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概述:生物碱的提取

概述:生物碱的提取

概述:生物碱的提取

Dictamnine 白鲜碱;Skimmianine 茵芋碱;

Fagarine 青椒碱;Robustine ;

<分子式> C12H9NO2 <相对分子质量> 199 <性状>棱柱粉末。又称白鲜胺,白藓碱。棱柱结晶(由乙醇中结晶),熔点133℃。溶于热乙醇和氯仿,微溶于乙醚,难溶于水。其盐酸盐为针状结晶(由乙醇中结晶),熔点170℃(分解)。其苦味酸盐为黄色棱晶(由乙醇中结晶),熔点1.63℃。存在于芸香科植物白鲜(Dictamnus dasycarpus Turcz.)的根。

芸香科植物白鲜的根;芸香科植物欧白鲜;芸香科植物花椒属竹叶椒的根;芸香科植物阿诺梯花椒的茎;芸香科植物得卡瑞花椒的茎皮;芸香科植物刺异叶花椒的根;芸香科植物蚬壳花椒的茎;芸香科植物乔木状花椒的叶;芸香科植物崖椒的茎皮;芸香科植物两面针;芸香科植物松风草的地上部分;芸香科花椒属植物梅宇崖椒的树皮;芸香科植物的树皮;芸香科植物似番樱桃叶芸香草地上的部分;芸香科植物火山生芸香草的全草;芸香科植物的茎;芸香科植物的根和茎;芸香科的叶;芸香料的树皮

<生物活性>强心和对平滑肌的作用;松弛血管的作用;抗真菌和DNA光毒性作用;皮肤光损害作用;抗血小板聚集作用;昆虫拒食作用。

防己提取物

【英文或拉丁名】:Stephania Tetrandra extract

【产品规格】:Tetrandrine12% Fangchinoline6%

【包装规格】:25kg/paper drum

【产品介绍】:药材为防己科植物石蟾蜍Stephania tetrandra S. Moore的根。棕色粉末。

【化学成分】:含多种异喹啉生物碱,主要有粉防己碱(tetrandrine )、防己诺林碱(fangchinoline)、轮环藤酚碱(cyclanoline)、二甲基粉防己碱(dimethyltetrandrine) 以及小檗胺(berbamine)等。

【功能主治】:利水消肿,祛风止痛。用于水肿脚气、小便不利、风湿痹痛、湿疹疮毒、高血压症。

【备注】:

植物形态多年生落叶缠绕藤本。茎纤细,有纵条纹。叶互生,宽三角状卵形,先端钝,具小突尖,基部截形或略心形,两面均被短柔毛,全缘,掌状脉5条;叶柄盾状着生。花小,单性,雌雄异株;雄花序为头状聚伞花序,排成总状,萼片4,花瓣4,雄蕊4,花丝连成柱状体,上部盘状,花药着生其上;雌花萼片、花瓣与雄花同,心皮1。核果球形,熟时红色。花期5-6月,果期7-9月。

生于山坡、丘陵地带的草丛及灌木林缘。主产浙江、安徽、湖北、湖南。

采制秋季采挖,除去粗皮,晒至半干,切段或纵剖,干燥。

性状根不规则圆柱形,或剖切成半圆柱形或块状,常弯曲,弯曲处有深陷横沟而呈结节状,长5-15cm,直径1-5cm。表面灰黄色,有细皱纹及横向突起的皮孔。质坚重,断面平坦,灰白色,粉性。气微,味苦。

生物碱一般指存在于植物中的碱性含氮化合物,大多数具有含氮杂环,有旋光性和明显的生理效应。生物碱大多数具有天然的生理活性,是多种中草药及药用植物的有效成分。目前从植物中分离出的生物碱有五六千种,一些生物碱因其抗癌抗肿瘤及低毒性、低成本成为近年来研究的热点。

