中藥有效成分的提取與分離

1、中藥有效成分的提取與別離講義前言中藥是我國(guó)人民數(shù)千年來(lái)同疾病作斗爭(zhēng)的有力武器, 是我國(guó)醫(yī)藥寶庫(kù)的重要 組成局部.然而中藥的化學(xué)成分比擬復(fù)雜,每種中藥中都含有多種成分,但并不 是每種成分都能起到防治疾病的效果,我們通常將中藥含有的成分分為有效成分 和無(wú)效成分兩大類(lèi).所謂無(wú)效成分是相對(duì)有效成分來(lái)說(shuō)的, 或者是到目前還沒(méi)發(fā) 現(xiàn)它具有顯著生物活性.所謂有效成分,即被證實(shí)具有醫(yī)療效用或生物活性的物 質(zhì),一般有效成分含量往往很低.我國(guó)的天然藥物資源十分豐富,為了發(fā)現(xiàn)新的 活性成分,尋找新的藥物,就必須首先從復(fù)雜的中草藥成分中, 提取出有活性的 組分.中藥防治疾病的物質(zhì)根底是其中的有效化學(xué)成分,因此,提取、

2、別離和純化 中藥中的化學(xué)成分,是進(jìn)一步測(cè)定其化學(xué)結(jié)構(gòu)、研究其藥理作用和毒性的首要條 件,也是進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造、化學(xué)合成和研究結(jié)構(gòu)一療效關(guān)系的前提,同時(shí),只有搞 清楚中藥的有效成分才能有效地進(jìn)行藥材的引種栽培、產(chǎn)品的質(zhì)量限制、工藝改進(jìn)和穩(wěn)定性考核,研究藥物在體內(nèi)的代謝和生物利用度,探計(jì)和提升中藥的臨床 療效,從中藥成分中發(fā)現(xiàn)具有生物活性的先導(dǎo)化合物, 進(jìn)而研制有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán) 的創(chuàng)新藥物.總而言之,對(duì)中藥進(jìn)行化學(xué)成分的研究,提取和別離出其有效成分 或有效成分群,是一切有關(guān)中藥研究的關(guān)鍵.中藥活性成分結(jié)構(gòu)類(lèi)型豐富,理化性質(zhì)差異較大有的性質(zhì)相當(dāng)不穩(wěn)定,因此 提取別離的方法也不盡相同.從一個(gè)粗提物中要分得純

3、化合物,常需要經(jīng)過(guò)許多 純化步驟,其過(guò)程往往相當(dāng)煩瑣、耗時(shí),且花費(fèi)很大.因此,正確掌握提取別離 的實(shí)驗(yàn)操作以及熟悉快速、有效的新的提取別離技術(shù)在別離目約化合物中就顯得 尤為重要.一、中藥有效成分的提取主要提取方法：經(jīng)典的溶劑提取法,其次還有水蒸氣蒸儲(chǔ)法、升華法、壓榨 法等.1 .溶劑提取法1.1 原理：溶劑提取法是根據(jù)中草藥中各種成分在溶劑中的溶解性質(zhì),選用 對(duì)活性成分溶解度大,對(duì)不需要溶出成分溶解度小的溶劑, 而將有效成分從藥材 組織內(nèi)溶解出來(lái)的方法.當(dāng)溶劑加到中草藥原料需適當(dāng)粉碎中時(shí),溶劑由于 擴(kuò)散、滲透作用逐漸通過(guò)細(xì)胞壁透入到細(xì)胞內(nèi),溶解了可溶性物質(zhì),而造成細(xì)胞 內(nèi)外的濃度差,于是細(xì)胞內(nèi)

