中药肉苁蓉多糖和总苷的提取分离及质量控制方法研究

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摘要
肉苁蓉为多年生草本植物,分布于新疆、内蒙古、陕西、甘肃、宁夏等地,具有补肾阳、益精血、润肠通便的功能。

本论文研究内容主要包括以下4个方面:
1、肉苁蓉多糖的研究
肉苁蓉多糖是肉苁蓉的有效成分之一,本文采用水提醇沉法对多糖进行提取分离,通过紫外分光光度法测定粗多糖和可溶性多糖的含量。

结果表明,粗多糖和可溶性多糖的含量分别为4.56%和17.41%;在肉苁蓉多糖提取研究的基础上对肉苁蓉多糖部位进行了研究,通过调节醇沉阶段的含醇量进行分段,用蒽酮-硫酸法对各部分多糖部位进行了含量测定。

结果显示,用20%乙醇沉淀所得多糖的含量最高,达到样品量的9.71%,占总多糖的44.0%。

2、肉苁蓉中毛蕊花糖苷的研究
采用超声辅助提取法对肉苁蓉有效成分进行提取,用高效毛细管电泳法对肉苁蓉中毛蕊花糖苷进行含量测定。

详细考察了分离电压在8~25 kV范围和硼酸-硼砂缓冲溶液的pH在8.0~10.0之间对毛蕊花糖苷的分离影响,得到最佳分离条件为:电压8kV,运行缓冲溶液为30mmol/L的硼酸-硼砂(pH=9.0),室温,检测波长为334nm。

毛蕊花糖苷的浓度在0.015~0.375mg/mL 范围内呈良好的线性关系,其线性回归方程y=13946x+560.32,(R2=0.9983) ,样品回收率为99.26%,RSD=1.16%,精密度RSD=0.96%。

通过上述研究,建立了毛蕊花苷的高效毛细管电泳含量测定方法,并用此方法测得肉苁蓉中毛蕊花糖苷的含量为样品的1.02~1.04%。

3、肉苁蓉中红景天苷的测定方法研究
采用HPLC和HPCE两种方法对肉苁蓉中红景天苷的测定方法进行了研究。

用HPLC法对肉苁蓉中红景天苷的测定研究,采用色谱柱为十八烷基硅烷键合硅胶柱,流动相为乙腈∶水(1∶9),流速为1.0mL/min,室温,红景天苷的检测波长为278nm。

红景天苷在0.055~0.44µg范围呈良好的线性关系,其线性回归方程y=91207x-1097, (R2=0.9953) ,样品的回收率为94.8%,RSD= 1.50%,精密度RSD=0.39%。

通过研究得出HPCE法测定红景天苷的最佳条件:分离电压8kV,运行缓冲溶液30mmol/L的硼酸-硼砂(pH=9.0),室温,检测波长为278nm。

红景天苷的浓度在0.007~0.14mg/mL范围呈良好的线性关系,其线性回归方程y=42915x-92.541,(R 2=0.9903) 。

样品的回收率为100.1%,RSD= 1.45%,精密度RSD=0.96%。

对两种分离测定红景天苷的方法进行了比较,结果显示高效液相色谱法与毛细管电泳法对肉苁蓉中红景天苷的分离效果均较好,测定结果无明显差异,其含量均为0.103~0.120%。

4、肉苁蓉的指纹图谱研究
本文采用HPCE方法,对肉苁蓉样品的提取成分进行了分离分析,以肉苁蓉的主要有效成份毛蕊花糖苷作为评价指标,建立了肉苁蓉药材的HPCE指纹图谱,其分离度和重现性均较好,各峰相对峰面积和相对保留时间的RSD均小于5%,为肉苁蓉药材的质量标准的建立提供了科学依据。

