第27卷 第3期2009年6月
江 西 科 学
JIANGXI SCIENCE
Vo.l27No.3
Jun.2009
文章编号:1001-3679(2009)03-0472-05
生物碱的提取与分离纯化技术
徐小龙,刘燕燕,罗 平,刘太泽
(南昌大学环境与化学工程学院,江西 南昌330031)
摘要:生物碱是广泛存在于自然界天然植物中的碱性含氮有机化合物。大多数生物碱具有显著的生理活性,是许多药用植物的有效成分。利用现代分离技术把生物碱从天然产物中分离出来并对其进行纯化,对于开发其药用价值,以满足天然药物和天然保健品日益高涨的社会需求,促进中药走向世界,提高天然产物的经济和社会效益均具有非常重要的意义。主要对生物碱的提取、分离纯化及分析检测技术研究进展进行综述。关键词:生物碱;药用植物;有效成分;提取;分离纯化技术中图分类号:TQ464.4 文献标识码:A
TheTechnologyofExtractionandPurificationofAlkaloids
XUXiao long,LIUYan yan,LUOPing,LIUTai ze
(SchoolofEnvironmentalandChemicalEngineering,NanchangUniversity,JiangxiNanchang330031PRC)
Abstract:Alkaloidsarealkalinenitrogenousorganiccompounds,whicharewidelyexistedinthenat uralplan.tMostofalkaloidshavesignificantlyphysiologicalactivity,whicharetheeffectiveingredi entsinmanymedicinalplants.Withthemodernseparationtechnology,alkaloidscouldbeseparatedfromnaturalproductsandpurified.Itisvitalsignificancedevelopingtheirmedicinalvaluetomeettheincreasingrequirementofnaturalmedicineandhealthproducts,promoteChinesemedicinetotheworldandincreasetheeconomicandsocialbenefitofnaturalproducts.Thispapermainlysummari zestheresearchprogressofextraction,purification,analysisandtestingtechnologyofthealkaloids.Keywords:Alkaloids,Medicinalplan,tEffectiveingredients,Extraction,Purificationtechnology
进行纯化,对于开发其药用价值,以满足天然药物和天然保健品日益高涨的社会需求,促进中药走向世界,提高天然产物的经济和社会效益均具有非常重要的意义。本文主要对生物碱的提取、分离纯化及其分析检测技术研究进展进行综述。
0 前言
生物碱是自然界中广泛存在的一类含氮碱性有机化合物,大多均具有显著的生理活性,是许多药用植物的有效成分。目前临床应用主要表现为抗癌、抗肿瘤系统
[8,9]
[1]
、抗病毒
[2]
、抗菌
[3]
、抗炎作用
[5~7]
[4]
,
同时生物碱还可以作用于神经系统和心血管
1 生物碱的提取技术
生物碱的传统提取技术主要有:浸渍、煎煮、溶剂回流、渗漉等方法。近年来一些在化工、食品等领域开发出的新技术,如超临界流体萃取技术、
等。随着人们对生物碱药用价值的认识
不断提高,其应用和需求正日益增长。利用现代分离技术把生物碱从天然产物中分离出来并对其
收稿日期:2009-03-26;修订日期:2009-05-06
作者简介:徐小龙(1984-),男,江苏江阴人,在读硕士研究生,主要从事天然产物中有效成分的提取与分离纯化方
第3期 徐小龙等:生物碱的提取与分离纯化技术
也高出将近2个数量级。郭孝武
[16]
473 等研究了超
双水相萃取技术等也在生物碱的提取中获得了广泛的应用。1.1 超临界流体萃取技术(Supercriticalfluidex
traction,SFE)
超临界流体萃取技术是20世纪70年代末才兴起的一种新型生物分离精制技术,90年代后期开始应用于药用植物中有效成分的提取。其原理是利用压力和温度对超临界流体溶解能力的影响而实现对极性大小、沸点高低和分子量大小不同
[10]
的组分间的选择性分离。LiuB等以延胡索乙素提取率为指标,通过正交试验设计,探索出了元胡中延胡索乙素SFE CO2的最佳工艺条件,与其它提取方法相比,提取率有了显著的提高;赵宋亮
[11]
声和热回流浸泡法提取益母草中生物碱的过程,发现超声提取可损伤益母草茎内组织细胞,提取40min比回流法提取2h的产率还高出42.86%。超声辅助提取大大缩短了提取周期,有效成分的收率明显提高,同时全过程无需加温,减少了杂质的进入和能源的消耗。
1.4 双水相萃取技术(aqueoustwo phaseextrac
tion,ATPE)
双水相萃取技术是由2种聚合物或聚合物与无机盐在水中在适当的浓度等条件下形成互不相溶的两相体系,利用待分离物在两水相中分配系数的不同而实现提取分离的方法。目前最常用的双水相体系有聚乙二醇(PEG)/葡聚糖体系、PEG/无机盐体系、表面活性剂/表面活性剂体系、普通有机溶剂/无机盐体系、双水相胶束体系、温敏性双水相体系、热分离双水相体系、离子液体/无机盐体系等
[17,18]
等利用超临界CO2流体萃取菊三七中的总
生物碱,提取率为索氏提取法的1.5倍,耗时却仅为常规法的1/2。