生物碱的溶解性能是提取与纯化的重要依据。生物碱及其盐类的溶解度与生物碱分子中氮原子的存在形式、极性基团的有无及数目、溶剂种类都有密切关系。

按生物碱在不同极性溶剂中的溶解能力可分为亲脂性生物碱和水溶性生物碱两大类。亲脂性生物碱数目较多,绝大多数叔胺碱和仲胺碱都属于这一类,易溶于苯、乙醚、氯仿等极性较低的有机溶剂,在亲水性有机溶剂如丙酮、乙醇、甲醇中亦可较好溶解,但在水中溶解度非常小或几乎不溶。水溶性生物碱主要指季铵碱,数目较少,易溶于水和酸碱溶液,亦可在甲醇、乙醇、正丁醇等极性大的有机溶剂中溶解,但在低极性有机溶剂中几乎不溶解。

具碱性的生物碱和酸结合生成盐。生物碱的盐一般易溶于水,难溶于或不溶于亲脂性有机溶剂,但可溶于甲醇或乙醇。生物碱盐的水溶液加碱至碱性,则生物碱又以游离的形式存在。如亲脂性生物碱盐,加碱后生成的游离碱又可自水溶液中沉淀析出。碱性极弱的生物碱和酸不生成盐,仍以游离碱的形式存在,或生成的盐不稳定,其酸水液不需要碱化,即可用氯仿提出游离碱。

提取溶剂的分类——

1、酸水液提取法

水溶液直接提取法不利于那些碱性较弱不能直接溶解于水的生物碱提取,因此可采用偏酸性的水溶液,使生物碱与酸作用生成盐而得到提取。具有碱性的生物碱在植物体中多以盐的形式存在,而弱碱性或中性生物碱则以不稳定的盐或游离碱的形式存在。故常用0.5%~2%的乙酸、盐酸等为溶剂。

例如:蝙蝠葛粗总碱的提取,可采用0.5%硫酸溶液提取,再利用大多数游离的生物碱难溶于水的性质,采用碱水沉淀法制得粗总碱,然后采用苯回流连续提取的方法,萃取出脂溶性部分,再利用蝙蝠葛酚性生物碱可溶于一定生物碱的性质,用50%氢氧化钠萃取出总酚性生物碱;采用此工艺制得的总碱为淡黄色粉未,经6次小试和6次放大

制备酚性总碱取得率稳定到粗总碱的35%左右。

2、醇类溶剂提取法

游离生物碱及其盐类一般都能溶于甲醇和乙醇,因此用它们作为生物碱的提取溶剂,应用较为普遍,甲醇极性比乙醇极性大,对生物碱的溶解性能比乙醇好,它的沸点也比乙醇低,但对视神经的毒性很大,所以除实验室有时用甲醇为生物碱提取溶剂外,多数用乙醇为溶剂,有时也用稀乙醇(60%-80%)作溶剂,通常采用醇提--酸水--碱化--亲脂性溶剂萃取的方法反复进行。

例如:血脂康原料药溶于80%乙醇液40mL回流提取、浓缩。用浓HCL酸化过滤调PH至2。用氨水使生物碱盐还原为生物碱,再用乙醚萃取两次。经分离后,将脂溶性和水溶性生物碱盐分别溶于水。在200-800nm范围用紫外分光光度计扫描分别在300nm、200nm和210nm左右均有吸收,证实提取物确为生物碱。通过实验证明,取不同浓度的醇液提取生物碱,其提取效率不同,如提取荷叶生物碱时,据文献报道,用95%乙醇在86摄氏度下回流,1.5h为好。又如取不同药用部位的含生物碱类成分中药材分别采用水醇法、醇水法提取,结果表明:水醇法对根及根茎类药材的提取适用;含淀粉料较多的块根、块茎类药材水煎时易使淀粉糊化,影响成分浸出,以选醇水法为宜。

3、亲脂类有机溶剂提取法

大多数游离的生物碱都是脂溶性的,因此可以用亲脂性有机溶剂,如氯仿、二氯甲烷或苯等提取。由于生物碱一般以盐的形式存在于植物细胞中,故采用亲脂性有机溶剂提取时,必须先使生物碱盐转变为游离碱,其方法是先将药材粉末用石灰乳、碳酸钠溶液或稀氨水等碱水湿润后再用溶剂提取。这种方法得到的杂质少,易于进一步纯化。

