天然产物提取分离新技术的研究进展

陈铭祥　王定勇

[摘要] 综述天然产物提取分离的各种新技术、新方法,为天然产物的开发利用提供参考,为加快新药开发和中药现代化献计献策。

[关键词] 天然产物;提取分离;新技术

[中图分类号] R931.4[文献标识码]A [文章编号]1673-7210(2009)08(a)-009-02

天然产物是药物研发中极具潜力的原料资源,分离纯化天然产物中具有独特生物活性的物质是中药研究的重要基础工作。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。随着中药现代化的发展,高新技术不断在天然药物中推广应用。现将近年天然产物提取分离纯化新技术的进展作一综述。

1 超临界流体萃取技术

超临界流体萃取是一种以超临界流体代替常规有机溶剂对中药有效成分进行萃取和分离的新型技术。超临界流体是温度与压力均在其临界点之上的流体,性质介于气体和液体之间,有与液体相接近的密度,与气体相接近的黏度及高的扩散系数,故具有很高的溶解能力及好的流动、传递性能,可代替传统的有毒、易燃、易挥发的有机溶剂[1]。超临界流体萃取技术在中药生产领域应用较多。目前,通过调节温度、压力、加入适宜夹带剂等方法,已成功地从中药中提得挥发油、生物碱、苯内素、黄酮类、有机酚酸、苷类、萜类以及天然色素等成分。这项技术不仅可提高提取效率,还可大量保存热不稳定及易氧化成分,可提取含量低的成分,以及选择性地提取目标产品[2]。

2 膜分离技术

膜分离技术以选择性透过膜为分离递质,当膜两侧存在某种推动力(如压力差、浓度差、电位差等)时,原料侧组分选择性的透过膜,以达到分离、提纯目的。膜分离技术具有过程简单、无相变、分离系数大、节能、高效、无二次污染、可常温连续操作、可直接放大等优点,是一项高新技术。膜分离技术在中药领域中的应用将推动中药现代化发展进程,同时还能提高我国中药的附加值,有利于中药出口。可以展望,膜分离技术必将在21世纪推动中药制药工业的迅速发展,为社会带来巨大的经济效益和社会效益[3]。

3 高速逆流色谱分离技术

高速逆流色谱分离法是一种不用任何固态载体或支撑体的液液分配色谱技术,该技术分离效率高,产品纯度高, 不存在载体对样品的吸附和污染,具有制备量大和溶剂消耗少等优点,可广泛应用于生物工程、医学、医药、化工、食品等领域。近年高速逆流色谱分离法在天然药物研究领域独具特色。王凤美等[4]用高速逆流色谱法制备丹酚酸B化学对照品,所用的溶剂系统为正己烷- 乙酸乙酯- 水- 甲醇(1.5∶5∶5∶1.5),一次分离可制备63.4 mg 丹酚酸B,纯度为98.16%,同步完成复杂样品的分离、纯化和制备。

4 高效毛细管电泳法

高效毛细管电泳法是近年来迅速发展的一种新型分离分析技术,以高质电场为驱动力以毛细管为分离通道依据样品中各组分之间的迁移速度和分配行为上的差异而实现的类液相分离技术。该技术用于分析中草药,具有以下优势:分离模式多,适合于中草药中存在的各类物质的分析;简化对样品前处理的要求;分析时间一般比HPLC短;由于柱效高,有可能使同一个分离条件适合多种样品中多组分的分析;HPCE所采用的毛细管柱易于全面清洗,不必担心柱污染而报废;所用的化学试剂少,价廉,分析成本低,特别适合于我国国情[5]。

5 制备高效液相色谱

制备高效液相色谱具有灵敏度高、分析速度快、选择性强等特点,可一次性完成分离纯化和鉴定,广泛用于天然产物的分离制备。董新荣等[6]利用制备型反相高效液相色谱法从辣椒素类物质中制备了3种辣椒素单体。确认它们分别为降二氢辣椒素、辣椒素和二氢辣椒素,收率分别为60.1%、58.9%和72.3%。

6 分子印迹技术

分子印迹技术是20世纪末出现的一种高选择性分离技术,模仿了生物界的锁匙作用原理,首先合成对已知结构的模板分子具有特定识别能力的分子印迹聚合物(MIP),MIP能结合与模板分子结构相同或类似的分子,而对于与模板分子结构相差较远的分子只有较弱的表面吸附作用,从而将两者分离,富集得到目标化合物。MIP除了可以快速有效地分离出目标化合物,还能获得具有相似药理作用的相似化合物[7]。

