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生物碱综述

标题:生物碱活性的研究的进展

作者:胡娅

单位:中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院化学系

摘要:综述了21世纪以来生物碱活性研究及提取方式的进展。如生物碱的抗菌活性,生物碱对肌红蛋白的作用,微波法提取生物碱,烙印技术分离识别生物碱。

关键词:抗氧化,微波提取,生物碱

生物碱又称植物碱。生物体内的碱性含氮有机化合物。大多数存在于植物体中,个别存在于动物体内。具环状结构,难溶于水,与酸可形成盐,有一定的旋光性与吸收光谱,大多有苦味,呈无色结晶状,少数为液体。生物碱有几千种,由不同的氨基酸或其直接衍生物合成而来,是次级代谢物之一,对生物机体有毒性或强烈的生理作用。含有生物碱的植物有100多个科,双子叶植物中的茄科、豆科、毛莨科、罂粟科、夹竹桃等所含的生物碱种类特多,含量也高。单子叶植物中除麻黄科等少数科外,大多不含生物碱。真菌中的麦角菌也含有生物碱(麦角碱)。生物碱存在于植物体的叶、树皮、花朵、茎、种子和果实中,分布不一。一种植物往往同时含几种甚至几十种生物碱,如已发现麻黄中含7种生物碱,抗癌药物长春花中已分离出60多种生物碱。

介于生物碱活性作用的重要,21世纪以来对生物碱的提取,不同植物的生物碱活性做了大量的研究。微波泽是其中一种重要的提取方式。

1生物碱的作用

1.1生物碱的抗氧化作用

生物碱是一类存在于生物体内(主要是植物) 、结构复杂、具有生理活性的含氮碱物质,具有清除自由基、抗氧化、抗癌、抗菌、抗病毒等多种生物活性及药理作用,对人类的肿瘤、衰老、心血管疗和预防。【1】

1.2生物碱的药用价值

植物体内生物碱含量虽少,但与人类关系密切。许多生物碱是治病良药,如毛莨科黄连根茎中的小蘖碱是黄连素的主要成分,有抗菌消炎作用;萝芙木中的利血平能降血压;石蒜中的加兰他敏对小儿麻痹后遗症有疗效,罂粟果皮中所含的吗啡碱是著名镇痛剂;奎宁碱是有价值的解热药;三尖杉碱和长春花碱是治癌良药;秋水仙素(碱)能人工诱变产生多倍体。有的生物碱可用来制作农业用的杀虫剂。人们在脊椎动物和无脊椎动物体内也分离到了生物碱,其中某些动物的生物碱与它们报摄取食用的植物有关,蟾蜍、蝾螈和某些鱼类中发现的生物碱是真正的动物代谢产物。

1.3生物碱对肌红蛋白的作用

肌红蛋白(M b) 在生物体的肌肉中有运输和储藏氧的功能, 在疾病诊断和临床医学中占有重要地位。咖啡因和茶碱结构相似, 用于治疗神经衰弱和昏迷复苏, 过量会导致精神失常、癫痫, 以及呼吸、心脏骤停。

咖啡因和茶碱分别与肌红蛋白作用时的光谱变化,结果表明这两种生物碱对肌红蛋白的猝灭机理均为静态荧光猝灭过程, 其主要作用力是静电作用, 同步荧光法验证肌红蛋白的构象发生了变化。【2】

2 生物碱的提取

2.1超临界流体萃取技术

超临界流体萃取技术是20世纪70年代末才兴起的一种新型生物分离精制技术, 90年代后开始应用于药用植物中有效成分的提取。其原理是利用压力和温度对超临界流体溶解能力的影响而实现对极性大小、沸点高低和分子量大小不同的组分间的选择性分离。L iu B【3】等以

延胡索乙素提取率为指标,通过正交试验设计,探索出了元胡中延胡索乙素SFE2CO2 的最佳

工艺条件,与其它提取方法相比,提取率有了显著的提高;赵宋亮【4】等利用超临界CO2流体萃

取菊三七中的总生物碱,提取率为索氏提取法的1. 5倍,耗时却仅为常规法的1 /2。

2.2微波辅助提取技术

微波辅助提取技术是利用微波与介质的离子和偶极子分子的相互作用, 促使介质转动能力

跃迁,加剧热运动,使细胞壁破裂,胞外溶剂易于进入细胞内,溶解并释放胞内产物,具有强力、瞬时、高效等特点,是目前颇具发展潜力的一种新型提取技术【3】。自1986 年Ganzler等首次报道了微波用于天然产物中化学成分的提取以来,该技术已在食品、环境、制药和天然产物等领域得到了广泛的应用。Xiao G Q【6】微波辅助提取技术应用于荷叶中生物碱的提取,与传统提取方法相比,总生物碱提取率获得明显提高。Fulzele DP【7】等考察了不同提取方式对喜树中喜树碱提取效果的影响,为达到一定的提取率,采用热回流、索氏提取法分别需要30 min、120 min, 而采用MAE技术则仅需3 min,提取时间大大缩短。