1.2 微波辅助提取技术(microwave assistedex
traction,MAE)
微波辅助提取技术是利用微波与介质的离子和偶极子分子的相互作用,促使介质转动能力跃迁,加剧热运动,使细胞壁破裂,胞外溶剂易于进入细胞内,溶解并释放胞内产物,具有强力、瞬时、高效等特点,是目前颇具发展潜力的一种新型提
[12]
取技术。自1986年Ganzler等首次报道了微波用于天然产物中化学成分的提取以来,该技术已在食品、环境、制药和天然产物等领域得到了广泛的应用。XiaoGQ等将微波辅助提取技术应用于荷叶中生物碱的提取,与传统提取方法相比,总生物碱提取率获得明显提高。FulzeleDP等考察了不同提取方式对喜树中喜树碱提取效果的影响,为达到一定的提取率,采用热回流、索氏提取法分别需要30min、120min,而采用MAE技术则仅需3min,提取时间大大缩短。1.3 超声辅助提取技术(ultrasound assistedex
traction,UAE)
超声辅助提取技术主要是靠超声波空化产生的极大压力造成被破碎物细胞壁及整个生物体瞬间破裂,同时超声波产生振动作用加强了细胞内物质的释放、扩散及溶解,加速植物中的有效成分渗透进入溶剂而使提取效率获得提高。代宏哲以苦豆子生物碱的浸取过程为研究对象,研究了超声场介入对固液扩散的影响,并与常规浸提法的动力学方程进行了比较,发现超声条件下.,[15][14]
[13]
。
[20]
LiS等采用双水相萃取技术从甘草根中提取分离出吗啡、从罂粟中提取罂粟碱的研究,
均取得了很好的提取效果。双水相萃取技术具有分离条件温和、能耗较小、传质和平衡速度快、回收效率高、且设备简单、易于放大和实现连续化操作等特点。所以,尽管目前该技术在生物碱的提取方面报道不多,但应用前景十分良好。
[19]
2 生物碱分离与纯化技术
生物碱分离与纯化的经典方法主要有:有机溶剂萃取、沉淀法、蒸馏法、结晶法、树脂吸附及层析分离等技术。近年来,在生物碱分离与纯化应用中较受人们关注的新技术主要有:膜分离技术、分子蒸馏技术、高速逆流色谱技术、分子印迹技术等。
2.1 膜分离技术(MembraneSeparationTech
nique,MST)
膜分离技术是20世纪60年代后迅速崛起的一项新兴的高效分离技术,它采用半透膜作为选
择障碍层,以膜两侧的能量差为推动力,根据各组分透过膜的迁移率不同,而允许某些组分透过而保留混合物中其他组分,从而实现混合物中各组分的分离。该技术具有操作条件温和、不存在相转移、分离效率高、不必添加化学试剂、不损坏热敏性物质、可极大的减少纯化工序实现连续和自,
474 拟的优势
[21]
江 西 科 学
。近年来,膜分离技术在生物碱的分
2009年第27卷
乙酰刺乌头碱、去乙酰冉乌头碱等组分,取的了非常良好的分离效果。2.4 分子印迹技术(molecularimprintingtechnol
ogy,MIT)
分子印迹技术利用具有高度分子识别功能的聚合物材料为固定相,对目标分子进行分离、筛选、纯化的一种高选择性仿生技术,其技术核心是制备分子印迹聚合物(molecularlyimprintedpoly
[30]
mers,MIPs)。HwangCC等分别以(+) n 去甲麻黄碱和(-) n 去甲麻黄碱为模板,甲基丙烯酸为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸为交联剂制成MIPs,对n 去甲黄碱的对映体进行色谱分离,分离度可分别达到1.8~3.8和2.1~3.6,取得了很好的分离效果;XieJC等用以harman为模板制备的液相色谱-质谱联用系统的固定相,从骆驼蓬种籽甲醇提取物中成功分离出了两个和harman结构类似的抗癌组分:哈尔明(harmine)和哈马林(harmaline)碱。目前,分子印迹技术在生物碱分离纯化方面的研究日趋活跃,但实现工业化应用还需假以时日。
[31]
离与纯化过程中的应用研究十分活跃。例如
[22]
BoyadzhievL等采用膜法分离长春花提取物中吲哚类生物碱;梁锋
[23]
等用W/O型乳状液膜分
离技术成功分离出荷叶粗提物中3种生物碱:荷叶碱、N 去甲基荷叶碱、O 去甲基荷叶碱,萃取率分别达到了95.6%、100%和97.9%,充分显示出了该技术良好的应用前景。
2.2 分子蒸馏技术(moleculardistillationtech
nique,MDT)
分子蒸馏技术是我国于20世纪80年代末从国外引进的一种新型液-液分离精制技术。与许多常规蒸馏技术相比,分子蒸馏可在远离沸点下操作、蒸馏压强低、受热时间短、浓缩效率高、无沸腾和鼓泡现象、能节省大量溶剂减少环境污染等特点,现已广泛应用于天然产物中高沸点、热敏
[24,25]
性、易氧化物质的分离。分子蒸馏的核心是分子蒸发器,其种类主要有3种:即降膜式、刮膜式及离心式。应安国
[26]
等应用刮膜式分子蒸馏
设备对帕罗西汀碱原料进行分离提纯试验,通过对该生产过程技术经济的初步分析,以年产1000kg帕罗西汀计算,可产生直接经济效益约7000万元,具有巨大的利润空间。但目前该技术在我国尚处于起步阶段,随着分子蒸馏设备的国产化,必将加快其推广和应用。
2.3 高速逆流色谱技术(highspeedcountercur
rentchromatography,HSCC)
高速逆流色谱技术是由美国国家医学院Yio chiroIto博士于1982年首先发明的一种新型色谱分离技术,它根据互不相溶的两相溶剂在旋转螺旋管内具有单向性流体动力平衡特性,利用样品中各组分在两相间分配能力差异而实现各组分间的分离。由于其固定相是液体,避免了样品与固定相之间发生不可逆吸附、污染、变性等缺点,特别适用于分离极性和具有生物活性的物质;并且该技术不需升温加热,也不需要精密的恒流泵,操作十分方便,特别适用于制备性分离。Yang[28]-1F等以氯仿 甲醇 0.2mol LHCl=4 1.5 2为溶剂系统,利用高速逆流色谱对传统中药黄连中的生物碱类活性成分进行了分离,得到巴马亭、小檗碱、表小檗碱、黄连碱4种生物碱。
