天然产物分离新技术

［ 26 ］ 孟祥颖
Braca
［ 27 ］
参 考 文 献
1 潘 见，陈 强，王 国 霞 等. ［ （4 ） ： J］ . 农 业 工 程 学 报，1998 ， 223 ! 233 2 3 4 5 6 邓启焕，高勇. ［ （ ： J］ . 中草药， 1999 ， 30 6） 419 ! 422 M aurici o A. ［ J］ . Food Che m . ， 2002 ， 78 ： 111 ! 117 Rostagno ， 尹莲. ［ （ ： J］ . 食品工业， 1999 ， 3） 10 ! 11 赵 兵， 王 玉 春， 吴 江 等. ［J ］ ： . 化 工 冶 金，2000 ，21（3 ） 310 ! 313 秦 炜，郑 涛，原 永 辉. ［ ： J］ . 清 华 大 学 学 报，1998 ，38（6 ） 46 ! 48 7 8 9 张尊听，杨伯伦. ［ （ ： J］ . 食品科学， 2002 ， 23 5） 31 ! 33 毕丽君，李慧. ［ （ ： J］ . 食品科学， 1999 ， 12 ） 35 ! 37 Ganzler K I ，S zi nai I ， Salgo A. ［ J ］ . Journal
［ 20 ］ 。采用多孔硅 一起的高分辨率技术，如赵锁奇
取速率 葛根异黄酮 20 m i n 高于传统工艺10 h 的结果 黄酮 萃取率达94. 6 %
微波在天然产物的提取中也有许多用途 （见表 ，其特点是在植物内部迅速加热，并可使内部组 2） 织在很短的时间内破裂，微波萃取可显著降低溶剂 用量，减少提取时间，提高收率。
［ 10 ］
Xuej un Pan
［ 11 ］
1. 3
双水相萃取技术
胶为固定相，CO2 及极性携带剂萃取分离黄酮和生 物碱获得成功，建立了克级分离工艺。 大孔 吸 附 树 脂 用 于 天 然 产 物 的 分 离 纯 化 如 表4 。
表4 大孔吸附树脂用于天然产物的分离纯化
天然产物 大孔树脂 收 收率85 % 可综合提取甘草黄酮 可分离多个组分 收率70 % 率 参考文献
收稿日期 2003 -05 -12 。 基金项目 国家自然科学基金重点项目 （No. 20136020 ） 和北京市自 然科学基金项目 （No. 2032013 ） 资助。 作者简介 谭天伟 （ ，男，教授，长江学者。研究方向为生 1964 —） 物化工。电话 010 -64416691 。
天然产物的提取方法
豆根总碱提取率达86 % 。
第7 期
谭天伟：天然产物分离新技术
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产物的分离纯化的例子如表 5 。单纯用 Sep hardex L~-20 和 Sep hardex L~-60 分离天然产物还有一 定问题，如凝胶容易产生涨落，使分辨率降低。
表5
天然产物 银杏黄酮 人参黄酮苷 叶子黄酮
技术多样化。天然产物分离纯化技术发展很快，不 断融入新的技术如分子精馏、分子印迹等。 中国天然产物的分离和纯化技术还比较落后， 和国外差别较大，特别是制备色谱等高纯度制备分 离技术，导致中国目前依然是粗产品加工为主。因 此新型分离纯化技术的研究特别是一些平台技术如 制备色谱等对中国中药现代化和新药开发有重要 意义。
天然活性成分在天然动植物资源中含量比较
低，因此分离纯化的第一步便是将目标产物从大量
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化
工
进
展
2003 年第22 卷
表1 超声在天然产物提取中的应用
提取物质 茶多酚 青蒿素 姜黄素 效 比水提取法高40 % 提取率可达83 % 改善溶剂萃取，提高浸取率和浸 果 参考文献
［ 4］ 尹莲 ［ 5］ 赵兵 ［ 6］ 秦炜 ［ 7］ 张尊听 ［ 8］ 毕丽君
［ 12 ］
葛根黄酮 D102 ， DA201 甘草黄酮 AB8 淫羊霍苷 银杏黄酮 YF -1 A1 型