关键词:肉苁蓉;多糖;毛蕊花糖苷;红景天苷;指纹图谱
Abstract
Herba Cistanche, as perennial herbs, distribute in Xinjiang, Inner Mongolia, Shaanxi, Gansu, Ningxia and other places, with kidney-yang, essence and blood, and Runchang purge function.
This thesis includes four parts:
1. Study on the polysaccharides of Herba Cistanch e
Cistanche deserticola polysaccharides are the active ingredients in Herba Cistanche. Polysaccharides were separated by using aqueous alcohol extraction method and the content of crude polysaccharide and soluble polysaccharide was determined with ultraviolet spectrometry. The results showed that the content of crude polysaccharide and soluble polysaccharide in Herba Cistanch e is 4.56% and 17.41% separately. Based on the study of the extraction of polysaccharide in Cistanche, polysaccharides content is the highest when 20% ethanol was used, which can go to up to 9.71% of sample and 44.0% of total polysaccharides.
2. Study on the Acteoside of Herba Cistanch e
Ultrasound-assisted extraction of active ingredients was employed, and acteoside in Herba Cistanch e was determined by high performance capillary electrophoresis. After detailed study of the impact of the separation voltage in the range of 8 ~ 25 kV and boric acid - borax buffer solution of pH 8.0 ~ 10.0 on the separation of acteoside, the best separation conditions were as follows: voltage at 8kV, running buffer solution with 30mmol/L of boric acid-borax (pH = 9.0), room temperature, and detection wavelength at 334nm. Acteoside concentration in the range of 0.015 ~ 0.35mg/mL showed good linear relationship. The linear regression equation is y=13946x+560.32 (R2=0.9983),and sample recovery yield was 99.26% with RSD(1.16%) and
precision of RSD(0.96%). Through this research, we established the measurement of acteoside by high performance capillary electrophoresis method, and the content of Mullein glycoside in cistanche was determined to be 1.02 ~ 1.04% by the above method.
3. Study on the determination of salidroside in Herba Cistanch e
The use of HPLC and HPCE methods for the determination of salidroside in Herba Cistanch e was studied. For HPLC method, column loaded with octadecyl silane bonded silica, mobile phase of acetonitrile: water (1:9), flow rate 1.0mL/min at room temperature, and the detection wavelength at 278nm were employed. The results indicated that salidroside in the range of 0.055 ~ 0.44μg was in good linear relationship with the linear regression equation y=91207x-1097, (R 2=0.9953), and sample recovery yield was 94.8%, RSD = 1.50%, and precision degree of RSD = 0.39%.
Through our study, the best conditions for HPCE method were as follows: separation voltage at 8kV, running buffer 30mmol/L of boric acid-borax (pH = 9.0), room temperature, and detection wavelength at 278nm. The results showed salidroside concentration in the range of 0.007 ~ 0.14mg/mL was in good linear relationship with the linear regression equation y=42915x-92.541,(R 2=0.9903). Sample recovery yield was 100.1%, RSD = 1.45%, and precision of RSD = 0.96%.
