天然成分提取分离技术论文

天然成分提取分离技术论文（精选7篇）

天然成分提取分离技术论文 篇1

摘要：《天然活性成分提取分离新技术》是一门理论性较高、实践性较强的课程, 充分领会教学大纲、抓住重点与难点、不断改进教学方法、教学与科研相互结合等是实现课程教学目标的有效途径。

关键词：天然活性成分,提取分离新技术

《天然活性成分提取分离新技术》是应用现代化学理论与方法研究天然药物中化学成分的一门学科，主要介绍近年发展起来的中药提取与分离纯化新技术，包括微波辅助提取、超声波提取、超临界流体萃取技术、高速逆流色谱、及大孔吸附树脂、膜分离技术、分子蒸馏及分子印迹等新型分离技术，让学生掌握和了解中药和天然药物中化学成分研究中的很多新技术和新方法，符合当前中药现代化研究的大趋势[1]。《天然活性成分提取分离新技术》是我校开设的药学专业技术课程，是整个药学教育中一个重要的组成部分，其目的是培养学生在天然活性成分提取分离的新技术方面的理论水平和实践能力，使学生能胜任天然药物研究、生产、供应和临床使用过程中的专业工作。为使学生更好地掌握这门课程，达到培养目标，在保证传统理论体系不变的情况下，尽可能地加大教学信息量，提高教学质量，教师必须更新教育观念，改进教学方法和教学思路。现就本人近几年的教学工作体会，总结如下：

一、充分领会教学大纲

本科教育是我国高等教育重要组成部分，是研究生教育的基础。培养合格的大学本科生，可以为社会输送合格人才，同时为培养高层次人才奠定基础。因此必须充分领会《天然活性成分提取分离新技术》课程的性质、目的、任务及其教学内容和基本要求。因此对于《天然活性成分提取分离新技术》教学重点讲授新方法与新技术的提取分离原理、操作关键技术等方面内容，从而使学生达到能胜任天然药物生产、研究、供应和临床使用过程中的专业工作，并具有天然药物研究开发的基本思路和基本能力。根据教学大纲中掌握、熟悉、了解的要求，分清主次，从众多内容中理清头绪，知道那些是掌握的、哪些是熟悉了解的，从而达到教学要求。

二、教学中抓住课程重点与难点

《天然活性成分提取分离新技术》内容繁杂，涉及物理化学、有机化学、分析化学、生物化学等方面的知识，课程内容繁杂、难度较大，难以掌握，是学生学习比较困难的一门课程。因此在教学过程中，一定要根据教学大纲做到主次分明，抓住教学的重点、难点，需重点掌握的内容要详细讲解。重点内容重点讲授，并督促学生学习记忆；难点内容最好举例说明，让学生掌握最基本和最重要的提取分离新技术和新方法。对于需要学生了解的内容，重在传授学习方法，让学生自学。

三、不断改进教学方法

教学活动是一个师生互动，共同参与的过程，在这一过程中，学生是教学活动的主体，教师起主导作用，二者必须相互促进，协调发展，才能保证教学活动正常进行。为了提高教学效果，就必须充分发挥学生的主观能动性，最大限度地调动学生参与课堂教学过程，使教学过程充满活泼而又生机，从而提高学生解决实际问题的能力，同时老师要采用灵活多变的教学方法如启发式、讨论式、自学式等，最好能够把实际生活紧密结合起来，以培养学生主动学习的能力，丰富学生想象力、增强学生创新思维意识[2]。

例如：香豆素、蒽醌、黄酮、生物碱类化合物等都是典型的天然活性成分的结构类型，也是本门课程重点讲解的分离方法的目标化合物种类。老师先给出几个典型的化合物如：七叶内酯、大黄酸、大黄素、芦丁或槲皮素，让学生根据已学过的提取分离新方法和新技术的分离原理，写出这几个化合物的提取分离方法，使学生有一个初步印象，也算是对上部分内容的总结和对下部分内容的预习。在教师的讲解、启发、引导下，使学生总结出各类不同化合物的分离方法特征，找出自己存在的问题与不足，从而使学生加深了对不同提取分离新技术的印象，为掌握这部分内容奠定基础。

以提出问题和解决问题为中心的启发式、讨论式、理论练习实际教学方式，既要体现出教师的主导作用，又要发挥学生的主观能动性，这样使学生形成自觉积极地要求学习的心理，提高了他们的学习兴趣，避免了“填鸭式、满堂灌”等被动教学方法。通过不断启发学生思考，调动学生独立思考问题的积极性，提高学生分析问题、解决问题的能力。

为解决《天然活性成分提取分离新技术》课程内容繁杂、知识点琐碎、学习难度大的问题，在每一章理论课讲课前，先要对与本章内容相关的基础知识进行回顾，使学生能够在讲解本章内容时容易理解、接受，在本章内容讲完后，要求学生对本章内容进行总结、比较，找出难点。同时开展课堂讨论，使学生理清思路，纠正认识的错误。在课程的最后，进行适当总结，使学生脑海中对本章内容有一个轮廓，并留作业题使学生能够掌握所学之知识、初步运用所学内容解决实际问题。

总的来讲，灵活运用不同的教学方法，可以提高学生参与课堂教学过程的积极性，丰富学生思考能力和想象力，使课堂充满青春活力。

四、教学与科研相结合促进教学

《天然活性成分提取分离新技术》是一门实践性、应用性很强的学科，是物理化学、有机化学、分析化学、生物化学、天然药物化学等多门学科的有机结合，因此光讲书本知识是不够的，还必须积极进行科学实验，通过科研实践不断积累的经验，以更好地丰富自己的教学内容。同时作为教师必须不断地加强学习，了解本学科及相关学科领域的发展趋势，并且要积极搞好科学研究，只有这样才能跟上时代的发展，更好地担负起教好本门课程的重担，提高教学质量。因此本人与2005年3月～2009年2月在天津大学药学院应用化学专业学习，从事药物有机合成研究，四年的博士研究生学习，使自己的科研能力不断提高，具备了独立进行科研的能力，从而更好地为教学服务[3]。

在教学过程中，要有意识地把科研实践有机结合，使学生了解、甚至参与科学实验，加深对本学科知识掌握，从而提高教学效果。

五、加强同学生的沟通，做到一切从实际出发

在教学过程中，学生是教学活动的主体，学生的实际情况是我们做好教学工作的基础，教学过程中学生的意见、建议及学生评教可以促进我们不断改进教学方法，提高教学质量。本人在了解每一届学习该门课程的学生的具体情况之后，从实际出发，加强同学生沟通，召开学生代表座谈会或个别谈话，了解他们的实际情况、倾心听取他们的意见和建议，为授课做到了有的放矢。尽管目前教学工作仍有一定困难，但从目前教学情况来看，效果良好。

六、重视精品课程建设

精品课程建设是本科教学评估工作的一项重要内容，精品课程建设内容包括建设任务与目标、建设内容与方法。在建设内容与方法中又有师资队伍、教材、教学内容（教学大纲、理论教学、实践教学）、教学方式和方法（内容组织方式、方法手段）、教学管理等[4]。精品课程建设对促进教师不断进行教学改革，提高教学质量起着非常重要作用。近几年来，河南大学药学院天然药物化学教研室在韩光教授主持下，经过教研室全体人员的努力，《天然药物化学》已成为校级精品课程。在总结经验的基础上，目前正在进行《天然活性成分提取分离新技术》的精品课程建设，极大促进了教师教学水平，教学质量大大提高。

采用多媒体授课是教学手段改革的发展趋势，它即能可以减少大量的板书, 节省教学时间，提高教学效率，又能综合文字、图像、图形、声音、动画等多种媒体将原来在黑板难以表示出来的内容，形象地展示给学生，吸引学生的注意力, 从而提高教学效果。

七、加强实验环节的考核

在药学本科教学过程中，实验、实践是一个重要环节。通过实验课，不仅可以帮助学生巩固课堂上学习的理论知识，提高学生动手能力，更重要的是培养学生分析问题、解决问题的能力和创新意识。

首先要加强学生的天然活性成分提取分离新技术的基本技能训练，提高他们的动手能力[5]，使学生掌握提取分离新技术所需仪器的操作及注意事项。在实验中，教师要引导学生按实验要求认真操作，严格造作规程，要求学生独立操作，认真注意实验现象，并清楚每一个步骤的基本原理，在基本技能的实验阶段就能养成良好的实验习惯，为以后的更复杂的实验奠定基础。

