生物碱的提取方法研究进展

P rogress on the M ethod of Extraction of A lkaloids
Zhang Dehua , H uang Renshu, Zuo L ou , Geng Chaohui ( Departm ent of Che m istry and L ife Sc ience , W est Anhu iU niversity , Lu an 237012 , Ch in a) Abstract A lk alo id s are alka lin e n itrogenous o rgan ic com pounds , w hich w id ely ex ist in the natu ra l plants . M ost o f alka lo ids have sig nificant physio lo g ical activ ity , w hich are the effective in gred ie nts in m any m edic in al plants . T he extract io n and purifica tio n technology is the key issue in alk alo id prepara t io n . T he m ethods and the applica tio n o f new techno lo g ie s in extract ing and pur ify ing alka lo ids are re view ed . M oreover the prospect of a lk alo id preparation is discussed . K ey w ord s alka lo ids; ex traction ; separat io n ; developm ent 生物碱 ( alka lo ids) 一般指存在于生物体内的碱 性含氮化合物, 多数具有复杂的含氮杂环 , 有光学活 性和显著的生理效应 。生物碱是 植物次生代谢 产物中较大的一类, 目前从植物中分离出的生物碱 约有 5000~ 7000 种 , 由于生物碱种类繁多 , 结构复 杂 , 来源不同 , 分类方法众多。一些生物碱因其具有 抗肿瘤、 抗炎、 抗病毒、 抗血小板凝集、 抗心律失常以 及抗高血压等心 血管疾病的作 用, 因此 , 使它在卫 生、 医药等方面有着巨大的应用潜力 , 近年来成为人 们研究的热点。 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
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。亲脂性
有机溶剂提取法提出的总生物碱一般只含有亲脂性 生物碱 , 不含水溶性生物碱。这种方法得到的生物 碱杂质较少 , 易于进一步纯化。但溶剂渗入能力较 弱 , 需反复提取。陈平 在延胡索总生物碱提取与 分析方法比较中发现用碱化氯仿提取含量高 , 相对 偏差和变异系数最小 , 方法简单可行。 溶剂提取法按具体操作又可分为浸渍法、 渗漉 法、 煎煮法、 回流法、 沉淀法、 盐析法和结晶法等。 1 . 4 浸渍法 浸渍法 ( m aceration ) 是将处理过的材料用适当 的溶剂在常温或温热的情况下浸泡获取有效成分。 该法对热敏性物质的提取有利 , 操作简单易行 , 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。对于不宜热浸特别是从淀 粉 较 多 的 物质 中 提 取 生 物 碱 , 一 般 采 用 冷浸 取 16
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Baidu Nhomakorabea