In comparison of separation and determination of salidroside by two methods, the results showed that both high-performance liquid chromatography and capillary electrophoresis can well work on salidroside cistanche separation without significant differences in measurements, and its content ranges from 0.120% to 0.103%.
4. Study on the fingerprint of Herba Cistanch e
In this paper, HPCE method was employed to analyze the ingredient in Cistanche samples. The main active ingredient, the Acteoside of Herba Cistanch e, was set as evaluation index to establish the HPCE cistanche fingerprint, and the separation degree and reproducibility are reliable and excellent. The RSD of all relative peak area and the relative retention time are less than 5%. Our research provides a solid scientific basis to the establishment of quality standards of medicinal Cistanch e.
Key words :Herba Cistanch e, polysaccharides, acteoside, salidroside, fingerprint
目录
摘要 (I)
Abstract (III)
第一章前言 (1)
1.1 化学成分 (3)
1.1.1 苯乙醇苷类 (3)
1.1.2 多糖 (4)
1.1.3 环烯醚萜类 (4)
1.1.4 木质素 (5)
1.1.5 挥发油成分 (5)
1.1.6 其它类 (5)
1.2 提取、分离纯化新技术 (6)
1.2.1超临界流体萃取技术 (6)
1.2.2 超声辅助提取技术 (7)
1.2.3 微波辅助提取技术 (8)
1.2.4 大孔树脂吸附分离技术 (9)
1.2.5 高速逆流色谱分离技术 (9)
1.2.6高效液相色谱技术 (10)
1.2.7 高效毛细管电泳技术 (11)
1.3 含量测定 (11)
1.4中药指纹图谱的研究 (12)
第二章肉苁蓉多糖的研究 (15)
2.1 引言 (15)
2.2 实验部分 (15)
2.2.1 实验材料 (15)
2.2.2 实验方法 (16)
2.3 多糖含量测定方法的研究 (17)
2.3.1 测定波长的选择 (17)
2.3.2 线性关系的考察 (18)
2.3.3 精密度试验 (19)
2.3.4 稳定性试验 (20)
2.3.5 加样回收试验 (21)
2.4 结果 (22)
2.4.1 计算公式 (22)
2.4.2 肉苁蓉可溶性多糖和粗多糖含量的测定 (22)
2.4.3 不同多糖部位的含量的测定 (22)
2.5 讨论 (23)
第三章高效毛细管电泳法测定肉苁蓉中毛蕊花糖苷的含量 (24)
3.1 引言 (24)
3.2实验部分 (24)
3.2.1 实验与仪器 (24)
3.3 方法学考察与结果 (25)
3.3.1 检测波长的选择 (26)
3.3.2 电压对分离的影响 (26)
3.3.3 缓冲溶液pH值对分离的影响 (27)
3.3.4 色谱条件 (28)
3.3.5 标准曲线的绘制 (28)
3.3.6 精密度试验 (29)
3.3.7 重现性试验 (30)
3.3.8 稳定性试验 (30)
3.3.9 加样回收试验 (30)
3.3.10 样品溶液的测定 (30)
3.4 结论 (31)
第四章高效毛细管电泳法测定肉苁蓉中红景天苷的含量 (32)
4.1 引言 (32)
4.2 实验部分 (32)
4.2.1 实验材料 (33)
4.2.2 实验方法 (33)
4.3 方法学考察与结果 (34)
4.3.1 检测波长的选择 (34)
4.3.2 色谱条件 (34)
4.3.3 标准曲线的绘制 (35)
4.3.5 重现性试验 (36)
4.3.6 稳定性试验 (36)
4.3.7 加样回收试验 (36)
4.3.8 样品溶液的测定 (37)
4.4 结论 (38)
第五章高效液相色谱法测定肉苁蓉中红景天苷的含量 (38)
5.1 引言 (38)
5.2 实验部分 (38)
5.2.1 实验材料 (38)
5.2.2 实验方法 (39)
5.3 方法学考察与结果 (39)
5.3.1 检测波长的选择 (39)
5.3.2 色谱条件 (39)
5.3.3 流动相的选择 (40)
5.3.4 参照物的选择 (40)
5.3.5 线性关系的考察 (40)
5.3.6 精密度试验 (41)
5.3.7 重现性试验 (42)
5.3.8 回收率试验 (42)
5.3.9 样品测定 (43)
5.4 讨论 (43)
5.4.1 系统适应性试验结果比较 (43)
5.4.2 回收率的比较 (44)
5.4.3 重现性试验的比较 (44)
5.4.4 线性关系的比较 (44)
第六章肉苁蓉高效毛细管电泳指纹图谱研究 (45)
6.1 引言 (45)
6. 2 实验材料 (46)
6.2.1 仪器 (46)
6.2..2 试剂与药材 (46)
6.3 肉苁蓉HPCE指纹图谱的构建 (46)
6.3.1 溶液的制备 (46)
6.3.2 指纹图谱构建的条件 (47)
6.3.3 肉苁蓉水溶性HPCE指纹图谱的建立 (47)
6.4 肉苁蓉水溶性成分HPCE指纹图谱建立依据 (50)
6.4.1 样品药品的来源 (50)
6.4.2 样品溶液的制备 (50)
6.4.3 参照品溶液的制备 (50)
6.4.4 测定条件 (50)
6.4.5 方法学考察 (50)
6.5 结论 (41)
第七章结论与展望 (42)
7.1 结论 (42)
7.2 存在的问题与建议 (43)
参考文献 (44)
致谢 (53)
作者简历 (54)
导师评阅表 (55)
第一章前言
肉苁蓉(Herba Cistanche)为列当科(Oroban-chaceae)植物肉苁蓉(Cistanchedeserticola Y.C.ia)的带鳞片的干燥肉质茎,又名苁蓉、大芸、金笋、地精[1]。

