天然产物

天然产物活性成分的分离提取技术应用

摘要：天然产物有效成分分离及结构鉴定是非常重要和活跃的研究领域, 从中可以发现和利用其重要的生物活性组分。通过现在各种新技术的应用，可以更加精确地对各种天然产物进行分离提取，并对其中的多种有效成分进行鉴定，同时可以创新天然产物中生物碱、黄酮类、萜类、皂苷类、酚酸类、香豆素类有效成分的分离、纯化及结构鉴定新方法，这对生物制药，保健品开发有着极其重要的推动作用。

关键词：天然产物;分离提取;鉴定;新技术

天然产物活性成分是指从再生资源中提取的具有独特功能和生物活性的化合物，其中许多有效成分是疾病防治、强身健体的物质基础。通过体内外试验和临床验证证明了它们具有抗氧化、抗衰老、抗菌消炎、抗癌、提高免疫力、降血脂、降血糖等功效。目前，国内外对天然产物活性物质进行了全方位和多领域的研究，研究其原料及原料的栽培和培养技术，以期获得高含量活性成分的原料，研究天然产物的提取分离制备技术、活性物质的构成与结构、功效和机理等，方兴未艾。研究的主要目的和实际的应用在于开发生产功能保健食品、添加剂或药品。

我国目前生产的天然产物产品占国际市场的份量相对较低,这与我国提取、分离与鉴定技术落后、设备现代化程度低等研究条件不无关系。因此,要充分挖掘天然产物独特优势,实现其产品应用现代化,其首要问题是解决天然产物中活性成分的提取与分离技术问题。近年来,随着一些新技术不断涌出,极大地提高了有效成分的收率和纯度以及中药制剂的有效性、稳定性。本文将就天然产物以及新兴的提取分离技术进行论述。

一提取分离天然产物过程中应用到的新技术

天然产物的提取分离制备技术，传统方法主要是溶剂萃取，如热水浸提、碱液提取和醇类提取等。其它溶剂的考察主要集中在如丙酮、乙酸乙酯、乙醚、苯、氯仿、正丁醇等有机溶剂对活性物质的提取上，但新技术的应用使天然产物活性成分的生产周期大大缩短，功耗大幅降低，极大地提高了活性成分的收率和纯度以及产品的有效性、稳定性。

1.超临界流体萃取技术

超临界萃取技术（Supercritical Fluid Extraction,SFE）一般采用CO2作为萃取剂，具有工艺简单、无有机溶剂残留、操作条件温和、不易破坏有效成分的优点。超临界流体萃取技术是20世纪60年代兴起的一种新型提取分离技术。20世纪80年代中期，超临界萃取技术特别是超临界二氧化碳萃取技术逐步应用于中药有效成分的提取分离及分析，是研究和应用较为成功的一项新技术。其原理是利用超临界流体的独特溶解能力和物质在超临界流体中的溶解度对压力、温度的变化非常敏感的特性，通过升温、降压手段（或两者兼用）将超临界流体中所溶解的物质分离出来，达到分离提纯的目的，它兼有精馏和萃取两种作用［1］。

随着研究的不断深入，发现全氟聚醚碳酸铵能使二氧化碳与水形成分散性很好的微乳液，从而把超临界二氧化碳萃取技术的应用范围扩展到水溶液体系，现已经使强极性化合物蛋白质的提取成为可能。超临界流体萃取设备属高压设备，一次性投资较大，运行成本高，因此这一技术目前在工业生产中较难普及。但随着国产化、工业化超临界二氧化碳萃取生产设备的开发，超临界萃取技术将在活性成分提取领域发挥巨大的作用［1，2］。

2.超声波提取技术

超声波提取技术（Ultrasonic Wave Extraction）是利用超声波产生的强烈的空化效应、机械振动、高的加速度、乳化、扩散、击碎和搅拌作用，增大物质分子运动频率和速度，增加溶剂穿透力，从而加速药物有效成分进人溶剂，促进提取的进行。实验表明，超声提取可以缩短提取时间，提高有效成分的提出率，提高药材的利用率，节约能源，并且避免了高温对提取成分的影响。超声波提取技术能提高提取率，但它对提取瓶放置的位置和提取瓶的瓶壁玻璃厚薄要求较高，这两个因素直接影响超声效果，而且目前超声波提取技术主要用在小型实验室，要用于大规模的工业生产，还要解决有关工业设备放大的问题［3］。

3.微波辅助萃取技术

1986年Ganzler首先报道了微波用于天然产物成分的提取, 20年来,此项技术已广泛应用于食品、生物、制药、环境样品及天然产物的提取。微波辅助萃取(microwave2assisted extraction,MAE)是利用极性分子可迅速吸收微波能量的性质,将样品放在不吸收微波的样品杯中,加溶剂后置于密封的萃取罐中进行萃

取。天然植物的有效成分往往包埋在细胞壁或液泡内植物细胞壁,主要是由纤维素构成的,具有一定的硬度, 是植物有效成分提取的主要屏障。微波辐照导致细胞内的极性物质尤其是水分子吸收微波能量而产生大量的热,使细胞内温度迅速升高,液态水经汽化产生的压力可将细胞膜和细胞壁冲破,形成微小孔洞。进一步加热,细胞内部和细胞壁水分减少,细胞收缩,表面出现裂纹。孔洞和裂纹的存在使细胞外液体易于进入细胞内,溶解并释放细胞内产物[4]。目前,借助萃取过程中随时引入新鲜溶剂,动态微波萃取技术得到发展,这样便使得萃取效率更高,导出的萃取液与分析仪器在线联用,易于实现自动化[5]。

4.高速逆流色谱技术

高速逆流色谱技术(HSCCC)首创于20世纪80年代初,是美国Ito教授发明的一种新颖的分析分离技术。它是一种不用任何固态支撑体或载体的液液分配层析法,能够完全排除固体载体导致的不可逆吸附和对样品的玷污、失活、变性等影响,能实现对复杂混合物中各组分的高纯度制备量分离。其分离原理是在内径约1. 6mm的细管绕成的螺旋管柱里,互不相溶的两相溶剂能在重力场的作用下形成分段状态。恒流泵输送载着样品的流动相穿过固定相,在螺旋管的高速转动下,两相就会沿螺旋管纵向分开,由于不同的物质在两相中具有不同的分配系数,在柱中的移动速度也不同,从而使样品得到有效的分离。

5.双水相萃取

Albertsson于20世纪50年代后期开发了双水相萃取(ATPE) ,又称双水相分配法。双水相萃取现象是当两种聚合物或一种聚合物与一种盐溶于同一溶剂时,由于聚合物之间或聚合物与盐之间的分子空间阻碍作用,无法相互渗透,当聚合物或无机盐浓度达到一定值时,就会分成不互溶的两相,因为使用的溶剂是水,所以称为双水相。双水相萃取法属于液—液萃取,其原理是当物质进入双水相体系后,由于表面性质、电荷作用和各种力(如憎水键、氢键和离子键等)的作用和溶液环境的影响,使其在上、下相中的浓度不同,即各成分在两相间的选择性分配,从而达到萃取的目的[6].

6.膜分离技术

膜分离技术以选择性透过膜为分离递质，当膜两侧存在某种推动力f如压力差、浓度差、电位差等1时，原料侧组分选择性的透过膜，以达到分离、提纯目