4、的濃溶液不斷向外擴(kuò)散, 溶劑又不斷進(jìn)入藥材組織細(xì) 胞中,如此屢次往返,直至細(xì)胞內(nèi)外溶液濃度到達(dá)動(dòng)態(tài)平衡時(shí), 將此飽和溶液濾 出,繼續(xù)屢次參加新溶劑,就可以把所需要的成分近于完全溶出或大部溶出.1.2 溶劑的選擇：運(yùn)用溶劑提取法的關(guān)鍵,是選擇適當(dāng)?shù)娜軇?溶劑選擇適 當(dāng),就可以比擬順利地將需要的成分提取出來(lái). 選擇溶劑要注意以下三點(diǎn)：溶 劑對(duì)有效成分溶解度大,對(duì)雜質(zhì)溶解度??；溶劑不能與中藥的成分起化學(xué)變化；溶劑要經(jīng)濟(jì)、易得、使用平安等.常用溶劑如下.1.2.1 水：是一種強(qiáng)的極性溶劑.中草藥中親水性的成分,如無(wú)機(jī)鹽、糖類(lèi)、 糅質(zhì)、氨基酸、蛋白質(zhì)、有機(jī)酸鹽、生物堿鹽及花類(lèi)等都能被水溶出.為了增加 某

5、些成分的溶解度,也常采用酸水及堿水作為提取溶劑.1.2.2 親水性的有機(jī)溶劑：也就是一般所說(shuō)的與水能混溶的有機(jī)溶劑,如乙 醇、甲醇、丙酮等,以乙醇最常用.乙醇的溶解性能比擬好,對(duì)中草藥細(xì)胞的穿 透水平較強(qiáng).親水性的成分除蛋白質(zhì)、粘液質(zhì)、果膠、淀粉和局部多糖等外,大 多能在乙醇中溶解.難溶于水的親脂性成分,在乙醇中的溶解度也較大.還可以 根據(jù)被提取物質(zhì)的性質(zhì),采用不同濃度的乙醇進(jìn)行提取.1.2.3 親脂性的有機(jī)溶劑：也就是一般所說(shuō)的與水不能混溶的有機(jī)溶劑,如 石油醴、苯、氯仿、乙醴、乙酸乙酯、二氯甲烷等.這些溶劑的選擇性能強(qiáng),不 能或不容易提出親水性雜質(zhì).但這類(lèi)溶劑揮發(fā)性大,多易燃,一般有毒,價(jià)

6、格較 貴,設(shè)備要求較高,且它們透入植物組織的水平較弱, 往往需要長(zhǎng)時(shí)間反復(fù)提取 才能提取完全.如果藥材中含有較多的水分,用這類(lèi)溶劑就很難浸出其有效成分, 因此,大量提取中草藥原料時(shí),直接應(yīng)用這類(lèi)溶劑有一定的局限性.1.3 提取方法主要包括：浸漬法、滲漉法、煎煮法、回流提取法及連續(xù)回流提取法等.1.3.1 浸漬法：浸漬法系將中草藥粉末或碎塊裝入適當(dāng)?shù)娜萜髦?參加適宜 的溶劑如乙醇、稀醇或水,浸漬藥材以溶出其中成分的方法.本法比擬簡(jiǎn)單 易行,但浸出率較差,且如用水為溶劑,具提取液易于發(fā)霉變質(zhì).1.3.2 滲漉法：滲漉法是將中草藥粉末裝在滲漉器中,不斷添加新溶劑,使 其滲透過(guò)藥材,自上而下從滲漉器下

7、部流出浸出液的一種浸出方法.當(dāng)溶劑滲進(jìn)藥粉溶出成分比重加大而向下移動(dòng)時(shí), 上層的溶液或稀浸液便置換其位置, 造成 良好的濃度差,使擴(kuò)散能較好地進(jìn)行,故浸出效果優(yōu)于浸漬法.但應(yīng)限制流速, 在滲渡過(guò)程中隨時(shí)自藥面上補(bǔ)充新溶劑, 使藥材中有效成分充分浸出為止.滲漉 法與浸漬法尤適用對(duì)一些易揮發(fā)成分的提取.1.3.3 煎煮法：煎煮法是我國(guó)最早使用的傳統(tǒng)的浸出方法.所用容器一般為 陶器、砂罐或銅制、搪瓷器皿,不宜用鐵鍋,以免藥液變色.直火加熱時(shí)最好時(shí) 常攪拌,以免局部藥材受熱太高,容易焦糊.有蒸汽加熱設(shè)備的藥廠(chǎng),多采用大 反響鍋、大銅鍋、大木桶,或水泥砌的池子中通入蒸汽加熱.1.3.4 回流提取法：最常