本属植物全世界约有18个种,我国约有4个种1个变种,分别为肉苁蓉( Cistanche deserticola Y. C. Ma) 、盐生肉苁蓉[ C. salsa (C. A.Mey. ) G. Beck ]、管花肉苁蓉[ C. tubulosa ( Schenk ) R.Wight ] 、白花盐肉苁蓉( C. salsa var. albif lora P. F. Tu et Z.C. Lou) 及沙苁蓉( C. sinensis G.Beck),《中药大辞典》收载有3种:盐生肉苁蓉、肉苁蓉、迷肉苁蓉[ C. ambigua ( Bge. ) B.Beck ]。

《中华人民共和国药典》(2005年版)收载了肉苁蓉为药用肉苁蓉。

肉苁蓉为多年生草本植物,生于盐碱地、干河沟、沙地、戈壁滩一带,寄生于梭梭、盐爪爪属植物、禾本科植物、柽柳科植物等植物的根上。

分布于新疆、内蒙古、陕西、甘肃、宁夏等地。

肉苁蓉始载于《神农本草经》,列为上品。

《本草经疏》提到:“肉苁蓉,滋肾补精血元之要药,气本做温,相传以为热者误也。

甘能除热补中,酸能入肝,咸能滋肾,肾肝为阴,阴气滋长,则五脏元劳热自退,肾肝足,则精血日盛。

”《本草汇言》提到:“肉苁蓉,养命门,滋肾气,补精血之药也。

”《玉楸药解》“肉苁蓉滋木清风,养血润肠,善滑大肠”。

《本草正义》提到:“能精血而通阳气,故曰益精气”。

在《本草纲目》中李时珍提到“此物补而不峻,故有从容之兮”。

肉苁蓉味甘、咸,性温,具有补肾阳、益精血、润肠通便的功能[2],由此可见肉苁蓉在中药的发展中起着非常的作用。

1985年版《中华人民共和国药典》就收载肉苁蓉为中药材,其制剂有“镇阳固精丸”等。

在1991年至2008年中华人民共和国部颁标准中的6152品种的药品中,大约有44种以肉苁蓉为主药的药品,如补肾益精丸,回春如意胶囊,益肾壮阳胶囊,便
秘通,长春药酒等,含肉苁蓉的药物发展逐渐走向产业化,发展更多的制剂型药物,适合不同情况的人的需要。

肉苁蓉作为一种中药从简单的传统煮药,发展到提取有效成分,制成胶囊、口服液、酊剂等。

由于中药受到产地、采摘时间的不同、气候及其它条件的影响,其化学成份及其含量均有差别,需要用科学的手段来控制有效成分,为向世界上发达国家管理药品的水平看齐,这样才能使含肉苁蓉的药品及其制剂型的产业化。

在2000年版和2005年版《中华人民共和国药典》中肉苁蓉的质量标准很清楚,用肉苁蓉的活性物质(毛蕊花苷和松果菊苷)进行质量控制,可以对含有肉苁蓉的药物,用毛蕊花糖苷和松果菊苷含量进行药物的优劣进行鉴定。

从20世纪80年代开始,国内外对肉苁蓉的化学成分进行了大量研究,随着分离提取和检测技术的飞速发展,已分离出多种类型的物质,主要可分为苯乙醇苷类、环烯醚萜类、木脂素类、多糖、生物碱等。

环烯醚萜类化合物广泛存在于植物界中,其在植物分类学的重要作用及多种生物活性,近年来研究发展迅速,研究表明环烯醚萜苷类化合物具抗菌、抗病毒、抗氧化、保肝、利胆、通便及镇静等多种生理活性[3];多糖类成分在增强机体免疫功能、抗肿瘤方面的作用愈来愈受到人们的重视,其中对免疫增强作用机理的研究已深入到分子、受体水平;甜菜碱具有抗脂肪肝和抗肿瘤以及扩张外周血管和降压的作用;微量元素在人体内起着极其重要的双向调节作用,可纠正体内失调的物质代谢平衡,达到祛病健身,延年益寿之功效,中草药中的微量元素通常又与有机活性基团结合,使其活性高增,易于吸收。

