生物碱提取和分离方法的研究新进展

1、生物碱提取和分离方法的研究新进展摘要: 生物碱是一类具有生理活性的物质，是许多药用植物的重要有效成分之一。如何从天然产物中提取与分离生物碱是生物碱制备的关键环节。它吸引了人们的广泛关注，其提取与分离方法也不断地改进和发展。本文综述了近年来，不同的提取和分离方法在生物碱制备中的应用和进展。随着众对生物碱药用价值的认识提高，生物碱的撮与分离方法将更加高效、迅速、完善。关键词:生物碱；提取；分离；研究；进展1.前言生物碱是自然界中广泛存在的一大类碱性含氮化合物，具有广泛的生理功能，是许多药用植物的有效成分 ,目前运用于临床的生物碱药品已达80 种之多 ,相当多的生物碱具有抗肿瘤活性、 低毒性和成本低

2、之特性 ,因而引起了人们的广泛关注1 。与此同时 ,人们对生物碱的提取和分离方法研究也在不断地深入和加强。随着各类生物碱的市场需求量的增加 ,经济效益的提高 ,提取分离生物碱的方法也在不断改进和提高。2.生物碱提取方法的研究进展绝大多数生物碱是利用溶剂提取法进行提取。生物碱及其盐类的溶解度与生物碱分子中氮原子的存在形式、极性基团的有无及数目、溶剂种类都有密切关系。极性强的生物碱亲水性较强, 易溶于极性溶剂；弱极性生物碱亲脂性较强,易溶于弱极性溶剂。游离的生物碱大多亲脂性较强, 而生物碱盐一般亲水性较强。按极性强弱可将生物碱提取溶剂分为极性溶剂、半极性溶剂和非极性溶剂2。2. 1 按所用溶剂不同

3、可分为以下几种方法2. 1. 1 水提取法(以水作溶剂)直接以水作为溶剂 ,采用最佳的提取工艺来提取生物碱。此法操作简便 ,成本较低 ,但提取次数多 ,水用量大。如蒙药忠论 5 汤提取3 就是一个很好的例子。2. 1. 2 酸性水溶液提取法对于那些碱性较弱不能直接溶解于水的生物碱提取 ,就可采用偏酸性的水溶液 ,使生物碱与酸作用生成盐而得到提取。2. 1. 3 碱性水溶液提取法对于那些化学结构非常独特、化学性质与一般生物碱不同且在酸性或中性条件下不稳定的生物碱来说 ,可以采用此法。而原有的乙醇作为溶剂渗漉提取法 ,不仅存在成本高 ,而且存在防火等级高、提取时间长、能耗大等诸多问题 ,远不如使用

4、稀NaOH溶液好。2. 1. 4 有机溶剂提取法(1) 乙醇提取法在生物碱的提取中应用较为普遍 ,对于游离生物碱及其盐类一般采用乙醇提取法。(2) 其他有机溶剂法是根据相似相溶原理 ,对于不同性质的生物碱选取最佳的有机溶剂进行提取。可采用单一有机溶剂进行分步提取 ,用不同溶剂提取不同成分;也可采用混合溶剂、反应溶剂进行提取。2. 2 按提取条件不同可分为2. 2. 1 煎煮法 中药最早、 最常用的制剂方法之一,将中药粗粉加水加热煮沸, 将中药成份提取出来的方法。此法简便易行, 适用于有效成分能溶于水, 且对加热不敏感的药材, 能够提取出相对较多的有效成分。但含挥发性及有效成分遇热易破坏的中药不

5、宜用此法。2. 2. 2 浸渍法 将处理过的药材用适当的溶剂在常温或温热的情况下浸渍获取有效成分。该法一般是在常温下进行, 对热敏性的物质的提取很有利, 操作简单, 但所需时间长, 溶剂用量大, 有效成分浸出率低。尤其是水作溶剂时易发霉变质。2. 2. 3 热回流提取法本法是加热回流来提取生物碱的一种方法。使用的回流溶剂一般有水、 醇及混合溶剂。此法操作简便 ,但效率不够高 ,有时可能不能一次完全提取生物碱 ,要反复回流提取。此方面的文献报道也有一些4 。2. 2. 4 索氏提取法此法是利用索氏提取器 ,多次提取生物碱 ,可以反复利用溶剂 ,提取效率高且操作方便。索氏提取生物碱的方法已广泛为人