其次，加强对实验环节考核，提高实验教学质量。为了提高实验教学质量，必须建立实验考评体系，我们的具体做法是：实验课成绩与理论课成绩分开计算；采用每个实验成绩分项计分（包括预习报告、实验操作、实验结果、实验报告），各项成绩之和为期末实验成绩；实验操作、实验结果实行现场打分；施行实验考勤制度，无故缺勤按实验成绩不及格处理，等等。

总之，天然活性成分提取分离新技术教学工作是一项任务繁杂、困难重重的工作，要想做好这项工作，必须付出艰辛劳动。只有不断学习，不断总结，才能结出硕果。

参考文献

[1]谭天伟.天然产物分离新技术[J].化工进展.2003, 22 (7) :665-668

[2]姜茹, 李晓晔, 刘雪英, 等.天然药物化学教学模式探索.山西医科大学学报 (基础医学教育版) .2008, 1 0 (1) :3 5-36

[3]叶成俊.改进教学方法培养创新意识[J].德阳教育学院学报.2000, (03) :36

[4]朱向军.抓精品课程建设, 推教育教学改革, 教学质量提高[J].中国建设教育.2006, (09) :28-32

[5]黎世法.新课程异步教学实验课的一般程序[J].异步教学研究.2009, (1-2) :3-4

天然成分提取分离技术论文 篇2

中药所含的成分十分复杂, 既有有效成分, 又有无效成分和有毒成分。中药分离的目的是得到“有效成分”。为了提高中药的疗效, 减低毒副作用, 提高中药制剂的内在质量, 选用合理的方法提取分离中药的有效成分是非常重要的。

1 传统分离方法

中药制药业中最关键的工序是提取和分离有效成分, 传统的提取分离方法主要是采用有机溶剂萃取, 主要有煎煮法、回流法、浸渍、渗漉法、水提醇沉法、醇提水沉法、酸碱法、沉降、过滤、离心、盐析法、离子交换法和结晶法等。而传统的提取分离方法普遍存在着有效成分提取率低、杂质清除率低、能耗高、生产周期长等缺点, 直接制约了中药制药产业的发展[1]。

2 现代分离方法

近年来, 在中药提取分离方面出现了许多新工艺, 这些新工艺的应用, 使得中草药提取既符合传统的中医理论, 又能达到降低成本, 提高有效成分的收率和纯度的目的[2], 推动了中药的现代化进程, 为我国的中药走向国际市场奠定了基础。现将提取分离新技术介绍如下。

2.1 中药有效成分提取新技术的进展

2.1.1 微波辅助萃取技术 (microwave assisted extraction, MAE)

MAE是微波和传统的溶剂萃取法相结合后形成的一种新的萃取方法。微波辅助萃取技术的应用原理是在微波场中吸收微波能力的差异使得基体物质的某些区域或萃取体系中的某些组分被选择性加热, 从而使得被萃取物质从基体和体系中分离, 进入到介电常数较小、微波吸收能力相对差的萃取剂中。目前, 微波辅助萃取技术受到药学工作者的极大关注。姜宁等采用正交实验, 研究微波法提取五倍子中的单宁酸, 结果表明微波辅助提取法显著优于传统的水提取方法, 提取率是水提法的1.5倍[3]。微波辅助萃取喜树碱[4]与索氏提取、超声提取和搅拌提取相比, 提取率最高、耗时最少。微波辅助萃取决明子中的大黄素、川芎中的阿魏酸等也取得同样显著效果。

2.1.2 酶工程技术 (cellulase engineering technique)

近年来, 酶工程技术应用于提取分离生物碱、黄酮、皂苷、香豆素、多糖等成份。坚固的植物细胞壁是提取有效成分的主要屏障。如选用恰当的酶, 通过酶反应使细胞壁的组成成分和黏液质等杂质成分水解或降解而除去, 则可加速有效成分的释放提取。这是一项很有前途的新技术。

施英英等用酶法从葛粉中提取活性成分异黄酮, 采用木聚糖酶和纤维素酶协同处理后, 总异黄酮得率可达113.8%, 为常规醇提法的1.64倍。张卫红等采用复合酶解法在低温下提取茶叶中的活性物质茶多酚, 提取率高达98%以上, 茶多酚中的活性成分儿茶素相对含量较传统沸水提取法高出9%~10%。

2.2 中药有效成分分离新技术的进展

分离纯化已成为天然产物研究的“瓶颈”, 使得开发新的天然产物分离技术成为大势所趋。近年来, 科学技术的不断发展, 使得天然产物有效成分的分离纯化技术取得了很大的进展。

2.2.1 色谱 (Chromatography) 分离技术

高速逆流色谱 (High speed countercurrent chromatography, HSCCC) , 是用离心力固定液态固定相的逆流色谱, 改变了以往逆流色谱耗时这一缺点。固定相不需要载体, 因而消除了气液色谱中由于使用载体而带来的吸附现象, 被广泛地应用于植物化学成分的分离制备研究, 主用于黄酮、苯丙素、生物碱、萜类、多酚及甾体等化合物的分离。

除高速逆流色谱外, 还包括超高效液相色谱;超临界流体色谱;亲和色谱;分子烙印亲和色谱;生物色谱法;萃取技术与色谱技术联机耦合等。

2.2.2 膜分离技术 (Membrane Separation Technique, MST)

膜分离技术是通过特定膜的渗透作用, 借助于外界能量或化学位差的推动, 实现对两组分或多组分的气体或液体进行分离、分级、提纯和富集的技术, 是现代分离技术领域最先进的技术之一。膜技术种类繁多, 使用膜技术可以在原生态体系环境下实现物质分离, 可高效浓缩富集产物, 有效除去杂质, 其优点是在常温下操作, 无相变、能耗低。

目前国内的超滤膜和反渗透膜技术已经比较成熟, 这为中药生产的提取、分离、浓缩、纯化一体化工程技术的解决提供了保证。Vincze等采用膜分离技术收集中草药沙棘中的沙棘汁, 并进一步生产产品 (如速溶茶) 。Cai应用选择性膜从甜菜碱样中提取分离甜菜碱, 除盐率达到99.4%, 收到卓越的成效。

2.2.3 分子印迹技术 (Molecularly imprinted technique, MIT)

分子印迹技术是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 (molecularly imprintedpolymers, MIPs) 。由于中药活性成分含量低、结构复杂且类型多样、分离困难。高效液相色谱法、硅胶柱色谱法等常规的分离方法溶剂消耗量大、效率低, 且容易造成微量的有效成分丢失。MIT与上述色谱分离技术相比, 具有分子识别性强、固定相制备简便快速、操作简单、性质比较稳定、溶剂消耗量小、模板和MIPs都可以回收再利用等优点, 在中药有效成分的提取分离中应用较为广泛。

目前分子印迹技术多用于黄酮类、多元酚类、生物碱类、甾体类和香豆素类的分离纯化。朱全红等以长春碱为模板分子, 用本体聚合的方法制备长春碱MIP, 成功用于分离、富集长春花提取物中的长春碱。何锡文等以中药黄栌中的黄酮类成分非瑟酮为模板分子, 采用本体聚合法在丙酮中制备了非瑟酮MIP, 非瑟酮与其结构相似物槲皮素在该聚合物填充的固相萃取柱上得到了很好的分离。

但是作为一种新型的分离手段, 分子印迹技术本身还存在许多有待解决的问题。但由于其具备很高的选择性以及优良的理化特性, 其必然会随着技术本身的不断发展和应用的逐渐增多, 而在中药活性成分分离纯化领域发挥越来越大的作用。

3 中药提取分离技术的发展方向

随着科学技术的高速发展, 越来越多的新技术、新方法将会运用到中药有效成分的提取分离研究上, 将会大大加快先导化合物的发现, 推动创新中药发展。可以预见, 新技术在中药有效成分提取分离领域中的广泛运用, 必将极大地推动中药产业的发展和中药现代化进程。

中药成分复杂, 不同的提取方法对不同药物有效成分的提取率不同, 其用法用量、提取工艺条件对成品质量的影响也很大, 所以应根据中药材与期望的目标产物特性, 选择不同方法进行提取, 或多种提取方法的联合运用, 最大可能保留活性成分, 提高有效组分的提取率。随着现代中药提取技术的应用, 中药生产必将向过程可控产物明确、质量严格的方向发展, 从根本上提高中药产品的科技含量, 以实现我国中药产业跨越式发展。

摘要：综述了近年来中药有效成分提取分离方法的原理和应用进展, 包括微波萃取、酶法提取、分子印迹技术等。分子印迹是一项新技术, 该技术已经应用于黄酮、多元酚、生物碱、甾体、香豆素等的分离纯化。由于分子印迹技术具有选择性强、操作简单、溶剂消耗量小等特点, 在中药现代研究中展现了良好的应用前景。此外对其尚存在的问题进行了简单论述。

关键词：中药,有效成分,提取,分子印迹技术

参考文献

[1]Alizadeh T, Ganjali M.R, Zareb M, et al.Development of a voltammetric sensor based on a molecularly imprintedpolymer (MIP) for caffeine measurement[J].Electrochimica Acta, 2010, 55:1568-1574.