结合相关文献,对肉苁蓉属的化学成分作了全面系统的介绍,其中对苯乙醇苷类、环烯醚萜及其苷类、木质素及其苷类,对肉苁蓉药材质量控制标准和含量测定及中药的提取方法和含量测定作了综述。

为肉苁蓉资源的保护、引种栽培、品质的控制及新药的研发提供了科学依据。

1.1 化学成分
1.1.1 苯乙醇苷类
现代研究表明,肉苁蓉具有壮阳、抗衰老、提高免疫功能,增强记忆力,降血脂和通便等作用[4],有“沙漠人参”之美誉,其主要活性成分是苯乙醇苷类(PhGs)[5]。

据文献报道,苯乙醇苷类具有抗不良刺激、增强学习记忆力和助阳等多方面功能,肉苁蓉含这类成分较多。

国内学者对C.desertieola研究较多,堵年生等从中分得松果菊苷、肉苁蓉苷A、类叶升麻苷、2-乙酰类叶升麻苷[6];徐文豪等从中分得类叶升麻苷、2-乙酰类叶升麻苷、松果菊苷、肉苁蓉苷A、B、C、H 等[7];徐朝晖从中分得红景天苷[8]等。

由于PhGs的紫外吸收很强,尤其适用于高效液相色谱法(HPLC)分析,已有多位学者对本属各植物中的PhGs成分肉苁蓉属植物的PhGs,发现所研究的7个植物样品皆含有大量的PhGs,其中土耳其产盐生肉苁蓉的PhGs总量最高,国产盐生肉苁蓉、卡塔尔产鳔苁蓉、巴基斯坦产和巴林产管花肉苁蓉的PhGs总量较多,而国产荒漠肉苁蓉和管花肉苁蓉的PhGs总量较少;他们还对每个植物中所含的7个PhGs化合物进行了定量分析,结果发现7个PhGs的含结果表明5种生药皆含有多种PhGs,其中荒漠肉苁蓉、栽培的荒漠肉苁蓉、盐生肉苁蓉、盐生油肉苁蓉、白花盐苁蓉和管花肉苁蓉所含PhGs成分相似,而沙苁蓉与其他种差别较大。

此外对5个PhGs成分进行了含量测定,5种生药的含量各不相同。

国外学者对C. salsa的研究:日本小林弘美( Hiromi Kobayashi) 等对我国内蒙产C. salsa 进行了系统研究,先后从中分离得到苯乙醇苷类成分[ 9-12 ]:肉苁蓉苷A (Cistanoside A)、肉苁蓉苷B(Cistanoside B)、松果菊苷(Echinacoside)、肉苁蓉苷C(Cistanoside C)、肉苁蓉苷D(Cistanoside D)、类叶升麻苷(Acteoside)、2-乙酰类叶升麻苷(2-Acetyacteoside)、肉苁蓉苷E(Cistanoside E)、肉苁蓉F(Cistanoside F)及Osmanthuside B;小林弘美等又从巴基斯坦卡拉奇产C.
tubulosa中分得新化合物[ 13 ] :Tubuloside A、Tubuloside C、Tubuloside B、异类叶升麻苷(Acteoside isomer)和Tubuloside D;日本唐沪ひろ子等从C. salsa中分得新化合物[ 14]:肉苁蓉苷H(Cistanoside H)、肉苁蓉苷I (Cistanoside I)、Decaffeoylacteoside、肉苁蓉苷G(Cistanoside G)、红景天(Salidroside);Fumio Yoshizawa 等从C.tubulosa中得到新化合物[15]:Tubuloside E、Syringalide A、3′-α-L-rhamnopyranoside及Isosyringalide- 3′-α-L-rhamnopyranoside。

1.1.2 多糖
徐文豪从C.deserticola中分得葡萄糖,蔗糖,甜菜碱、琥珀酸,甘露醇,β-谷甾醇,胡萝卜苷等。

薛德钧从C. tubulosa中分得β-谷甾醇,D-甘露醇,D-葡萄糖,D-果糖,胡萝卜苷,琥珀酸等[16]。

又从产地不同的C. deserticol a中分离出杂多糖,并进行了定性定量分析,发现产地不同的肉苁蓉中所含的单糖种类不尽相同,多糖的含量不同,且组成杂多糖的单糖成分也不同,内蒙阿盟产的肉苁蓉游离单糖为阿糖和葡萄糖,其多糖中单糖组分为鼠李糖、阿糖、半乳糖,多糖含量为13%;新疆天山以南产肉苁蓉中的游离单糖为果糖、半乳糖,组成多糖的单糖成分为鼠李糖、阿拉伯糖、果糖和葡萄糖,多糖含量为8.5%[17]。