8、用的提取方法.采用回流加熱裝置,以免溶劑揮發(fā) 損失.小量操作時(shí),可在圓底燒瓶上連接回流冷凝器.瓶?jī)?nèi)裝藥材容量不超過(guò) 50%,溶劑浸過(guò)藥材外表約12cni加熱回流,一般保持沸騰假設(shè)干小時(shí)小放冷 過(guò)濾,再在藥渣中加溶劑,作第二、三次加熱回流分別約半小時(shí),或至根本提盡 有效成分為止.此法提取效率較以上幾種方法高,由于受操作局限性,大量生產(chǎn) 中多采用連續(xù)提取法.1.3.5 連續(xù)提取法：應(yīng)用揮發(fā)性有機(jī)溶劑提取中草藥有效成分,不管小型實(shí) 驗(yàn)或大型生產(chǎn),均以連續(xù)提取法為好,而且需用溶劑量較少,提取成分也較完全. 實(shí)驗(yàn)室常用索氏提取器.連續(xù)提取法,一般需數(shù)小時(shí)才能提取完全.提取成分受 熱時(shí)間較長(zhǎng),遇熱不穩(wěn)定易

9、變化的成分不宜采用此法.1.3.6 其他溶劑提取法超聲提取、微波輔助提取、超臨界流體萃取、酶提取 法等.2 .其他提取方法2.1 水蒸氣蒸儲(chǔ)法：適用于能隨水蒸氣蒸儲(chǔ)而不被破壞的中草藥成分的提取.此類(lèi)成分的沸點(diǎn)多在100c以上,與水不相混溶或僅微溶,且在約 100c時(shí)存一 定的蒸氣壓.當(dāng)與水在一起加熱時(shí),其蒸氣壓和水的蒸氣壓總和為一個(gè)大氣壓時(shí), 液體就開(kāi)始沸騰,水蒸氣將揮發(fā)性物質(zhì)一并帶出.主要用于揮發(fā)油的提取.2.2 升華法：固體物質(zhì)受熱直接氣化,遇冷后又凝固為固體化合物,稱(chēng)為 升華.中草藥中有一些成分具有升華的性質(zhì), 故可利用升華法直接自中草藥中提 取出來(lái).3影響提取效率的因素：原料粒度,提取

10、溫度及時(shí)間二、中藥有效成分的精制及粗別離上述提取法所得到的中草藥提取液或提取物仍然是混合物,需進(jìn)一步除去雜質(zhì),別離并進(jìn)行精制.具體的方法隨各中草藥的性質(zhì)不同而異.1 .溶劑別離法：一般是將上述總提取物,選用三、四種不同極性的溶劑,由 低極性到高極性分步進(jìn)行提取別離. 也可利用其某些成分能在酸或堿中溶解, 又 在加堿或加酸變更溶液的pH后,成不溶物而析出以到達(dá)別離.2 .萃取法：利用提取物中齊成分在兩種互不相溶的溶劑中的分配系數(shù)的不同 而到達(dá)別離的方法.萃取時(shí)如果各組分在兩相溶劑中的分配系數(shù)相差越大,那么分 離效率越高,別離的效果就越好.實(shí)驗(yàn)室萃取常用的有機(jī)溶劑有石油醴、氯仿、 乙醴、乙酸乙脂、

11、正丁醇等如果水提取液中的欲別離的成分是親脂性的物質(zhì),一般多用親脂性有機(jī)溶劑,如石油醴、苯、氯仿或乙醴與水相之間進(jìn)行兩相萃??；如果有效成分是親脂性弱的物質(zhì),在親脂性溶劑中難溶解,就需要改用親脂性弱 的有機(jī)溶劑,例如乙酸乙酯、正丁醇等與水相之間進(jìn)行兩相萃取.例如提取黃酮 類(lèi)成分時(shí),多用乙酸乙酯和水的兩相萃取,提取親水性強(qiáng)的皂甘類(lèi)成分那么多項(xiàng)選擇用 正丁醇和水作兩相進(jìn)行萃取.不過(guò),一般有機(jī)溶劑親水性越大,與水作兩相進(jìn)行 奉取的效果就越不好,由于較多的親水性雜質(zhì)也會(huì)被萃取出來(lái),影響到有效成分 的進(jìn)一步精制.兩相溶劑萃取在操作中還要注意以下幾點(diǎn)：1先用小試管猛烈振搖約1分鐘,觀(guān)察萃取后二液層分層現(xiàn)象.如

