功能性成分提取及分离原理

第二节功能性成分提取及分离原理桑叶中的功能性成分桑叶中含有五大功能活性物质，这些功能物质赋予桑树具有降血糖，降血压，降胆固醇，抗肿瘤，抗过敏，抗氧化，抗毛细管渗透，利尿等功能。

（1）黄酮类化合物。

桑叶中黄酮类化合物占桑叶干重的1%～3%，是植物界中茎叶含量较高的一类植物，不仅可以清除体内氧自由基，还可清除酶类所不能清除的自由基具有抗衰老作用。

桑叶中含有多种黄酮类化合物，是所有植物茎叶中黄酮类化合物含量较高的一种。

100g 桑叶干品中黄酮类化合物主要含异槲皮甙200～500mg、槲皮甙30mg、槲皮苦素100mg。

此外，还有芳香甙（芦丁）、二氢山荼素、槲皮素- 3- 三葡萄糖苷、桑甙等。

桑叶中的黄酮类化合物对人体具有明显的抗溃疡、解痉、抗菌、抗炎、降血脂、抗衰老等生物活性和生理活性作用。

因而，分析与提取不同生长时期桑树叶中黄酮类化合物对于开发桑树资源有重要意义。

（2）植物甾醇。

桑叶中含有一定量的植物甾醇。

100g 桑叶干品中含谷甾醇46mg, 豆甾醇3mg, 比绿茶中的含量（100g 绿茶干品中含谷甾醇约13mg, 几乎不含豆甾醇）高3～4倍。

植物甾醇是一种有效且安全的降低胆固醇的功能因子。

（3）γ-氨基丁酸。

100g 桑叶干品中功能食品因子γ-氨基丁酸平均含量为226mg，它能作为神经传递物质且具有降血压作用，其前身物质谷氨酸含量高达23.23mg，它在维持脑组织功能及糖、蛋白质代谢中起重要作用。

（4）1- 脱氧野尻霉素（DNJ）。

桑叶干品中含有一种独有的生物碱，即1-脱氧野尻霉素（DNJ），其含量达0.1%。

目前发现在植物中只有桑叶中含有DNJ。

1-脱氧野尻霉素是一种天然的α-葡萄糖苷酶活性抑制剂，可用于糖尿病的治疗。

两千多年来，桑椹、桑叶、桑白皮一直就是糖尿病患者的传统中药。

（5）桑叶中还含有超氧物歧化酶Cu- ZnSOD、脂肪酸、香豆素、有机酸( 包括延胡索酸、柠檬酸、酒石酸、琥珀酸等) 、原创木酚、水杨酸甲酯、伞形花内酯、胡芦巴碱以及鞣质、香精等特殊的功能成分。

一、主要功能性成分提取方法1、生物碱类提取方法近年来，国内外对生物碱类成分的研究日趋深入，其提取工艺文献研究报道较多主要有煎煮法、浸渍法、渗漉法、超声法和回流法等，其中煎煮法受热时间长、温度高、生物碱易被破坏；浸渍法和渗漉法生产工艺长、溶媒用量大、提取液处理工艺繁琐、生物碱提取率低。

对桑枝的研究多见于药理方面，对其总生物碱提取分离及纯化工艺则很少有报道，我们知道桑枝含有的生物碱DNJ为吡啶类，并且针对其在桑枝中的含量，可以选取适当的方法进行分离纯化[63-77]。

（1）大孔树脂吸附法现在国内外学者多利用大孔吸附树脂来纯化生物碱，大孔吸附树脂是一类不含离子基团的网状结构高分子聚合物吸附剂。

具有吸附性强、解吸附容易、机械强度好、可反复使用和流体阻力小等优点，目前该技术在中药有效成分和有效部位的分离纯化、开发复方的提取精制、中药的化学成分分析、中药新药开发等方面的应用越来越受重视。

金继曙等应用DA201型大孔树脂分离白芍总苷，取得较好效果，张红等采用大孔吸附树脂法对喜树碱进行了分离精制的研究。

但是，大孔吸附树脂应用于中草药有效成分分离、纯化至今仍缺乏较系统地研究，工艺条件与参数不确切，对其整个工艺优化过程和建立内在质量控制指标的研究报道不多。

（2）高效逆流色谱技术高效逆流色谱技术是一种液-液分配分离技术，分离效果好、溶剂用量少、应用范围广，不需要固体支持剂(载体)，不存在被分离组分的不可逆吸附，避免了样品的损耗和变性，其溶剂系统的选择可在较广泛的范围内进行，到目前为止高速逆流色谱技术应用于研究氨基酸、嘌呤、吡啶、吲哚类植物激素、抗生素、酸、低肽混合物和中草药中的黄酮类、生物碱、蒽醌衍生物等各类活性成分的分离取得了较好的效果。