待萃取成分的溶解度, 从而提高萃取效果。常用的 夹带剂大多为甲醇、 乙醇、 丙酮、 氯仿等有机溶剂 , 此 外水、 有机酸、 有机碱等也可用作夹带剂。夹带剂的 加入 方式 有静 态加 入 和动 态 加入 两种 。张 良 [ 14] 等 等以乙醇夹带剂, 在 20 MP a , 萃取温度 45∋ , 萃取时间 2 h , 从川贝母中提取游离生物碱 , 萃取率 达 0 . 195% 。 2 . 4 双水相萃取技术 双水 相 萃 取 ( aqueous tw o - phase extraction , ATPE ) 是由 2 种聚合物或聚合物与无机盐在水中在 适当的浓度等条件下形成互不相溶的两相体系, 利 用待分离物在两水相中分配系数的不同而实现提取 分离的方法。目前最常用的双水相体系有聚乙二醇 ( PEG ) /葡 聚糖体 系、 PEG /无机 盐体 系、 表面活 性 剂 /表面活性剂体系、 普通有机溶剂 /无 机盐体系、 双 水相胶束体系、 温敏性双水相体系、 热分离双水相体 系、 离子液体 /无机盐体系等
收稿日期 : 2010- 01- 18 基金 项 目 : 安 徽 省 高 校 省 级 自 然 科 学 基 金 重 点 项 目 ( K J2008A 15ZC) 作者简介 : 张德华 ( 1957- ) 男 , 教授 , 研究方 向 : 天然产 物开 发。
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提高。本文对近年来生物碱提取与纯化方法进行了 综述。
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2 生物碱提取新技术
2 . 1 微波辅助萃取技术 微波辅助萃 取 ( m icrow ave- assisted extraction , MAE )是利用微波与介质的离子和偶极分子的相互 作用 , 促使介质转动能力跃迁 , 加剧热运动, 使细胞 壁破裂, 胞外溶剂易于进入细胞内 , 溶解并释放胞内 产物 , 具有强力、 瞬时、 高效等特点
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法 。 1 . 5 渗漉法 渗漉法 ( percolat ion ) 的提取过程类似多次浸取 过程 , 是将药材粉 末装在渗漉器 中, 不断添 加新溶 剂, 使其渗透过药材 , 自上而下从渗漉器下部流出的 一种浸出方法。当溶剂渗进药粉且溶出成分比重加 大而向下移动时, 上层的溶液或稀浸液便置换其位 置, 造成良好的浓度差, 使扩散能较好地进行故浸出 效果优于浸渍法, 浸出液可以达到较高浓度。 此法常温操作不需加热 , 提取物含杂质少, 提取 率高、 溶剂用量少, 过滤要求较低 , 使分离操作过程 简化 , 尤其适用于热敏性、 易挥发且有效成分含量较 低或贵重药材提取。渗漉法的操作技术要求较高, 否则会影响提取效率, 当提取物为黏性、 不易流动的 成分时, 不宜使用该法。 1 . 6 煎煮法 煎煮法 ( decoct ion ) 是中药最早、 最常用的制剂 方法之一 , 将药材粗粉加水加热煮沸, 适用于易溶于 水的生物碱提取。直火加热时最好时常搅拌, 以免 局部药材受热太高 , 容易焦糊。 此法简便, 药中大部分成分可被不同程度地提 出, 但含挥发性生物碱及遇热易破坏的生物碱不宜 用此法。 1 . 7 回流法 回流法 ( c ircum flu ence) 是以乙醇等易挥发的有 机溶剂为溶媒 , 对浸出液加热蒸馏 , 其中挥发性溶剂 馏出后再次冷凝, 重新回到浸出器中继续参与浸取 过程 , 多采用索氏提取器完成。此法操作简便, 提取 率较高, 但受热易分解的成分不宜使用此方法。
第 29 卷第 5 期 2010 年 10 月 do:i 10 . 3969/ .j issn. 1006- 9690. 2010. 05. 004
中国野生植物资 源 Ch inese W ild P lant R esources
V o.l 29 N o . 5 O ct . 2010
生物碱的提取方法研究进展
1 生物碱提取的传统方法
生物碱提取方法较多, 绝大多数生物碱是利用 溶剂提取法进行提取。生物碱的溶解性能是提取与 [ 2] 纯化的重 要依据 。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 [ 3] 及数目、 溶剂种类都有密切关系 。大多数生物碱 可与酸结合成盐而溶于酸中, 加碱至碱性又可以成 为游离态。根据相似相溶的原理 , 极性强的生物碱 亲水性较强, 易溶于极性溶剂 ; 极性弱的生物碱亲脂 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。 1 . 1 水或酸水提取法 水是常用的极性溶剂, 具有碱性的生物碱在植 物体内多以生物碱盐的形式存在 , 可直接以水作为 15