6、们所利用5 ,6。2. 2. 5 超声波提取法本法一般作为生物碱的辅助提取法 ,单纯采用超声波提取法不多见。像李慧等7 使用超声波辅助浸提北草乌生物碱 ,可以大大提高生物碱的提取收率 ,缩短浸提时间 ,并且能很好地保持生物碱的特性和品质。2. 2. 6 膜提取法膜提取分离是一门高新技术 ,它对中草药提取浓缩、 生物碱的提取分离及其他有效成分的提取分离具有不存在相转换、 操作条件温和、 提取分离效率高、 不必添加化学试剂、 不损坏热敏感物质、 可极大的减少提取工序的优点 ,具有传统法无可比拟的优势8 。2. 2. 7 超临界提取法超临界流体提取法有超临界流体萃取法和超临界流体色谱法等方法超临界流

7、体萃取(Super2critical Fluids Extraction , SFE)是20世纪80年代发展起来的一项新的提取分离技术。利用超临界流体(Supercritical Fluids ,SCF)为萃取剂 ,从液体或固体中萃取出待测组分。利用超临界流体是介于气体和液体之间的流体 ,同时具有气体和液体的双重特性。利用其在临界点附近体系温度和压力的微小变化 ,使物质溶解度发生几个数量级的突变特性来实现其对物质的提取分离。通过改变压力或温度来改变 SCF的性质 ,达到选择性地提取各种类型的化合物的目的9 。繁多的 SCF 种类中以二氧化碳最为常用。超临界二氧化碳(SCF - CO2)具有超临

8、界温度低 ,可在常温下操作 ,对大部分物质呈化学惰性 ,有效地防止热敏性和化学不稳定性成分的高温破坏和氧化;无色、 无味、 无毒 ,不残留于萃取物上 ,无溶剂污染;价廉易得 ,且易制成高纯度气体 ,不易燃烧 ,使用安全;从提取到分离一步完成 ,操作费用低;选择性好 ,通过调节温度和压力 ,可有针对性地萃取有效成分等特点。因而 SFE(CO2)技术在中草药有效成分的超临界流体萃取中应用较多10 13 。3.生物碱分离方法的研究新进展经过溶剂提取后的生物碱溶液除生物碱及盐类之外还存在大量其他脂溶性或水溶性杂质, 需要进一步纯化处理, 将生物碱成分从中分离出来。通常使用的是有机溶剂萃取、 色谱和树脂

9、吸附, 随着新技术如分子印迹、高速逆流色谱的发展和应用,大大简化了过程、 提高了纯化效率。众所周知生物碱的分离方法的确很多 ,既有经典的分离方法 ,如溶剂萃取法、 蒸馏法、 沉淀法、盐析法、 结晶法、 膜渗透升华法等 ,也有较为现代、先进的分离方法 ,如色谱分离法。3. 1 色谱法也称层析法, 是一种物理分离方法, 可以用于分离纯化和鉴定中药有效成分。色谱法包括纸色谱、 薄层色谱和柱色谱, 其中常用吸附柱色谱纯化生物碱成分, 一般使用吸附剂为硅胶和氧化铝。3. 1. 1 硅胶柱色谱分离法主要是利用二氧化硅作为填料,是较为常用的柱色谱分离方法。硅胶是中性无色颗粒 ,其性能稳定。硅胶层析柱适用范围

10、广 ,既能用于非极性生物碱也能用于极性生物碱 ,且成本低 ,操作方便 ,是常见的生物碱的分离方法。比如董新荣等利用 GF254硅胶自制的硅胶柱 ,对北美黄连中的主要生物碱进行分离 ,可以得到 99. 5 %的北美黄连碱。3. 1. 2 氧化铝柱色谱分离法以氧化铝作为填料的层析分离法 ,适合于酸性大、活化温度较高的生物碱的分离。比如采用氧化铝层析方法正向分离非酚性粉防己碱与粉防己若林碱5 ,其 Rf 值适中 ,展开后放置 10 min 以显色剂喷湿润效果为最好且稳定 ,可得到较好的效果。这种柱色谱分离法也是较为常用的生物碱分离的方法之一。这是由于许多生物碱极性较小 ,氧化铝对它们吸附较小 ,而杂

11、质常被吸附。3. 2 大孔树脂分离法大孔树脂是一类有机高聚物吸附剂,具有大孔网状结构和较大的比表面积 ,可通过物理吸附从水溶液(或其他溶液)中选择性的吸附有机物。近年来 ,大孔树脂在中药成分(如生物碱等)精制纯化等领域中应用越来越广泛14 - 17 。用大孔树脂分离提取生物碱 ,已有较多的研究17 。例如Miller18 应用Amberlite XAD - 4 大孔树脂自吗啡溶液中提取吗啡; Payne 考察了 Am2berlite XAD - 4 ,XAD - 7 大孔树脂对吲哚生物碱的吸附作用; Robert 则应用 Amberlite XAD - 4 ,XAD - 7 大孔树脂在罂粟细胞

