天然药物提取工艺课件-皂苷提取工艺

1、 第九章 皂苷提取工艺夏枯草基本要求 了解皂苷类化合物的理化性质和分类，以及各种生理活性；掌握皂苷类化合物的提取工艺。实例 学习目标掌握皂苷的结构特点与分类。掌握皂苷的理化性质。掌握皂苷化合物的提取方法和沉淀分离法。了解皂苷的显色反应。 概 述苷(glycosides)，又称为配糖体，是由糖或糖的衍生物的半缩醛羟基与另一非糖物质的羟基以缩醛键脱水缩合而成的环状缩醛衍生物。其连接的键为苷键。 苷水解后能生成糖与非糖化合物，非糖部分叫作苷元，通常有酚类、蒽醌类、黄酮类等化合物。 概 述皂苷：又称皂素，是由皂苷元（基本结构为甾体或三萜类物质）和糖、糖醛酸或无机酸形成的一类复杂的苷类化合物。可溶于水,

2、其水溶液经强烈振摇能产生大量持久性的肥皂样的泡沫。皂苷是由皂苷元和糖两部分组成， 依据苷元分为两类： 甾体皂苷元(中性皂苷) 三萜皂苷元(酸性皂苷)。皂苷是由皂苷元和糖两部分组成，糖：有单糖和寡糖。单糖链皂苷(单皂苷):由一条糖链形成；双糖链皂苷(双皂苷):由两条糖链分别和皂苷元分子中两个不同位置的羟基或羧基结合成酯苷。次皂苷:酯皂苷可被酶、酸、碱水解后的皂苷。生理活性：祛痰,镇咳,抗炎,抗疲劳,抗溃疡,抗菌,抗肿瘤,抑制中枢,促进核酸及蛋白质的合成。存在薯蓣科,百合科,五加科,伞形科,豆科,桔梗科,远志科,葫芦科等广泛分布。 皂苷的生理活性桔梗远志祛痰,镇咳七叶抗渗出、抗炎、抗淤血的活性欧洲

3、七叶树柴胡皂苷抗肿瘤活性抗肝炎活性女贞第一节 皂苷的结构类型 皂苷是由皂苷元和糖两部分组成。依据苷元分为两类： 甾体皂苷元(中性皂苷) 三萜皂苷元(酸性皂苷) 结构特点:皂苷元由27个碳组成 共有A.B.C.D.E和F六个环 其中E和F以螺缩酮的形式连接 共同组成螺旋甾烷 螺旋甾烷一、甾体皂苷根据碳25的构型将螺甾烷类分为：螺甾烷醇类(C25S) 25L（绝对构型）,25F（直立键）, neo异螺甾烷醇(C25R) 25D（绝对构型）,25F（平伏键）, iso其中25R稳定性大于25S 异螺甾烷醇螺甾烷醇组成甾体皂苷的糖种类以D-葡萄糖、D-半乳糖、D-木糖、L-属李糖和阿拉伯糖为主一般在3

4、位成苷，多为寡糖苷。也有分支糖链。 （1）螺甾烷醇型皂苷：自然界中占绝大多数。薯蓣皂苷元是异螺甾烷醇的代表，是合成甾体激素和甾体避孕药的重要原料。约莫皂苷元是螺甾烷醇的代表。F环为呋喃环，碳26羟基与葡萄糖成苷。 纽替皂苷治疗支气管炎风湿病（2）变形螺甾烷：螺甾烷醇型皂苷的生源前体，称为原皂苷，最大的特征是F环开环，碳22位上多有羟基或甲基取代；碳26上羟基均与葡萄糖成苷。 原菝契皂苷（3）呋甾烷醇型：2.强心苷类的结构类型强心苷（cardiac glycosides）是存在于植物中的一类对心脏有显著生理活性的甾体苷类化合物，是由强心苷元与糖缩合的一类苷。临床上治疗心力衰竭的重要药物。强心苷主

