提取与分离技术在天然产物研究中的应用

提取与分离技术在天然产物研究中的应用摘要：我国天然产物资源丰富，天然药物的研究有着很好的基础。随着提取分离的发展，尤其是超临界流体萃取、分子蒸馏技术、高速逆流色谱等技术的应用，加快了新药开发和中药现代化。为此,就一些新技术在天然产物成分提取与分离中的应用展开综述。关键词：天然产物；提取；分离；超临界流体萃取；微波辅助萃取法；高速逆流色谱1引言天然药物主要是指来自自然界中动物或植物的药物，非人工合成制备的。中药及其提取物在国外被视为天然药物，是我国医药宝库的重要组成部分。天然产物是药物开发的原料之一，分离和纯化其中的活性成分是中药研究的重要基础工作之一，其重要技术涉及天然产物活性成分快速、高效的分离和纯化，并进行结构鉴定。天然产物有效成分复杂，含量低，难于富集，用传统的分离方法不仅步骤繁琐，能源及材料消耗大，而且产率及纯度不高，尤其难以分离结构和性质相似的组分。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。本文将就一些新技术在天然产物成分提取与分离中的应用展开综述。2新技术在提取工艺中的应用2.1超临界流体萃取超临界流体萃取（supercriticalfluid,SFE）技术是以超临界流体为溶剂，利用其高渗透性和高溶解能力来提取分离混合物的过程[1]。目前，临界萃取技术用于提取生物活性成分的报道不断出现，已涉及到几大类天然化合物（挥发油、苷类、多糖、萜类、生物碱、黄酮、单宁、甾体及有机酸等），引起了人们的极大兴趣。对于充分利用农作物资源、降低生产成本、提高产品产量具有重要的意义。超临界流体相对接近液体的密度使它具有较高的溶解度,而相对接近气体的粘度又使得它具有较好的流动性能,扩散系数介于液体与气体之间,因此超临界流体对所有萃取的物质组织具有较好的渗透性。在临界点附近压力的很小变化都会使流体密度产生急剧变化,从而引起溶解度的改变,使其适合于对植物成分的提取。该法提取具有流程简单、步骤少、节能、传质速率快、穿透能力强、萃取效率高、操作温度低等特点,且无需使用大量有机溶剂,有显著安全性。该法尤其适合于对热及化学不稳定的化合物的提取,以及从混合物中提取低级性的组分[2]。肖飞、李卫[3]用超临界CO2萃取大黄总蒽醌，得到萃取大黄蒽醌最佳条件为：萃取压力18MPa，萃取温度60℃，95％乙醇作夹带剂，用量为2倍药材量。王晓丹、史桂云[4]分别采用水提取法、传统乙醇提取法、微波提取法、超临界CO2萃取法提取柿叶总黄酮，结果表明超临界CO2萃取法提取总黄酮含量最高，且得到的萃取物纯净，色泽金黄，纯度高，无异味。尽管超临界流体萃取技术所具有许多优点是其它方法无法比拟的，但该技术还存在着一下局限：如萃取极性大、分子量超过500的物质时，则需加夹带剂或在很高的压力下进行，这就需选择合适的夹带剂或增加高压设备。2.2微波辅助萃取法微波萃取即微波辅助萃取(microwave-assistedextraction)是用微波能加热与样品相接触的溶剂,将所需化合物从样品基体中分离,进入溶剂中的一个过程。微波是一种频率在300MHz～300CHz的电磁波,它具有波动性、高频性、热特性和非热特性4大基本特性。常用的微波频率2450MHz,微波加热是利用被加热物质的极性分子(如H2O,CH2Cl2等)在微波电磁场中快速转向及定向排列，从而产生撕裂和相互摩擦而发热。传统加热法的热传递公式为:热源→器皿→样品,因而能量传递效率受到了制约。微波加热是能量直接作用于被加热物质,其模式为:热源→样品→器皿。空气及容器对微波基本上不吸收和反射,从根本上保证了能量的快速传导和充分利用。陈斌等[5]研究微波萃取葛根异总黄酮的工艺,用77%乙醇，固液比1/14,在低于60℃条件下,微波间歇处理3次，总黄酮浸出率达95%以上，与传统的热浸提相比，不仅产率高,而且速度快，节能。郭振库等[6]也用微波从葛根中提取黄酮类物质，研究表明微波对葛根素的分子结构并未造成破坏，并考察了处理时间、温度、提取压力等3个因素对提取的影响。2.3分子印迹技术分子印迹技术(Molecularimprintedtechnology，MIT)是一种通过制备对特定目标分子具有较高结合力和选择性的分子印迹聚合物(Molecularimprintedpolymers，MIPs)来分离、纯化化合物的一种仿生技术。分子印迹聚合物具有许多优点如选择性强、化学性质稳定、对环境的耐受性好和制备简单等，因此己广泛应用于色谱分离、固相萃取、手性拆分、生物传感器、模拟酶催化等领域，文章主要针对其在天然药物研究中的应用做一概述。单体与模板分子接触时会形成多重结合位点，当发生聚合时，这些位点会被固定下来，模板分子被洗脱后，在聚合物内会形成与模板分子立体结构相匹配的具有多重结合作用的空穴，这些空穴对目标分子及类似物具有选择识别特性。黄晓东等[7]以辛可宁为模板，采用原位分子印迹技术，制备了一种辛可宁印迹的手性整体柱，并对其进行了测试，结果表明，所制备的整体柱成功地分离了非对映异构体抗疟药物辛可宁和辛可宁丁。