如王新宏等采用氯仿-(磷酸-磷酸钠)缓冲液(1:1)(pH6~7) 分离苦参生物碱效果较好，蔡定国等利用高效逆流色谱对白果内酯进行了制备性分离纯化，江和源等应用高速逆流法分离查黄素单体成分，经过比较后选择溶剂系统为乙酸乙酯-正己烷-甲醇-水，体积比( 3∶1∶1∶6)，并优化了分离茶黄素的条件。

（3）超声波萃取技术超声波处理是属于利用外场辅助处理的一种技术，由超声波发生器发出的高频率振荡信号，通过换能器转换成高频机械振动而传播到溶剂中，也就是超声空化产生的强大剪切力能使植物细胞壁破裂，使细胞更容易释放内容物，而微扰效应促进溶剂进入提取物细胞，加速成分进入溶剂。

可缩短萃取时间和提高萃取率，并且还不破坏提取物的结构，超声萃取的选择性主要是通过溶剂的选择性来实现的，用超声萃取的方法提取生物碱、苷类、黄酮类、蒽醌类、天然香料和植物油等各类成分均有研究报道。

现有研究表明，用20kHz 超声波处理黄芩20min，黄芩苷提出率均比煎煮法提取90min高50%以上，所得的黄芩苷样品的性状无差异。

从黄连根茎中提取小檗碱用20kHz超声波处理30min与酸性浸泡24h、碱性浸泡24h的提出率比较，结果表明超声波提取法的提取率最高，并对结构没有影响。

（4）超临界萃取法超临界流体萃取技术是近年来发展起来的一种新型化工分离技术，被誉为21世纪的溶剂萃取技术。

超临界流体是处于临界温度和临界压力以上的流体，兼有气体和液体的双重特点，既具有和气体相当的高扩散系数和低黏度，又具有和液体相近的密度，对物质具有良好的溶解力，可被用作溶剂进行萃取分离，可作为超临界萃取的溶剂种类很多，例如丙烷、乙烷、乙烯、甲醇、水等。

卞俊等在对洋金花中的东莨菪碱进行CO2-SFE时，考察了Ca(OH)2、氨水、三乙胺不同碱化试剂对萃取效果的影响，结果表明氨水的碱化效果最好。

当然，除了以上一些方法外，还有絮凝澄清法膜分离技术、半仿生提取法，而对于其中哪一种方法最适合桑枝中DNJ的提取有待于检验，从文献资料分析对DNJ的提取及分离纯化研究并不多普遍存在提取率低并且没有一整套的提取纯化工艺，期望从中摸索出最佳的提取工艺和能够大量处理总生物碱的分离方法以及简便、快捷、实用的纯化方法，从而为实现桑枝生物碱的工业化大生产及其质量控制奠定基础，并且以便于其在食品、医药等方面得到充分的发展。

2、黄酮类化合物的提取与分离方法参考：桑叶黄酮类化合物提取、分离鉴定及其抗氧化活性的研究（1）室温浸渍提取（RTM）室温浸渍提取主要是利用黄酮类化合物与混入的杂质极性不同。

选择不同溶剂在常温下进行提取，以达到溶出黄酮类化合物的方法。

方法简单易行，但提出率较低，最好采用多次浸渍以减少由于药渣吸附导致的损失，提高提取率。

催为正以春蚕后期或霜降前桑树枝条上的第1-3位新叶加工的桑叶粉为原料，阴干，粉碎，分别用正丁醇、90%乙醇和水浸提，并喷雾干燥而得到具有医疗保健作用的桑叶提取物（主要成分是桑叶黄酮类化合物）。