2.3超声辅助提取技术

超声辅助提取技术主要是靠超声波空化产生的极大压力造成被破碎物细胞壁及整个生物体

瞬间破裂,同时超声波产生振动作用加强了细胞内物质的释放、扩散及溶解,加速植物中的有效成分渗透进入溶剂而使提取效率获得提高。代宏哲【8】以苦豆子生物碱的浸取过程为研究

对象,研究了超声场介入对固液扩散的影响,并与常规浸提法的动力学方程进行了比较,发现超声条件下的平衡常数是常规条件下的27. 4倍,其传质系数也高出将近2个数量级。郭孝武等研究了超声和热回流浸泡法提取益母草中生物碱的过程,发现超声提取可损伤益母草茎内组织细胞,提取40 min比回流法提取2 h 的产率还高出42. 86%。超声辅助提取大大缩短了提取周期,有效成分的收率明显提高,同时全过程无需加温,减少了杂质的进入和能源的消耗。

2.4双水相萃取技术

双水相萃取技术是由2种聚合物或聚合物与无机盐在水中在适当的浓度等条件下形成互不相溶的两相体系,利用待分离物在两水相中分配系数的不同而实现提取分离的方法。目前最常用的双水相体系有聚乙二醇( PEG) /葡聚糖体系、PEG/无机盐体系、表面活性剂/表面活性剂体系、普通有机溶剂/无机盐体系、双水相胶束体系、温敏性双水相体系、热分离双水相体系、离子液体/无机盐体系等【10,11】。Li S等采用双水相萃取技术从甘草根中提取分离出吗啡、从罂粟中提取罂粟碱的研究,均取得了很好的提取效果。双水相萃取技术具有分离条件温和、能耗较小、传质和平衡速度快、回收效率高、且设备简单、易于放大和实现连续化操作等特点。所以,尽管目前该技术在生物碱的提取方面报道不多,但应用前景十分良好。

介于生物碱对人的重要作用,21世纪以来对生物碱的提取做了大量的研究,并取得了一些显著成果,不过对提取出来的生物碱怎样进行分离,怎样得到单一的生物碱种类仍有待研究。

参考文献

【1】J EAN D W,J EAN W,LUC M M ,ALAIN F K W,ROSE R ,SHAMSUN N K,AZAZ A ,MARIE2CHIRISTINE L , FRANμOID T ,ZA2

CHARIAS F. A2glucosidase inhibitory and antioxidant acridone alkaloids f rom t he stem bark of Oriciopsis glaberrima ENGL. (Rutaceae)

[J ] .Chem. Pharm. B ul l . ,2006 ,54 (3) :292 - 296.

【2】杨媛,林琳,张伟,李永红,光谱实验室,第26卷,第1期,2009年1月

[3] 徐小龙,刘燕燕,罗平,刘太泽,江西科学,第27卷,第3期

[4] 赵宋亮,陶春元,谢宝华. 超临界CO2 萃取菊三七生物碱的工艺研究[ J ].中药材,2008,31

[5] 朱燕娜,常宇明,鲍梦周,等. 马钱子碱对小白鼠的中枢作用[ J ]. 河南医科大学学报,1992,27

【6】赵宋亮,陶春元,谢宝华. 超临界CO2 萃取菊三七生物碱的工艺研究[ J ]. 中药材, 2008, 31

[7] Fulzele D P, Satdive R K. Comparison of techniques forthe extraction of the anti2cancer drug camp tothecinfrom Nothapodytes foetida [ J ]. J Chromatogr A, 2005,1063 (1 - 2) : 9 - 13. [D ].

[8] 郭孝武. 超声对益母草茎内组织损伤与总碱产率关系研究[ J ]. 陕西师范大学学报, 2004, 32

[9] 代宏哲. 苦豆子中生物碱提取纯化及动力学研究西安:西北大学, 2007.19

【10】姜忠义,吴洪. 膜技术在中药有效部位和有效成分提取分离中的应用[ J ]. 离子交换与吸附, 2002,第18期

[11] 梁锋,张成功,马铭,等. 乳状液膜分离提取荷叶中3种生物碱[ J ]. 精细化工, 2007, 第24期

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