雷建都等[8]以(S)-萘普生为模板分子，以丙烯酰胺为功能单体，以乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂制备了对应的分子印迹聚合物，并对其进行了高效液相色谱检测。结果表明，此聚合物较好的拆分了萘普生的外消旋混合物，而且分离出了与结构相似的布洛芬、酮洛芬。2.4高速逆流色谱分离技术HSCCC是一种基于液－液多级逆流萃取建立的色谱体系，它利用溶质在两种互不相溶的溶剂系统中分配系数的不同，从而实现分离。具体地说，就是HSCCC。互不相溶的两相溶剂组成溶剂系统，依靠轻巧的聚四氟乙烯蛇形管的方向性及特定的高速行星式旋转所产生的离心场作用，将两相溶剂固定于管中，分别充当固定相和流动相，由于样品中各溶质组分在两相中的分配能力不同，故其在蛇形管中的移动速度也不同，因而使样品组分得到分离[9],而且其分离效果较好。所以HSCCC是属于分离比较完全的液液分配色谱。马晓丰等[10]采用HSCCC法，以正己烷－氯仿－甲醇－水(1.5:3:3:2)组成的二相系统对黄芪的醋酸乙酯粗提物进行了分离纯化，分离出的毛蕊异黄酮纯度可达95%以上，并可以初步纯化芒柄花素；然后用正己烷-氯仿-甲醇-水(4:4:5:4)组成的系统进一步纯化芒柄花素，其纯度达95%以上。ChenLJ等[11]以氯仿-甲醇-水(8:10:5)为溶剂系统，从木蝴蝶中一次分离出了白杨素、黄芩素、黄芩素-7-O-葡萄糖苷、千层纸素B等四种高纯度化合物。2.5高效制备液相色谱制备高效液相色谱(PHPLC)早在20世纪初便已出现，因其具有高灵敏度、强选择性、快速分析等特点，且可同时完成分离、纯化和鉴定三个步骤，被广泛用于天然产物的分离制备。田娜等[12]采用高效制备液相色谱法从荷叶中分离制备荷叶黄酮类化合物。其实验条件为：用60％乙醇回流提取荷叶，粗提液浓缩后经D-101柱及聚酰胺柱色谱分离，再经PHPLC分离。结果得到3种黄酮类化合物金丝桃苷、异槲皮苷和紫云英苷，其纯度都高于97％，其中紫云英苷是第一次从荷叶中分离得到。3结论与展望与传统分离方法相比，新的分离提纯技术已有了突破性进展，但在具体应用中仍有许多不足之处，但在实际应用中仍存在一些不足，如：灵敏度低、检测限低、重现性较差、线性范围窄、适用范围窄等，因此应根据目标产物的性质来选择合适的提取方法。许多研究表明，以上这些新技术在天然药物提取分离方面具有广泛的应用前景。现代化提取分离技术的应用对提高天然药物制剂质量，加快新药开发和中药现代化起着至关重要的作用。参考文献[1]刘志伟.超临界流体萃取技术及其在食品工业中的研究进展[J].食品研究与开发,2004,25(2):3-6.[2]刘永静,刘巧,于丽丽,等.超临界流体萃取技术在中药分离分析中的应用进展[J].福建中医学院学报,2008,18(2):60-62.[3]肖飞,李卫民,李其凤.正交试验法优化SFE-CO2萃取大黄总蒽醌工艺探讨[J].中国实验方剂学杂志,2009,15(4):34-36.[4]王晓丹,史桂云,李同德,等.不同方法提取柿叶总黄酮含量的比较[J].泰山医学院学报,2008,29(6):454-455.[5]陈斌,南庆贤,吕玲,等.微波萃取葛根总异黄酮的工艺研究[J].农业工程学报,2001,17(6):123-126.[6]GuoZ,JinQ,FanG,etal.Microwave-assistedextractionofeffectiveconstituentsfromaChineseherbalmedicineRadixpuerariae[J].Analyticachimicaacta,2001,436(1):41-47.[7]黄晓冬,孔亮,厉欣,等．原位分子印迹毛细管电色谱柱的制备及其对非对映异构体的分离[J]．色谱,2003,21(3)：195-198．[8]雷建都,谭天伟.利用分子印迹聚合物对外消旋药物蔡普生的手性拆分[J].现代化工,2001,21(8).[9]OkaF,OkaH,ItoY.Systematicsearchforsuitabletwo-phasesolventsystemsforhigh-speedcounter-currentchromatography[J].JournalofChromatographyA,1991,538(1):99-108.[10]马晓丰,屠鹏飞,陈英杰,等.高速逆流色谱法分离纯化黄芪中的芒柄花素和毛蕊异黄酮[J].色谱,2005,23(3):299-301.[11]ChenLJ,GamesDE,JonesJ.IsolationandidentificationoffourflavonoidconstituentsfromtheseedsofiOroxylumindicum/ibyhigh-speedcounter-currentchromatography[J].JournalofChromatographyA,2003,988(1):95-105.[12]田娜,刘仲华,黄建安,等.高效制备液相色谱法从荷叶中分离制备黄酮类化合物[J].色谱,2007,25(1).