7 半仿生提取技术

半仿生提取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,为经消化道给药的中药制剂设计的一种新的提取工艺。张学兰等[8]以小檗碱、总生物碱、干浸膏量为指标,对黄柏的半仿生提取法和水提取法进行了比较。结果显示,半仿生提取法在增加有效成分的提取率、提高某些药效学指标方面明显优于水提法,是一种值得在中药提取分离中推广的好方法。

8 酶工程技术

酶工程技术是近几年来用于中药工业的一项生物工程技术。中草药成分复杂,有各种有效成分,选用恰当的酶,可以通过酶反应较温和地将植物组织分解,加速有效成分的释放提取,选用相应的酶可将影响液体制剂的杂质如淀粉、蛋白质、果胶等分解祛除,也可促进某些极性低的脂溶成分转化为糖苷类易溶于水成分而有利于提取[9]。

9 微波技术

微波萃取是利用微波来提高萃取率的一种最新发展起来的新技术,具有选择性高、操作时间短、溶剂耗量少、有效成分得率高的特点,被应用于环保方面有机污染物的提取、中药及天然化合物的生物活性成分提取等方面。对于植物果胶的提取,与传统的方法相比,微波辐射能大大加快组织的水解,使果胶提取的时间由传统方法的90 min缩短到5 min,果胶质量有所提高[10]。

10 超声提取

超声提取技术的基本原理主要是利用超声波的空化作用加速植物有效成分的浸出、提取;另外,超声波的次级效应,如机械振动、乳化、扩散、击碎、化学效应等也能加速欲提取成分的扩散释放并使之充分与溶剂混合,利于提取。其热效应、机械粉碎作用及空化作用成为超声技术在中药提取法应用中的三大理论依据。与常规提取法相比,超声波提取速度快、时间短、收率高,并免去了高温对提取成分的影响, 已被许多中药分析过程选为样品处理的手段。陈洪涛等[11]研究超声提取榕树叶总黄酮的工艺条件,结果表明该方法效率高,稳定性好,提取总黄酮含量高。

11 分子蒸馏技术

分子蒸馏是在高真空度下进行分离操作的连续蒸馏,可使分离混合物的沸点远低于常压,各组分在系统中受热停留时间短,因此适于分离沸点高、黏度大、热敏性的天然物料。翟淑红等[12]利用分子蒸馏技术对茶树油进行精制,结果从粗茶树油中分离出了61种化合物,鉴定出36种组分,占总量的98.67%,其中4-松油醇高达49.56%,并且精制的茶树油符合国际标准。分子蒸馏技术目前面临的主要课题是扩大应用领域,尤其是对一些分离难度大的天然药物的应用。

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.

[2]王志祥,刘亚娟,刘芸.超临界流体萃取技术及其在中药开发中的应用[J].时珍国医国药,2006,17(4):651-652.

[3]岑琴,周丽莉,礼彤.膜分离技术及其在中药领域中的应用[J].沈阳药科大学学报,2008,25(1):77-80.

[4]王凤美,陈军辉,李磊,等.高速逆流色谱法分离制备丹酚酸B[J].天然产物研究与开发,2006,18(1):100-104.

[5]全亚君.高效毛细管电泳在中药分析中的应用[J].中国药物与临床,2007,7(1):58-60.

[6]董新荣,刘仲华,李本祥,等.制备型高效液相色谱法制备纯化3种辣椒素单体[J].色谱,2008,26(3):366-369.

[7]彭友元.分子印迹技术的原理及应用进展[J].泉州师范学院学报:自然科学版,2007,25(4):50-55.

[8]张学兰,徐萍.均匀设计优选桂枝甘草汤的半仿生提取工艺条件[J].中成药,2006,28(8):1116-1119.

[9]许明淑,罗明芳.酶法强化中药提取的研究进展[J].中国中医药信息杂志,2005,12(12):37-39.

[10]马长雨,杨悦武,郭治听,等.微波萃取在中药提取和分析中的应用[J]. 中草药,2004,35(11):801-802.

[11]陈洪涛,蔡丹昭,林立波.榕树叶总黄酮超声提取工艺条件的研究[J].时珍国医国药,2008,19(8):1955-1957.

[12]翟淑红,黄少烈,顾志伟.茶树油的分子蒸馏精制及其GC/MS分析[J].广东化工,2008,35(1):97-100.

(收稿日期:2009-02-26)