生物碱提取研究论文

【摘要】生物碱是许多中草药及药用植物的有效成分。如何从天然产物中提取与分离 生物碱，吸引了人们的广泛关注。传统的提取方法是建立在生物碱的理化性质基础上，有 溶剂提取法、直接提取法等。随着超声波、色谱技术、膜分离技术、超临界萃取技术以及 酶学技术的应用和发展，其提取与分离方法也不断地得以改进。随着对生物碱药用价值认 识的提高，生物碱的提取与分离方法将更加高效、迅速、完善。文章综述了近年来生物碱 提取分离的新方法。 【关键词】生物碱;分离;提取;纯化 生物碱是植物中含氮的碱性有机化合物，大都有明显的生理活性，所以常常是很多中 草药的有效成分。生物碱大多数来自植物界，以罂粟科、豆科、防己科、毛莨科等科的植 物中分布较多。生物碱含量一般都较低，大多少于 1%，长春花中的长春新碱含量只有百 万分之一［1］。而中草药所含成分十分复杂，既有有效成分，又有无效成分和有毒成分。 为了提高中草药的治疗效果，就要尽最大限度提取有效成分，去除无效成分及有毒成分。 因此，如何从天然产物中提取与分离生物碱，吸引了人们的广泛关注，其提取与分离方法 也不断地改进和发展。 1 生物碱的提取方法 1.1 传统的提取法 生物碱大都能溶于氯仿、甲醇、乙醇等有机溶剂，除季铵碱和一些分子量较低或含极 性基团较多的生物碱外，一般均不溶或难溶于水，而生物碱与酸结合成盐时则易溶于水和 醇。基于这种特性，可用不同的溶剂将生物碱从中药中提取［2，3］。包括有溶剂提取法、 直接提取法（水溶性生物碱、季铵碱）、离子交换树脂法（如麦角新碱类、东莨菪碱、咖 啡因等）和沉淀法。 1.2 超声波提取法 声化学的研究发展很快，已遍及到化学化工、药物提取等领域，受到了普遍的重视， 已证实超声辐射可增强提取成分的产额。药材在溶剂中受到超声波特有的作用——振动时 产生的空化效应，使生药粉中的细胞受空化泡瞬间崩溃所产生的力量，致使细胞壁破裂， 加速了溶剂进入细胞内部，在超声振动作用下，损伤细胞中的生物碱成分直接快速向溶剂 中溶解［4］。如用超声提取药材中的小檗碱，与常规的煎煮、浸泡提取法相比，超声的 空化作用大大加速了小檗碱成分的提取速度，还很好地保持了生物碱的特性和品质，同时， 也提高了小檗碱成分的提取［5，6］。 1.3 微波萃取微波萃取技术作为一种新型的萃取技术，有其独特的特点。主要是对极 性分子的选择性加热从而对其选择性的溶出。同时降低了萃取时间，提高了萃取速度。范 志刚等［7］比较了微波提取与常规煎煮方法，结果微波法麻黄碱的浸出量明显优于煎煮 法。邓远辉等［8］用微波提取黄连中小檗碱，结果表明在单位时间内微波处理较回流提 取具有明显优势。 1.4 酶法中药制剂的杂质大多为淀粉、果胶、蛋白质等，针对杂质可选用合适的酶予 以分解除去。酶反应较温和地将植物组织分解，可以较大幅度提高收率，故酶解不失为一 种最大限度从植物体内提取有效成分的方法之一。目前，用于中药提取方面研究较多的是 纤维素酶，大部分的中药材的细胞壁是由纤维素构成，植物的有效成分往往包裹在细胞壁 内；纤维素则是由 β-D-D-D-葡萄糖以 1，4-D-β 葡萄糖苷键连接，用纤维素酶酶解可以破坏 β-D-D-D- 葡萄糖键，使植物细胞壁破坏，有利于对有效成分的提取。马桔云等［9］选用黄连提取 小檗碱，研究了其加酶组和未加酶组对有效成分小檗碱提取的影响，两种工艺提取的小檗 碱含量有显著差异，而提取的成分一致。 1.5 半仿生提取法半仿生提取法简称 SBE 法，是将整体药物研究法与分子药物研究法 相结合，从生物药剂学的角度，模拟口服给药及药物经胃肠道转运的原理，为经消化道给 药中药制剂设计的一种新的提取工艺。即将药料先用一定 pH 的酸水提取，继以一定 pH 的碱水提取，提取液分别滤过、浓缩，制成制剂。这种新提取法可以提取和保留更多的有 效成分，能缩短生产周期，降低成本。张兆旺等［10～12］比较 SBE 法和水提取法的提 取工艺，结果表明 SBE 法可以提取和保留更多的有效成分，有可能替代水提取法。 