如华北乌头中生物碱的提取,将华北乌头根及花粉碎过3号筛,分别用10%Na2CO3溶液湿润,加苯冷浸1周,过滤,滤液用液25%HCL提取,将盐酸捉取液碱化至PH=10,用氯仿提取即得乌头碱。亲脂性育机溶剂提取法提出的总生物碱一般只含有亲脂性生物碱,不含水溶性生物碱,所以一般不适用于植物中生物碱的系统分离研究,只适用于药用生物碱的提取。

提取工艺的分类:

1、浸渍法

浸渍法可在常温或加热的条件下浸泡药材获取有效成分,操作简单易行,但所需时间长,溶剂用量大,有效成分浸出率低。常温浸渍是较为常用的生物碱提取方法。该法一般在常温下进行,对中药中有效成分尤其是热敏性物质的提取非常有利,但操作时问长、浸出效率差、用水为溶剂时提取液易腐败变质,须注意加人适当的防腐剂。

如秦学功等考察了苦豆子种子中生物碱的冷浸工艺条件,室温下用稀盐酸提取苦豆籽中的苦参总生物碱,研究不同条件下的总碱浸出率,最高可达 3.7%以上。又如张灿等人用酸水提取法从北豆根中提取蝙蝠葛总生物碱,即在30℃时用0.5%的硫酸溶液浸提,提取液用碳酸钠碱化调pH值至9,过滤干燥后得粗总碱。

2、渗漉法

渗漉法是往药材粗粉中不断添加溶剂使其渗过粗粉,从渗漉筒下端流出浸液的方法。提取过程类似多次浸取过程,浸出液可以达到较高浓度,浸出效果较好。此法常温操作不需加热,溶剂用量少,过滤要求较低,使分离操作过程简化,尤其适用于热敏性、易挥发且有效成分含量较低或贵重药材提取。采用0.5%的硫酸溶液对中药材黄连用渗漉法提取,收集倍量渗漉液即可保证生物碱的提取率,与回流法比较,渗漉法提取物含杂质少、提取率高、使用溶剂量少。渗漉法的操作技术要求较高,否则会影响提取效率,当提取物为黏性、不易流动的成分时,不宜使用该法。

3、回流法

回流法是以乙醇等易挥发的有机溶剂为溶媒,对浸出液加热蒸馏,其中挥发性溶剂馏出后再次冷凝,重新回到浸出器中继续参与浸取过程,分为热回流和连续回流。

热回流法是一种比较成熟的分离方法。其最大特点在于通过溶剂的蒸发与回流,使得每次与原料相接触的溶剂都是纯溶剂,从而大大提高了萃取动力,达到提高萃取速度和效果的目的。

如李文科从骆驼蓬中提取骆驼蓬生物碱,先用80%乙醇密闭浸泡原材料粗粉24 h,热回流3h,过滤,反复提取3次,将滤液合并,回收乙醇得浸膏。再用氯仿提取法纯化浸膏,得总生物碱,回收率为3.46%。此法可减少溶剂消耗,提高浸出效率,但受热易破坏的成分不宜用此法。此外,溶剂消耗量大,操作复杂。

为了弥补回流提取法中需要溶剂量大和操作复杂的不足,可采取连续回流提取法。实验室常用脂肪提取器或称索氏提取器,因此该方法又称索氏提取法。如研究吴茱萸总生物碱的提取条件,结果表明,在相同的提取时间内,索氏提取的效率高于浸渍提取和超声提取,与回流提取相当,而且回流提取需要分3次提取,操作麻烦,因此优选索氏提取。连续提取法提取液受热时间长,因此对受热易分解的成分不宜用此法。

4、生物碱提取新技术

随着物理科学的发展,针对传统提取过程中存在的能耗大、有效成分损耗大、杂质较多、效率较低等问题,一些新技术应用于生物碱提取工艺中,在传统方法的基础上利用新技术的强化作用或流体在超临界状态下进行萃取大大提高了提取效率,降低了过程能耗,因其显著优势而成为研究热点。生物碱提取的新技术主要包括超声波辅助提取、微波萃取、超临界液体萃取。

