从百合中提取分离秋水仙素的研究进展

从百合中提取分离秋水仙素的研究进展应化1班U201010305杨杰摘要：秋水仙素是从百合科植物秋水仙球茎中提取出的一种天然生物碱，其代谢产物为去甲秋水仙素，为高效抗痛风药，临床应用已有200年历史[1]，用于治疗关节疼痛和痛风。目前，秋水仙素及其衍生物除作为抗痛风、抗肝炎、抗肿瘤等新药外[2]，在农业培育及生物研究中也有较多的应用。从百合中提取分离秋水仙素的方法有：有机溶剂萃取法、回流提取法、超临界二氧化碳流体萃取法、超声波提取法等。本文就以上方法进行了较为详细的讨论。关键词：百合；秋水仙素；提取分离方法1.百合及秋水仙素的简介1.1百合简介：百合，是百合科(Liliaceae)百合属(Lilium)所有种的总称,是多年生草本植物,大多都具有根状茎、块茎或者是鳞茎,少数种为乔木、半灌木或灌木[3]。主要分布在亚洲东部、欧洲、北美洲等北半球温带地区。全球已发现有百多个品种，中国是其最主要的起源地。贺世洪等[4]利用极谱法,采用二阶导数直接测定了百合中秋水仙碱的含量。1.2秋水仙素简介：秋水仙素，又名秋水仙碱，是一种生物碱，因最初从百合科植物秋水仙中提取出来，故名，结构式如图1。纯秋水仙素呈黄色针状结晶，熔点157℃。易溶于水、乙醇和氯仿。味苦，有剧毒。秋水仙素能抑制有丝分裂，破坏纺锤体，使染色体停滞在分裂中期[5]。图1秋水仙素的结构式1.2.1.秋水仙素在医学上的应用1）秋水仙素对原发性痛风[6]有特异作用，可在12～24h内减轻炎症并迅速止痛。2）秋水仙素是抑制细胞有丝分裂的一个典型代表，可抑制DNA的合成。由于秋水仙素能抑制癌细胞的增长，所以临床上广泛用于治疗癌症，特别对乳腺癌疗效明显，对皮肤癌、肝癌、白血病和何杰金氏病等亦有一定作用。1.2.2秋水仙素在科研中的应用秋水仙素具有独特的性质，能阻碍细胞分裂中纺锤体的形成，故可使植物细胞染色体倍增。因此，秋水仙素在农业上被广泛用于制备有二倍染色体的三倍体、四倍体种子。借此方法，农业专家可做出无籽西瓜、大番茄、葡萄以及维生素含量更丰富的蔬菜等农作物[7]。2.提取分离方法秋水仙素的提取方法有：有机溶剂萃取法、回流提取法、超临界二氧化碳流体萃取法、超声波提取法等。2.1.有机溶剂萃取法方法1：[8]秋水仙素是极性分子，与百合中的酸性成分结合而以盐的形式存在，因此，在提取前需对百合粉进行碱化。可以选用氨水做为碱化试剂。将百合去根，剥片，洗净后于50℃烘烤约10h至干，粉碎，过筛得百合粉。称取百合粉2g,包好后用10ml氨水充分碱化，然后用提取剂提取（具体操作见下&）。将提取液过滤，浓缩，再将浓缩液用2%H2SO4调pH至2，每次用10ml氯仿进行萃取，共萃取3次。再将萃取液合并，减压浓缩，干燥，得粗提物。称取适量粗提物，溶解，准确定容至50ml,再用孔径为0.45μm的滤膜过滤，用高效液相色谱仪（检测波长220nm)测定滤液中秋水仙素的含量。2.1.1提取剂种类对提取效果的影响分别选用甲醇，乙醇，丙酮，氯仿作提取剂，用索氏提取器提取，结果如表1所示，由表可知乙醇是最好的提取剂。这是因为乙醇具有较强的渗透力，且乙醇与秋水仙素之间可以以氢键结合。表1不同溶剂的提取结果&加70%乙醇20mL，水浴回流2次,温度40℃，每次1.5h[9]。在最佳组合条件下进行萃取，粗提物含秋水仙素0.049%。方法2：[10]将新鲜百合球茎一一撕开，洗去泥土，自然晾干后在60℃左右烘至全干，然后打碎过筛备用。称取百合粉120g，经乙醇(80%~90%)浸泡过夜，于75~80℃下回流约10h，浓缩制得浸膏;浸膏用去离子水(50~60℃下)溶解，常温减压过滤除去不溶物;水提取液用石油醚(50ml×3)萃取，去掉蜡质物得到石油醚部分A;水溶液再用乙醚(50ml×3)萃取，乙醚萃取物浓缩得乙醚部分B;而后，水溶液用1%H2SO4调节pH约为2.5，此酸性水溶液用氯仿(40ml×3)萃取，浓缩得酸性氯仿提取物部分C;酸性水溶液用5%氨水调节PH约为9，过滤，滤液用氯仿(30ml×3)萃取浓缩而得碱性氯仿提取物部分D(碱性生物碱部分)。其分离过程见图2。图2百合提取液的分离过程该方法的优缺点：所用仪器和设备简单，一般实验室均可进行，但操作很繁琐复杂。2.2回流提取法[11]2.2.1一种富含秋水仙素的黄花（百合类的一种植物）提取物的提取方法，包括以下步骤：取1g黄花清洗干净，加入8ml50%-95%的乙醇，浸提，在80-85℃下回流提取3-5小时，取出上清液，剩下的残渣同样用上面的方法再次进行回流提取，取出上清液，合并两次上清液，过滤，回收乙醇至无醇味，在70-75℃下干燥18-24小时，得富含秋水仙素的黄花提取物。2.2.2优点：适合富含秋水仙素的百合类植物，工艺方法简单，最后提取物中不含有毒的有机溶剂，且易操作，投资小，避免了化学合成工艺中常见的污染问题，环保节能。2.3超临界二氧化碳流体萃取法[12]2.3.1超临界二氧化碳流体萃取百合中的秋水仙素[13]先将百合干片粉碎过0.75mm筛备用。