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。另外微波可
根据不同结构物质吸收能力的差异 , 对某些组分选 择性加热 , 可使被萃取物质从体系中分离进入萃取 剂
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第 5期
张德华 , 等 : 生物碱的提取方法研究进展
相对于传统方法, 微波萃取质量稳定、 产量大 , 选择性高、 节省时间且溶剂用量少、 能耗较低。但微 波萃取受萃取溶剂、 萃取时间、 萃取温度和压力的影 响 , 选择不同的参数条件 , 往往得到 不同的提取效 果。 2 . 2 超声辅助提取技术 超声辅助 提取 ( u ltrasound- assisted ex traction, UAE ) 的 3 个理论依据是超声波热学机理、 超声波机 [ 11] 械机制和空化作用 。超声波空化产生的极大压 力造成被破碎物细胞壁及整个生物体瞬间破裂 , 同 时超声波产生振动作用加强了细胞内物质的释放、 扩散及溶解 , 加速植物中的有效成分渗透进入溶剂 而使提取效率获得提高。 利用超声技术可以缩短提取时间、 提高提取率 , 并且无需加热, 提高了热敏性生物碱的提取率且对 其生理活性基本没有影响 , 溶剂使用量相对较少, 可 以降低成本。 2 . 3 超临界流体萃取技术 超临界流体萃取 ( supercritica l flu id s ex traction, SFE) 是 20 世纪 70 年代末兴起的一种新型生物提 取技术。其原理是利用压力和温度对超临界流体溶 解能力的影响而实现对极性大小、 沸点高低和分子 量大小不同的组分间的选择性分离。利用超临界流 体 ( supercritical fluids, SF ) 特有 的理化性 质使其具 有比液体溶解能力大、 比气体易于扩散和运动且传 质速率远高于液相过程的特点 , 从液体或固体中萃 取目标组 分。目 前 普遍 采用 的 SF 为 CO2。 赵宋 亮
张德华, 黄仁术 , 左 露, 耿朝辉
( 皖西学院化学与生命科学系 , 安徽 六安 237012) 摘 要 生物碱是广泛存在于自 然界天然植物中的碱性含氮有机化合物 。 大多数生 物碱具有显 著的生理活 性 , 是
许多药用植物的有效成分 , 提取与纯化是生物碱制备的关键环节 。 综述了生物碱 制备的传统 方法及新 技术的应用 进展 , 分析了它们的原理及优缺点 , 探讨了生物碱制备的发展前景 。 关键词 生物碱 ; 提取 ; 分离 ; 进展 文献标识码 : A 文章编号 : 1006- 9690( 2010) 05- 0015- 06 中图分类号 : Q 946. 88
中国野生植物资 源
第 29 卷
提取溶剂。而弱碱性或中性生物碱则以不稳定的盐 或游离的形式存在, 这部分生物碱的亲水性较弱, 为 增加其溶解度, 可采用酸水为提取液 , 使生物碱与酸 作用生成盐而得到提取。酸水常用 0 . 5 % ~ 1 %的 [ 4] 乙酸、 硫酸、 盐酸或酒石酸 等为溶剂。张灿 在蝙 蝠葛粗总碱 的提取中则采用 0. 5 % 的硫 酸溶液提 取 , 随后再利用碱水沉淀法制得粗总碱。 1 . 2 醇类溶剂提取法 游离的生物碱及其盐类一般都能溶于乙醇 , 因 此乙醇作为生物碱的提取溶剂应用较为普遍。一般 采用稀乙醇 ( 60 % ~ 80 % ) 或酸性 乙醇作 提取溶 剂。醇类溶剂提取液中除含有生物碱及其盐类外 , 尚含有大量的其它脂溶性杂质 , 用稀醇提取的还含 有一些 水溶 性 杂 质, 需 进 一 步 处理。黄 新 异、 赵 宇 等在逆流萃取法提取甘肃棘豆 中的苦马豆素 中采用 75% 的乙醇为溶剂回流提取, 随后将提取液 经回收乙醇、 调 pH、 萃取、 上柱分离和重结晶等操作 处理后 , 最终得到苦马素, 提取率为 23 m g / kg 。 1 . 3 亲脂性有机溶剂提取法 大多数游离生物碱都是脂溶性的 , 因此可以采 用亲脂性有机溶剂 , 如氯仿、 二氯甲烷或苯等提取。 由于生物碱一般以盐的形式存在于植物细胞中 , 故 采用亲脂性有机溶剂提取时 , 必须先使生物碱盐转 变成游离碱 , 即先将药材粉末用石灰乳、 碳酸钠溶液 或稀氨水等碱水湿润 后再用溶剂提取