[29]
YangF等采用氯仿 甲醇 0.2~0.3mol/LHCl=4 1.5 2为两相溶剂分离系统,从穿心莲[27]
3 生物碱的检测与分析
生物碱的检测与分析,目前普遍采用的有分光光度法、红外光谱法、色谱法、核磁共振法、质谱
法、薄层层析法、色差仪等分析检测技术,它们或单独采用,或相互配合使用,以达到相应的分析目的。对于不同结构类型生物碱的研究,应充分灵活地运用各种分析手段,相互补充,研究结果才能真实可靠。
4 研究与展望
生物碱作为中草药中具有生理和药理活性的重要组分,极有可能成为我国将来具有自主知识产权的新药,其提取与分离纯化技术的研究将日趋活跃。目前,大多数提取过程所得到的生物碱均为多种生物碱的混合物,而各种不同的生物碱药效相差甚大,这对其药用价值的开发带来了十分不利的影响和限制。所以,开发出具有工业应用价值的生物碱提取与分离纯化新技术,对推动我国中药产业的发展,促进中药走向世界,提高天然产物的经济和社会效益均具有非常重要的意义。
:
第3期 徐小龙等:生物碱的提取与分离纯化技术
[D].西安:西北大学,2007.
475
[1] 刘丽敏,刘华钢,毛 俐,等.苦参碱和氧化苦参碱
体外对肿瘤细胞增殖的影响[J].中国实验方剂学杂志,2008,14(11):35-36.[2]
WangR,YangXI,MaCM,etal.AbioactivealkaloidfromtheflowersofTrolliuschinensis[J].Heterocy cles,2004,63(6):1443-1448.[3]
张韶瑜,孟 林,高文远,等.东北鹤虱中一个具有抗菌活性的新喹酮类生物碱[J].中草药,2005,36(4):490-492.[4]
KoHC,WangYH,LiouKT,etal.Anti-inflammato ryeffectsandmechanismsoftheethanolextractofEvodiarutaecarpaanditsbioactivecomponentsonneutrophilsandmicroglialcells[J].EurJPharmaco,l2007,555(2-3):211-217.[5][6]
黄韶清,周玉淑,刘仁树.现代急性中毒诊治疗学[M].北京:人民军医出版社,2002.
朱燕娜,常宇明,鲍梦周,等.马钱子碱对小白鼠的中枢作用[J].河南医科大学学报,1992,27(2):140-142.[7]
吴志平,陈 雨,冯 煦,等.石蒜科药用植物生物碱的药理学研究[J].中国野生植物资源,2008,27(5):26-31.[8]
赵玉兰.环常绿黄杨碱D对室性期前收缩及QT间期离散度的影响[J].中国新药与临床杂志,2002,21(3):140-142.[9]
许超千,董德利,杜智敏,等.苦参碱、小檗胺与胺碘酮、RP58866抗心律失常作用的比较[J].药学学报,2004,39(9):691-694.
[10]LiuB,ShenB,GuoF,etal.Optimizationofsupercriti
calfluidextractionofdl tetrahydropalmatinefromr hizomeofCorydalisyanhusuoW.T.Wangwithorthog onalarraydesign[J].SepPurifTechno,l2008,64(2):242-246.
[11]赵宋亮,陶春元,谢宝华.超临界CO2萃取菊三七生
物碱的工艺研究[J].中药材,2008,31(11):1749-1751.
[12]DengCH,LiuN,GaoMX,etal.Recentdevelopments
insamplepreparationtechniquesforchromatographya nalysisoftraditionalChinesemedicines[J].JChroma togrA,2007,1153(1-2):90-96.
[13]XiaoGQ,FangJ,LuXY,etal.Microwaveassisted
extractionoftotalalkaloidsfromlotusleaves[J].NatProdResDev,2008,20(5):918-921.
[14]FulzeleDP,SatdiveRK.Comparisonoftechniquesfor
theextractionoftheanti cancerdrugcamptothecinfromNothapodytesfoetida[J].JChromatogrA,2005,1063(1-2):9-13.
[中碱纯化及[16]郭孝武.超声对益母草茎内组织损伤与总碱产率关
系研究[J].陕西师范大学学报,2004,32(4):56-58.
[17]WangZH,SongM,MaQL,etal.Two phaseaqueous
extractionofchromiumanditsapplicationtospeciationanalysisofchromiuminplasma[J].MikrochimicaAc ta,2000,134(1-2):95-99.
[18]XuY,AparecidadeSM,ZanellaRPM,etal.Liquid
-liquidextractionofpharmaceuticalsbyaqueoustwo phasesystems[J].RevistaBrasileiradeCienciasFarmaceuticas,2001,37(3):305-320.