2 生物碱的分离和纯化 一种植物中往往含有几种或几十种生物碱。因此，提取出来的总生物碱还需进一步分 离，去除杂质、排除干扰物，保证分析结果的准确性。 2.1 一般纯化的方法可析出结晶的生物碱用重结晶法；挥发性生物碱可用水蒸气蒸馏 法；易升华的生物碱用升华法提取得到单体。由不同沸点组成的液体生物碱总碱，往往可 通过常压或减压分馏分离。如毒芹中的毒芹碱和羟基毒芹碱，石榴皮中的伪石榴皮碱、异 石榴皮碱和甲基异石榴皮碱等都可通过减压分馏法分离出来［3］。许多生物碱的盐比游 离碱更易于结晶。因此，可利用其在各种溶剂中的不同溶解度进行分离，之后再转变成游 离碱［3］。 2.2 色谱法色谱法利用混合物组分在固定相中吸附和分配系数的微小差别，达到各组 分彼此分离的目的。优点是分离效率高，它能把各种性质极相似的组分彼此分离，而后分 别加以测定，因而是一类重要而常用且发展最快的分离手段，且对于那些用传统的分离方 法难以分离的物质以及热敏性物质，该方法具有明显的优越性。对苷类生物碱或极性较大 的生物碱，可用反相色谱或葡聚糖凝胶进行分离［13，14］。对于 PKαα 较大的生物碱， 一般多用离子对色谱，通过离子对试剂和生物碱形成中性络合物达到分离的目的［3］。 2.3 树脂吸附分离技术 树脂吸附是一种有效分离有效成分的途径。大孔吸附树脂是 20 世纪 60 年代末发展起 来的一类有机高聚物吸附剂，它具有多孔网状结构和较好的吸附性能。在对某些中药材或 者中药复方制剂中的有效成分进行定性、定量检测时，使用大孔吸附树脂可有效的除去某 些干扰成分，而取得较好的效果［15］。用大孔吸附树脂提取中草药有效成分优势显著， 提取苦豆子生物碱具有吸附快、解吸易、流体流动性能好,树脂寿命长,对环境、产品无污 染等独特优势,有利于规模化生产。 2.4 超滤法 超滤法是 20 世纪 60～70 年代发展起来的一种以多孔性半透膜——超滤膜作为分离 介质的膜分离技术。具有分离不同分子量分子的功能。超滤法优点在于不耗任何溶剂，操 作简单。虽然总生物碱纯度较低，但超滤液可以直接结合阴离子交换树脂进一步对生物碱 进行进一步纯化，减少了纯化过程中的许多中间步骤，且总生物碱的纯度高，树脂的污染 小。彭国平等［16］研究各材质超滤膜对不同中药成分的影响，结果表明生物碱类成分对 膜超滤有较强的选择性，可适用于水溶性较大成分的分离。 2.5 超临界萃取技术基于超临界流体的优良特性发展起来的超临界流体萃取（SFE） 技术被列为中药药效最佳提取分离技术，兼有精馏和液-D-液萃取的特点，操作参数易于控制， 溶剂可循环使用，特别适合于分离热敏性物质。虽然 SFE 技术也存在缺乏对超临界流体状 态本身的透彻理解，高压设备目前较昂贵，商业利益促使的专利保护等因素制约着该技术 的发展等，但超临界萃取技术仍是一种符合当代绿色潮流的洁净、高效提取技术。已报道 采用 SFE 技术萃取秋水仙根和光菇子（秋水仙碱）、益母草、荜茇（胡椒碱）等生物碱 ［17，18］。 3 结束语 生物碱大多具有天然的生理活性，是多种中草药及药用植物的有效成分，对生物碱提 取、分离和纯化的研究，具有非常重要的意义。一方面，更多的具有独特药用价值的生物 碱不断被发现和应用；另一方面，伴随着科学技术的不断进步和发展，各种高效的、方便 快捷的方法不断涌现，各种生物碱独特效能的不断发掘及广泛应用。根据生物碱的性质， 选择具体的提取、分离和纯化方法，灵活运用各种提取、分离和纯化的原理，不断探索新 的提取、纯化的最佳条件，生物碱的提取分离技术将会得到更加深入的研究和开发。 【摘要】生物碱是许多中草药及药用植物的有效成分。如何从天然产物中提取与分离 生物碱，吸引了人们的广泛关注。传统的提取方法是建立在生物碱的理化性质基础上，有 溶剂提取法、直接提取法等。随着超声波、色谱技术、膜分离技术、超临界萃取技术以及 酶学技术的应用和发展，其提取与分离方法也不断地得以改进。随着对生物碱药用价值认 识的提高，生物碱的提取与分离方法将更加高效、迅速、完善。