（2）索式提取法（SE）索式提取法主要是根据植物体内不同的黄酮类化合物的极性不同，可以考虑使用不同极性的溶剂加热进行提取。

溶剂一般是使用水、含水乙醇、甲醇等极性溶剂加热进行提取。

提取液减压浓缩冷却后，有时即析出粗结晶。

（3）超临界流体萃取法（SFE）超临界流体萃取技术是利用超临界流体对中草药有效成分进行提取分离的新型技术，其原理是利用某种液体在临界点附近一定区域内具有溶解能力强、流动性好、传递性能高的特点来提取中草药的目标成分。

常用的超临界流体是CO2。

（4）超声波提取法（UE）超声波提取技术室今年来应用到中草药有效成分提取分离中的一种方法，其原理是利用超声波的空化作用加强植物有效成分的浸出提取。

另外，超声波的次级效应（如机械振动、乳化、扩散、击碎、化学效应等）也能加速目标成分的扩散释放并充分与溶剂混合，利于提取。

超声波提取法具有设备简单，操作方便，提取时间短，产率高，无需加热有利于保护热不稳定成分等优点。

（5）微波辅助提取法（MAE）微波辅助提取技术室利用微波能来提高提取率的新发展起来的技术。

被提取的极性分子在微波电场中快速转向及定向排列，从而产生撕裂和相互摩擦引起发热，可以保证能量的快速传递和成分利用，易于溶出和释放。

（6）硅胶层析法（SGC）硅胶层析主要用于其吸附能力分离极性较低的黄酮类化合物如异黄酮、黄烷醇类、二氢黄酮（醇）和高度甲基化的（乙酰化的）黄酮和黄酮醇。

硅胶在加水活化后也可用于极性较大的黄酮类化合物如苷类、多羟基黄酮类化合物。

（7）大孔吸附树脂柱层析法（MARC）大孔吸附树脂柱层析于20世纪70年代末逐步应用到中草药有效成分的提取分离。

大孔树脂的特点是吸附容量大、再生简单、效果可靠，适用于大规模生产。

（8）聚酰胺层析法（PC）聚酰胺柱层析是由酰胺基与羟基形成氢键而发挥吸附作用，而其脂肪长链作为分配层析的载体。

聚酰胺的吸附能力主要取决于黄酮类化合物分子中的羟基的数目、位置以及溶剂与黄酮类化合物或与聚酰胺之间形成氢键缔合能力的大小。

（9）葡聚糖凝胶柱层析法（SGC）葡聚糖凝胶柱层析是由高度交联的葡聚糖，在它上面可以根据分子的大小使化合物得到分离。

对于黄酮类化合物的分离主要常用两种型号的凝胶：Sephadex-G型和Sephadex-LH20型。

分离游离黄酮时，主要靠吸附作用。

凝胶对黄酮类化合物的吸附程度取决于游离酚羟基数目；但分离黄酮苷时，则分子筛的性质起主导作用。

在洗脱时，黄酮苷类大体上是按分子量由大到小顺序流出柱体。

（10）其他方法其他还有酶法、超滤、双水相萃取技术、超高压提取技术和高速逆流色谱法等新型提取分离技术，其在黄酮类化合物提取分离方面都有一定的应用前景，但这些技术应用于桑叶黄酮类成分提取分离的研究尚无报道。

3、GABA提取方法4、植物甾醇提取方法植物中有效成分的提取分离是根据植物中有效成分的存在状态、极性、溶解性等设计一条科学、合理、可行的提取、分离工艺。

提取、分离植物有效成分有利于降低原药物毒性、提高药物疗效、改进剂型、控制产品质量、扩大药用植物资源、进行化学合成和结构改造、探索植物有效成分的治病机理，对促进中药新药研究及国内医疗事业都有重要意义［1］。

随着现代科学技术的飞速发展，植物中有效成分提取技术也日新月异，一些现代提取分离技术不断被应用到实际生产中，加速了中药产业的发展。

各种植物有效成分提取分离技术和方法各有其特点，但由于植物结构的复杂性和差异性，各种方法的适用性也各有差异，不可能简单作出优缺点比较。

传统方法传统工艺采用溶剂分离法、溶剂萃取法、沉淀法、透析等方法进行药物提取液的除杂精制，在传统的然植物有效成分提取过程中，固液萃取( 即浸提技术)对于存在于植物细胞不同位置和细胞器中的目标产物，若将其从细胞内浸取到液相中，目标分子将经历液泡和细胞器的膜透过、细胞浆中的扩散、细胞膜和细胞壁的透过等复杂的传质过程。