[19]LiS,HeC,GaoF,etal.Extractionanddetermination
ofmorphineincompoundliquoriceusinganaqueoustwo phasesystemofpoly(ethyleneglycol)/K2HPO4coupledwithHPLC[J].Talanta,2007,71(2):784-789.
[20]CaoQ,LiS,HeC,etal.Extractionanddetermination
ofpapaverininpericarpiumpapaverisusingaqueoustwo phase
system
of
poly(ethylene
glycol)
(NH4)2SO4coupledwithhigh performanceliquidchromatogra-phy[J].Analyticachimicaacta,2007,590(2):187-194.
[21]姜忠义,吴 洪.膜技术在中药有效部位和有效成
分提取分离中的应用[J].离子交换与吸附,2002,18(2):185-192.
[22]BoyadzhievL,YordanovB.Pertractionofindolealka
loidsfromvincaminorL[J].SeparSciandTechno,l2004,39(6):1321-1329.
[23]梁 锋,张成功,马 铭,等.乳状液膜分离提取荷
叶中3种生物碱[J].精细化工,2007,24(6):565-570.
[24]XuSL,WangJW,XuSM,etal.Purificationofocta
cosanolbyagitatedshort pathdistillation[J].ChineseJournalofChemicalEngineering,2003,11(4):480-482.
[25]CvengrosJ,MicovM,LutisanJ.Phasetransitionsin
theliquidfilmofamolecularevaporator[J].PetCoa,l2000,42(2):96-99.
[26]应安国,许松林,王淑华.分子蒸馏技术提纯帕罗西
汀碱[J].化学工程,2005,33(6):59-62.
[27]袁黎明,傅若农,张天佑.高速逆流色谱在植物有效
成分分离中的应用[J].药物分析杂志,1998,18(1):60-64.
[28]YangF,ZhangT,ZhangR,etal.Applicationofanalyt
icalandpreparativehigh speedcounter currentchr omatographyforseparationofalkaloidsfromCoptisinensis[J].JChromatrA,829(1-
476
2):137-141.[29]
江 西 科 学2009年第27卷
lecularlyimprintedpolymerasthestationaryphase[J].JChromatogrB,BiomedSciApp,l2001,765(1):45-53.
[31]XieJC,ZhuLL,XuXJ.Affinitiveseparationandon
-lineidentificationofantitumorcomponentsfromPe ganumnigellastrumbycouplingachromatographiccol umnoftargetanalogueimprintedpolymerwithmassspectrometry[J].AnalChem,2002,74(10):2352-2360.
YangF,YoichiroI.Preparativeseparationoflap paconitine,ranaconitine,N deacetyllappaconitineandN deacetylranaconitinefromcrudealkaloidsofsampleAconitumsinomontanumNakaibyhigh speedcounter currentchromatography[J].JChromatogrA,2002,943(2):219-225.
[30]HwangCC,LeeWC.Chromatographicresolutionof
theenantiomersofphenylpropanolaminebyusingmo
(上接第411页)
同时对开发的应用程序组件单元也进行数字签名
加密,防止非法程序侵入系统。
(5)多个工作组可同时共享规划审批、规划用地、规划道路、控制点成果等多源数据和编辑处理同一个工程测量图形文件的协同工程测量,从而能大大缩短大型工程测量项目工期。
(6)项目所产生的控制成果、规划道路、规划用地数据分别更新其相应数据库外,应用元数据技术建立了基于元数据管理的工程测量综合资料库,从而使过去相互独立的一个个工程目录形成一个有机体,统一组织管理,进行各种查询检索和应用。
(7)系统将RTK、各种型号的全站仪、南方公司hp电子手簿和RD-EB2电子手簿进行集成,从而实现工程测量外业数据采集、记录和施工放样的自动化。
[3][4]
系统建成后已先后应用于西安市地铁一、二号线工程,航天基地,城中村改造,闫良航空城,政府北迁,大明宫地区改造,高新区,经开区,东大街和解放路改造,城市轨道交通,国际港务区,天然气二期工程,给水改扩建二期工程,太平河改造工程,城市综合整治,供热工程,水系统综合治理等工程,大大提高了城市工程测量成果生产的速度和质量,有着广泛的推广和实用价值。
参考文献:
[1] 许有田.城市工程测量一体化集成应用平台总体设
计和总结报告[R].西安市勘察测绘院,2007.[2]
孔维娟,谢顺平,邓 敏.基于网格的多源空间数据集成模型[J].河南科学,2008,26(1):69-72.熊庆文.面向数字化测绘生产工作流的WEB存储系统[J].武汉大学学报,2004,29(4):111-115.许有田,高红心,李军峰.空间数据共享几个问题的探讨[J].城市勘测,2007,(6):3-7.
4 系统应用
(上接第465页)
人类未来之路变得平坦 。
[5]
[3][4]
凌小萍,谢慎兰.科技传播的障碍分析及对策研究[J].理论月刊,2008,(1):85-88.
朱幼文.科学传播中的科技馆角色及中国科技馆新馆建设理念[R].第六届北京科学传播创新与发展论坛演讲.
参考文献:
[1] 王洪贤,钱伟量,李东松.浅议科学传播伦理的两个
问题[J].科协论坛(下半月),2007,(7):62-63.[2]
张 晶,尹兆鹏.科学传播理论的历史考察 将 传播 理念引入 科学 的历程[J].自然辩证法研究,2006,(5):29-32.
[5]
张开逊.探究科学传播的境界[J].科普研究,2008,(3):5-8.