[2]Pan M.F, Wang J.P, Fang G.Z, et al.Synthesis and characterization of a molecularly imprinted polymer and its application as SPE enrichment sorbent for determination of trace methimazole in pig samples using HPLC-UV[J].Journal of Chromatography B, 2010, 878 (19) :1531-1536.

[3]Khodadadian M, Ahmadi F.Computer-assisted design and synthesis of molecularly imprinted polymers for selective extraction of acetazolamide from human plasma prior to its voltammetric determination[J].Talanta, 2010, 81 (4-5) :1446-1453.

天然成分提取分离技术论文 篇3

中药治疗疾病的物质基础是其中的有效化学成分, 中药中植物药占90%, 是几千年来我国传统中药治疗疾病的物质基础。中药成分十分复杂且很多贵重有效成分含量很低, 目前认为纤维素、叶绿素、树胶、鞣质及无机盐等为无效成分, 有效成分有生物碱、黄酮体、有机酸、氨基酸、萜类、蒽醌、香豆素等。有效成分的提取与分离纯化是中药开发中的关键工序, 有利于降低原药物毒性, 提高药物疗效;改进剂型, 控制生产质量;扩大中草药资源;进行化学合成或结构改造;探索中草药治病的原理;对促进中药新药研究及中药现代化等方面都有重要意义。近几年将酶、微波萃取、超临界流体萃取等工程技术应用于中药有效成分的提取、分离和纯化, 可以提高中药有效成分的提取效率, 并取得了显著效益。结合文献报道[1,2]本文对近年来中药有效成分的提取工艺进行了研究。

1 酶技术

1.1 酶法提取原理[3]

植物药提取过程中, 细胞原生质中的有效成分向溶媒扩散时, 须克服细胞壁及细胞间质的双重阻力。细胞壁的主要成分是纤维素, 细胞间质中存在纤维素、果胶等, 通过选用一些适当的酶类, 如纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶等作用于植物细胞, 使细胞壁及细胞间质中的纤维素、半纤维素、果胶等物质降解, 细胞壁的致密性降低, 而有利于有效成分的溶出。还可以控制非目标物的溶出, 在提高有效成分溶出效率的同时, 简化后续精制操作。

1.2 酶法提取的应用

1.2.1 生物酶解技术可用于植物中药的提取分离:将药物同相应的酶混合, 在合适的条件下使之酶解, 再按照常规提取办法提取。近年来运用纤维素酶、淀粉酶、木瓜蛋白酶用于中药提取分离预处理, 效果明显: (1) 酶法提取在提取多糖中的应用:选用纤维素酶和果胶酶组成复合酶提取竹节参多糖成分, 能有效酶解纤维素和果胶, 使竹节参多糖成分浸出, 又不破坏其结构, 且该工艺较简单, 时间短, 耗能低, 得率高。与热水浸提法提取竹节参中多糖成分的得率11.61%相比, 提高了23.2%。 (2) 酶法提取在提取黄酮中的应用:黄酮类成分具有降压、降血脂, 增大心脏血流量, 预防癌症等功效。用纤维素酶酶解预处理与醇提法相结合的提取工艺研究银杏黄酮的提取, 确定了最佳提取条件:酶浓度0.40mg/ml, 酶作用时间120min, 酶解温度50℃, 酶解介质pH 值为4.5, 乙醇浓度70%, 提取温度70℃, 提取率与传统醇提法相比提高了18.92%。 (3) 酶法提取在提取油类中的应用:采用纤维素酶提取法和水蒸气蒸馏提取法对无药挥发油成分进行比较研究, 发现2种处理方法的无药挥发油成分存在着一定的差异。这可能是由纤维素酶的酶解作用使化学成分发生了一些异构化的改变或者是水蒸气蒸馏法提取过程温度高, 对热不稳定的物质易发生氧化、聚合等反应导致变性和收集不完全。 (4) 酶法提取在提取生物碱中的应用:酶法提取黄连 (coptis chinensis franch) 中的小檗碱, 结果小檗碱提取率明显提高, 同时薄层层析结果显示:加酶组和未加酶组提取的成分一致, 黄连有效成分未受影响。

1.2.2 生物酶解技术用于植物中药提取液的纯化:中药水提液含有多种类型的杂质, 如淀粉、蛋白质、鞣质、果胶、黏液质等, 采用常规提取法, 在煎煮过程中药材中的蛋白质遇热凝固、淀粉糊化, 影响有效成分的煎出并给提取液的分离带来困难。针对中药水提取液中所含的杂质类型, 采用相应的酶将其降解为小分子物质或分解除去, 可解决中药水提取液的过滤困难问题, 并能改善中药口服液、药酒等液体制剂澄清度, 提高制剂纯度以及成品质量的稳定性。

1.2.3 生物酶解技术与其他技术结合在中药有效成分提取中应用新的提取技术:如超声波、微波、超临界技术等广泛用于中药有效成分提取, 酶技术与上述技术结合, 也取得了显著成效。徐艳等[4]考察不同因素对超声—酶法提取黄柏小檗碱的影响。发现水浴时间2.5h, 超声功率80%, 加酶25ml, 水浴温度60℃时提取率最高。超声—酶法应用于黄柏小檗碱的提取, 具有提取率高、省时、高效、节能等优点。娄在祥等在提取黑木耳 (auriculariaauricula) 多糖时尝试了7 种不同的提取方法, 其中超声波协同复合酶法可使黑木耳多糖提取率达10.41%。

2 微波萃取技术

微波萃取 (microwave ext raction, ME) , 又称微波辅助提取 (microw ave assisted exract ion, MAE) , 是微波和传统的溶剂萃取法相结合而成的一种萃取方法。1986年, Ganzler等首先在分析化学制样技术中应用了微波萃取法。此后, Ganzler等又用微波萃取法从棉籽中提取了棉酚, 从豆类中提取了蚕豆嘧啶葡萄糖苷、金雀花碱等天然化合物[5]。

2.1 微波萃取的原理

微波是频率介于300MHz~300GHz之间的电磁波, 微波萃取技术主要是基于微波的热特性, 而微波加热的原理:一是通过介电损耗 (或称为介电加热) , 具有永久偶极的分子在2450MHz的电磁场中所能产生的共振频率高达4.9×109次/s, 使分子超高速旋转, 平均动能迅速增加, 从而导致温度升高;二是通过离子传导, 离子化的物质在超高频电磁场中以超高速运动, 因摩擦而产生热效应。萃取物质时, 在微波场中, 介电常数不同的物质吸收微波的能力不同, 从而使得基体物质的某些区域或萃取体系中的某些组分被选择性加热, 因而可使目标组分选择性的从基体或体系中分离出来[6] 。

2.2 微波萃取在中药成分提取方面的应用

微波萃取技术用于中药成分的提取目前已涉及黄酮、蒽醌、皂苷、多糖和苷、萜和挥发油、生物碱、有机酸等多类化学成分。

2.2.1 黄酮类:

以总黄酮和葛根素的含量为指标, 采用连续微波辐射方式研究微波辅助萃取葛根的提取工艺。从单一因素考察, 微波功率、辐射时间、溶剂用量、原料粉碎度、原料含水量等工艺参数的选择对葛根中有效成分的提取均有影响。传统回流法所需溶剂为微波萃取法的4倍、加热时间为27倍;微波萃取法中, 总黄酮含量及葛根素含量比传统回流法分别高出10个和4个百分点, 同时淀粉、糖类等杂质溶出得更少。与传统回流法比较, 它具有萃取时间短、溶剂用量少、有效物质更易溶出等优点。

2.2.2 蒽醌类:

以何首乌中总蒽醌和二苯乙烯苷的含量为指标, 通过均匀设计, 采用连续微波辐射方法进行微波萃取工艺的优化。结果发现微波功率、微波辐射时间、溶剂用量、浸泡时间等工艺参数彼此间有交互作用;通过均匀设计优选出微波辅助萃取何首乌中有效成分的最优工艺条件为:微波功率340W, 微波辐射时间10min, 溶剂乙醇浓度95%, 固液比1∶5, 浸泡时间1h。与传统回流提取相比, 虽然微波辅助萃取法中干浸膏产率较低, 但是具有溶剂用量少、萃取时间短和干浸膏中有效成分含量高等优点。

2.2.3 皂苷类:

王家强等利用自行改装的微波加热装置, 从粉质滇重楼中提取皂苷, 并与常规水浴加热回流提取进行了比较。薄层层析显示, 2种方法所得皂苷斑点完全一致, 微波并不破坏药物的结构。含量测定结果表明, 微波辐照5min的效果基本达到2h常规加热的效果, 而且杂质含量少。微波加热10min即可认为皂苷已经提取完全。

2.2.4 生物碱类:

利用家用微波炉, 对药材粒径、浸出时间及微波输出功率进行正交试验, 优选出麻黄中麻黄碱的最佳浸出方案, 并用紫外分光光度法对麻黄浸出液中麻黄碱的含量进行测定。试验结果显示:微波技术对麻黄中麻黄碱的浸出量明显优于常规煎煮法。采用微波技术, 输出功率360W, 对半量100目药材细粉浸出10min, 麻黄碱浸出率即为常规煎煮全量饮片60min的2.65倍。

2.2.5 有机酸类:

利用MSP-100D具有较高压力控制精度的多模微波制样系统, 通过正交实验设计考察溶剂选择、溶剂体积对样品质量比、高的溶剂压力/温度和微波辐射时间对中药金银花中有效成分绿原酸类化合物提取效率的影响。确定了35%乙醇作溶剂, 溶剂倍量30, 控制压力0.1MPa, 加热时间1min, 70%微波功率 (微波炉最大功率850W) 为微波最佳提取条件。在微波辅助提取和超声波提取的最佳提取条件下, 微波法的提取率和重复性好于超声法, 微波法不仅所需时间短, 而且提取率比超声法高近2成。

2.3 微波萃取的参数及其影响因素

微波萃取操作过程中, 萃取参数包括萃取溶剂、萃取功率和萃取时间。影响萃取效果的因素很多, 包括萃取剂、微波剂量、物料含水量、温度、时间、操作压力及溶剂pH值等。萃取剂、微波作用时间、温度、操作压力对萃取效果的影响较大。

2.3.1 萃取剂:

在微波萃取中, 应尽量选择对微波透明或部分透明的介质作为萃取剂, 也就是选择介电常数较小的溶剂, 同时要求萃取剂对目标组分要有较强的溶解能力, 对萃取成分的后续操作干扰较小。这样, 微波便可以透过或大部分透过萃取剂, 达到萃取目的。

2.3.2 物料含水量:

水是介电常数较大的物质, 可以有效吸收微波能转化为热能, 因此物料含水量的多少对萃取率的影响很大。对含水量较少的物料, 一般采用再湿的方法使之有效吸收所需的微波能。含水量的多少对萃取时间也有很大影响。

2.3.3 微波剂量:

在微波萃取过程中, 所需的微波剂量的确定应以最有效的萃取出目标组分为原则。一般所选用的微波能功率在200~1000W, 频率在2000~30万MHz。

2.3.4 萃取时间:

一般微波萃取辐射时间在10~100s。对于不同的物质, 最佳萃取时间不同。连续辐射时间不可过长, 否则容易引起溶剂沸腾, 不仅造成溶剂的极大浪费, 还会带走目标产物, 降低产率。

2.3.5 其他因素:

温度、基体物质、溶液的pH 值、压力等因素对萃取的效率以及溶剂回收率也有不同程度的影响, 最佳条件的选择应根据处理物料的不同而有所不同。

3 超临界流体萃取技术

超临界流体萃取技术作为一门新的化工分离方法, 对用一般传统分离方法难以解决的大分子量、高沸点、热敏性物质的分离更显示出其独特的优势, 对包括中草药在内的从天然植物中提取有效成分具有广阔的应用前景[7]。

3.1 超临界流体萃取流程

3.1.1 工艺流程简单:

当工艺流程采用压缩机循环流体时, 整个过程中萃取剂无相变发生, 被萃取物经一次减压后即可充分地被分离、回收, 得到产品后, 萃取剂亦同时被再生回收循环使用。其工艺流程简单、操作方便、节省能量、萃取完全。

3.1.2 提取温度低:

过程常用的流体是CO2, 萃取通常在略高于室温的温和条件下进行, 因而对易挥发组分、热敏性组分或具有生理活性物质极少造成损失和破坏, 几乎保留产物中所有本真物质, 相应有效成分的得率提高。

3.1.3 采用无毒无害的流体作为萃取剂:

工艺采用CO2作为萃取剂, 因此具有无毒、无臭、不燃、价廉易得、临界温度低、临界压力适中等优点, 是包括中药在内的天然植物有效成分提取和分离纯化的理想萃取剂。

3.2 超临界液体萃取的应用

超临界流体萃取以其独特的提取和溶剂分离方式在中药有效成分提取过程中充分得到体现, 使用超临界CO2萃取, 溶剂本身无毒、价廉易得及近常温的操作温度, 可以提取中草药挥发油成分、萜类成分、脂肪酸、生物碱及醌类等有效成分物质, 可取代传统的水蒸气蒸馏法和部分有机溶剂提取过程。

3.2.1 丹参酮的提取:

超临界CO2对丹参酮有一定的溶解能力。在55℃、32 MPa条件下, 提取物收率以丹参原料计为1.6%, 总丹参酮含量13%。当萃取过程中超临界CO2中夹带2.4% (重量比) 的乙醇时, 提取物收率为1.87%。液相色谱分析结果显示, 总丹参酮含量41%, 其中丹参酮ⅡA的含量14.3%。若在上述条件下萃取后, 采用二级分离, 第一级分离条件:15MPa、55℃, 第二级分离条件:5MPa、40℃ , 在第一级分离釜中可得到含少量乙醇的红色丹参酮固体, 总丹参酮含量>90%, 其中丹参酮ⅡA的含量为40%~60%。

3.2.2 生物碱的提取:

超临界CO2对非极性的或极性较低的溶质具有较好的溶解能力。生物碱具有一定的极性, CO2中夹带少量极性溶剂, 可以通过极性溶剂分子对溶质分子的作用, 改善其对生物碱的提取能力。使用合适的夹带剂, 总生物碱的提取率便可以从0.0436%增加到0.1651%, 增加近3.4倍。生物碱平均分子量从334.63增加到400.23。

3.2.3 当归油的提取:

当归油的萃取压力为20~35MPa、温度为40℃, 萃取时间为2h, 分离釜压力为8MPa, 温度为40℃。当归油萃取率按原料重量计可达到2%~4%。超临界CO2提取的当归挥发油, 经过GC-MS分离检测, 可以鉴定出50多种化合物, 经高效液相色谱分析, 提取物中蒿本内酯含量为20%~40%, 蒿苯内酯的收率其他方法要高。

4 结 语

中药化学成分提取分离技术已有了很大进展, 这些进展促进了中药结构、药理、药效等方面的研究, 为我们寻找先导化合物, 开发一、二类新药提供了有力的帮助。随着提取分离技术的进步与完善, 中药化学成分的研究必将成为天然药物化学中更加诱入的领域。同时, 当今药物成分提取技术已向简单、快速、高效、无污染、被测组分与基体有效分离以及提高分析灵敏度、准确度方向发展, 中草药成分提取技术也不例外。上述提取、分离技术有着各自的优势, 具体应用时应根据被提取组分的性质和特点, 可以有所选择。

参考文献

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天然成分提取分离技术论文 篇4

1. 固相微萃取技术(Solid phase micro-extraction,SPME)

