武汉大学天然产物的提取桔梗

1、天然高分子的提取和利用课程报告桔梗的提取桔梗的提取武汉大学天然产物化学及提取（200622030136）主要内容 1. 研究意义 2. 药用价值 3. 有效成份 4. 分析方法 5. 主要成份提取方案及讨论 6. 现状与发展趋势1. 研究研究意义意义 桔梗( Platycodon grandif lorum A. DC) 为桔梗科多年生草本植物,药用其根,春、秋二季采挖,洗净,除去须根,趁鲜剥去外皮或不去外皮,干燥。我国最早的一部药书神农本草经已有记载,系常用中药。桔梗性味苦、辛、平,归肺经,有开宣肺气,祛痰排脓之功效。用于治疗外感咳嗽,咽喉肿痛,肺痈吐痰,胸满肋痛,痢疾腹痛等症。 目前，桔梗

2、药用需求量每年在2000t以上。食用需求量较大，估计占整个桔梗需求的70%以上。主要是出口韩国、日本、美国等地。日本每年需要桔梗生药材150 t 。在国内，食用需求主要是东北延边的朝鲜族和各大宾馆饭店。随着人民生活水平的提高和保健意识的增强桔梗的市场需求将会逐渐加大。 桔梗根含有效成分为桔梗皂甙。内服少量桔梗皂甙能刺激咽头黏膜及胃黏膜反射性，引起呼吸道黏膜产生分泌亢进，稀释并排除储留于支气管和气管中的痰液。此外，还含有菠菜甾醇、菊糖、桔梗糖 皂甙与血液接触后能破坏红血球，产生溶血现象，因此含皂甙的中草药不能用于注射，特别是静脉注射 口服皂甙不会产生溶血现象，可能因皂甙在胃、肠中被水解所致.食品

3、价值 桔梗不仅是一种传统中药,还是一种食品,其根可制成美味的菜肴,在我国东北地区及日、韩、等东亚国家,桔梗都被用作常用蔬菜之一。桔梗营养丰富含有大量亚油酸等不饱和脂肪酸,具有降压降脂、抗动脉粥样硬化等多种作用。因此桔梗是种很好的功能性食品。 近年来,日本学者将桔梗的提取物用于化妆品和浴液中。经研究,桔梗等植物的提取物可抑制粘多糖的降解,消除氧自由基,具有抗氧化作用,可用于抗衰老化妆品的研制。同时报导用酸液电解用制备香味及色素物质用于化妆品生产。此外,桔梗浸液还可作为农作物的杀虫杀菌剂。因此,桔梗除药用外,尚有很高的经济价值。3. 3. 主要成份主要成份 皂甙桔梗中含有大量的三萜皂甙,是主要的药

4、理活性成分。 皂苷大多为白色或乳白色的无定形粉末，味苦而辛辣，具吸湿性，能刺激粘膜而引起喷嚏，无明显的熔点。可溶于水，易溶于热水、热甲醇、热乙醇，不溶于乙醚、苯等极性小的有机溶剂。 3.1 3.1 其它成份其它成份 甾体桔梗根中含2菠菜甾醇及其葡萄糖甙,72豆甾烯醇和2谷甾醇,以及白桦脂醇等。 多聚糖桔梗根中含有大量由果糖组成的桔梗聚糖,已鉴定结构的有桔梗聚糖GF2 GF9 。此外,桔梗中还含有大量的菊糖 脂肪油、脂肪酸桔梗根中含油0. 92 % ,且不饱和化合物含量较高 维生素桔梗根中维生素含量丰富。例如,每百克中含有胡萝卜素8. 80 mg ,维生素B138 mg ,尼克酸0. 3 mg

5、,维生素C12. 67mg 氨基酸桔梗根中含有16 种以上的氨基酸,其中包括一种2氨基丁酸,它是一种神经传导的化学物质,在人脑能量代谢过程中起到了重要作用4.桔梗皂甙的结构通式桔梗皂甙的结构通式4.1桔梗根中的三萜皂甙桔梗根中的三萜皂甙 实验方法 有人根据皂甙的溶血作用,设计以桔梗皂甙的溶血指数作为皂甙含量的测定指标10 。韩国学者采用反相HPLC 分离桔梗皂甙D , 流动相为CH3CN2H2O(30 70) ,并以该法测得韩国国内桔梗根中的皂甙D 含量为0. 05 %0. 09 %。主要定量分析方法和举例 皂苷类成分由于结构中一般没有共轭体系，而且皂苷为大极性化合物，通常需水或醇提取，水溶性