第27卷 第3期2009年6月
江 西 科 学
JIANGXI SCIENCE
Vo.l27No.3
Jun.2009
文章编号:1001-3679(2009)03-0472-05
生物碱的提取与分离纯化技术
徐小龙,刘燕燕,罗 平,刘太泽
(南昌大学环境与化学工程学院,江西 南昌330031)
摘要:生物碱是广泛存在于自然界天然植物中的碱性含氮有机化合物。大多数生物碱具有显著的生理活性,是许多药用植物的有效成分。利用现代分离技术把生物碱从天然产物中分离出来并对其进行纯化,对于开发其药用价值,以满足天然药物和天然保健品日益高涨的社会需求,促进中药走向世界,提高天然产物的经济和社会效益均具有非常重要的意义。主要对生物碱的提取、分离纯化及分析检测技术研究进展进行综述。关键词:生物碱;药用植物;有效成分;提取;分离纯化技术中图分类号:TQ464.4 文献标识码:A
TheTechnologyofExtractionandPurificationofAlkaloids
XUXiao long,LIUYan yan,LUOPing,LIUTai ze
(SchoolofEnvironmentalandChemicalEngineering,NanchangUniversity,JiangxiNanchang330031PRC)
Abstract:Alkaloidsarealkalinenitrogenousorganiccompounds,whicharewidelyexistedinthenat uralplan.tMostofalkaloidshavesignificantlyphysiologicalactivity,whicharetheeffectiveingredi entsinmanymedicinalplants.Withthemodernseparationtechnology,alkaloidscouldbeseparatedfromnaturalproductsandpurified.Itisvitalsignificancedevelopingtheirmedicinalvaluetomeettheincreasingrequirementofnaturalmedicineandhealthproducts,promoteChinesemedicinetotheworldandincreasetheeconomicandsocialbenefitofnaturalproducts.Thispapermainlysummari zestheresearchprogressofextraction,purification,analysisandtestingtechnologyofthealkaloids.Keywords:Alkaloids,Medicinalplan,tEffectiveingredients,Extraction,Purificationtechnology
进行纯化,对于开发其药用价值,以满足天然药物和天然保健品日益高涨的社会需求,促进中药走向世界,提高天然产物的经济和社会效益均具有非常重要的意义。本文主要对生物碱的提取、分离纯化及其分析检测技术研究进展进行综述。
0 前言
生物碱是自然界中广泛存在的一类含氮碱性有机化合物,大多均具有显著的生理活性,是许多药用植物的有效成分。目前临床应用主要表现为抗癌、抗肿瘤系统
[8,9]
[1]
、抗病毒
[2]
、抗菌
[3]
、抗炎作用
[5~7]
[4]
,
同时生物碱还可以作用于神经系统和心血管
1 生物碱的提取技术
生物碱的传统提取技术主要有:浸渍、煎煮、溶剂回流、渗漉等方法。近年来一些在化工、食品等领域开发出的新技术,如超临界流体萃取技术、
等。随着人们对生物碱药用价值的认识
不断提高,其应用和需求正日益增长。利用现代分离技术把生物碱从天然产物中分离出来并对其
收稿日期:2009-03-26;修订日期:2009-05-06
作者简介:徐小龙(1984-),男,江苏江阴人,在读硕士研究生,主要从事天然产物中有效成分的提取与分离纯化方
第3期 徐小龙等:生物碱的提取与分离纯化技术
也高出将近2个数量级。郭孝武
[16]
473 等研究了超
双水相萃取技术等也在生物碱的提取中获得了广泛的应用。1.1 超临界流体萃取技术(Supercriticalfluidex
traction,SFE)
超临界流体萃取技术是20世纪70年代末才兴起的一种新型生物分离精制技术,90年代后期开始应用于药用植物中有效成分的提取。其原理是利用压力和温度对超临界流体溶解能力的影响而实现对极性大小、沸点高低和分子量大小不同
[10]
的组分间的选择性分离。LiuB等以延胡索乙素提取率为指标,通过正交试验设计,探索出了元胡中延胡索乙素SFE CO2的最佳工艺条件,与其它提取方法相比,提取率有了显著的提高;赵宋亮
[11]
声和热回流浸泡法提取益母草中生物碱的过程,发现超声提取可损伤益母草茎内组织细胞,提取40min比回流法提取2h的产率还高出42.86%。超声辅助提取大大缩短了提取周期,有效成分的收率明显提高,同时全过程无需加温,减少了杂质的进入和能源的消耗。
1.4 双水相萃取技术(aqueoustwo phaseextrac
tion,ATPE)
双水相萃取技术是由2种聚合物或聚合物与无机盐在水中在适当的浓度等条件下形成互不相溶的两相体系,利用待分离物在两水相中分配系数的不同而实现提取分离的方法。目前最常用的双水相体系有聚乙二醇(PEG)/葡聚糖体系、PEG/无机盐体系、表面活性剂/表面活性剂体系、普通有机溶剂/无机盐体系、双水相胶束体系、温敏性双水相体系、热分离双水相体系、离子液体/无机盐体系等
[17,18]
等利用超临界CO2流体萃取菊三七中的总
生物碱,提取率为索氏提取法的1.5倍,耗时却仅为常规法的1/2。