5、要存在许多有毒的植物中， 如夹竹桃科，玄参科等。（一）苷元部分：依C17 -位上连接内酯环大小的不同 强心苷的结构与分类强心甾烯 海葱甾烯（蟾蜍甾二烯） 3-OH 14-OH 3-OH 14-OH 甲型强心苷元 乙型强心苷元 甲型强心苷 乙型强心苷 3 -位连接糖 3-位连接糖 含有30个碳原子的四环三萜或五环三萜。组成苷的糖常见的有葡萄糖、属李糖、半乳糖、阿拉伯糖、木糖、夫糖、芹糖以及葡萄糖酸、半乳糖酸等。二、三萜皂苷由A.B.C.D四环30个碳原子组成，与甾醇相似，也具有环戊烷并多氢菲的四环。 但在碳4.14上多三个甲基取代，结构中有侧链。 1. 四环三萜皂苷：（1）四环三萜（较多）羊毛甾

6、烷型 茯苓酸大戟烷型 大戟醇达玛烷型 酸枣仁皂苷 人参皂苷 葫芦素烷型 雪胆甲素及乙素原萜烷型 泽泻萜醇A、B楝烷型 川楝素环菠萝蜜烷型 环黄芪醇羊毛脂甾烷也叫羊毛脂烷，其结构特点是A/B环、B/C环和C/D环都是反式 C20为R构型 侧链的构型分别为10、13、14、17 羊毛脂甾烷 羊毛脂醇 （1）羊毛甾烷(lanostane)型达玛烷型的结构特点是在8位和10位有-构型的角甲基，13位连有-H，17位的侧链为-构型，C20构型为R或S。达玛烷 (2)达玛烷(dammarane)型（2）五环三萜（较多） 齐墩果烷型 齐墩果酸 乌苏烷型 乌苏酸羽扇豆醇型 白桦脂醇 白桦脂酸 木栓烷型 雷公藤

7、酮羊齿烷型和异羊齿烷型 何帕烷型和异何帕烷型 其它类型（1）齐墩果烷型(oleanane)又称-香树脂烷型(-amyrane) ，在植物界分布极为广泛。其基本碳架是多氢蒎的五环母核，环的构型为A/B反，B/C反，C/D反，D/E顺，C28常有-COOH，有时也在C24位，C3常有羟基，C12、C13位往往有不饱和双键的存在。齐墩果酸首先由油橄榄的叶子中分得，广泛分布于植物界，如在青叶胆全草、女贞果实等植物中游离存在，但大多数与糖结合成苷存在。齐墩果酸具有抗炎、镇静、防肿瘤等作用，是治疗急性黄胆性肝炎和慢性迁延性肝炎的有效药物。含齐墩果酸的植物很多，但含量超过10%的很少，从刺五加(Acanth

8、opanax senticosus)、龙牙葱木(Aralia mandshurica)中提取齐墩果酸，得率都超过10%，纯度在95%以上，是很好的植物资源。甘草中含有甘草次酸和甘草酸，又称甘草皂苷(glycyrrhizin )或甘草甜素。甘草次酸有促肾上腺皮质激素(ACTH)样作用，临床上用于抗炎和治疗胃溃疡。但只有18-H的甘草次酸才有此活性，18H者无此活性。又称-香树脂烷型(-amyrane)或熊果烷型，其分子结构与齐墩果烷型不同之处是E环上两个甲基位置不同，即C20位的一个甲基移到C19位上。此类三萜大多是乌苏酸的衍生物。（2）乌苏烷型来源于木犀科植物女贞叶中，熊果酸又名乌索酸，乌苏酸

9、，属三萜类化合物 具有镇静、抗炎、抗菌、抗糖尿病、抗溃疡、降低血糖等多种生物学效应。 熊果酸羽扇豆烷型与齐墩果烷型不同点是C21与C19连成五元环，即E环，且D/E环的构型为反式。同时，在E环的19位有-构型的异丙基取代，并有20（29）双键。3羽扇豆烷(lupane)型白桦脂醇存在于中草药酸枣仁、桦树皮、棍栏树皮、槐花等中。白桦脂酸存在于酸枣仁、桦树皮、柿蒂、天门冬、石榴树皮及叶、睡菜叶等中。羽扇豆醇(lupeol)存在于羽扇豆种皮中。皂苷的分类及结构特点 皂苷 甾体皂苷 三萜皂苷 螺甾烷醇型 : 25L、25S（C25-甲基直立a键、为型） 异螺甾烷醇型 : 25D 25R ( C25-甲