固相微萃取技术是1 9 9 0年由加拿大的A r t h u r和Pawliszyn首创,并不断推进发展起来的样品富集技术。该技术最初仅对环境样品中天然有机成分进行分析,现已广泛地应用于多种基质中药物以及其它亲脂性天然有机成分的分离提取过程。固相微萃取技术是基于液相色谱分离原理,利用天然有机成分在固定相和流动相间选择性吸附-洗脱的过程,最终达到分离净化,提取富集的目的。SPME最简单的形式是将涂覆聚合物膜的弹簧加载固体探针插入含有分析物的水溶液样本,一定时间取样结束,固体探头缩回,待分析物从样品和液相之间分开。SPME是一种平衡萃取技术,它仅仅部分提取来自样品的分析物进行分离富集,而分析物用量非常小时,一般不会影响样品中分析物的浓度。接着,待分析物可通过GC/GC-MS以热解吸附方式得到分离,或通过样品环注入HPLC中完成分离过程。固相微萃取技术很显著的优势是不需要额外添加溶剂,该探针提取的所有样品均可直接进行分析。萃取条件不确定因素已通过在萃取剂中添加内标,测量萃取相中分析物与内标损失量得到控制。相对于传统的固相萃取技术(Solid phase extraction,SPE),SPME因与气相色谱和高效液相色谱联用,不但延续SPE分离效果佳、回收率高、省时、操作简单的优势,更弥补了SPE操作中需要柱填充物和溶剂进行解吸附的缺陷,从而进一步提高了天然样品中痕量天然有机成分的分离富集效率和可重现性,显著降低时间和操作成本。于是近些年,SPME对天然有机成分分析应用扩展到对血液、尿液甚至呼吸样本。

2. 基体分散固相萃取技术(matrix solid-phase disper-sion,MSPD)

基质固相萃取技术建立在固相萃取技术上的新型快速样品前处理技术,产生于在1989年,Barker提出并给予理论解释,将具有吸附性的固相萃取材料与待测样品一同在研钵中进行研磨,得到的混合物作为填料,将其填充在合适的固相萃取柱中,后选取合适的洗脱溶剂,将待测物从吸附剂上解吸出来。相比传统的固相萃取方法,这类新型固相萃取方法具有的优势也更为明显。新型固相萃取方法,采用的有机溶剂量更少、对环境产生的污染更小、萃取时间更短、萃取效率更高等。

3. 磁性固相微萃取技术(Magnetic solid phase mic-roextraction dispersion,MSPMD)

磁性固相微萃取技术,是基于固相微萃取技术,借助磁性材料开展的样品前处理方法。对于磁性材料的选择是该技术的关键,值得注意的是磁性介孔材料,该材料同时具备磁性材料的磁分离特质以及介孔材料的高吸附,高比表面积和孔径均一。该材料的引入加速了MSPMD的理论研究,扩展了MSPMD的应用前景,目前已经广泛应用于催化、萃取和生物技术等领域。

4. 泡腾固相微萃取

泡腾固相微萃取技术是指将两种呈现不同酸碱性的无机盐干燥后混合,并压成片状,后置于在样品溶液中。在水溶液中,二者通过酸碱离子反应释放出气体,气体在溶液中的泡腾行为成为溶液搅动的动力源,即无需外加任何搅拌混合仪器,只需借助泡腾行为产生的动力即可使吸附剂在稀释液中分散并且完成样品吸附过程,随后静置等候泡腾过程结束,富集环节即已完成。目前,在中药及天然产物的分离富集领域,也未见有报道采用泡腾富集这一技术。

5. 液相微萃取技术(liquid-phase micro-extraction,LPME)

液-液萃取(Liquid–liquid extraction,LLE),是分析化学常用的样品前处理方法,可以适用于含水样品中提取和分离有机分析物。1995年,Liu and Dasgupta通过引进新型的基于下拉式系统的微型化样品制备方法的改善了LLE技术。该方法克服液-液萃取低富集因子,大量有毒有机溶剂,大量废弃物,形成乳剂和繁琐操作程序的缺点。20世纪90年代中后期,液相微萃取技术由Jeannot和Cantwell进一步改进上述萃取技术得到,该技术在提取过程时中溶剂用量多以微升计,操作过程简单,成本低,能够适用多种样品类型,并且分析物和有机溶剂用量小,可忽略有机溶剂毒性对环境的影响。到现在为止,液相微萃取技术以单独或最终分离和浓缩步骤用于制备环境,法医鉴定,临床医疗,个人护理,制药和食品产品样品的前处理。

液相微萃取技术的基本模型是直接浸渍微萃取(DI-SDME)。将含有水且不混溶的萃取溶剂微滴悬浮在微量针中浸渍,连续搅拌含水试样中分析物的提取尖端。萃取后,微滴可缩回到微量针并注入到分析仪器。在过去几年中,已经报道了基于DI-SDME派生的其他提取技术,如顶空微萃取(HS-SDME),连续流微萃取(CFME),直接悬滴微萃取(DSDME),浮动有机微滴凝固微萃取(SFOME)等。用直接浸渍微萃取相比,这些方法可以提供更高的富集效率。

无论是直接浸渍微萃取或顶空微萃取,基本上可以分为两类,两相系统和三相系统。前者是基于分析物的萃取溶剂的微滴(受体相)和含有分析物的水成样品(供体相)之间的分配。后者是具有同时反萃取,它包括三个液相溶剂萃取过程:供体溶液(p H调节至去离子化合物),有机溶剂相和受体溶液(p H调节至电离化合物)。顶空微萃取也可以看作是一个特殊的三相微萃取(液-气-液相微萃取)。所有这些技术要么在静态或动态模式来进行,静态模式下,一定时间内含有提取溶剂的微滴仍浸在含水样品中;动态模式下,有针对性的组分引入其中已含有提取溶剂的注射器,然后压出注射器,提取过程重复数次。在连续流微萃取中,微滴是由微量注入一种由玻璃室中,而样品溶液被泵送通过。与典型微相比,微液滴连续地交互通过新鲜样品溶液,样品流动的同时发生萃取,获得高富集因子。顶空微萃取和连续流微萃取的主要缺点应该是浸入搅拌样品中微滴的稳定性低。在1999年,通过使用支持溶剂的聚合物膜,彼得森-Bjergaard和Rasmussen开发了一种命名为HF的液相微萃取新方法,该方法促进了简单提取单元与受支持的液体膜(SLM)的基本原理。因为中空纤维的孔径小可以防止大的分子和颗粒进入受体相和容易得到干净提取物,HF-LPME是非常适合于生物性质,环境样品和其他复杂的矩阵。

在过去一段时间里,不使用微处理的微量技术获得了大量的关注,例如直接悬滴微萃取和浮动有机微滴凝固。直接悬滴微萃取将含有萃取剂相具有比水低的密度下降置于含水样品的表面上,并且搅拌棒放置在样品瓶的底部,然后将搅拌棒强烈旋转以引起涡流,以实现天然化合物的提取。因其提取过程中没有使用注射器,同时将样品搅拌自由地旋转,因此提取效率相应提高。浮动有机微滴凝固微萃取类似于直接悬滴微萃取,但必须保证提取溶剂密度较低水,熔点接近室温。当提取过程结束后,将样品小瓶将被转移到冰浴中,以固化富集提取相,然后转移到小锥形瓶中立即熔化为进一步富集。

液相微萃取技术与传统的提取方法相比,集采样,提取和富集浓度三方面为一体,该法具有操作简便,检测快速,分离效率高,环境友好等优点,拓展了痕量分析领域的应用前景。液相微萃取的分析物从生物样品如全血或血浆,到含有受体溶液萃取在一次性多孔中空纤维在密封的玻璃小瓶中支持的内腔中。该技术同HPLC或者GC联用可以取得更高的分离富集效果,是未来继续发展的可选方向。

小结

目前常见天然产物中所含有机化合物,多用于临床医疗,食品加工以及制药生产等方面,为了更加有效地利用与研究天然有机化合物,需要对天然产物样品进行高效的分离富集处理。经典提取技术存在分离效果差,提取率低,操作时间长,所用试剂污染环境等问题,固相微萃取、基体分散固相萃取技术、磁性固相微萃取技术、泡腾固相微萃取和液相微萃取等新型提取技术弥补了经典提取技术存在的缺陷。这些新型提取技术仍然存在自身的弊端,从而限制了分离富集的效率,样品种类的形式,试剂用量等。未来提取技术可通过与色谱质谱等其他分析仪器联用等方式进一步改善和继续发展。

参考文献

[1]Yi He.Recent advances in application of liquid-based microextraction:A review[J].Chemical Papers,2014,68(8):995–1007.