文章综述了近年来生物碱 提取分离的新方法。 【关键词】生物碱;分离;提取;纯化 生物碱是植物中含氮的碱性有机化合物，大都有明显的生理活性，所以常常是很多中 草药的有效成分。生物碱大多数来自植物界，以罂粟科、豆科、防己科、毛莨科等科的植 物中分布较多。生物碱含量一般都较低，大多少于 1%，长春花中的长春新碱含量只有百 万分之一［1］。而中草药所含成分十分复杂，既有有效成分，又有无效成分和有毒成分。 为了提高中草药的治疗效果，就要尽最大限度提取有效成分，去除无效成分及有毒成分。 因此，如何从天然产物中提取与分离生物碱，吸引了人们的广泛关注，其提取与分离方法 也不断地改进和发展。 1 生物碱的提取方法 1.1 传统的提取法 生物碱大都能溶于氯仿、甲醇、乙醇等有机溶剂，除季铵碱和一些分子量较低或含极 性基团较多的生物碱外，一般均不溶或难溶于水，而生物碱与酸结合成盐时则易溶于水和 醇。基于这种特性，可用不同的溶剂将生物碱从中药中提取［2，3］。包括有溶剂提取法、 直接提取法（水溶性生物碱、季铵碱）、离子交换树脂法（如麦角新碱类、东莨菪碱、咖 啡因等）和沉淀法。 1.2 超声波提取法 声化学的研究发展很快，已遍及到化学化工、药物提取等领域，受到了普遍的重视， 已证实超声辐射可增强提取成分的产额。药材在溶剂中受到超声波特有的作用——振动时 产生的空化效应，使生药粉中的细胞受空化泡瞬间崩溃所产生的力量，致使细胞壁破裂， 加速了溶剂进入细胞内部，在超声振动作用下，损伤细胞中的生物碱成分直接快速向溶剂 中溶解［4］。如用超声提取药材中的小檗碱，与常规的煎煮、浸泡提取法相比，超声的 空化作用大大加速了小檗碱成分的提取速度，还很好地保持了生物碱的特性和品质，同时， 也提高了小檗碱成分的提取［5，6］。 1.3 微波萃取微波萃取技术作为一种新型的萃取技术，有其独特的特点。主要是对极 性分子的选择性加热从而对其选择性的溶出。同时降低了萃取时间，提高了萃取速度。范 志刚等［7］比较了微波提取与常规煎煮方法，结果微波法麻黄碱的浸出量明显优于煎煮 法。邓远辉等［8］用微波提取黄连中小檗碱，结果表明在单位时间内微波处理较回流提 取具有明显优势。 1.4 酶法中药制剂的杂质大多为淀粉、果胶、蛋白质等，针对杂质可选用合适的酶予 以分解除去。酶反应较温和地将植物组织分解，可以较大幅度提高收率，故酶解不失为一 种最大限度从植物体内提取有效成分的方法之一。目前，用于中药提取方面研究较多的是 纤维素酶，大部分的中药材的细胞壁是由纤维素构成，植物的有效成分往往包裹在细胞壁 内；纤维素则是由 β-D-D-D-葡萄糖以 1，4-D-β 葡萄糖苷键连接，用纤维素酶酶解可以破坏 β-D-D-D葡萄糖键，使植物细胞壁破坏，有利于对有效成分的提取。马桔云等［9］选用黄连提取 小檗碱，研究了其加酶组和未加酶组对有效成分小檗碱提取的影响，两种工艺提取的小檗 碱含量有显著差异，而提取的成分一致。 1.5 半仿生提取法半仿生提取法简称 SBE 法，是将整体药物研究法与分子药物研究法 相结合，从生物药剂学的角度，模拟口服给药及药物经胃肠道转运的原理，为经消化道给 药中药制剂设计的一种新的提取工艺。即将药料先用一定 pH 的酸水提取，继以一定 pH 的碱水提取，提取液分别滤过、浓缩，制成制剂。这种新提取法可以提取和保留更多的有 效成分，能缩短生产周期，降低成本。张兆旺等［10～12］比较 SBE 法和水提取法的提 取工艺，结果表明 SBE 法可以提取和保留更多的有效成分，有可能替代水提取法。 2 生物碱的分离和纯化 一种植物中往往含有几种或几十种生物碱。因此，提取出来的总生物碱还需进一步分 离，去除杂质、排除干扰物，保证分析结果的准确性。 2.1 一般纯化的方法可析出结晶的生物碱用重结晶法；挥发性生物碱可用水蒸气蒸馏 法；易升华的生物碱用升华法提取得到单体。由不同沸点组成的液体生物碱总碱，往往可 通过常压或减压分馏分离。