10、基平伏e键、为a型)变形螺甾烷醇型 ：F环变为呋喃甾烷（五元含氧环）呋甾烷型 ：F环裂环, C26-OH多与葡萄糖相连成苷 五环三萜皂苷 四环三萜皂苷 -香树脂醇型 a -香树脂醇型羽扇豆醇型达玛烷型 羊毛脂甾烷型第二节 理化性质及鉴定1、性状：多为无定型粉末,具有苦和辛辣味,对人体粘膜有刺激性,还具有吸湿性。多数皂苷含有多个糖基，极性较大,易溶于水,含水稀醇中，热甲醇，热乙醇几乎不溶或难溶于乙醚，苯等低极性有机溶剂。皂苷在含水正丁醇中溶解度较好，且又能与水分成二相，可利用此性质从水溶液中用丁醇提取皂苷，常作为皂苷的提取溶剂。2、溶解性：皂苷水解成次级皂苷后，中水中的溶解度降低，易溶于中等极性

11、的醇，丙酮，乙酸乙酯中；完全水解成皂苷元后，其亲脂性强，不溶于水而溶于石油醚，乙醚，氯仿等低级性有机溶剂中。2、溶解性：3、表面活性皂苷有降低水溶液表明张力的作用，皂苷的水溶液经强烈振摇能产生持久性的泡沫，且不因加热而消失。可借此判断皂苷。皂苷的水溶液大多数能破坏红细胞而有溶血作用原因在于多数皂苷能与红细胞壁上的胆甾醇有强的亲和力，生成不溶于水的分子复合物沉淀，破坏红细胞的正常渗透，使红细胞内渗透压增加而产生崩解，从而导致溶血现象。4溶血性若将皂苷水溶液注射入静脉中，毒性极大，通常称为皂苷为皂毒类，就是指皂苷类成分有溶血作用而言的。4溶血性含皂苷对药物一般不能用于静脉注射，皂苷水溶液肌肉注射也

12、易引起组织坏死，故一般不做成注射剂。口服则无溶血作用。4溶血性各类皂苷的溶血作用强弱不同；常用溶血指数来表示（溶血指数:在一定条件下能使血液中红细胞完全溶解的最低溶血浓度）。一般单皂苷的溶血作用明显，双皂苷较弱。4、溶血性 并不是所有的皂苷都能引起溶血作用；如何判断溶血作用是否由皂苷引起？可用结合胆甾醇沉淀法。如沉淀后的滤液无溶血作用，而沉淀分解后有溶血作用，说明是由皂苷引起的溶血现象，从而可以排除植物的提取液中其他成分的干扰。4、溶血性 5.旋光性： 一般甾体皂苷的旋光度为左旋。6.酸碱性：有中性皂苷、酸性皂苷。 1、皂苷的水解：（1）酸水解： 强烈酸水解也会发生脱水、环和、双键转移；（2）

13、酶解；酶的水解有一定专属性。二、化学性质 2、显色反应：多利用甾体的反应 （1）醋酐-浓硫酸：三萜皂苷显红紫色；甾体皂苷 显蓝绿色；三萜皂苷加热到100显色。（2）三氯醋酸：甾体皂苷加热到60显色（3）氯仿-浓硫酸：氯仿层显红色或蓝色，硫酸曾 有绿色荧光。（4）香草醛-硫酸/高氯酸：可做定量。第三节 提取工艺特性1.总皂苷的提取根据皂苷对性质和结构情况，其提取可采用溶剂提取法。皂苷的亲水性强，提取溶剂可用极性大的水或乙醇，甲醇。皂苷的分子结构中可能含有羧基，呈酸性，可与碱反应成盐而溶于水，所以也可用碱水提取。 第三节 提取工艺特性1.总皂苷的提取应根据原料的性质和皂苷对成分及结构，选择不同的浸

14、提溶剂。（1）稀乙醇浸提法：60的稀乙醇。 适用难溶于水的中性皂苷。（2）乙醇浸提法：适用极性小，难溶水的皂苷；（3）水/碱水提取：对水溶性的，或酸性皂苷可用； （1）水提取法对极性较大，可溶于水，几乎不溶于乙醇的皂苷，可用水浸提。对淀粉含量少，所含皂苷对表明张力较小的原料用水或碱水溶液作浸提溶剂较好中性皂苷用水作浸提溶剂，酸性皂苷用碱水作浸提溶剂较为合适。（2）稀乙醇浸提法稀乙醇的浓度一般控制在20%-70%之间，可根据原料的性质，皂苷对成分和结构进行选择。一般常用60%的稀乙醇。这种浸提溶剂较为适合含淀粉高的原料，特别适用于难溶于水底中性皂苷对浸提。用稀乙醇浸提可防止皂苷起泡，同时还可减少