天然成分提取分离技术论文 篇5

1 芦荟主要化学成分概述

芦荟是一种百合科多年生常绿肉质草本植物, 叶成座状或生于茎顶, 簇生, 常披针形或叶宽短, 边缘有尖齿状刺。芦荟作为天然草本植物易于栽种, 花叶兼备, 颇受大众喜爱。其花序多为伞形、圆锥形和穗状, 色红、黄或带有赤色斑点, 花瓣六片, 雌蕊六枚, 花朵常被基部连合成筒状[2]。芦荟在世界各地均有分布, 印度及马来西亚、非洲大陆和热带地区、我国元江地区均有野生芦荟分布。

芦荟主要成分为大黄素甙、芦荟甙、异芦荟大黄素甙等, 具有泻下通便、消疳杀虫、清肝泄热的作用, 可用于治疗小儿惊痫、热结便秘、疳热虫积等病症。芦荟在民间已经存在3000多年的历史, 随着科学技术的不断进步, 芦荟的有效成分、药用价值及生物活性被不断的发现和应用, 芦荟产品的研究和开发已经进入崭新的时代。目前世界范围内芦荟品种多达300余种, 主要药用品种为库拉索芦荟、好望角芦荟和斑纹芦荟[4]。芦荟根、叶、花均可入药, 具有多种治疗作用, 受到医学领域的广泛重视。现阶段从芦荟中已检出18种微量元素、21种有机酸、11种游离氨基酸、维生素、糖类、酚类、甙类等70多种成分。据研究表明, 芦荟的主要化学成分包括蒽醌类化合物、糖类、氨基酸、脂类及有机酸、矿物质、酶及其他成分[5]。

芦荟主要的有机化学成分是羟基蒽醌类化合物, 如芦荟甙、芦荟霉素、芦荟泻素、芦荟熊果甙等。其中芦荟甙和芦荟泻素具有健胃、通便的药用价值, 芦荟熊果甙具有抗溃疡作用, 芦荟霉素具有抗菌、抗病毒、抗癌的作用。芦荟中所含的糖类是指甘露糖、葡萄糖及由甘露糖和葡萄糖组成的多糖。其中芦荟叶肉粘液中所含有的主要成分为甘露聚糖, 属于线性多糖聚合物。部分品种的叶肉中还含有少量的鼠李糖和阿拉伯糖。芦荟中的多糖对艾滋病和癌症具有良好的防治作用, 甘露聚糖则具有一定的抗肿瘤作用。

芦荟中新鲜汁液中含有丰富的氨基酸, 如谷氨酸、精氨酸、天冬氨酸等, 共8中人体必需且不能自行合成的氨基酸。芦荟中的脂类成分主要包括烷烃、脂肪酸、甾醇类物质等, 已知有机酸为乳酸、苹果酸、琥珀酸等。芦荟中有机酸的含量会随季节变化而变化, 夏季有机酸含量有普遍怎增高趋势。芦荟中含有的矿物质多达几十种, 不同产地的芦荟中的矿物质含量和种类也有所不同。现阶段, 从芦荟汁液中检出的酶主要有脂肪酶、淀粉酶、氧化酶、纤维素酶等。此外, 日本添田百枝博士在日本木立芦荟中发现除酚类化合物外, 还有三种耐酸、耐热、耐碱的化学成分, 即阿劳米嗪, 阿劳埃乌罗辛和阿劳埃汀这三种物质均具有一定的药用价值。

2 芦荟有效成分的分离、提取、提纯

对于芦荟有效成分的研究, 首先应对其中含有的有效成分进行提取, 并将有效成分从复杂的提取物质中分离和提纯出来, 对其有效成分的化学结构、药理作用进行研究, 阐明构效关系[6]。芦荟有效成分的提取是从植物原料中分离有效成分的重要操作单元, 提取方法和提取工艺的不同直接关系芦荟产品中有效成分的含量。芦荟有效成分的常用提取方法为水提法、有机溶剂提取、水蒸气蒸馏、化学处理、酸性或碱性有机溶液提取、酶解或抑制酶解、升华法等。

芦荟有效成分提取通常采用的是水提法和有机溶剂提取法, 其中水提法根据所应用提取工艺的不同又可分为浸提、煎提、渗漉。有机溶剂提取法中溶液的选择对芦荟有效成分的提取十分重要, 适当的溶液能够保证所提取的有效成分较多、无效杂质较少。最常用的有机溶液是乙醇和水, 水极性大, 对大多数的化学成分具有较强的溶解能力, 因此水提取物质所含成分较多, 杂志含量较高。乙醇在芦荟有效成分提取中的应用仅次于水, 极性适宜, 可与水进行任意比例的混合改变溶液极性, 且沸点较低, 可反复回收和再利用[7]。

芦荟的化学成分大致包括亲水性成分、亲脂性成分和中等极性成分, 适合应用乙醇进行有效成分提取, 且有效避免了提取液的霉变。随着科学技术的发展许多新型提取技术也逐渐应用于芦荟有效成分的提取中, 如超声提取法、半仿生提取法、超临界瘤体萃取法。其中超声提取法提取芦荟有效成分的的提取率较高, 在超声提取的过程可产生强烈的振动和空化效应、高速度、搅拌作用等, 使植物药材细胞受到破坏, 加速溶媒向药材细胞的渗透, 使芦荟有效成分的提出率增加。超声提取法速度较快, 有利于提高芦荟有效成分提出量。马稳等采用超声辅助法提取芦荟中的芦荟甙, 筛选出最佳提取工艺为乙醇浓度60%, 料液比1∶60 (g/m L) , 超声时间为40min, 所得芦荟甙率为1.792%。此外马稳等还报了芦荟中芦荟大黄素的提取工艺, 在乙醇浓度70%, 料液比1∶80, 辐射时间25min的提取条件下, 芦荟大黄素的所得率为1.25%。而采用超临界CO2流体萃取芦荟大黄素, 在萃取压力为25MPa, 萃取温度为30℃, 料液比为1∶2∶5, 静萃取时间为60min, 动萃取时间为30min的条件下萃取率高达3.83mg/100g。

芦荟的一些药理生理活性是基于多种成分的协同作用, 起到主要作用的只是其中某种或某类有效成分, 其他成分只是起到增效作用。因此要研究芦荟中具有药理活性的有效成分, 需要对芦荟的化学成分进行分离和提纯[8]。高分子大孔吸附树脂适应性较强, 吸附选择性好、应用范围广, 可有效吸附芦荟中不同化学性质的化合物, 目前已经成为芦荟有效成分分离和提纯的主要方式。此外, 聚酰胺柱层析技术具有吸附速度快、选择性好、分离纯度高等特点, 在芦荟的分离和提纯中已经得到广泛应用。实验研究证明以乙醇为流动相, 采用聚酰胺柱层析法结合高效液相色谱法提纯芦荟中的蒽醌苷元, 所得芦荟大黄素的纯度高达92.56%。近年来逆流色谱技术在芦荟分离和提纯的研究中也得到广泛应用, 其优点是分离和提纯的操作条件较温和, 适用于制备性分离。采用逆流色谱技术对库拉索芦荟中芦荟苷进行制备性分离, 氯仿、正丁醇、甲醇、水, 溶剂比例为4∶0.28∶3∶2, (V V) , 流速2m L/min, 转速870r/min, 利用TLC、HPLC对分离出的组分进行分析, 其中芦荟苷A、B的纯度分别为96%和93%。

3 总结

大量研究表明, 芦荟在抑菌、抗肿瘤、创伤愈合、养胃护肝、保护皮肤、糖尿病治疗等方面具有药理作用。芦荟中除芦荟甙、芦荟大黄素、异芦荟苷、蛋白质类、糖类等有效成分, 还包括二氢香豆素等物质, 需要进一步研究开发。为保证芦荟产业的可持续发展, 进一步研究芦荟产品的深加工技术, 并将产品原料进行综合有效利用, 开发附加值较高芦荟产品, 对扩大产业增值和增效空间具有重要意义。

摘要：芦荟属独尾草科多年生草本植物, 原产于地中海和非洲, 属百合科芦荟属, 为常绿植物。传统上习惯将芦荟作为泻药食用, 近年来在化妆品领域得到较为广泛的应用。随着研究的不断深入, 芦荟所具备的抗氧化、抗肿瘤、抑菌、消炎、免疫调节等作用也被相继报道。由于芦荟具有重要的药用价值和商业价值, 已成为天然产物研究开发领域的重点课题, 其中所包含的多种有效成分如多糖、二氢香豆素、蒽醌等均被分离出来并进行生物活性评价。基于此, 本文根据相关资料对芦荟有效成分的分离、提取、提纯进行综述。