2 . 2 凝胶层析 从安全上考虑，多糖凝胶型的层析比硅胶、聚 酰胺好，而且处理负载量比硅胶和大孔吸附树脂 高。 多 糖 凝 胶 层 析 如 Sep hardex L~ - 20 、 Sep hardex L~ - 60 和 Su perose 等，非特异性吸附 少，一般以有机溶剂如甲醇、丙酮和氯仿等为流动 相，对天 然 产 物 的 负 载 量 最 高 可 达 300 mg／ mL 。 ~ans 系统地研究了 Sep hardex L~ -20 在天然产物 中的应用，分离的产物达到20 多种。 Sep hardex L~ -20 和 Sep hardex L~ - 60 是凝 胶过滤介质经过羟丙基改性后的适合小分子天然产 物及药物分离纯化的介质。其中 Sep hardex L~ 20 适合小分子的分离纯化，Sep hardex L~ - 60 适 合中小分子的分离纯化。这两种凝胶对天然产物和 药物的负载量都达到 20 "100 mg／ mL 。用于天然
2. 3
分子精馏和短程精馏
分子 精 馏 （molecular distillati on ） 和短程精馏 （ （残留气 short - pat h distillati on ）都是在高真空下 进行的精馏技术，其中分子蒸发 体压力!0. 1 Pa ） 的距离和分子运动自由程相近。因此分子精馏的分 辨率较高，可以分离沸点相近、较高分子量的高沸 点或热稳定性差的物质。分子精馏特别适合于油溶 性的天然产物的分离，可将产物分离纯化，如表 6 所示。
化 2003 年第22 卷第7 期
工
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CHEM I CAL I NDUSTRY AND ENG I NEERI NG PROGRESS
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专题报道
wenku.baidu.com
天然产物分离新技术
谭 天 伟
（北京化工大学，北京市生物加工过程重点实验室，北京 100029 ）
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摘 要 关键词
表3 双水相萃取技术在天然产物分离中的应用
分离天然产物 双水相体系 蜕皮激素 UNON／ （ ecdysone ） Reppal PES 黄苓苷 EOPO／ K3 PO4 （ baicali n ） 谷胱甘肽 EOPO／ K3 PO4 甘草酸 EOPO／ K3 PO4 甘草素 银杏黄酮 乙醇 ／ K3 PO4 PEG／ K3 PO4 分离效率 88 % " 92 % 分配系数为 30 " 35 产率达80 % 以上甘 草酸单铵盐的总 收率达68. 4 % 收率91 % ，纯化倍 数2. 6 相比为0. 56 ，萃取 率达98. 2 % 参考文献 M odli n
［ 21 ］ 崔九成 ［ 22 ］ 周长凤 ［ 23 ］ 乔小云 ［ 24 ］ 陈冲
双水相萃取技术是瑞典 Per A l bersson 教授首 先发现并研究的一种分离技术，由于其具有对生物 产品稳定性好、易于放大的优点，而在生物大分子 如蛋白质、核酸和细胞器等产品中得到广泛应用。 20 世纪90 年代以来，双水相萃取还用于天然产物 的分离纯化，如表3 所示。
对天然产物的提取方法和分离精制方法进行了综述。对天然产物的提取方法如双水相萃取、超临界萃
取、微波提取、超声波提取和液膜提取等进行了论述，并对分子精馏、大孔吸附树脂、凝胶色谱和分子印迹等 技术在天然产物分离精制上的应用进行了介绍。对各种方法的特点和不足进行了比较。 天然产物，分离，纯化，微波，超临界萃取，分子精馏，凝胶色谱，分子印迹 文献标识码 A 文章编号 1000 -6613 （ 2003 ） 07 -0665 -04 中图分类号 G 503
［ 13 ］ 李伟 ［ ］
M ei 14 ［ 15 ］ 霍清 T an
［ 16 ］
［ 17 ］ 张春秀
1 . 4 液膜分离和反胶团萃取 液膜分离技术是美籍华人黎念之博士首先提出 的方法，其主要特点是传质速度快、能耗低。
［ 18 ］ 液膜分离技术已用于黄连素的分离 和北豆 ［ 19 ］ 根碱的分离 。黄连素提取量可达 75 % 以上，北