赵中岩等从野生肉苁蓉的茎中分离水溶性多糖和粗多糖,以葡萄糖和半乳糖为主兼有阿拉伯糖鼠李糖和甘露糖的中性杂多糖。

1.1.3 环烯醚萜类
目前从肉苁蓉属植物中分离得到环烯醚萜2个,环烯醚萜苷10个。

徐文豪等从C. desterticola 中分得8-表马钱子苷酸[18];罗尚夙等从C. desterticola中分得8-表马钱子酸葡萄糖苷[19];日本小林弘美等对我国内蒙古产肉苁蓉C. salsa 进行了系统研究[20-22],从中分得8-表马钱子酸(8-Epiloganic acid)、Mussaenoside acid、Gluroside、京尼平酸(Geniposidic acid)、Bartsioside、6-Deoxy-catalpol、苁蓉素(Cistanin)、
苁蓉氯素(Cistanchlorin)等化合物。

1.1.4 木质素
小林弘美从C.salsa中分得[22-24]:(+)-Syringaresinolo-β-D-glucopyranoside、Liriodendrin、松脂醇(Pinoresinol)粉末、(+)-Pinoresinol o-β-D-glucopyra- noside 和松脂酸;从 C. tubulosa 中分得新木质素:De-hydrodiconiferyl alcoholγ′-O-β-D-glucopyranosid,及Dehydrodiconiferyl alcohol 4′-o-β-D-glucopyranoside。

1.1.5 挥发油成分
1988年,堵年生、曲淑慧等从新疆产的C. salsa中用水蒸气蒸馏法提取精油,并用MS/ DS 手段分析了精油中的成分和相对含量,共鉴定出38个化学成分[25];马熙中等利用超临界流体萃取技术测定了C. deserticola中挥发性组分中的三十多个化合物,并将其分为三类:正构烷烃C16-C28,酯类化合物中有三个主要成分是邻苯二甲酸二丁酯、癸二酸二丁酯和邻苯二甲酸二异辛酯,含氧含氮化合物以丁子香酚为主,其次为香草醛和异丁子香酚等[26];回瑞华等用同时蒸馏-萃取法提取肉苁蓉挥发性物质,测得肉苁蓉挥发油的含量为3.5%;利用C.C/MS法分离确认出24种化学成分;用峰面积归一化法得出各化学成分在挥发油中的相对百分含量,其中主要成分为丁香酚,占总挥发油的83.60%;又用单离子法分离出丁香酚,并用IR,EI-MS析确认。

1.1.6 其它类
肉苁蓉的有效成分还包括酚苷、单萜苷、甾醇、生物碱及微量元素等。

日本小林弘美从C.salsa中分得8-羟基牦牛儿醇-1-β-吡喃葡萄糖苷、D-甘露醇、β-谷甾醇、琥珀酸、β-谷甾醇-β-D-吡喃葡萄糖苷和丁香苷;从 C.tubulosa中分得20-Hy-droxyecdysone及6-去氧梓醇。

罗尚夙等从C.deserticola中分离出甘露醇,
并测定其中氨基酸的含量[27]。

陈妙华等从C.deserticol a中分得β-谷甾醇、胡萝卜苷、丁二酸、咖糖酯、三十烷醇及甜菜碱[28]。

张淑运对炮制前后的C.deserticola的甜菜碱的含量进行了对比分析[29]。

屠鹏飞从C.deserticola鲜花序中分得6-去氧梓醇,半乳糖醇[30]。

徐朝晖等从C. deserticola中分得10个化合物:苁蓉素、梓醇、丁香苷、红景天苷、2,5-二氧-4-咪唑烷-氨基甲酸、甘露醇、硬脂酸、β-谷甾醇、胡萝卜苷、甜菜碱。