1.2 微波辅助提取技术(microwave assistedex
traction,MAE)
微波辅助提取技术是利用微波与介质的离子和偶极子分子的相互作用,促使介质转动能力跃迁,加剧热运动,使细胞壁破裂,胞外溶剂易于进入细胞内,溶解并释放胞内产物,具有强力、瞬时、高效等特点,是目前颇具发展潜力的一种新型提
[12]
取技术。自1986年Ganzler等首次报道了微波用于天然产物中化学成分的提取以来,该技术已在食品、环境、制药和天然产物等领域得到了广泛的应用。XiaoGQ等将微波辅助提取技术应用于荷叶中生物碱的提取,与传统提取方法相比,总生物碱提取率获得明显提高。FulzeleDP等考察了不同提取方式对喜树中喜树碱提取效果的影响,为达到一定的提取率,采用热回流、索氏提取法分别需要30min、120min,而采用MAE技术则仅需3min,提取时间大大缩短。1.3 超声辅助提取技术(ultrasound assistedex
traction,UAE)
超声辅助提取技术主要是靠超声波空化产生的极大压力造成被破碎物细胞壁及整个生物体瞬间破裂,同时超声波产生振动作用加强了细胞内物质的释放、扩散及溶解,加速植物中的有效成分渗透进入溶剂而使提取效率获得提高。代宏哲以苦豆子生物碱的浸取过程为研究对象,研究了超声场介入对固液扩散的影响,并与常规浸提法的动力学方程进行了比较,发现超声条件下.,[15][14]
[13]
。
[20]
LiS等采用双水相萃取技术从甘草根中提取分离出吗啡、从罂粟中提取罂粟碱的研究,
均取得了很好的提取效果。双水相萃取技术具有分离条件温和、能耗较小、传质和平衡速度快、回收效率高、且设备简单、易于放大和实现连续化操作等特点。所以,尽管目前该技术在生物碱的提取方面报道不多,但应用前景十分良好。
[19]
2 生物碱分离与纯化技术
生物碱分离与纯化的经典方法主要有:有机溶剂萃取、沉淀法、蒸馏法、结晶法、树脂吸附及层析分离等技术。近年来,在生物碱分离与纯化应用中较受人们关注的新技术主要有:膜分离技术、分子蒸馏技术、高速逆流色谱技术、分子印迹技术等。
2.1 膜分离技术(MembraneSeparationTech
nique,MST)
膜分离技术是20世纪60年代后迅速崛起的一项新兴的高效分离技术,它采用半透膜作为选
择障碍层,以膜两侧的能量差为推动力,根据各组分透过膜的迁移率不同,而允许某些组分透过而保留混合物中其他组分,从而实现混合物中各组分的分离。该技术具有操作条件温和、不存在相转移、分离效率高、不必添加化学试剂、不损坏热敏性物质、可极大的减少纯化工序实现连续和自,
474 拟的优势
[21]
江 西 科 学
。近年来,膜分离技术在生物碱的分
2009年第27卷
乙酰刺乌头碱、去乙酰冉乌头碱等组分,取的了非常良好的分离效果。2.4 分子印迹技术(molecularimprintingtechnol
ogy,MIT)
分子印迹技术利用具有高度分子识别功能的聚合物材料为固定相,对目标分子进行分离、筛选、纯化的一种高选择性仿生技术,其技术核心是制备分子印迹聚合物(molecularlyimprintedpoly
[30]
mers,MIPs)。HwangCC等分别以(+) n 去甲麻黄碱和(-) n 去甲麻黄碱为模板,甲基丙烯酸为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸为交联剂制成MIPs,对n 去甲黄碱的对映体进行色谱分离,分离度可分别达到1.8~3.8和2.1~3.6,取得了很好的分离效果;XieJC等用以harman为模板制备的液相色谱-质谱联用系统的固定相,从骆驼蓬种籽甲醇提取物中成功分离出了两个和harman结构类似的抗癌组分:哈尔明(harmine)和哈马林(harmaline)碱。目前,分子印迹技术在生物碱分离纯化方面的研究日趋活跃,但实现工业化应用还需假以时日。
[31]
离与纯化过程中的应用研究十分活跃。例如
[22]
BoyadzhievL等采用膜法分离长春花提取物中吲哚类生物碱;梁锋
[23]
等用W/O型乳状液膜分
离技术成功分离出荷叶粗提物中3种生物碱:荷叶碱、N 去甲基荷叶碱、O 去甲基荷叶碱,萃取率分别达到了95.6%、100%和97.9%,充分显示出了该技术良好的应用前景。
2.2 分子蒸馏技术(moleculardistillationtech
nique,MDT)
分子蒸馏技术是我国于20世纪80年代末从国外引进的一种新型液-液分离精制技术。与许多常规蒸馏技术相比,分子蒸馏可在远离沸点下操作、蒸馏压强低、受热时间短、浓缩效率高、无沸腾和鼓泡现象、能节省大量溶剂减少环境污染等特点,现已广泛应用于天然产物中高沸点、热敏
[24,25]
性、易氧化物质的分离。分子蒸馏的核心是分子蒸发器,其种类主要有3种:即降膜式、刮膜式及离心式。应安国
[26]
等应用刮膜式分子蒸馏
设备对帕罗西汀碱原料进行分离提纯试验,通过对该生产过程技术经济的初步分析,以年产1000kg帕罗西汀计算,可产生直接经济效益约7000万元,具有巨大的利润空间。但目前该技术在我国尚处于起步阶段,随着分子蒸馏设备的国产化,必将加快其推广和应用。
2.3 高速逆流色谱技术(highspeedcountercur
rentchromatography,HSCC)
高速逆流色谱技术是由美国国家医学院Yio chiroIto博士于1982年首先发明的一种新型色谱分离技术,它根据互不相溶的两相溶剂在旋转螺旋管内具有单向性流体动力平衡特性,利用样品中各组分在两相间分配能力差异而实现各组分间的分离。由于其固定相是液体,避免了样品与固定相之间发生不可逆吸附、污染、变性等缺点,特别适用于分离极性和具有生物活性的物质;并且该技术不需升温加热,也不需要精密的恒流泵,操作十分方便,特别适用于制备性分离。Yang[28]-1F等以氯仿 甲醇 0.2mol LHCl=4 1.5 2为溶剂系统,利用高速逆流色谱对传统中药黄连中的生物碱类活性成分进行了分离,得到巴马亭、小檗碱、表小檗碱、黄连碱4种生物碱。
