糖苷类天然产物的提取与分离技术

糖苷类天然产物的提取与分离技术 摘要:多糖和糖苷参与体内细胞各种生命现象的调节,能激活免疫细胞,提高机体免疫功能,而对正常细胞无毒副作用。我国天然产物资源丰富,对糖苷类化合物的的研究有着很好的基础,本文主要综述了糖苷的提取与分离新技术。 关键词:糖苷,提取,分离 前言 糖苷广泛分布于植物的根、茎、叶、花和果实中。大多是带色晶体,能溶于水,一般味苦,有些有剧毒,水解时生成糖和其他物质。例如苦杏仁苷(amygdalin)水解的最终产物是葡萄糖、苯甲醛和氢氰酸。糖苷可用作药物。很多中药的有效成分就是糖苷,例如柴胡、桔梗、远志等。我国目前生产的天然植物药产品占国际市场的份量相对较低,这与我国提取、分离与鉴定技术落后、设备现代化程度低等研究条件不无关系。因此,要充分挖掘天然产物在药物研究领域的独特优势,实现中药现代化,其首要问题是解决天然产物中有效成分的提取与分离技术问题[1]。本文将就糖苷类天然产物最新提取与分离技术进行综述。 1 糖苷的提取 1.1 一般提取方法 各种苷类分子中由于苷元结构不同,所连接糖的数目种类也不一样,所以糖苷很难有统一的提取方法,因此其提取方法是有差别的,如用极性不同的溶剂循极性从小到大次序提取,则在每一提取部分,都可能有苷的存在。以下是最常用的提取方法。 1.2 两步萃取法 在菜籽粕脱毒液中硫代葡萄糖苷提取中,用70%乙醇液洗脱原料,过 滤后,旋转蒸发回收乙醇,得到母液。在母液中加入萃取剂,搅拌约1小时候,倒入分液漏斗中静置2小时。放出下层溶液,取上层溶液加入蒸馏水,搅拌1小时后,旋转蒸发,回收萃取剂,得到糖苷水溶液。用自配萃取剂萃取水溶液,再用硫酸钠溶液反萃取。反萃液旋转蒸发至干,即得混合糖苷。 现有的糖苷提取工艺需要先用醋酸铅、醋酸钡沉降蛋白[2,3],难过虑,并使大量糖苷流失,醋酸铅、醋酸钡使蛋白变性,逝去利用价值,不利于原料的充分利用。沉降蛋白后,用DEAE Sephadex A-225层析柱陈色素。然后用大量0.02mol/L的酸酸吡啶溶液洗脱[3],得近白色糖苷。醋酸吡啶溶液难回收,不能重复利用,从而大大增加生产成本。 而用两步萃取法获得的混合糖苷为白色,且没有经过蛋白沉降处理,经检验不含蛋白。可见该方法操作简单,设备要求低,所用试剂易于回收利用,降低了生产成本。 1.3 大孔树脂吸附法分离 大孔吸附树脂(Marcoporous adsorption resin)[4]是一种不含交换基团、具有大孔结构的高分子吸附剂,于20 世纪60 年代开始应用。 由于大孔吸附树脂具有面积大、吸附量大、选择性好、吸附速度快、易于解吸附、物理化学稳定性高、再生处理简便、使用周期长和节省费用等诸多优点。它的吸附作用与表面吸附、表面电极或形成氢键等有关[5]。主要用来分离纯化糖苷类、黄酮类、生物碱类、酚酸类、色素类、氨基酸类等。 李庆勇等对大孔树脂分离刺五加中有效成分丁香苷的最佳工艺进行考察时发现,刺五加用水作溶剂进行超声提取、浓缩,按照丁香苷与干树脂质量比0.021 的量,向浓缩液中加入树脂,搅拌1 h,平衡1 h,离心,滤出树脂装柱,用含20%乙醇的二氯甲烷混合溶剂洗脱,将洗脱液冻干,此种方法获得丁香苷的提取工艺最好。 1.4 超声提取技术 超声提取技术[6]是将超声波产生的空化、振动、粉碎、搅拌等综合效应应用到天然产物成分提取工艺中,实现击破细胞壁,高效、快速提取细 胞内容物的过程[7,8]。高强度的超声波则会抑制酶的活性,甚至使酶失活[9]。 例如,皂苷是存在于植物中的一类结构较复杂的苷类化合物,常用水加热提取或用有机溶剂浸渍提取,耗时长,提取效率低。Jianyong wu等[10]用超声提取技术提取人参皂苷,比常规提取方法快3倍,提取效率高,更易于纯化,并且由于其提取温度低,所得的人参皂苷的活性也较常规方法高。 1.5 纤维素酶辅助提取 纤维素酶具有极高的活性和高度专一性,可在常温、常压和温和的酸碱条件下,高效地进行催化反应[11,12]。例如,甜菊叶在高温蒸煮过程中会产生多种类型的杂质[13],如蛋白质、果胶、鞣质等,会影响甜菊糖苷的析出,并给分离带来困难。纤维素酶可以破坏细胞壁结构,从而可以使叶片中的甜菊糖苷在较低的温度下溶于溶剂中[14,15]。 2 糖苷的分离技术 2.1 超临界流体色谱 超临界流体萃取(Supercritical Fluid Extrac—tion,SCFE)[16],是随着科技的发展,近代化工分离中出现的一种新兴技术,也是目前国际上较为先进的一种物理萃取技术,近年来,在许多工业领域得到了广泛运用。