关键词：芦荟,有效成分,分离和提纯

参考文献

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天然有机物的提取与分离 篇6

1 超临界流体萃取技术

超临界流体萃取是一种新型的提取分离技术,它利用流体在临界点附近某区域内与待分离混合物中的溶质具有异常相平衡行为和传递性能,这种流体可以是单一的,也可以是复合的。超临界流体是一种介于液体与气体之间的流体,其密度接近普通液体,其粘度接近普通气体,具有低粘度、高扩散性、无污染和高选择性等良好溶剂的特性,且可以利用温度与压力的变化来调整流体的性质。在超临界萃取技术中,通常用的萃取剂为CO2,因为它是一种无毒、不燃和化学惰性的物质,价格便宜,纯度高,容易获得,且对环境无污染,其密度对温度和压力变化十分敏感,且与溶解能力在一定压力范围成正比例,可以通过控制温度和压力改变物质溶解度。因此,CO2特别适合天然产物有效成分的提取。

超临界流体萃取特点:(1)萃取和分离合二为一;(2)萃取效率高,过程易控制;(3)萃取温度低,可较完好保存中药有效成分不被破坏,不发生衍生化,特别适宜于对热敏感、易氧化分解成分的提取;(4)萃取流体可循环使用。其缺点是:样品量受限,回收率受样品中基体的影响。要萃取极性物质需加入极性溶剂以继续在高压下操作,设备投资较高等。

超临界流体萃取技术在中药提取分离中的应用前景广阔,特别对于一些资源少、疗效好、剂量小、附加值高的产品极为适用。近年来我国利用SEF技术对中草药的研究和开发也取得了很大的进步[2],研究开发出了成熟的CO2-SEF工艺技术的中草药有银杏叶、金银花、紫草、生姜、大蒜等近30种。此技术在其他方面也有广泛的应用,例如在食品方面的应用。目前已经可以用FC-CO2从葵花籽、红花籽、花生、小麦胚芽、可可豆中提取油脂,这种方法比传统的压榨法回收率高,而且不存在溶剂分离问题。

2 超声波提取技术

天然植物有效成分大多数为细胞内物质,在提取时往往需要将植物细胞破碎,现有的机械破碎法难以将细胞有效破碎。化学破碎法又容易造成被提取物的结构性质等变化而失去活性,因而难以取得理想的效果。超声波提取是集物理学、化学和工程学于一体的一门综合技术[3]。将超声波应用于提取植物的有效成分,操作简便快捷,无需加热,提取率高,速度快,效果好,且结构未被破坏,显出明显的优势。

药用植物的化学成分较为复杂,常规法提取效果常不理想,近年来用超声波提取收到了良好的效果,尤其是生物碱、苷类、挥发油等成分的提取。用超声波从曼陀罗、萝芙木、吐根、天麻、马钱、益母草等植物中提取生物碱均可得到同样的效果,用超声波提取苷类,取样量小,所用溶剂少,检验周期短。在绞股蓝、党参、人参根中应用超声波提取皂苷,与传统方法相比,也具有省时、节能、杂质少、提出率高等优点。于淑娟等[4]对超声波协同纤维素酶和菠萝蛋白酶法提取灵芝多糖进行了研究,超声波高频振荡及其产生的“空化效应”可破坏细胞壁的维持力,提高酶解纤维素的效率,尽快地释放出细胞多糖物质。

3 微波提取技术

微波辅助萃取是利用微波能来提高萃取率的一种新技术,在提取过程中,微波辐射导致植物细胞内极性物质吸收微波能,产生热量,由于细胞内温度迅速上升,水汽化产生的压力会将细胞膜冲破,形成微小孔洞;若进一步加热,则导致细胞内部和细胞壁水分减少,细胞收缩,表面出现裂纹。空洞和裂纹的存在使胞外溶剂容易进入细胞内,溶解并释放出胞内产物。在微波的作用下,某些待测组分选择性地加热,使之与基体分离,进入微波吸收能力较差的萃取剂中,这是由于物质结构不同,吸收微波能的能力各异。

近年来,国内外将微波技术应用于天然药物活性成分的浸提过程,有效提高了回收率,取得了可喜的进展,且迅速朝着工业化方向发展。目前,微波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有机化合物如挥发油、苷类、多糖、生物碱及有机酸等。韩伟伟等[5]用微波辅助提取法提取青蒿素,与传统提取法相比,提取率明显提高。郝守祝等用此法提取大黄游离蒽醌并与传统法相比较,此法的提取效率明显高于蒸煮法,且操作简单。MAE的特点为投资少、设备简单、适用范围广,选择性高,操作时间短,溶剂好量少,与传统煎煮法相比,克服了药材细粉易凝聚、易焦化的弊端。缺点是:(1)使用极性溶剂;(2)提取后要过滤,这就不利于与气相色谱等仪器联机而实现自动化。

4 酶法提取技术

酶提取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,既有有效成分,也有非需成分。传统的提取方法提取温度高,提取率低,成本高且不安全。而用适当的酶,可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和提取。酶技术在食品工业、饲料工业、精细化工等行业应用越来越多,在天然产物提取中的应用近年来也有所发展。如单一材料补骨脂、香菇、银杏叶、决明子等的有效成分提取和除去杂质。

酶技术用于药材提取,反应温和,提取效果较好,收率好,节约能耗,所以应用前景广阔。高大维等人[6]研究了冷冻预处理协同酶浸渍提取灵芝、木耳、螺旋藻多糖,取得了满意的结果。上海中药一厂首先应用酶法成功地制备了生脉饮口服液。在动物药材的提取中,酶法应用得更广泛。

5 仿生提取技术

仿生提取法综合运用医学仿生与化学仿生的原理,同时又将整体药物研究与分子药物研究法相结合,是将生物技术手段应用到中药研究中的一种尝试。仿生提取法主要是针对口服给药的提取。将原料药经模拟人体胃肠道环境,根据人体消化道的生理特点,消化管和血管之间的生物膜是类脂质膜,允许脂溶性物质通过,分子性药物更容易吸收。仿生提取法是中药口服药制备中的一项重大革新,具有较高的学术价值和推广应用前景。

6 固相微萃取技术

固相微萃取[7~10]是近年来出现的一种集萃取、浓缩、解吸于一体的样品前处理新方法。它主要与气相色谱和高效液相色谱联用,能快速有效地分析样品中的痕量有机物。SPME主要针对有机物进行分析,根据有机物与溶剂之间相似相溶的原则,利用石英纤维表面的色谱固定相对分析组分的吸附作用,将组分从试样基质中萃取出来。1990年Pawliszyn等首次发表了关于SPME的论文并开始了深入研究.随着技术的发展,SPME已成功地运用于气体、液体甚至固体样品中有机化合物的前处理及痕量分析,在环境监测、食品检验、医药卫生、生物化学、天然产物等领域应用广泛。此技术在对中草药挥发性成分的分析中开始应用,如中药石菖蒲、新鲜紫苏、肉桂、冷杉叶以及蛇麻草中各种挥发性成分的鉴定等。

7 大孔树脂吸附色谱技术

大孔树脂吸附法是利用大孔吸附树脂对欲分离物质的吸附作用和筛选作用达到分离的目的。大孔树脂柱色谱是以大孔吸附树脂为固定相,使天然物提取液通过装有大孔树脂的柱子,其中的有效成分有选择性地吸附在树脂上,而杂质成分不被吸附,在经适当的溶剂洗脱,收集含有效成分的流出液,合并浓缩,回收溶剂,便可除掉天然提取液中的杂质成分,达到有效成分与提取液中糖类、色素等杂质分离的目的。这是一种纯化精制天然有机化合物的新工艺,具有快速、高效、方便、灵敏、重现性好等优点。