12、果容易 產(chǎn)生乳化,大量提取時(shí)要防止猛烈振搖,可延長(zhǎng)萃取時(shí)間.如碰到乳化現(xiàn)象,可將乳化層分出,再用新溶劑萃取；或?qū)⑷榛瘜映闉V,或?qū)⑷榛瘜由陨约訜?；或較 長(zhǎng)時(shí)間放置并不時(shí)旋轉(zhuǎn)用玻璃棒稍微攪拌令其自然分層.2水提取液的濃度最好在比重1.11.2之間,過(guò)稀那么溶劑用量太大,影 響操作.3溶劑與水溶液應(yīng)保持一定量的比例,第一次提取時(shí),溶劑要多一些,一 般為水提取液的1/3,以后的用量可以少一些,一般 1/4-1/6.4） 一般萃取34次即可.但親水性較大的成分不易轉(zhuǎn)入有機(jī)溶劑層時(shí),須增加萃取次數(shù),或改變萃取溶劑.3 .沉淀法沉淀法是在中草藥提取液中加人某些試劑使其析出其中某種或某些成分,或析出其雜質(zhì),產(chǎn)

13、生沉淀,以獲得有效成分或除去雜質(zhì)的方法,包括醇沉法、酸堿 沉淀法、鉛鹽沉淀法等.4 .其他方法：鹽析法,透析法等.三、中藥有效成分的別離與純化中藥有效成分的別離主要以色譜法為主, 其中以柱色譜最為常用.我們常用 的是以硅膠或氧化鋁作固定相的吸附柱.1、柱子可以分為：加壓,常壓,減壓壓力可以增加淋洗劑的流動(dòng)速度,減少產(chǎn)品收集的時(shí)間,但是會(huì)減低柱子的 塔板數(shù).所以其他條件相同的時(shí)候,常壓柱是效率最高的,但是時(shí)間也最長(zhǎng),比 如天然化合物的別離,一個(gè)柱子幾個(gè)月也是有的.減壓柱能夠減少硅膠的使用量, 感覺(jué)能夠節(jié)省一半甚至更多,但是由于大量的空氣通過(guò)硅膠會(huì)使溶劑揮發(fā) 有時(shí) 在柱子外面有水汽凝結(jié),以及有些比

14、擬易分解的東西可能得不到,以前曾經(jīng)大 量的過(guò)減壓柱,對(duì)它有比擬深厚的感情,但是自從嘗試了加壓后,就幾乎再也沒(méi) 動(dòng)過(guò)減壓的念頭了.加壓柱是一種比擬好的方法,與常壓柱類(lèi)似,只不過(guò)外加壓 力使淋洗劑走的快些.特別是在容易分解的樣品的別離中適用.壓力不可過(guò)大, 不然溶劑走的太快就會(huì)減低別離效果.2、關(guān)于柱子的尺寸,應(yīng)該是粗長(zhǎng)的最好柱子長(zhǎng)了,相應(yīng)的塔板數(shù)就高.柱子粗了,上樣后樣品的原點(diǎn)就小反映在柱子上就是樣品層比擬薄,這樣相對(duì)的減小了別離的難度.試想如果柱子十厘 米,而樣品就有二厘米,那么別離的難度可想而知,恐怕要用很低極性的溶劑慢 慢沖了.而如果樣品層只有 0.5厘米,那么各組分就比擬容易得到完全別離