超声辅助提取的 3 个理论依据是超声波热学机理、超声波机械机制和空化作用。超声波提取法一般作为生物碱的辅助提取法,单纯采用超声波提取法不多见。利用超声技术可以缩短提取时间、提高提取率,并且无需加热,提高了热敏性生物碱的提取率且对其生理活性基本没有影响,溶剂使用量相对较少,可以降低成本。

如以石灰水作溶剂,用超声从黄连中提取30min所得提出率比浸泡24h高50%。但由于超声浸出时间较长,同时超声技术对器壁的薄厚及容器放置位置要求较高,否则影响浸出效果。因此随着微波炉的普及使用,将微波技术应用于药材浸出是一种省时便捷,值得推广的方法。

微波萃取又称微波辅助提取是利用介电损耗和离子传导的原理,根据不同结构物质吸收微波能力的差异,对某些组分选择性加热,可使被萃取物质从体系中分离进入萃取剂。微波提取要求药物有一定的含水量,提取介质的极性对提取效果影响很大。与传统的萃取方法相比,微波萃取技术具有显著的优势,如质量稳定、产量大,选择性高、节省时间且溶剂用量少、能耗较低。但微波萃取受萃取溶剂、萃取时间、萃取温度和压力的影响,选择不同的参数条件,往往得到不同的提取效果。

超临界流体萃取是20世纪90年代发展起来的一项新型提取技术,利用超临界流体(SCF)为萃取剂,从液体或固体中萃取目标组分。SCF 特有的理化性质使其具有比

液体溶解能力大、比气体易于扩散和运动且传质速率远高于液相过程的特点,目前普遍采用的 SCF 为 CO2。目前利用超临界流体萃取技术提取天然成分已成为研究热点。

张立伟等利用超临界 CO2流体萃取苦参中的总生物碱,提取率为常规方法的 2.4 倍,耗时为常规方法的 1/3。Liu B等从防己科植物青藤中用超临界 CO2 流体提取汉防己碱,在萃取过程中是否加入甲醇改性剂的提取率差别巨大,分别为 7.47 mg/g 和 0.17 mg/g。与传统提取方法相比,超临界萃取最大的优点在于可在近常温条件下提取分离不同极性、不同沸点的化合物,几乎保留药材中所有的有效成分,没有有机溶剂残留。因此,其产品纯度高,收率高,操作简单,节约能源。但高压技术和夹带技术还远远不够成熟,尚待进一步研究。

生物碱的纯化

经过溶剂提取后的生物碱溶液除生物碱及盐类之外还存在大量其他脂溶性或水溶性杂质,需要进一步纯化处理,将生物碱成分从中分离出来。通常使用的是有机溶剂萃取、色谱和树脂吸附,随着新技术如分子印迹、膜分离技术的发展和应用,大大简化了过程、提高了纯化效率。

1、有机溶剂萃取

此法是利用亲脂性生物碱溶于亲脂性有机溶剂,而其盐溶于水的性质。即水或酸水提取液用碱液(常用的是氨水、石灰乳或石灰水等)碱化,使生物碱盐转变成游离碱,再用氯仿、乙醚或苯等亲脂性有机溶剂萃取,合并有机溶剂萃取液,浓缩即得总生物碱。

对于醇类溶剂提取液,通常采取酸水一碱水一亲脂性溶剂的方法(或称氯仿提取法)反复进行。具体操作是将醇提取液减压回收溶剂,用稀酸水溶解,过滤除去不溶解的非碱性脂溶性杂质。未除净的脂溶性杂质,可用乙醚或氯仿萃取几次。酸水液碱化后用亲脂性有机溶剂如氯仿萃取,使生物碱盐转化为游离碱而溶于亲脂性有机溶剂与水溶性杂质分开。在碱化后用有机溶剂萃取操作中,也可在碱化前先加人有机溶剂,然后碱化,使刚游离出来的生物碱立即溶入有机溶剂,提取效率较高。