陈晓东等人还分析了其中所含的Ca 、Mg、Zn、Cu、Mo、Po和P ,其中铁、铜、锌、锰的含量比一般中药高[31]。

1.2 提取、分离纯化新技术
天然植物所含化学成分复杂,含有多种有效成分。

植物中的有效成分需要从复杂的均相或非均相体系中提取出来,然后通过分离和去除杂质完成提纯和精制。

1.2.1超临界流体萃取技术
超临界流体萃取(Supercritical Fluid Extraction,SFE) 技术是以超临界流体CO2、NH3、H2O、C2H5OH、C2H6等代替常规有机溶剂,利用流体(溶剂)在其临界点附近的某一区域内,与待分离混合物中的溶质具有异常相平衡行为和传递性能而进行的萃取分离技术。

CO2由于适中的临界条件、无毒、无燃爆危险等诸多优点成为最常用的超临界流体。

近年来,超临界CO2萃取技术已广泛应用于制药、食品、饲料、化妆品等领域的天然植物有效成分的萃取。

植物中的一些生物碱类、胡萝卜素、萜类等化合物因其极性小,可以通过超临界CO2得到有效提取;啤酒花中酒花浸膏的提取,烟草中烟碱的脱除,天然物质中香料、精油、色素的提取和纯化,植物籽中籽油的提取和纯化等无极性或弱极性的物质多数也可以通过超临界CO2进行分离[32]。

张玉祥等[33]建立的CO2超临界流体萃取法提取银杏叶有效成分的工艺稳定可靠,提取的总黄酮含量达27%,总内酯含量达7.6%,均高于欧洲银杏提取物的质量标准。

纯的超临界CO2体系的极性较小,不
适用于极性物质的提取。

萃取分子量较小的极性物质时,可通过加入乙醇、丙酮和水等极性物质来改善萃取效果[34]。

为了使超临界CO2可以用于极性大分子的萃取,Johnston 等[35]将无毒的全氟聚醚碳酸铵表面活性剂和水按一定比例添加到超临界CO2中,形成CO2包水的微乳液滴,这种微乳液滴的特性与水的特性相近,可以萃取某些大分子量的蛋白质。

Mcclain等[36]将非离子表面活性剂和水添加到超临界CO2体系中,可形成胶束,胶束核心可作为大分子强极性化合物的溶解介质,憎水部分则溶于超临界CO2中。

这些研究把SFE的应用领域扩展到水溶液体系,为超临界流体分离天然植物中高极性大分子化合物(如蛋白质、糖等)提供了可借鉴的方法。

但目前的超临界设备的投资较大、适合作超临界流体的溶剂不多,比较成熟的是用CO2作溶剂,这在一定程度上也会限制超临界流体萃取技术的应用范围。

1.2.2 超声辅助提取技术
超声具有空化效应、热效应、机械效应和化学效应等。

伴随强度很大的声波的传播会出现声空化、声冲流、声辐射力以及声致发光等许多非线性过程。

特定的超声作用可改变植物组织、破碎细胞、加速溶解有效成分、促进扩散和传质。

全学军等[37]对超声提取植物中有效成分的动力学做了研究,认为无扩散阻力的缩核模型能较好地描述植物粉末有效成分的超声提取过程,其控制步骤主要是植物粉末颗粒中核-壳界面层细胞的破碎过程。

超声提取适用于多种天然植物有效成分的提取,如生物碱、萜类化合物、甾体类化合物、黄酮化合物、糖类化合物、脂质和挥发油等提取。

谭洁怡等[38]利用超声波法从裙带菜中提取褐藻多糖硫酸酯(FSP),FSP得率、纯度和硫酸基含量比传统水提法分别提高了23.59%、30.92%和13.94%,而且比传统水提法处理时间短、提取温度低。

保持有效成分活性的同时也减少了色素和蛋白等杂质的析出,简化了提取纯化的流程,是一种良好的提取多糖方法。

超声也可以用于辣椒红素[ 39]、黄酮类物质[40]的提取。


是,超声浸取技术并不总是比传统浸取技术优越。

刘重芳等[41]进行了传统水煎法、渗漉法、超声法等多种丹参提取工艺的比较,发现25、50 kHz 超声浸取0.5或1h,提取物中丹参素和原儿茶醛的含量和浸取率并不比传统方法好。