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。而且天然产 物安全性高，已成为医药、食品及饲料的重要来 源。如 美 国 1983 年 !1994 年 批 准 的 520 种 新 药 中，天然产物占289 种，新型食品添加剂中天然产 物所占的比例由36 % 增加到54 % 。 天然产物活性成分包括有黄酮、多酚、萜类等 几百种，其分子主要特点有：相对分子质量较低， 从几百到几千；具有一定的极性，可溶于许多有机 溶剂中。天然活性成分的提取是中药现代化的重要 组成部分，但目前中国中药主要是传统的中药丸、 散等药剂，经济效益低，而以天然产物为主的保健 食品和药物目前具有相当的市场。但由于对中药中 真正有效的成分并不了解，或由于分离纯化困难， 很难达到和国际接轨的要求。在天然产物分离纯化 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 升传统中药行业有重要意义，而且纯化后的天然产 物本身可形成新的经济增长点。 天然产物有效成分分离纯化的难点在于：天然 产物有效成分含量低，难于富集；体系复杂，大分 子和小分子，生命和非生命物质共存，特别是存在 结构相近的异构体，分离纯化难点大；许多天然产 物热敏，易水解等。天然产物的分离纯化包括目标 产品从动植物资源中的提取和纯化精制两部分。
的动植物组织中提取出，达到富集目标产物的目 的。传统的天然产物提取方法是采用水或有机溶剂 在一 定 条 件 下 搅 拌 提 取 天 然 有 效 成 分。如 潘 见
［ 1］ 采 用热水在80 C 下加热提取葛根黄酮。传统的 提取方法简便，但是处理时间比较长，往往会造成
天然活性成分的分解，造成收率和纯度降低。下面 是一些新的高效天然产物的提取方法。 ! " ! 超临界萃取 超临界萃取技术 （ su percritical fl ui d extracti on ， 一般采用 CO2 作为萃取剂，具有工艺简单、 SFE ） 无有机溶剂残留、操作条件温和，不易破坏有效成 分的优点。 超临界萃取特别适合于从天然资源中提取脂溶
2
精制方法
将天然活性成分从动植物资源中提取后，一般
还需要将目标产物精制，得到纯度高的产品。目前 天然产物的精制方法主要有以下几种。 2 . 1 硅胶和大孔吸附 层析方法是天然产物分离纯化最有效的方法， 可用于天然产物分离的吸附层析介质包括硅胶和大 孔吸附树脂。 聚酰胺树脂具有很多酰胺键，可和含有酚基和 羟基结构的天然产物形成氢键，使黄酮之类的天然 产物得到分离。 聚酰胺吸附树脂的分离效率比较高，但其弱点 是树脂有时会有酰胺基单体脱落，而酰胺单体是有 毒的，因此在某些天然产物分离纯化中还是不能采 用的。 超临界色谱是将超临界技术和色谱技术结合在
表2 微波在天然产物分离纯化中的应用
提取物质 鹰爪豆碱 紫杉醇 甘草酸 效 果 参考文献 Ganzler
［ 9］
溶剂法提取率52. 3 % 提高到 80. 3 % 传统方法溶剂成本380 ! ／ g， 微波方法92 ! ／ g 12 m i n 3 次提取相当于传统 提取时间22 倍
M atti na
［ 2］ 性成分，如邓启焕等 采用甲醇作夹带剂用 SFE
技术从银杏叶中提取银杏黄酮，目前已建立了中试 装置。Rostagno［3 ］ 采用 CO2 超临界萃取分离大豆异 黄酮，研究了多种参数如压力、温度等对萃取的影 响，认为超临界萃取比传统的溶剂萃取好。 ! " # 物理场强化提取 在传统的溶剂萃取中加入某种物理场，如微波 或超声波等，强化萃取，减少萃取时间，降低活性 物质的降解。 超声处理是一种物理场强化提取技术，其利用 超声空化的作用，使物质内部微气核在超声场中震 动、生长和破裂。超声强化提取技术在天然产物的 提取中应用如表1 所示。
Sephardex LH-20 和 Sephardex LH-60 用于天然产物分离纯化的例子
分离效果 Sephardex L~-20 负载量达 100 mg／ g ，分离效率达90 % Sephardex L~-20 采用 Sephardex L~-20 可分离 出3 种黄酮 参考文献 ~ans
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