另外还有混合溶媒沉淀法,如张学农等从骆驼蓬种子中提取生物碱,用80%乙醇热回流法得浸膏,将浸膏酸化后直接往酸液中加入氯仿/氨水(摩尔比为6:4)混合溶媒,立即有棕色沉淀析出,过滤,挥发去除氯仿得粗品。

将混合溶媒沉淀法、氯仿提取法和阳离子交换树脂法相比较,结果是前两种提取法明显优于树脂法。有机溶剂萃取是生物碱纯化的经典技术,应用广泛,具有操作简单、容易放大的优点,但分离效率和纯度较低,使用大量有机溶剂,操作安全性不佳。

2、色谱法

色谱法也称层析法,是一种物理分离方法,可以用于分离纯化和鉴定中药有效成分。色谱法包括纸色谱、薄层色谱和柱色谱,其中常用吸附柱色谱纯化生物碱成分,一般使用吸附剂为硅胶和氧化铝。

2.1 硅胶柱色谱

利用SiO2?xH2O作为吸附剂,约 90%以上的分离纯化工作均可使用此法。硅胶是中性无色颗粒,性能稳定,分离效率与其粒度、孔径及表面积等因素有关。硅胶柱色谱使用范围广,可作为极性和非极性生物碱的纯化,成本低、操作方便。张兰兰等研究了钩吻总生物碱中钩吻素子的提取与分离,经过溶剂回流提取后,用碱性硅胶柱层析分离钩吻素子取得了很好的效果。

2.2 氧化铝柱色谱

以 Al2O3 作为吸附剂的层析分离法,根据氧化铝制备和处理方法差异,分为碱性、中性和酸性3种,其中碱性和中性的氧化铝适用于分离酸性较大、活化温度较高的生物碱类成分。

有文献报道粉防己生物碱经粗提后用 Al2O3 层析方法正向分离非酚性粉防己碱与粉防己诺林碱有较好的效果。需要注意的是 Al2O3 的粒度对分离效率有显著影响,一般粒度范围在100~160目,低于100目则分离效果差,高于 160 目则溶液流速太慢。

3、树脂吸附

树脂吸附包括离子交换树脂和大孔树脂。树脂吸附摆脱了传统纯化法得到的制剂大、黑、粗,使用不方便且溶剂用量大的缺点,因其具有的诸多优势而成为应用日益广泛的纯化技术。

3.1 离子交换树脂

离子交换树脂主要通过静电引力和范德华力选择吸附,根据本身特性分为多种类型。针对生物碱的性质选用强酸型阳离子交换树脂,将酸化的生物碱提取液通过树脂,使生

物碱盐的阳离子交换到树脂上而与其他成分和杂质分离。经过离子交换后的树脂用氨水碱化得到游离态生物碱,等树脂晾干后根据生物碱的亲脂或亲水性质用相应的溶剂进行提取得到总生物碱。

3.2 大孔树脂

大孔树脂是在离子交换树脂基础上,自 20 世纪60 年代初开发出的一类新型高聚物吸附剂,其纯化机理是利用特殊吸附剂——大孔树脂的吸附性和分子筛结合的原理,选择性吸附中药提取液中有效成分,去除杂质。树脂经过洗脱、浸泡、冲洗等过程处理后再生可重复使用。目前多数生物碱成分的纯化都可采用此技术,相对于盐析、沉淀等传统技术,大孔树脂吸附具有以下 3 个优点:(1) 溶剂用量少;(2) 产品质量高,稳定性好;

(3) 生产周期短、设备简单。这些优良的性能使大孔树脂吸附在近年来受到越来越多的关注。

一、概述

在生物体内成分中,含氮碱基的有机化合物,能与酸反应生成盐类,将此类化合物称为生物碱。它是一类存在于生物(主要是植物)体内、对人和动物有强烈生理作用的含氮的碱性物质。生物碱的分子构造多数属于仲胺、叔胺或季胺类,少数为伯胺类。它们的构造中常含有杂环,并且氮原子在环内。生物碱常常是很多中草药中的有效成分,例如,麻黄中的平喘成分麻黄碱、黄连中的抗菌消炎成分小檗碱(黄连素)和长春花中的抗癌成分长春新碱等。