6、杂质多，给其定量分析带来一定的困难。少数目前还使用重量法测定总皂苷含量，如中国药典（ 2005 年版）用重量法测定桔梗中三萜总皂苷。样品用甲醇提取，用乙醚反复脱脂，残渣干燥称重，规定含总皂苷不少于 6.0% 溶血指数的测定: 取直径、长短一致的9支小试管，分别精确吸入0.1、0.2、0.3、 09m1中草药浸出液，精密加缓冲液补足体积为1m1，各试管中再各精密加1ml 2血球悬浮液，各管摇匀后由可以产生完全溶血的中草药最低浓度来计算溶血指数。 单体皂苷可采用薄层扫描法和高效液相色谱法。多数采用高效液相色谱法，检测方法有紫外检测器 如中国药典（ 2005 年版）人参中三萜皂苷类成分人参皂苷 R

7、g1 、人参皂苷 R e 和人参皂苷 R b1 的测定，检测波长为 203nm ；重楼中甾体皂苷类成分重楼皂苷 I 和重楼皂苷 II 的测定，检测波长为 210nm 和 ELSD 检测器（如黄芪中三萜皂苷类成分黄芪甲苷，知母中甾体皂苷类成分菝葜皂苷元的测定）。 5 主要成份提取流程主要成份提取流程 有机溶剂提取法 取2kg桔梗粉末，甲醇回流提取5次，每次6h减压过滤，合并5次滤液减压回收甲醇，浓缩至2L，以5倍量的丙酮，静置过夜，上清液减压蒸发至干，溶于1L水中，加乙醚萃取，水层以水，饱和正丁醇萃取，回收正丁醇，得正丁醇浸膏，桔梗粗皂苷41.58g，产率为2% 水提取法 取4kg桔梗粉末，以4

8、倍量水常温浸提5次，每次24h，合并提取液减压浓缩至2L，以5倍量的乙醇沉淀菊糖，减压过滤，浓缩上清液至无醇味，上大孔吸附树脂，水洗脱糖脱色，酒精洗脱至无色，酒精洗脱液浓缩至无醇味，水溶冷冻干燥，得总皂苷冻干粉49.12g，产率为1.2% 讨论 因大量使用有机溶剂，增加了工作中的溶剂毒性，且产品中有溶剂残留，不适合产品的开发利用，另一方面有机溶剂比较昂贵方法成本高,需消耗大量的丙酮和乙醚等试剂，投入经费较大；另外此经典提取方法中，需要反复萃取与浓缩，工作量较大，本工艺虽然产率较高，但皂甙含量相对较低，因此本工艺不能推广大量生产。 避开了大量有机溶剂反复提取，萃取的弊端，以无毒性的水做溶剂常温浸

9、提，且引入了吸附树脂，克服了萃取的烦琐，但本工艺常温浸提需要的时间较长，且除去水相当困难，因而周期较长；另一方面水溶液如不能及时浓缩易酸败变质，水提醇沉树脂吸附法 取5kg桔梗粉末，以中药提取机加热提取5次，每次2h，合并提取液夹层锅煎煮浓缩至3L，以4倍量的乙醇沉淀菊糖，减压过滤，浓缩上清液至无醇味，上大孔吸附树脂，水洗脱糖脱色，酒精洗脱至无色，酒精洗脱液浓缩至无醇味，水溶冷冻干燥，得总皂苷冻干粉105g，产率为2.1% 5.4 超声波超声波-水提取法水提取法 取5. 0 g 粗粉,置具塞瓶,加入50 mL 水,浸泡,于40 超声处理30 min ,离心过滤,收集滤液。沉淀再次加水50 mL

10、 ,同上处理,再提取一次,合并两次提取液。提取液置旋转蒸发仪,浓缩至干,加入20 mL 甲醇,加热溶解,放冷,弃沉淀,加入50 mL 乙醚,离心,弃上清液,沉淀中分别加入甲醇20 mL ,加热溶解,放冷,离心,收集上清液,沉淀再分别加入10 mL 、5mL 甲醇, 同上处理,合并3 次所得上清液。将上清液浓缩至原体积的1/ 3 ,加入50 mL 乙醚。同上操作。合并上清液,浓缩至少许,移至恒重蒸发皿,置60 烘箱5 h 至恒重,得浅淡黄色粉末。讨论： (1) 本文提取工艺中采用水作为提取剂,比传统的采用有机溶剂等方法,要大大降低成本,适于工业上大量生产。 (2) 本文中建立的超声提取方法,比传

