生物碱类的分离纯化.docx

生物碱的分离纯化摘要：生物碱是指来源于生物界（主要是植物界）的一类含氮有机化合物。大多有较复杂的环状结构，氮原子结合在环内，多呈碱性，可与酸成盐。生物碱多具有显著而特殊的生理活性，在消炎、镇痛、降血压、抗癌等发面表现出越来越重要的药用价值，因此生物碱的分离纯化技术也欣欣发展，本文主要综述了近几年来生物碱分离纯化相关技术的发展，相信在未来的时间里，生物碱有望实现新的突破。关键词：生物碱；分离纯化前言生物碱种类繁多，生物界除生物体必需的含氮有机化合物以外，其他含氮有机化合物均可视为生物碱。生物碱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、抗病毒、抗菌、抗炎等作用，它还可以作用于心血管系统和神经系统等1，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, 促进中药走出国门走向世界，具有极其重要的作用。1、 生物碱分离纯化经典方法生物碱分离纯的经典方法包括有机溶剂萃取、沉淀法、蒸馏法、结晶法、树脂吸附及层析分离等技术2，其中有机溶剂萃取法是现在实验室中最常用的方法。对于水或酸水提取液，用碱液将其碱化，使其中的生物碱盐转化成为游离生物碱，再用有机溶剂把游离的生物碱萃取出来。对于有机溶剂萃取液，首先减压回收溶剂，用稀酸水溶解，将不溶性杂质除去，再将溶液碱化，使用有机溶剂进行萃取，有机溶剂萃取法的优点是简单有效、容易放大，缺点是分离效率和纯度低，溶剂污染环境等3。2、 生物碱分离纯化新方法1、 膜分离技术膜分离技术是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。其优点是：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、可极大地减少纯化工序实现连续和自动化操作、适用范围广。有不少药物是通过此技术分离纯化的，如用乳状膜液分离荷叶中的三种生物碱，乳状液膜是由两种(或两种以上)不互溶的液体组成的分散体系，通过这种技术能大大的提高分离效率4；如王晓静等利用改良的聚醚砜微滤膜分离莲心碱5 ，在此基础上徐燕辉等采用十字流微滤法对聚醚砜膜分离莲心碱的膜技术进行了改良，并提供了降低膜污染的依据和提高膜过滤速率的措施6。王晨等人使用不同分子质量截留值的有机滤膜将红豆杉细胞培养液中细胞与有效成分分段截流，该方法对于工业成本降低与原料的充分利用有重要意义。7虽然膜技术有着它独特的优势，但它在使用过程中存在膜抗污染能力弱、膜阻力影响因素多、使用寿命短等问题。2、 分子蒸馏技术分子蒸馏技术是从国外引进的一种新型液- 液分离精制技术。它的优势在于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8。分子蒸馏的核心是分子蒸发器，其种类主要包括三种：降膜式、刮膜式及离心式。其对设备要求很高，而在我国，这种技术才开始发展，所以各方面都不完善。3、 色谱技术3.1 现阶段较为先进的色谱方法有硅胶柱色谱、氧化铝柱色谱、凝胶柱色谱，如果要得到较高的分离度，往往需要几种方法联用。3.2 高速逆流色谱1982年美国国家医学院的一位博士首先发明了一种新型色谱分离技术即高速逆流色谱技术，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9，可以在短时间内实现植物化学成分的高效分离和制备，并且可以达到几千个理论塔板数。其特点是不用任何固态的支撑物或载体10。袁黎明等曾用高速逆流色谱分离了黄柏中的小檗碱11，颜继忠等也应用该技术分离黄柏中的生物碱，进样量为200mg，从黄柏中一次性分离出了纯的小檗碱和巴马亭12。王新宏等13以氯仿-磷酸-磷酸钠缓冲液(pH 62)为溶剂系统，从苦参中分离得到苦参生物碱。姜华等人采用pH 区带逆流色谱法( pH - zone- refining counter current chromatography )对三尖杉生物碱进行分离得到三尖杉碱和乙酰三尖杉碱14。关荣琴等利用高速逆流色谱技术分离花椒生物碱，得到的两组分纯度分别为92.8%，85.4%15。3.3 双向逆流色谱双向逆流色谱(dual counter-current chromatography，DCCC)是一种分离原理与HSCCC基本相同的逆流色谱技术。与HSCCC相比，DCCC的优点是可以提高理论塔板数和分离效率。另外，DCCC在分离极性范围分布较广物质时的优势十分明显，而中药的粗提物中通常含有复杂的化学成分。应用DCCC可以使粗提物同时被两种溶剂向相反的方向洗脱，从而使其中的极性组分和非极性组分实现高效分离。但是它也有其局限性，它只可以用于分离可离子化的化合物。3.4 离心薄层色谱法离心薄层色谱(CTLC)又叫旋转薄层色谱。是一种离心型连续洗脱的环形薄层色谱分离技术，主要是在经典的薄层色谱基础上运用离心力促使流动相加速流动16。G.Subramaniam等人利用离心薄层色谱法，用氯仿 甲醇梯度洗脱，得到化合物分离得到了榕属植物fistulosa中一个新的苯并吡咯异喹啉类生物碱和三个已知的菲并吲哚里西啶类生物碱17。