由于大孔吸附树脂在水溶液中吸附力较强,具有良好的选择性,而在有机溶剂中吸附力极小,因此大孔树脂主要用于分离提纯中药皂苷类、生物碱、黄酮类、多肽类等水溶性成分或极性化合物。皂苷是广泛存在于自然界的一类化合物,也是许多中草药发挥疗效的主要活性成分,已应用于临床。皂苷本身的特性和大孔吸附树脂分离纯化的优势决定了大孔吸附树脂技术能够在皂苷的分离纯化中得以推广和发展。蔡雄等[11]用D101大孔树脂富集纯化人参总皂苷,洗脱率达90%以上。制川乌、制草乌是中药处方中常用的对药,其主要成分是亲水性乌头原碱类的氨基醇类生物碱。杨桦等[12]用正交设计法优选大孔吸附树脂提取分离制川乌、制草乌饮片中乌头类总碱的工艺条件,可分离出样品液中85%以上的乌头类生物碱。在黄酮类化合物的分离中,麻秀平等[13]比较了10种大孔吸附树脂对银杏叶黄酮的吸附性能及动力学过程,筛选实验结果表明,弱极性树脂AB-8是一种对银杏叶黄酮吸附性能优良的吸附剂,吸附容量大,吸附、解吸容易。在用此法分离其他中药成分方面,萧伟祥等[14]报道了用大孔吸附树脂柱色谱法从茶中分离纯化茶多酚,结果PA树脂对茶多酚,XDA大孔树脂对咖啡碱,具有较高的吸附量和选择性,用85%乙醇洗脱,可分别用于茶多酚和咖啡碱的吸附分离。

8 高速逆流色谱技术

高速逆流色谱技术是一种不用任何固态载体的液相色谱技术,其原理是基于组分在旋转螺旋管内的相对移动而互不混溶的两相溶剂间分布不同而获得分离,其分离效率和速度可以与HPLL相媲美。HPLL分离效率高,产品纯度高;不存在载体对样品的吸附和污染;制备量大,溶剂消耗少;操作简单,能从极复杂的混合物中分离出特定的组分。在中试规模和产业化中应用时,还需对逆流色谱的分离机理进行更深入的探讨,并需要解决现有仪器设备在放大过程中的一些关键技术问题。高速逆流色谱技术应用于天然产物的分离可实现:(1)制备高纯度的药用成分对照品和必须控制的杂质成分;(2)配合活性跟踪与入药部位的设计,主机分离制备活性部位或活性成分;(3)中药材和中药方剂指纹的建立,提供更丰富的信息和数据;(4)进行中试批量生产和工业生产。如中科院工程研究所探索了利用此技术制订中药指纹图谱的方法,以丹参原药材为模式植物,初步建立了丹参的高速逆流色谱指纹图谱。该技术有望成为中药有效成分质量标准研究的一种新方法及中药生产的一种新型分离技术。此外,高速逆流色谱技术还可与其它新型分离技术相结合分离中药有效成分。巢志茂等[15]将高速逆流色谱与双水相萃取技术相结合,以双水相系统作为高速逆流色谱技术的固定相和流动相,对牛漆多糖成分进行分离纯化,成功地分离出多糖部分和蛋白多糖部分。

天然成分提取分离技术论文 篇7

液体状态下的离子化合物可以称之为离子液体 (Ionic Liquid, 简称IL) 。绝大多数离子化合物在高温熔融状态下才能呈现液态, 如氯化钠 (Na Cl) 熔点为为801℃成液体, 基本上由钠阳离子和氯离子构成。在高温熔融的状态下, 离子化合物的性质和结构并不稳定, 极大地限制了其应用范围。但是有一类有机化合物在室温或接近室温的条件下稳定地以液态形式存在, 由大体积的有机阳离子与有机或无机阴离子构成, 被称为室温离子液体, 又被称为室温熔融盐。室温离子液体一般由有机阳离子和无机或有机阴离子组成而不含电中性分子的化合物, 有机阳离子主要有:咪唑类、吡啶类、季铵盐类、季膦盐类4类;无机阴离子主要为卤化物, 如Br-、Cl-、BF4-、PF6-、[Al Cl4]-、[Al2Cl7]-等, 以及[CF3SO3]-、[CH3CO2]-等有机阴离子。

室温离子液体与水、汽油等由电中性分子构成的液体不同, 也与常见的有机溶剂不同, 室温离子液体中存在强大的静电吸引作用, 具有熔点低、不挥发、液程范围宽、热稳定性好、溶解能力强、性质可调、不易燃烧等性质[1]。本文所论述的离子液体即指室温离子液体。

2 离子液体作为提取溶剂的相关特征

与传统的有机溶剂相比, 离子液体具有一系列突出特点, 是取代传统有机溶剂的环境友好型绿色溶剂。作为优良的提取溶剂, 离子液体具有以下特点。

2.1 稳定性好

离子液体的熔点低, 在室温或相近温度下即为液态, 其液态的温度区间较大, 在较广的温度范围内都能够以液态形式存在, 性质和结构能够保持稳定, 具有良好的稳定性。

2.2 溶解性好

有机离子具有良好的溶解性, 溶解范围广, 能够溶解许多有机物、无机物、有机金属以及高分子材料等, 使许多化学反应可在均相中完成。并且由于不同的离子液体中离子结构各不相同, 与不同的溶剂相溶性存在显著差异, 为选择适应不同体系的离子液体提供了可能[2]。

2.3 可控性好

离子液体具有结构可调控性, 不同的阴、阳离子及其取代基的结构和配对方式决定了离子液体的密度、黏度、极性、疏水性等物理化学性质, 根据实际应用中所要溶解的天然产物可以定向设计相对应的离子液体体系。

2.4 安全环保性好

离子液体几乎无蒸汽压, 即使在温度很高的条件下也不易挥发, 这是由于离子液体中大量离子之间的离子作用力导致的。离子液体作为溶剂使用安全, 不易挥发、不易燃、不易爆, 易与产物分离, 便于回收再利用, 有效地避免了传统有机溶剂使用中造成的严重环境问题、健康问题和安全问题, 是环境友好型绿色溶剂。

3 离子液体在天然产物提取分离中的应用

分离提取天然产物, 尤其是天然药物中特定的有效成分一直存在很大的困难。传统的提取分离技术存在着提取效率低、能耗高、污染大、制备周期长、资源浪费严重的情况, 且产品的出成率低、杂质多、品质差等诸多缺点[3], 迫切需要研究开发高提取率、低能耗、操作简单、安全环保的新型提取分离技术。由于离子液体的独特性能, 得到了化学领域广泛的关注, 已经在天然产物的提取分离成功地得到应用。作为良好的溶剂, 离子液体可以进行液液萃取、液固萃取、双水相萃取等操作, 有效分离提取天然生物成分, 已提取分离的天然产物包括生物碱、黄酮类、多酚类、苷类、萜类、蒽醌类、果胶、色素、香兰素、植物内酯等物质。

3.1 液-液萃取

液-液萃取是中药等天然产物提取分离中常用的手段。传统的有机化学溶剂多易挥发或有一定的毒性, 与之相比离子液体蒸汽压几乎为零, 不易挥发, 无毒或毒性较低, 是更安全的绿色溶剂。根据不同的水溶性, 离子液体可以分为亲水性和疏水性2种类型, 研究表明疏水性离子液体对红霉素的萃取有良好的效果。

3.2 液-固萃取

离子液体萃取固态天然产物, 提取率高, 提纯晶体纯度高, 离子液体作为萃取剂经过闪蒸操作可以实现循环使用。外国学者已成功应用离子液体分离提取青蒿素。应用离子液体提取分离特定固态天然产物的效果明显优于传统的重结晶法和电渗析法。

3.3 双水相萃取

与传统的分子型萃取溶剂相比, 离子液体为由阴离子和阳离子构成的液体, 它可与水或有机溶剂形成两相, 根据溶质在两相中的不同分配系数达到萃取的目的。双水相萃取是新型的天然产物提取纯化分离方法, 操作简单、活性损失较小, 在提取生物活性物质方面具有潜在的应用价值。有研究表明利用离子液体双水相体系萃取青霉素和浸取牛磺酸的过程取得了良好的效果。

4 离子液体的应用前景展望

离子液体因其良好的溶解性、可控性、安全环保性等特点已经成功地应用于天然产物的提取分离领域, 表现出传统方法不具备的提取率高、选择性高、操作简单、循环使用、安全环保等优势, 但是由于出现时间相对较晚, 对离子液体物理化学性质的研究数据仍不够完善、对其萃取机制和规律研究仍显不足。随着离子液体优势的不断显现, 离子液体将在天然产物的提取分离中应用得更加广泛, 对离子液体在天然产物提取分离领域应用的研究也将更加系统和深入, 有利于离子液体在天然产物的提取分离中更加广泛和成熟地应用, 具有重要的经济价值和环保等现实意义, 前景广阔。

参考文献

[1]姚曦, 岳永德, 汤锋.离子液体在天然产物分离分析中的应用[J].林产化学与工业, 2013, 33 (3) :143-148.

[2]张进, 朴香兰, 朱慎林.离子液体在化工分离过程中的应用进展[J].化学试剂, 2007, 29 (5) :269-272, 283.