如毒芹中的毒芹碱和羟基毒芹碱，石榴皮中的伪石榴皮碱、异 石榴皮碱和甲基异石榴皮碱等都可通过减压分馏法分离出来［3］。许多生物碱的盐比游 离碱更易于结晶。因此，可利用其在各种溶剂中的不同溶解度进行分离，之后再转变成游 离碱［3］。 2.2 色谱法色谱法利用混合物组分在固定相中吸附和分配系数的微小差别，达到各组 分彼此分离的目的。优点是分离效率高，它能把各种性质极相似的组分彼此分离，而后分 别加以测定，因而是一类重要而常用且发展最快的分离手段，且对于那些用传统的分离方 法难以分离的物质以及热敏性物质，该方法具有明显的优越性。对苷类生物碱或极性较大 的生物碱，可用反相色谱或葡聚糖凝胶进行分离［13，14］。对于 PKαα 较大的生物碱， 一般多用离子对色谱，通过离子对试剂和生物碱形成中性络合物达到分离的目的［3］。 2.3 树脂吸附分离技术 树脂吸附是一种有效分离有效成分的途径。大孔吸附树脂是 20 世纪 60 年代末发展起 来的一类有机高聚物吸附剂，它具有多孔网状结构和较好的吸附性能。在对某些中药材或 者中药复方制剂中的有效成分进行定性、定量检测时，使用大孔吸附树脂可有效的除去某 些干扰成分，而取得较好的效果［15］。用大孔吸附树脂提取中草药有效成分优势显著， 提取苦豆子生物碱具有吸附快、解吸易、流体流动性能好,树脂寿命长,对环境、产品无污 染等独特优势,有利于规模化生产。 2.4 超滤法 超滤法是 20 世纪 60～70 年代发展起来的一种以多孔性半透膜——超滤膜作为分离 介质的膜分离技术。具有分离不同分子量分子的功能。超滤法优点在于不耗任何溶剂，操 作简单。虽然总生物碱纯度较低，但超滤液可以直接结合阴离子交换树脂进一步对生物碱 进行进一步纯化，减少了纯化过程中的许多中间步骤，且总生物碱的纯度高，树脂的污染 小。彭国平等［16］研究各材质超滤膜对不同中药成分的影响，结果表明生物碱类成分对 膜超滤有较强的选择性，可适用于水溶性较大成分的分离。 2.5 超临界萃取技术基于超临界流体的优良特性发展起来的超临界流体萃取（SFE） 技术被列为中药药效最佳提取分离技术，兼有精馏和液-D-液萃取的特点，操作参数易于控制， 溶剂可循环使用，特别适合于分离热敏性物质。虽然 SFE 技术也存在缺乏对超临界流体状 态本身的透彻理解，高压设备目前较昂贵，商业利益促使的专利保护等因素制约着该技术 的发展等，但超临界萃取技术仍是一种符合当代绿色潮流的洁净、高效提取技术。已报道 采用 SFE 技术萃取秋水仙根和光菇子（秋水仙碱）、益母草、荜茇（胡椒碱）等生物碱 ［17，18］。 3 结束语 生物碱大多具有天然的生理活性，是多种中草药及药用植物的有效成分，对生物碱提 取、分离和纯化的研究，具有非常重要的意义。一方面，更多的具有独特药用价值的生物 碱不断被发现和应用；另一方面，伴随着科学技术的不断进步和发展，各种高效的、方便 快捷的方法不断涌现，各种生物碱独特效能的不断发掘及广泛应用。根据生物碱的性质， 选择具体的提取、分离和纯化方法，灵活运用各种提取、分离和纯化的原理，不断探索新 的提取、纯化的最佳条件，生物碱的提取分离技术将会得到更加深入的研究和开发。 1 临床不合理用药的现象 1.1 滥用抗生素的现象 1.1.1 试验性治疗和无规律性用药选用抗生素的原则是根据细菌学检查结果，结合临 床选用敏感抗生素。在临床中部分医生对病因不明、不能确诊的病人，根据临床经验而非 细菌培养和药敏试验，试验性或预防性使用抗生素；或忽视药物动力学特征，随意缩短或 延长抗生素的使用时间或次数，致使抗生素达不到有效的血药浓度或是药物剂量增大，这 样不但不能彻底杀灭细菌，反而会使细菌产生耐药。 1.1.2 不熟悉抗生素药理特点有些医生不清楚抗生素的作用机制和不良反应，盲目使 用抗菌药。主要表现在：能用杀菌药却选用抑菌药，能用窄谱药却选用广谱药，能用短效 剂却选用长效剂等，殊不知每种抗生素的抗菌谱不同，用药不当，轻则达不到理想疗效， 或使药效降低，重则使药物毒副作用大增，危及健康。