15、水溶性杂质和脂溶性杂质的浸出。（3）乙醇浸提法对极性较小，难溶于水或很难以稀乙醇浸提的皂苷可用乙醇作溶剂浸提。对极性较大的皂苷用水或稀乙醇浸提而杂质太多时可用乙醇浸提。本法的优点是浸提液中水溶液杂质较少，缺点是浸提液中的脂溶性杂质较多，但这些脂溶性杂质可在回收乙醇，加热将皂苷溶解于水后析出并被除去。2.皂苷元的提取皂苷元的提取，可先将植物原料中的皂苷水解成皂苷元，用亲脂性有机溶剂提取；或者提取皂苷或再水解成皂苷元，需要注意到是皂苷水解生成皂苷元的水解条件。提取皂苷元常用的溶剂有乙醚，氯仿，石油醚等地极性的有机溶剂。经提取所得的皂苷中还含有一定量的杂质，需进一步将其除去，即精制；经精制所得的皂苷

16、往往还是一些结构近似的混合皂苷，要得到皂苷对单体还需进一步的分离。二、总皂苷的精制与分离利用皂苷分子较大，不易透过半透膜的性质而与小分子化合物分离。如用水或稀乙醇浸提所得的浸提液含有大量无机盐时，在适当浓缩或回收乙醇后，用透析法可除去无机盐，使浸提液被净化。1.透析法用水浸提的皂苷水溶液中含有大量杂质，为了将水溶液中的皂苷从水溶液中分离出来，先将水浓缩到一定小体积，然后用一些极性较大但又可与水分层的有机溶剂，如正丁醇或戊醇可用逆流萃取法把水溶液中的皂苷萃取出来，使皂苷与水溶液杂质分离。操作时，常在水溶液中加入一定量的氯化钠起盐析作用，有利于皂苷和水溶性杂质的分离。 2.溶剂萃取法：即利用不同皂

17、苷对极性大小不同，在不同极性的溶剂中溶解度不同的性质，改变溶剂的极性，使皂苷沉淀析出。该法对水浸提液，稀乙醇浸提液或乙醇浸提液有不同的处理方法。3.调节溶剂极性沉淀法（1）水浸提液的处理将含皂苷对水溶液浓缩到较小体积，加乙醇并使其浓度达到60-70%，使水溶液杂质沉淀析出，过滤除去沉淀。滤液浓缩回收乙醇，水溶液蒸发，喷雾干燥得粗总皂苷。将粗总皂苷再溶于热的乙醇达到饱和，冷却，从乙醇溶液中析出部分总皂苷，过滤得部分皂苷 再向乙醇滤液中加入苯调节皂苷乙醇溶液的极性，可又析出部分总皂苷。（2）稀乙醇浸提液的处理将稀乙醇浸提液减压浓缩，将回收乙醇后的皂苷水溶液减压浓缩，喷雾干燥得粗总皂苷。将粗总皂苷溶

18、液热乙醇达到饱和状态，冷却析出部分皂苷，过滤得部分皂苷。收集乙醇滤液，向其中分次加入一定数量的苯调节溶液的极性使皂苷析出，过滤，又得部分总皂苷。依次合并后，干燥得总皂苷。（3）乙醇浸提液的处理先将乙醇浸提液减压浓缩，回收乙醇分次加入一定水量的苯等低极性的溶剂调节乙醇溶液的极性，析出皂苷对沉淀物，过滤，干燥，得总皂苷。若需更进一步分离，一般采用层析法目前最广泛采用湿法柱层析，多用中性氧化铝或硅胶作为吸附剂，洗脱时多用混合溶剂，4. 层析法其他方法铅盐沉淀法氧化镁吸附法胆甾醇沉淀法吉拉尔腙法乙酰化精制法液滴逆流层析法第四节 含皂苷的中药实例 一、人参： 五加科人参属植物人参的干燥根。有大补元气、生津止渴、调养营卫。人参中的人参皂苷结构特点：A、B型均为达玛甾烷型，是达玛烯二醇的衍生物，上有角甲基、为-H、的构型为S。 不同点是：A型母核上有三个羟基取代，B型母核上有四个羟基取代。成苷的位置A型在和，糖多为葡萄糖、阿拉伯糖