生物碱大多数来自植物界,少数也来自动物界,如贤上腺素等。生物体内生物碱含量一般较低。至今分离出来的生物碱已有数千种,其中用于临床的近百种。

二、生物碱的分类和命名

生物碱的分类方法有多种。较常用和比较合理的分类方法是根据生物碱的化学构造进行分类,如麻黄碱属有机胺类,一叶萩碱、苦参碱属吡啶衍生物类,莨菪碱属莨菪烷衍生物类,喜树碱属喹啉衍生物类,常山碱属喹唑酮衍生物类,茶碱属嘌呤衍生物类,小檗碱属异喹啉衍生物类,利血平、长春新碱属吲哚衍生物类等。

生物碱多根据它所来源的植物命名,例如,麻黄碱是由麻黄中提取得到而得名,烟碱是由烟草中提取得到而得名。生物碱的名称又可采用国际通用名称的译音,例如烟碱又叫尼古丁(nicotine)。

三、生物碱的一般性质

游离的生物碱为结晶形或非结晶形的固体,也有液体,如烟碱。多数生物碱无色,但有少数例外,如小檗碱和一叶萩碱为黄色。多数生物碱味甚苦,具有旋光性,左旋体常有很强的生理活性。

大多数生物碱具有碱性,这是由于它们的分子构造中都含有氮原子,而氮原子上又有一对未共用电子对,对质子有一定吸引力,能与酸结合成盐,所以呈碱性。各种生物碱的分子结构不同,特别是氮原子在分子中存在状态不同,所以碱性强弱也不一样。分子中的氮原子大多数结合在环状结构中,以仲胺、叔胺及季胺碱三种形式存在,均具有

碱性,以季铵碱的碱性最强。若分子中氮原子以酰胺形式存在时,碱性几乎消失,不能与酸结合成盐。有些生物碱分子中除含碱性氮原子外,还含有酚羟基或羧基,所以既能与酸反应,也能与碱反应生成盐。

游离生物碱极性较小,一般不溶或难溶于水,能溶于氯仿、二氯乙烷、乙醚、乙醇、丙酮、苯等有机溶剂,在稀酸水溶液中溶解而成盐。生物碱的盐类极性较大,大多易溶于水及醇,不溶或难溶于苯、氯仿、乙醚等有机溶剂;其溶解性与游离生物碱恰好相反。

生物碱及其盐类的溶解性也有例外的情况。季铵碱如小檗碱、酰胺型生物碱和一些极性基团较多的生物碱则一般能溶于水,习惯上常将能溶于水的生物碱叫做水溶性生物碱。中性生物碱则难溶于酸。含羧基、酚羟基或含内酯环的生物碱等能溶于稀碱溶液中。某些生物碱的盐类如盐酸小檗碱则难溶于水,另有少数生物碱的盐酸盐能溶于氯仿中。

生物碱的溶解性对提取、分离和精制生物碱十分重要。

生物碱或生物碱的盐类水溶液,能与一些试剂生成不溶性沉淀。这种试剂称为生物碱沉淀剂。此种沉淀反应可用以鉴定或分离生物碱。常用的生物碱沉淀剂有:碘化汞钾(HgI2·2KI)试剂(与生物碱作用多生成黄色沉淀);碘化铋钾(BiI3·KI)试剂(与生物碱作用多生成黄褐色沉淀);碘试液、鞣酸试剂、苦味酸试剂、苦味酸试剂分别与生物碱作用,多生成棕色、白色、黄色沉淀。

生物碱与一些试剂反应,呈现各种颜色,也可用于鉴别生物碱。例如,钒酸铵-浓硫酸溶液与吗啡反应时显棕色、与可待因反应显蓝色、与莨菪碱反应则显红色。此外,钼酸铵的浓硫酸溶液,浓硫酸中加入少量甲醛的溶液,浓硫酸等都能使各种生物碱呈现不同的颜色

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