[29]
YangF等采用氯仿 甲醇 0.2~0.3mol/LHCl=4 1.5 2为两相溶剂分离系统,从穿心莲[27]
3 生物碱的检测与分析
生物碱的检测与分析,目前普遍采用的有分光光度法、红外光谱法、色谱法、核磁共振法、质谱
法、薄层层析法、色差仪等分析检测技术,它们或单独采用,或相互配合使用,以达到相应的分析目的。对于不同结构类型生物碱的研究,应充分灵活地运用各种分析手段,相互补充,研究结果才能真实可靠。
4 研究与展望
生物碱作为中草药中具有生理和药理活性的重要组分,极有可能成为我国将来具有自主知识产权的新药,其提取与分离纯化技术的研究将日趋活跃。目前,大多数提取过程所得到的生物碱均为多种生物碱的混合物,而各种不同的生物碱药效相差甚大,这对其药用价值的开发带来了十分不利的影响和限制。所以,开发出具有工业应用价值的生物碱提取与分离纯化新技术,对推动我国中药产业的发展,促进中药走向世界,提高天然产物的经济和社会效益均具有非常重要的意义。
:
第3期 徐小龙等:生物碱的提取与分离纯化技术
[D].西安:西北大学,2007.
475
[1] 刘丽敏,刘华钢,毛 俐,等.苦参碱和氧化苦参碱
体外对肿瘤细胞增殖的影响[J].中国实验方剂学杂志,2008,14(11):35-36.[2]
WangR,YangXI,MaCM,etal.AbioactivealkaloidfromtheflowersofTrolliuschinensis[J].Heterocy cles,2004,63(6):1443-1448.[3]
张韶瑜,孟 林,高文远,等.东北鹤虱中一个具有抗菌活性的新喹酮类生物碱[J].中草药,2005,36(4):490-492.[4]
KoHC,WangYH,LiouKT,etal.Anti-inflammato ryeffectsandmechanismsoftheethanolextractofEvodiarutaecarpaanditsbioactivecomponentsonneutrophilsandmicroglialcells[J].EurJPharmaco,l2007,555(2-3):211-217.[5][6]
黄韶清,周玉淑,刘仁树.现代急性中毒诊治疗学[M].北京:人民军医出版社,2002.
朱燕娜,常宇明,鲍梦周,等.马钱子碱对小白鼠的中枢作用[J].河南医科大学学报,1992,27(2):140-142.[7]
吴志平,陈 雨,冯 煦,等.石蒜科药用植物生物碱的药理学研究[J].中国野生植物资源,2008,27(5):26-31.[8]
赵玉兰.环常绿黄杨碱D对室性期前收缩及QT间期离散度的影响[J].中国新药与临床杂志,2002,21(3):140-142.[9]
许超千,董德利,杜智敏,等.苦参碱、小檗胺与胺碘酮、RP58866抗心律失常作用的比较[J].药学学报,2004,39(9):691-694.
[10]LiuB,ShenB,GuoF,etal.Optimizationofsupercriti
calfluidextractionofdl tetrahydropalmatinefromr hizomeofCorydalisyanhusuoW.T.Wangwithorthog onalarraydesign[J].SepPurifTechno,l2008,64(2):242-246.
[11]赵宋亮,陶春元,谢宝华.超临界CO2萃取菊三七生
物碱的工艺研究[J].中药材,2008,31(11):1749-1751.
[12]DengCH,LiuN,GaoMX,etal.Recentdevelopments
insamplepreparationtechniquesforchromatographya nalysisoftraditionalChinesemedicines[J].JChroma togrA,2007,1153(1-2):90-96.
[13]XiaoGQ,FangJ,LuXY,etal.Microwaveassisted
extractionoftotalalkaloidsfromlotusleaves[J].NatProdResDev,2008,20(5):918-921.
[14]FulzeleDP,SatdiveRK.Comparisonoftechniquesfor
theextractionoftheanti cancerdrugcamptothecinfromNothapodytesfoetida[J].JChromatogrA,2005,1063(1-2):9-13.
[中碱纯化及[16]郭孝武.超声对益母草茎内组织损伤与总碱产率关
系研究[J].陕西师范大学学报,2004,32(4):56-58.
[17]WangZH,SongM,MaQL,etal.Two phaseaqueous
extractionofchromiumanditsapplicationtospeciationanalysisofchromiuminplasma[J].MikrochimicaAc ta,2000,134(1-2):95-99.
[18]XuY,AparecidadeSM,ZanellaRPM,etal.Liquid
-liquidextractionofpharmaceuticalsbyaqueoustwo phasesystems[J].RevistaBrasileiradeCienciasFarmaceuticas,2001,37(3):305-320.