12、培养中吸附血根碱;Hiroyuki 利用 Amberlite XAD - 4 ,XAD - 7 大孔树脂在阿拉伯咖啡细胞培养中富集咖啡因;刘俊红等利用D - 101 ,DA - 201 ,WID - II三种不同的大孔树脂分离提取延胡索生物碱。这些研究表明 ,大孔吸附树脂对于生物碱具有良好的吸附效能 ,与传统的分离方法相比 ,具有工艺简单 ,能耗较少 ,成品体积小 ,产品质量稳定且具有良好的生理活性等特点。3. 3 离子交换树脂分离法离子交换树脂对吸附质的作用主要是通过静电引力和范德华力达到分离纯化化合物的目的。随着人们对生物碱的认识和了解 ,离子交换树脂已应用于生物碱的分离提取中。离子交换技

13、术设备简单 ,操作方便 ,生产周期短、 能源省、 成本低、产品纯度高、 不吸潮、 不加辅料就可以成型等特点。而传统的水煮法和水醇法提取分离得到的制剂总是又黑、 又大、 又粗 ,使用极不方便;有机溶剂萃取方法 ,溶剂用量大 ,环境污染严重。因而离子交换树脂法在生物碱的提取和分离的研究与生产中的应用日益广泛。3. 4 高速逆流色谱分离法高速逆流色谱分离法(hight speed countercur2rent chromatography ,简称 HSCCC)是一种新的分离技术 ,它对生物碱的分离和制备具有很大的优势 ,特别是对进样量较大的样品具有独特的优点 ,其应用前景越来越引人注目。高速逆流色

14、谱分离法具有两大突出优点:(1)线圈中固定相不需要载体 ,因而清除了气液色谱中由于使用载体而带来的吸附现象;(2)特别运用于制备性的分离 ,每次进样体积较大 ,进样量也较多。目前 ,运用高速逆流色谱分离法来分离提纯生物碱的实例也有不少 ,比如袁黎明等利用高速逆流色谱分离苦参中的生物碱 ,分离效果良好;宇敏等人采用高速逆流色谱对红河青叶胆中总生物碱进行分离 ,一次进样可达 20 mg ,并能得到 3 种生物碱。4.结 语生物碱是中药中具有生理活性的重要组分, 快速高效、 节省能源、 简便易行的提取与分离工艺对中药工业现代化具有重要意义。伴随着科学技术的不断进步和发展、各种生物碱独特效能的不断发掘

15、及其广泛应用，生物碱的提取分离技术也将会得到更加深层的研究和开发。不断探索和完善的提取与分离技术，将会使生物碱制备向具有绿色、现代化的方向发展，为社会服务，为人类造福。参 考 文 献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 刘成梅, 游海. 天然产物有效成分的分离和应用M. 北京: 化学工

16、业出版社, 2003, 14- 17.3 王秀兰,白明刚,等.蒙药忠伦- 5汤提取工艺研究J .中国民间医药杂志,2001 ,52 :298 - 3014 董新荣,曾建国.北美黄连主要生物碱的提取与分离J .精细化工中间体,2001 ,3 :33 - 355 李建萍,邸丽芝,许和.粉防己中非酚性生物碱的提取与分离J .中草药,2002 ,5 :4026 甄攀,杨凤珍.吴茱萸总生物碱提取条件的考察J . 中国中药杂志,2000 ,8 :504 5057 李慧,王剑锋. 北草乌生物碱的超生辅助浸提及含量测定J .大连民族学院学报,2002 ,4 (1) :1 - 128 隋军,于红,刘丽杰.新工艺

17、技术在中药制剂中应用J . 中成药,2001 ,23 (4) :297 - 2999 夏开元,阎汝南. 超临界流体萃取技术的原理和应用J .中国药学杂志,1992 ,27 (8) :48910 卞俊,蔡定国.二氧化碳超临界流体萃取洋金花中东莨碱的研究J . 中国药学杂志,1996 ,31 (10) :58811 姜维祖,叶开纲,廖周坤等.超临界 CO2 萃取光茄子中秋水仙碱的研究J .中草药,1997 ,28 (3) :14712 卞 俊,蔡定国,等. CO2 超临界流体萃取马钱子中士的宁的研究J .中国医药工业杂志,1997 ,28 (1) :513 赵锁奇,石铁磐,等.硅胶柱超临界流体制备色谱分离极性化合物J .西北大学学报(自然科学版) ,2001 ,31 (3) :229- 23114 侯世详,田恒康.大孔吸附树脂在中药复方分离纯化工艺中的应用J .中国新药