15、了. 現(xiàn)在見(jiàn)到的柱子徑高比一般在 1: 510,書(shū)中寫(xiě)硅膠量是樣品量的 3040倍, 具體的選擇要具體分析.如果所需組分和雜質(zhì)分的比擬開(kāi)是指在所需組分rf在0.20.4,雜質(zhì)相差0.1以上,就可以少用硅膠,用小柱子例如200毫克的 樣品,用2cnrK 20cm的柱子；如果相差不到0.1,就要加大柱子,我覺(jué)得可以增 加柱子的直徑,比方用3cm的,也可以減小淋洗劑的極性等等.3、關(guān)于濕法、干法上樣濕法省事,一般用淋洗劑溶解樣品,也可以用二氯甲烷、乙酸乙酯等,但溶 劑越少越好,不然溶劑就成了淋洗劑了.很多樣品在上柱前是粘乎乎的,一般沒(méi) 關(guān)系.可是有的上樣后在硅膠上又會(huì)析出,這一般都是比擬大量的樣品才

16、會(huì)出現(xiàn), 是由于硅膠對(duì)樣品的吸附飽和,而樣品本身又是比擬好的固體才會(huì)發(fā)生, 這就應(yīng) 該先重結(jié)晶,得到大局部的產(chǎn)品后再柱分,如果不能重結(jié)晶那就不管它了,直接 過(guò)就是了,樣品隨著淋洗劑流動(dòng)會(huì)溶解的.有些樣品溶解性差,能溶解的溶劑又 不能上柱比方DMF,DMSO等,會(huì)隨著溶劑一起走,顯色是一個(gè)很長(zhǎng)的脫尾, 這時(shí)就必須用干法上柱了.溶劑的選擇,當(dāng)然是最廉價(jià),最平安,最環(huán)保的了.所以大多項(xiàng)選擇用石油醴,乙酸乙酯,二氯甲烷,甲醇等,二氯它和硅膠的吸附是一個(gè)放熱過(guò)程,所以夏天的時(shí)候經(jīng)常會(huì)在柱子里產(chǎn)生氣泡, 天氣冷的時(shí)候會(huì)好一 些.甲醇,據(jù)說(shuō)能溶解局部的硅膠,所以產(chǎn)品如果想過(guò)元素分析的話(huà)要留神,應(yīng) 該經(jīng)過(guò)后繼

17、處理,比方說(shuō)重結(jié)晶等.這里要注意的是,一般在過(guò)柱同時(shí)進(jìn)行的 是減壓旋蒸,石油醴和乙酸乙酯的比例由于揮發(fā)度的不同會(huì)導(dǎo)致極性的變化,一般會(huì)使得極性變大,在梯度淋洗時(shí)比擬適宜,正好極性越來(lái)越大了.4、關(guān)于操作問(wèn)題.4.1裝柱.柱子下面的活塞一定不要涂潤(rùn)滑劑, 會(huì)被淋洗劑帶到產(chǎn)品中的,可以采用四 氟節(jié)門(mén)的.干法和濕法裝柱覺(jué)得沒(méi)什么區(qū)別,只要能把柱子裝實(shí)就行.裝完的柱 子應(yīng)該要適度的緊密太密了淋洗劑走的太慢,一定要均勻不然樣品就會(huì)從 一側(cè)斜著下來(lái).但是柱子更忌諱的是開(kāi)裂,會(huì)影響別離效果,甚至作廢！ 4.2加樣.用少量的溶劑溶樣品加樣,加完后將下面的活塞翻開(kāi),待溶劑層下降至石英 砂面時(shí),再加少量的低極性溶劑,然后再翻開(kāi)活塞,如此兩三次,一般石英砂就 根本是白色的了.參加淋洗劑,一開(kāi)始不要加壓,等溶樣品的溶劑和樣品層有一 段距離24cm就夠了,再加壓,這樣防止了溶劑如二氯甲烷等夾帶樣品 快速下行.4.3 淋洗劑的選擇.感覺(jué)上要使所需點(diǎn)在rf0.20.3左右的比擬好.不要認(rèn)為在板上爬高了分的比擬開(kāi),過(guò)柱子就用那種極性,如果 rf在0.6,即使相差0.2也不容易在柱子上