11、统的加热回流法等方法,节约大量时间,大大减少工作量。 (3) 本实验中所采用的以水作为提取剂的方法,与文献秋山法所记方法相比,产率是其两倍左右5.水提大孔吸附树脂柱色谱法水提大孔吸附树脂柱色谱法 提取提取: 桔梗粉末(840m) 第1 次加8 倍量的水,回流提取0. 5 h ,继续加6 倍量的水回流提取2 次, 分离分离: 滤液行大孔吸附树脂柱,用水及不同浓度的乙醇溶液梯度洗脱,合并含总皂苷的洗脱液,浓缩至适当体积后加入95 %乙醇至不产生沉淀为止,过滤,滤液浓缩至干即得桔梗总皂苷。考察提取因素影响 粒度 取桔梗饮片(厚约0. 52. 0 mm) 及粒度分别为177 、840 、2 000m的

12、桔梗粉末各200 g于烧瓶中,加入1 600 mL 水后加热,微沸回流2 h 后,过滤,滤液按制备方法作制得桔梗总皂苷。重复1 次,计算桔梗总皂苷的平均得率( Ga) 回流时间 取桔梗粉末(840m)200 g共4 份,加入1 600 mL 水,第1 份室温浸泡8. 0 h ,其他3 份则即刻加热,分别回流提取0. 5 、1. 0 、2. 0 h ,过滤,滤液按方法1) 项操作处理得到桔梗总皂苷。重复1 次,计算Ga 。 提取次数:取桔梗粉末(840m) 200 g ,依次加入1 600 、1 200 、1 200 和1 200 mL 的水,回流提取4 次,每次0. 5 h ,滤液按方法1)

13、项操作分别制得桔梗总皂苷。重复1 次,计算Ga 。 影响提取因素考察影响提取因素考察 1) 粒度: 桔梗饮片的Ga 为0,845 % ,而粒度为2 000 、840 、177m 粉末的Ga 则分别为1.128 %、1.138 %、1.186 %。可见饮片和粉末提取所得的总皂苷得率有较大差别,而不同粒度粉末之间的差别却很小。 2) 回流时间: 室温浸泡8 h ,其Ga 仅为0.923 % ,而回流提取0.5 、1.0 、2.0 h 则分别为1.107 %、1.120 %、1.128 % ,可见回流0.15 h ,提取液中总皂苷含量基本达到最高值。 3) 提取次数: 提取1 、2 、3 、4 次的

14、Ga 分别为1.098 %、0.408 %、0.133 %、0.009 % ,可见提取3 次总皂苷即基本提净 在本制备方法中,采用提取液直接通过大孔吸附树脂柱进行富集,既可简化操作,又可节省能耗,降低成本。 4) 本法操作简单、快速、安全,使用溶剂单纯且可回收套用,适于工业化大量制备醇提大孔吸附树脂柱色谱法醇提大孔吸附树脂柱色谱法 提取提取:取生药桔梗干品715 kg ,粉碎过840m 孔径筛(20 目) ,室温下用70 %乙醇浸提5 次,每次36 h (第1 次用乙醇15 L ,后4 次为10 L/ 次) ,每46 h 充分搅拌1 次。合并浸提物,浓缩至有油状物产生时,将其于冰箱中放置48

15、h ,分离油状物和浓缩提取液,分别用氯仿脱脂。油状物脱脂后再用正丁醇萃取,回收至干 分离分离:前处理后的桔梗提取液浓缩物6 400 mL 分3 份:2 100 mL 、2 200 mL 、2 100 mL ,于11 cm 115 m的玻璃柱中装入大孔吸附树脂6 kg ,蒸馏水平衡24 h 后上样,用水和20 %、30 %、40 %、50 %、95 %乙醇洗脱.讨论 洗脱速度对样品在树脂上的吸附及解吸影响很大,一般上样时控制流速在20 mL/ min 为宜,而洗脱时则以10 mL/ min 较为合适。 利用梯度洗脱要较单一浓度溶剂的洗脱效果好,所得成分可得到初步的提纯。吸附柱色谱层析 Mit snaga K15对桔梗中的三萜类皂苷进行了研究。桔梗干燥根(1. 8kg) 用甲醇(10L) 回流提取,提取液减压浓缩后得提取物(381g) 。提取物以正丁醇和水分配,正丁醇部分减压浓缩后上Dianion HP20 柱层析,用水2甲醇(20 %、40 %、60 %、80 %、100 %) 梯度洗脱。60 %甲醇洗脱部分(7. 8g) 经硅胶柱层