剂更多的涉及到了其 他有机溶剂。目前工业中普遍采用的三 种提取方式为：两相都静止的浸渍法、 溶剂顺流的滴渗法以及溶剂逆流的逆流 提取方法。近年来，多段逆流提 （multi-stage countercurrent extraction ， MSCE）由于其较低的溶剂消耗量和 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 较高的提取率受到了广泛的关注。此法 的示意图见图 1。 Zhang 等人 用多段逆流法从花 生芽中提取白藜芦醇的研究发现用四级 罐、46.6 、CaO 水做提取液、料液比 为 1：8.8、提取时间 51.7 min 就能获得 0.897 0.035 %的提取率。而若使用传 统的固相萃取法得到相同的萃取率必须 要提高萃取温度（60 以上） ，使用更 多的溶剂（料液比为 1：24）而且更长 的萃取时间（60 min 以上） 。 为了进一步提高提取效率，许多 物理强化提取手段被辅助添加到传统提 取方法中，也被称为辅助提取法，主要 包括超声波法和微波法。物理辅助提取 法的共同特征是利用外加的能量输入加 快物质微粒的传导速率，从而极大地减 少提取时间，而且它们已经在几乎所有 天然产物的提取方法上得到了广泛应用。 微波辅助提取法已经被应用于 生物碱、类胡萝卜素、苷类、萜类以及 精油等天然化合物的提取。 Setyaningsi -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 等 研究了微波辅助提取法从稻谷中提 取褪黑素的最佳提取条件，结论是 195 ，1000 W 的微波功率，甲醇溶液中 提取 20 min 使提取率达到峰值，且提 取率远高于传统的液-液提取法和固相 萃取法。另一项关于从摩洛哥黑荆中提 取多酚和丹宁的研究也得出了类似的结 论：相比传统的浸渍法和和滴渗法，微 波辅助法若使用最适宜的提取溶剂甲醇 能得到最高的提取率，多酚和丹宁分别 能达到每公斤树皮 354 mg 和 422 mg 。 此方法也存在一些弊端，微波辅助一般 会带来温度的升高，因此对热敏性的天 然产物，过高的微波功率会破坏天然产 物的结构。 超声波辅助提取法是另一种新兴 的辅助提取方法，已被应用于皂苷、甾 类、三萜等物质的提取，提取效率相对 于传统提取方法提升三倍之多 。一项 从豆渣中利用超声波辅助提取蛋白质和 糖的研究显示：在超声波作用下，豆渣 碎片随着时间的增加而进一步破碎，在 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 电子显微镜下清楚的观察到峰值时的碎 片只有原碎片的十分之一，而且相对于 传统提取法糖提取率升高 50 %，蛋白 质提取率提高 46 % 。在食品工业领域， 超声辅助提取法因其提取效率高、对天 然产物的分子结构损伤较小、操作温度 相对较低和能使用相对更安全的提取溶 剂因而在提取食用油、大豆蛋白以及一 些具有生物活性的天然产物如多酚、胡 萝卜素、姜辣素等天然产物有广泛的应 用前景。特别是提取一些经济价值和营 养价值较高的产物时，超声辅助提取法 有更大的优势，因为超声技术可以与微 胶囊技术联用产出一些特殊功用的高价 值产品 。 尽管微波和超声波辅助提取已经 在实验室相对于传统提取方法在几乎所 有的植物源天然产物提取中成功的得到 了较高的提取率，但是工业水平的应用 由于辐射、设备造价昂贵或缺乏相应的 工业设备还并没有得到广泛的使用 。 2 亚临界和超临界提取 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 亚临界和超临界提取使用的不是 传统提取方法里的传统溶剂，而是用亚 临界流体或超临界流体取代，目前使用 较多的是亚临界或超临界的二氧化碳或 水。 超临界流体（SCFs）密度较大， 而黏度又非常小，其溶剂强度又取决于 温度压力，因而改变温度和压力两参数 就可以很好的将不同极性的天然产物提 取出来。此方法的优点非常显著，操作 温度可以接近于室温，因而可以有效防 止对热敏性天然产物的破坏；而且超临 界流体（CO2 水以及少量乙醇等）属于 超洁净溶剂，避免了提取过程有毒杂质 的引入；超临界流体可以循环使用；提 取效率较高。表 1 汇总了近年来一些利 用超临界流体提取植物源天然有机产物 的范例。此提取方法已经应用到了精油、 天然脂肪酸、抗氧化天然产物以及诸多 药物的提取过程中 。对于提取某些极 性过大的天然产物，超临界流体 CO2 中可以混入一些辅助溶剂帮助提取。超 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 临界流体提取技术主要的困难在于必须 要对使用过的 CO2 进行重新压缩以完 成提取循环。也有研究提