称取百合粉50g,在30ml氨水中充分浸泡30min,风干后装入500mL的不锈钢萃取釜中,开启主泵,在40℃和18MPa时,以300mL95%乙醇为提携剂将百合静态萃取30min,再开启小泵动态萃取2h,得萃取物270mL。2.3.2萃取物中秋水仙素的含量测定[13]将所得萃取物除去溶剂并干燥后即得萃取粗品380mg。萃取物粗品用甲醇定容至50mL,用高效液相色谱法(外标法)测定其中秋水仙碱含量（检测波长220nm)。2.3.3萃取条件的选择李新社[8]等研究了提携剂、萃取压力、萃取温度、萃取时间等条件对萃取效果的影响。最后得出最佳的萃取条件为：提携剂为乙醇，萃取压力18MPa，萃取温度40℃，萃取时间2h。在最佳条件下，从百合中提取秋水仙素的含量为0.043%。2.3.4超临界流体萃取法的优点超临界流体萃取法具有萃取温度低，萃取效率高，萃取选择性好等优点，并能使有效成分不被破坏，比较适合中草药的提取与分离。2.4超声波提取法2.4.1秋水仙碱提取工艺[14]原料→预处理→提取→浓缩→定容→测定→计算提取率2.4.2预处理将百合原料洗净后60℃下烘干粉碎过筛备用。2.4.3提取依次称取上述样品1.0000g，放入50mL三角瓶中，加入60%（体积浓度）20ml的乙醇，在38℃、100W超声提取40min[15]，将反应后的溶液放入离心机中3000r/min离心5min，取上清液。2.4.4真空浓缩取样品上清液，采用旋转蒸发仪，在60℃下回收乙醇并浓缩提取物，浓缩制得浸膏,浸膏用去离子水溶解过滤除去不溶物；提取液用石油醚、乙醚、氯仿萃取后除去溶剂干燥即得秋水仙碱粗提物，将浓缩液用提取剂定容至50mL。取一定溶液备用，再利用高效液相色谱检测定粗品中秋水仙碱的含量。在最佳提取条件下，百合中秋水仙碱的提取率为0.0122%。2.4.5超声波提取法的优点[15]百合经超声处理后，细胞膜破碎，促进了有效成份的溶出，因此超声波法提取秋水仙碱具有很大优越性。该方法与传统方法相比，具有省时、高效、节能、操作简单等优点，是一种比较理想的提取方法。3.总结与展望以百合为原料，采用有机溶剂萃取法、回流提取法、超临界二氧化碳流体萃取法[16]、超声波提取法等方法都具有萃取温度低，萃取效率高，萃取选择性等优点。但前两种方法操作起来较为麻烦，后两种方法操作简便。第三种方法需要增加额外的仪器设备，成本较高。第四种方法相对较好。第二种和第三种方法提取产物不含有毒的有机溶剂，较为安全。我们可以根据不同的要求和设备条件选取不同的提取分离方法。4.参考文献：[1]NielE,ScherrmannJM.Colchicinetoday[J].JointBoneSpine,2006.[2]LeeKH.Currentdevelopmentinthediscoveryanddesignofnewdrugcandidatesfromplantnaturalproductleads[J].JNatProd,2004.[3]彭程,周晓琛,敬黎,马存喜,张晓东.百合化学成分及其提取方法研究进展.西北民族大学学报(自然科学版)[J],第84期，2011年12月.[4]贺世洪,任凤莲,宋鸽.秋水仙碱的二阶导数极谱测定[J].湘潭大学自然科学学报,2001,23(4):78.[5]石淑稳，周永明，吴江生.秋水仙碱处理油菜等离子体小孢子的染色体加倍效用[J].华中农业大学学报，2002,21(4):329-333.[6]申利红,李雅.秋水仙碱的研究与应用进展[J].中国农学通报,2009,25(21):185-187.[7]金绍黑.百合秋水仙碱的提取加工.选项参谋，Vol.19，No.2,2012.[8]李新社，王志兴.溶剂提取和超临界流体萃取百合中的秋水仙碱[J].中南大学学报（自然科学版），第35卷第2期，2004年4月.[9]蒋宇宁,付玲,李茜.秋水仙提取工艺的研究.新疆中医药,2007年第26卷第6期.[10]何纯莲.百合中秋水仙碱的分离应用研究.湖南大学硕士学位论文:32-34.[11]薛九荣.富含秋水仙素的黄花提取物的提取方法及其产品.中国,200710123164[P].2001-11-07.[12]姜继祖,叶开润,廖周坤等.超临界CO2流体萃取光菇子中秋水仙碱的研究[J].中草药,1997,28(3):147-149.[13]何纯莲，任凤莲，吴泓毅，陈蓉.百合中秋水仙碱的分离及结构表征[J].中南大学学报(自然科学版),第37卷第2期,2006年4月.[14]张颖.超声波辅助提取百合秋水仙碱工艺优化.食品工业，2012年第33卷第7期.[15]刘陈力为，刘雁，匡琼秀，黄靖.超声波法提取黄花菜中秋水仙碱的研究.湖南城市学院学报(自然科学版）,第21卷第1期,2012年3月.[16]刘学武，金良安.超临界流体萃取技术及其在环境保护中的应用[J].节能与环保,2002(1):34-36.