[19]LiS,HeC,GaoF,etal.Extractionanddetermination
ofmorphineincompoundliquoriceusinganaqueoustwo phasesystemofpoly(ethyleneglycol)/K2HPO4coupledwithHPLC[J].Talanta,2007,71(2):784-789.
[20]CaoQ,LiS,HeC,etal.Extractionanddetermination
ofpapaverininpericarpiumpapaverisusingaqueoustwo phase
system
of
poly(ethylene
glycol)
(NH4)2SO4coupledwithhigh performanceliquidchromatogra-phy[J].Analyticachimicaacta,2007,590(2):187-194.
[21]姜忠义,吴 洪.膜技术在中药有效部位和有效成
分提取分离中的应用[J].离子交换与吸附,2002,18(2):185-192.
[22]BoyadzhievL,YordanovB.Pertractionofindolealka
loidsfromvincaminorL[J].SeparSciandTechno,l2004,39(6):1321-1329.
[23]梁 锋,张成功,马 铭,等.乳状液膜分离提取荷
叶中3种生物碱[J].精细化工,2007,24(6):565-570.
[24]XuSL,WangJW,XuSM,etal.Purificationofocta
cosanolbyagitatedshort pathdistillation[J].ChineseJournalofChemicalEngineering,2003,11(4):480-482.
[25]CvengrosJ,MicovM,LutisanJ.Phasetransitionsin
theliquidfilmofamolecularevaporator[J].PetCoa,l2000,42(2):96-99.
[26]应安国,许松林,王淑华.分子蒸馏技术提纯帕罗西
汀碱[J].化学工程,2005,33(6):59-62.
[27]袁黎明,傅若农,张天佑.高速逆流色谱在植物有效
成分分离中的应用[J].药物分析杂志,1998,18(1):60-64.
[28]YangF,ZhangT,ZhangR,etal.Applicationofanalyt
icalandpreparativehigh speedcounter currentchr omatographyforseparationofalkaloidsfromCoptisinensis[J].JChromatrA,829(1-
476
2):137-141.[29]
江 西 科 学2009年第27卷
lecularlyimprintedpolymerasthestationaryphase[J].JChromatogrB,BiomedSciApp,l2001,765(1):45-53.
[31]XieJC,ZhuLL,XuXJ.Affinitiveseparationandon
-lineidentificationofantitumorcomponentsfromPe ganumnigellastrumbycouplingachromatographiccol umnoftargetanalogueimprintedpolymerwithmassspectrometry[J].AnalChem,2002,74(10):2352-2360.
YangF,YoichiroI.Preparativeseparationoflap paconitine,ranaconitine,N deacetyllappaconitineandN deacetylranaconitinefromcrudealkaloidsofsampleAconitumsinomontanumNakaibyhigh speedcounter currentchromatography[J].JChromatogrA,2002,943(2):219-225.
[30]HwangCC,LeeWC.Chromatographicresolutionof
theenantiomersofphenylpropanolaminebyusingmo
(上接第411页)
同时对开发的应用程序组件单元也进行数字签名
加密,防止非法程序侵入系统。
(5)多个工作组可同时共享规划审批、规划用地、规划道路、控制点成果等多源数据和编辑处理同一个工程测量图形文件的协同工程测量,从而能大大缩短大型工程测量项目工期。
(6)项目所产生的控制成果、规划道路、规划用地数据分别更新其相应数据库外,应用元数据技术建立了基于元数据管理的工程测量综合资料库,从而使过去相互独立的一个个工程目录形成一个有机体,统一组织管理,进行各种查询检索和应用。
(7)系统将RTK、各种型号的全站仪、南方公司hp电子手簿和RD-EB2电子手簿进行集成,从而实现工程测量外业数据采集、记录和施工放样的自动化。
[3][4]
系统建成后已先后应用于西安市地铁一、二号线工程,航天基地,城中村改造,闫良航空城,政府北迁,大明宫地区改造,高新区,经开区,东大街和解放路改造,城市轨道交通,国际港务区,天然气二期工程,给水改扩建二期工程,太平河改造工程,城市综合整治,供热工程,水系统综合治理等工程,大大提高了城市工程测量成果生产的速度和质量,有着广泛的推广和实用价值。
参考文献:
[1] 许有田.城市工程测量一体化集成应用平台总体设
计和总结报告[R].西安市勘察测绘院,2007.[2]
孔维娟,谢顺平,邓 敏.基于网格的多源空间数据集成模型[J].河南科学,2008,26(1):69-72.熊庆文.面向数字化测绘生产工作流的WEB存储系统[J].武汉大学学报,2004,29(4):111-115.许有田,高红心,李军峰.空间数据共享几个问题的探讨[J].城市勘测,2007,(6):3-7.
4 系统应用
(上接第465页)
人类未来之路变得平坦 。
[5]
[3][4]
凌小萍,谢慎兰.科技传播的障碍分析及对策研究[J].理论月刊,2008,(1):85-88.
朱幼文.科学传播中的科技馆角色及中国科技馆新馆建设理念[R].第六届北京科学传播创新与发展论坛演讲.
参考文献:
[1] 王洪贤,钱伟量,李东松.浅议科学传播伦理的两个
问题[J].科协论坛(下半月),2007,(7):62-63.[2]
张 晶,尹兆鹏.科学传播理论的历史考察 将 传播 理念引入 科学 的历程[J].自然辩证法研究,2006,(5):29-32.
[5]
张开逊.探究科学传播的境界[J].科普研究,2008,(3):5-8.