超声波辅助法提取仙人掌生物碱及其生物活性研究

但海文 陈 文 王湘君 翟喆文 苏利兴 韩宗鑫 周巧明

①海南热带海洋学院理学院 ②海南热带海洋学院水产与生命学院

现今关于仙人掌的研究越来越多，仙人掌中含有大量具有药用价值的天然活性成分，不少人开始认识到仙人掌的价值，其中仙人掌中生物碱类的现阶段研究较少，而生物碱在医学领域具有非常重要的药物使用价值，具有降压、抗癌、加快呼吸频率以及镇静等多种作用。目前从植物中提取生物碱可采用醇类溶剂提取法、超声波辅助提取法和生物酶解等多种方法，本文拟采用超声波辅助提取法从仙人掌中提取生物碱，希望能为后续关于仙人掌中生物碱的提取及生物活性的研究有所帮助。

1 前言

仙人掌，一种原生长于墨西哥等北美地区的仙人掌科植物，其生命力顽强，可以适应沙漠干旱贫瘠的环境条件，我国在明代末期引进，之后民间对仙人掌的药用价值经过一定时间的认识，到了清代时期，本草著作《本草纲目拾遗》对仙人掌的作用作出了总结：仙人掌味甘性平，补脾健胃，益脚力，除久泻[1]，其在药物方面的潜力在清代时期初见端倪。如今仙人掌在全球大部分地区都有分布，且品类众多，共有2000多的种类。仙人掌掌面呈椭圆形或类圆形，掌面上均匀分布着尖刺，尖刺大多呈黄色，正常条件下生长可达1.5～3米高。仙人掌中含有丰富的生物碱、黄酮和多糖类等天然活性成分，在药用方面具有一定潜力[2]。本文将围绕提取仙人掌中的生物碱及其生物活性两个方面展开综述。

2 仙人掌中生物碱提取综述

2.1 仙人掌中生物碱的研究现状

在国内有关仙人掌生物碱的研究中，方涛[3]以食用仙人掌为材料，用较为先进的超声波辅助法成功地从材料中提出生物碱，探究出了该法提取食用仙人掌生物碱的最优解：85%的乙醇，超声持续12 min，超声功率保持400 W，还发现了不同年份生的仙人掌中生物碱的种类和含量会有所差异。之后方涛[4]等又通过气相色谱/质谱联用的方法对提已取出的总生物碱进行分析，总生物碱共有12种，其中大麦芽碱、苯甲酰胺和苯乙酰胺三种生物碱的含量在总生物碱含量中所占甚多。吴阔[5]等通过正交实验，用乙醇法成功提取仙人掌中的生物碱，并对乙醇提取仙人掌生物碱的工艺进行了优化。在国外的学者当中,Sato P.T.[6]对十几个不同仙人掌中的生物碱含量进行测定，并挑选其中几种具有研究价值的品种分离了多种生物碱，并做了结构鉴定。Rechel Mata[7]在前人的研究基础上，通读多篇文献，总结出全部已知的仙人掌中生物碱和含量，由此可知部分生物碱可能只存在于某种独特的仙人掌品种中，这更加从侧面说明仙人掌生物碱在将来还可以进行更多探索。

2.2 生物碱提取技术的比较

现阶段生物碱的提取方法非常多，常用的有溶剂法、离子交换树脂法、沉淀法这三大方法。这三种方法中还可以更具体细分，比如溶剂法还能根据溶剂来进一步细分，常见的溶剂有水、醇和亲脂性有机溶剂，根据具体生物碱的特性来更换溶剂来可以达到更好的提取效果[8]。三种方法也各有侧重，溶剂法中的水提取法溶剂为水，溶剂易取且价格低廉，但提取出来的生物碱中水溶性杂质多，交换树脂法则多使用于工业上，目前熟知的咖啡因就是用该法来进行工业生产[9]。虽然提取生物碱方法众多，就仙人掌生物碱而言，目前可以借鉴的提取技术还是较少的。

2.3 超声波法提取生物碱

传统的醇类溶剂提取法存在提取耗时长、浸取率低、纯度不高的缺点，所以我们可以采用超声波辅助提取法来解决这些问题[10]。超声波提取法通过释放高能量的超声波同仙人掌样品作用，使仙人掌细胞壁的破裂时间缩短，在这个过程中，因为超声波产生的振动使细胞内物质的释放与扩散增强，仙人掌生物碱更容易地溶解到乙醇溶剂中，起到提高效率的作用[11]。首先取适量仙人掌试样将之粉碎，使用乙醇作为提取溶剂，用超声波对仙人掌试样进行作用，使仙人掌中总生物碱溶于乙醇中，再经过一系列操作后萃取，即可得到仙人掌中总的生物碱。超声波辅助提取法优点明显：耗时短、纯度高，相比传统的醇提法效率高上不少。

3 仙人掌生物碱生物活性

20世纪90年代，我国从北美地区引进了食用仙人掌，该食用仙人掌在北美地区被当地人当作蔬菜长期食用，可以降低血糖血脂水平，并且还有着美白的效果[12]。通过现代研究我们知道仙人掌中最主要的生物碱是大麦芽碱等，含量最多的大麦芽碱有松弛支气管平滑肌的作用，这一点可以用于支气管炎和支气管哮喘的治疗当中[13]。此外郭润竹[14]等通过实验对小鼠进行给药发现大麦芽碱可以抑制高催乳素血症大鼠泌乳素的分泌；含量第二多的是苯甲酰胺，苯甲酰胺虽然对人类来说具有毒性不能直接应用于药物方面，但苯甲酰胺可以作为医药中间体用于药物合成[15]。目前仙人掌的生物活性研究已有相当的成果，但这些研究集中于仙人掌中的黄酮和多糖等其他方面，有关仙人掌生物碱生物活性的研究还是相当不足的。

4 结语

仙人掌具有多种天然活性成分，在药物方面拥有巨大的研发价值，我们仍可以从仙人掌上挖掘更多。这些年来提取技术不断发展，超声波提取辅助法作为新兴技术弥补了老式醇提法的缺点，可以更有效率地从仙人掌中提取生物碱，我们可以采用正交实验的方法来确定提取不同种的仙人掌中生物碱的最佳超声功率、超声时间、乙醇浓度，三者搭配来更高效地提取仙人掌中的生物碱。仙人掌中生物碱具有松弛支气管平滑肌，抑制高催乳素血症大鼠泌乳素分泌的作用，又因为遍布广、种类多的特点成为众多学者研究的对象。综上，仙人掌生物碱在药物领域还有重大的研究价值，希望此综述能为后续有关仙人掌生物碱方面的研究提供一定的参考。