它是以高压、高密度的超临界流体(Supercritical Fluid,SCF)为溶剂[17],从液体或固体中溶解所需的组分,然后采用升温、降压、吸收(吸附)等手段将溶剂与所萃取的组分分离,最终得到所需纯组分的操作。 超临界流体色谱兼备了气相色谱和液相色谱的特点,更是气相色谱和液相色谱的重要补充,超临界流体色谱既可气相色谱不适宜的高沸点、低挥发性、热不稳定的样品,同时具有比高效液相色谱更快的分析速度和条件。 刘志敏等[18]采用超临界流体色谱分离并测定了银杏叶提取物水解后 的三个苷元(槲皮素、山奈酚、异鼠李素)的含量。以苯基柱为固定相,二氧化碳、乙醇、磷酸(90:9.98:0.02,v/v )为流动相,在压力25.0MPa,温度50.0℃,流动相流速1.00mL/min的条件下,三个黄酮苷元获得良好分离。 2.2 高速逆流色谱分离 高速逆流色谱技术(high speed counter—currentchromatography, HSCCC)[19]首创于20世纪80年代初,是美国Ito教授发明的一种新颖的分析分离技术。它是一种不用任何固态支撑体或载体的液液分配层析法,能够完全排除固体载体导致的不可逆吸附和对样品的玷污、失活、变性等影响,能实现对复杂混合物中各组分的高纯度制备量分离。其分离原理是在内径约1.6mm的细管绕成的螺旋管柱里,互不相溶的两相溶剂能在重力场的作用下形成分段状态。恒流泵输送载着样品的流动相穿过固定相,在螺旋管的高速转动下,两相就会沿螺旋管纵向分开,由于不同的物质在两相中具有不同的分配系数,在柱中的移动速度也不同,从而使样品得到有效的分离[20]。 窦德强等[21]运用高速逆流色谱法从人参茎叶总皂苷中一次分离得到人参皂苷Re与Rg1各25 mg和18 mg。所选用溶剂系统为乙酸乙酯-正丁醇-水(4:1:5)的上相为流动相,流动相流速为 1.5 mL/min。试验表明本方法不仅重现性好,而且方法简单易行。 2.3 离子交换树脂分离 离子交换树脂[22]其质量可靠,费用小;分离操作简便,采用小型离子交换柱即可进行分离,分离速度快;不使用有毒有害的有机萃取剂及溶剂,环境污染小;离子交换树脂性能稳定,可再生反复使用[23]。因其诸多优点,所以广泛应用于化工生产、食品工业、医药工业、环境保护等许多领域。利用离子交换树脂进行交换、吸附、络合,从而达到分离、提纯、富集等效果。因此数十年来离子交换树脂的研究与应用受到人们的极大关注。黄酮类、生物碱类、有机酸、糖苷类化合物等分离纯化均可使用离子交换树脂。如氨基糖苷类抗生素,红霉素、链霉素、卡那霉素,在中性或弱酸性条件下以阳离子形式存在,可以用阳离子交换树脂分离提纯。 3 结束语 天然产物是一个非常复杂的体系,如何从复杂的天然产物中提取和分离出有效成分,是当前加快天然产物现代化进程的一个重要问题。提取分离手段与天然产物的研究进展息息相关,在过去,由于提取分离手段和技术的落后,我国在天然产物研究领域面临了不少困难,这无疑阻碍了我国天然药物研究的的进展。与传统分离方法相比,新的分离提纯技术已有了突破性进展,但在具体应用中仍有许多不足之处, 如:灵敏度低、检测限低、重现性较差、线性范围窄、适用范围窄等。今后在发展新方法的同时也要重视对传统方法的改进,将多种方法联合起来、取长补短乃是未来发展之方向,新分离技术不断应用到天然产物活性成分提取和纯化中,显示了广阔的应用前景。 参考文献 [1] 秦为辉,陈新,张长春,尚晏婴. 提取与分离新技术在天然产物研究中的应用. 武汉工业学院学报,2008,27(2): 19-22 [2] Zhou JL(周锦兰),Yu KC(俞开潮).Purification and antitum or activity of major glucosinolates separated form Brassica leraced Rapesee Chin J Appl Chem(应用化学),2005,22: 1075-1078 [3] Yuan LF(袁丽凤),Guo WQ(郭伟强),Wang ZG(王志刚).The extraction,separation and structral ascertain men of 4-pentenyl glucosinolate in rapeseed Chin J Anal 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