它的特点是操作简便、分离时间短，并且无须将吸附剂刮下即可将产物洗脱下来，但分辨率低。4、 分子印技术分子印迹技术(molecular imprinting technology，MIT)，又称为分子烙印，是一种高选择性的新技术，它是模仿天然抗原-抗体反应原理，制备对模板分子具有预定选择性的分子印迹聚合物的技术18。其最大的优点在于选择性极高。在中草药的生物碱分离提纯和生物药剂学分析领域, 分子印克服了传统方法费时费力的不足, 经其分离提纯后的中草药化学成分的纯度能达到较高的要求。目前对分离识别生物碱的研究方兴未艾,主要集中在茶碱、咖啡因、烟碱、麻黄碱、马钱子碱、金鸡纳啶类、莨菪碱等生物碱MIP 的性质及应用22。根据影响分子烙印聚合物的关键因素, 从模板分子、功能单体、制备方法及应用方向等方面对分子烙印技术在生物碱分离识别中的应用进行综述, 并对此进行相关的评价。刘韶等19采用均匀设计的方法优化了甲基莲心碱MIPs的制备条件，以甲基莲心碱为模板分子，以r甲基丙烯酸为功能单体，通过固相萃取法证明了该工艺制备的MIPs对甲基莲心碱具有较好的选择性和吸附性。郭文生等 20 采用悬浮聚合技术制备分子模板聚合物对中药马钱子粗提物中有效成分马钱子碱、士的宁进行了选择性分离, 采用丙烯酸为单体, 三羟甲基丙烷三丙烯酸酯( T MPTA ) 为交联剂, 合成对马钱子碱有特异选择性的MIP, 选择性分离出粗提物中的马钱子碱, 纯度可达99. 7%, 同时得到士的宁, 纯度为94. 6%。董襄朝等 21以左旋麻黄碱为模板分子, 甲基丙烯酸为功能单体, 使用不同的交联剂和致孔剂合成的MIP 对烙印分子具有很好的亲和能力及选择性。在近年来，分子印技术得到蓬勃发展，受到了普遍关注，但目前作为一种新型的技术用于生物碱时仍然存在很多问题有待解决，如生物碱分子烙印过程和识别过程的机理、目前使用的功能单体和聚合方法等都有较大的局限性，绝大多数MIP 制备需要在非极性介质中进行,在强极性溶剂和水中的应用受限制等。5、小结生物碱具有多种生物活性，是中草药中具有药理和生理活性的重要组分，从天然植物中提取分离有活性的生物碱将越来越受到国内外学者的青睐，生物碱的发展空间越来越广阔，这也就使生物碱的分离纯化新技术被推到了一个新的高度，越来越多的学者开始研究这个领域。有些学者还提出药理作用靶点法分离纯化紫杉醇、超滤法分离纯化长春碱等，生物碱的分离纯化在未来将会有更多的新方法，将成为一大亮点。参考文献1 马爱瑛,生物碱的提取与分离J,自然科学，2006，5（03)：25-302 蔡艳华,赵红卫,钟本和.中草药中生物碱的提取与分离,四川：化学与工业出版社,2005,8（1）:40-423 徐小龙,刘燕燕,罗 平,刘太泽.生物碱的提取与分离纯化技术,江西科学,2009,27(3):473-4754 梁 锋,张成功,马 铭,陈 波,姚守拙.乳状液膜分离提取荷叶中3种生物碱J,精细化工,2007,24（6）：565-5795 陈昌国,董兰.莲心碱提取分离的研究J,化学工业与工程技术,2008,29（2）：22-256 徐燕辉,王晓静,李世强.微滤提纯莲心碱操作条件对膜阻力影响的实验研究J,天津工业大学学报,2006,25(3):9-117 赵凯,周东坡.抗癌药物紫杉醇的提取与分离纯化技术J,生物技术通讯,2004, 15(3): 309-3128 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): 59-629 洪波,赵宏峰,司云珊,徐雅娟.高速逆流色谱在中药有效成分分离中的应用研究进展, 吉林农业大学学报,2005,27(5):522-52710 戴德舜,王义明,罗国安.高速逆流色谱研究进展J,分析化学,2001,29(5)：586-59111 袁黎明,吴平,夏滔.高速逆流色谱制备分离中药黄柏中的生物碱J,色谱,2002,20(2)：185-18612 颜继忠,褚建军,金洁.高速逆流色谱分离黄柏中的小檗碱和巴马亭J,浙江工业大学学报,2004,32(4):416-41713 王新宏,范广平,安睿.苦参生物碱的高速逆流色谱法制备研究色谱参数和仪器参数的最佳化J,中草药,2 000,31(11):816-81714 姜华,杜琪珍,王奎武,修丽丽.pH区带逆流色谱法分离三尖杉生物碱J,药学分析杂志,2009,29(2):188-19115 关荣琴,张鸣镝,石雪萍,张卫明.高速逆流色谱分离花椒生物碱J,食品工业科技,2011,32(7):257-25916 刘雪赞.关于生物碱提取分离方法的进展研究J,企业导报,2011,21:271-27217 G.Subramaniam,Kenny K.H.Ang,Siewbee Ng. A benzopyrroloiso-quinoline alkaloid from Ficus flstulosaJ,Phytochemistry Lettefs2009(2):88- 9018 陈辉,戴红霞.分子印迹技术在中药研究中的应用J,亚太传统医药,2009,5(3):138-14019 刘韶,李新中,雷