1.2.3 微波辅助提取技术
微波提取技术(Microwave-Assisted Extraction,MAE)是在传统溶剂萃取技术的基础上发展起来的一项新型萃取技术。

微波是频率为0.3-300 GHz 的电磁波,我国工业及民用的微波频率一般为2450MHz。

微波具有波动性、高频性、热特性和非热特性四大基本特性,可以选择性地作用于可吸收微波的极性分子(如H2O等),使分子在微波电磁场中极为快速地转向及定向排列而发热。

微波直接可作用于被加热物质,因而加热具有选择性、直接性和快速均匀性,保证了能量的充分利用。

Pare 等[42]对微波提取天然植物中的有效成分的机理提出假设,认为微波的选择性加热使细胞内温度升高、压力增大导致细胞壁破裂,细胞内的物质自由流出,被周围介质溶解,从而有效成分被提取。

但也有学者研究发现微波萃取某些植物时,其细胞壁并没有破裂。

无论微波破壁与否,微波对一些极性物质提取的优越性,已得到了众多实验研究结果的肯定。

Ganzler K 等[43]采用微波萃取技术从不同物质中提取生物活性碱,鹰爪豆碱的微波提取率从传统方法的52.3%提高到80.3%;从羽扇豆种子中提取金雀花碱,提取率比传统的振摇提取法提高了20%,大大缩短了提取时间并节约了大量溶剂。

张梦军等[44]用微波提取甘草黄酮,提取时间只用1min,微波法的提取率(24.6g/L)明显优于水提法(11.4g/L)。

邵海等[45]比较了不同方法提取核桃油的效果,结果表明,微波萃取时间明显的缩短(是磁力搅拌法的1/12、索氏提取法的1/20),萃取温度也比传统方法下降,且提油率比传统方法高,得到的核桃仁油与传统方法相比在脂肪酸组成上有了明显的变化,其中不饱和脂肪酸、亚油酸的质量分数都有相当的提高,使核桃油的营养价值明显增加。

韩伟等
[46]研究表明微波辅助提取法适合于提取黄花蒿中的青蒿素,在适当条件下,采用6号溶剂油微波辐射8min 的提取率为84.01%,而采用相同溶剂的索氏提取法提取6h的提取率为60.35%。

微波的穿透深度是有限的,一般对水的穿透深度为2-3cm。

微波提取装置,尤其是大型的微波提取装置的制造还存在一定的困难。

这些因素对微波提取的工业化应用带来一定的障碍,有待我们进一步研究解决。

1.2.4 大孔树脂吸附分离技术
大孔树脂是在离子交换剂和其他吸附剂应用基础上发展起来的一种具有多孔立体结构的人工合成聚合物吸附树脂。

大孔树脂的多孔特性以及巨大的比表面所具有的强大的物理吸附性能使得它可以有效吸附某些有机化合物,被吸附物根据吸附力及其分子量大小可以再经一定溶剂洗脱而达到分离、纯化、除杂、浓缩等目的,可广泛应用于植物有效成分的分离纯化。

刘苇芬等[47]应用H103 树脂从苦瓜中分离苦瓜多酚,其最大吸附量为64.1667mg/g 湿树脂,吸附率、解吸率分别为95.53%、92.72%,具有吸附快、容易解吸、流动性好、操作简单和周期短等优势,因而可望用于规模化生产。

陈静等[48]、用Y 7树脂成功脱除了柑橘汁中的苦味物质柠檬苦素,在该类饮料工业中有相当的应用前景。

该法也成功应用于天然食用色素—栀子黄色素[49]、番茄素[50]等,沙棘籽渣中的总黄酮[51]的提取分离,均得到较好的收率和纯度。

近年来大孔树脂作为一种有效的分离纯化手段,在天然植物有效成分的提取分离中取得良好效果。

但大孔树脂吸附纯化理论尚不完善,其应用规律还需进一步探索。

1.2.5 高速逆流色谱分离技术
高速逆流色谱技术(High-Speed Countercurrent Chromatography,HSCCC)是一种无固相载体的连续液-液色谱技术。

它依靠盘绕成蛇形的聚四氟乙烯管特定的方向性及高速行星式旋转产生的离心场作用,使无载体支持的固定相稳定地保留在蛇形管。

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