小议中药成分分离应用进展

【关键词】中药；分离技术；综述

传统中药是我国的瑰宝,但对于绝大多数临床疗效肯定的中药,我们并不清楚是何种成分起的作用,这也是中药在国际上没有获得普遍认可和接受的原因。中药化学成分被公认为中药药效物质基础的来源,为了有效、合理地利用中药资源,对中药成分分离的研究工作就显得十分重要。随着现代科学技术的发展,新的分离技术更多地应用在中药成分分离的研究工作中。笔者现就近年来中药成分分离中所应用的技术作一综述。

1传统成分分离技术

传统的成分分离技术更多依赖于普通柱层析、重结晶等。

普通柱层析就是利用硅胶或氧化铝等常用的吸附材料作为固定相、利用不同比例的有机溶剂作为流动相对样品进行洗脱,最终达到成分分离的效果。这种方法操作简单,但对于成分比较复杂或结构相近的成分来说,常常得不到理想的分离效果。重结晶(Recrystallisation)是利用固体混合物中目标组分在某种溶剂中的溶解度随温度变化有明显差异,在较高温度下溶解度大,降低温度时溶解度小,从而实现分离提纯,该法由于其局限性,也不能广泛应用在中药成分的分离过程中。涂氏等[1]采用硅胶层析法及重结晶分离纯化法从蒙古黄芪中分离出毛蕊异黄酮,在毛蕊异黄酮分离提纯过程中,利用不同溶剂对样品溶解度的不同,采用重结晶的方法,得到的晶体纯度较高,而且样品损失较少。李氏等[2]比较了柱层析与重结晶在精制水飞蓟宾上的优缺点,柱层析和重结晶两种方法均可达到获得水飞蓟宾纯品的目的,柱层析分离所用时间稍短,纯度比重结晶高,但需要大量溶剂,成本较高,且产率较低,而重结晶操作简单,所用仪器、溶剂价格低廉,容易控制反应,但反应周期长。

2减压层析分离技术

减压层析分离技术是一种简便、快速、高效的层析分离方法,其基本原理与普通柱层析相同。与其它层析分离方法相比,减压层析分离具有设备简单、操作方便、时间短等优点,可避免样品由于长时间的吸附而变质,适用于分离不太稳定的化合物。但该法在溶剂用量上比普通柱层析大,且不能直接观察色带来进行切割洗脱。吴氏等[3]对减压层析装置进行了改进,并首次应用到贯叶连翘中金丝桃素的提取中,实验结果与常压层析比较,在分离时间上缩短了一倍,产率提高了20多倍,而溶剂用量则减少了近一半。邓氏[4]通过自制的减压层析分离装置,对多种中药进行成分分离,取得了良好的分离效果,得到汉防己甲素、汉防己乙素、乌头碱、美沙乌头碱、白藜芦醇苷等。

3大孔树脂吸附分离技术

大孔树脂吸附分离技术是利用一类有机高聚物吸附剂,通过吸附性和分子筛原理,根据不同成分吸附力的不同及分子量的大小,在大孔吸附树脂上经一定的溶剂洗脱而达到分离的目的。大孔树脂明显的优势在于其再生可以用溶剂来实现,通常采用80%左右的含水醇、酮或含有酸、碱的含水醇、酮进行洗涤,再生效果比较好。但大孔树脂在有机溶剂残留物的安全问题上存在着很多的争论,国家食品药品监督管理局通过对大孔树脂可能带来的有机溶剂残留物规定了检测内容,以达到控制其残留量的目的。钱氏等[5]首次采用大孔树脂富集提取灵芝三萜,并在实验中比较了AB-8、S-8、NKA-9、HP-20等4种树脂材料,实验发现,大孔树脂的极性决定其对灵芝三萜吸附能力的大小,而比表面积对吸附灵芝三萜的影响不大,结果表明,AB-8大孔树脂对灵芝三萜吸附速度快,吸附容量大,易解吸,适宜富集提取灵芝三萜。陈氏等[6]结合大孔树脂吸附和膜分离技术对赤芍总苷进行提取分离,结果表明,赤芍提取液经大孔树脂吸附精制后,所得到的总苷中芍药苷的相对含量可达60%以上,再经超滤方法精制后,可达85%以上。

4高效液相色谱分离技术

高效液相色谱分离技术是将流动相由高压泵打入系统,样品溶液经进样器进入流动相,被流动相载入色谱柱(固定相)内,由于样品溶液中的各组分在两相中具有不同的分配系数,在两相中作相对运动时,经过反复多次吸附-解吸的分配过程,各组分在移动速度上产生较大的差别,被分离成单个组分依次从柱内流出,达到组分分离的目的。高效液相色谱分离技术具有分析速度快、效率高、灵敏度好、选择性强、成分之间分离效果好等优点,是今后中药成分分离研究的主要方向。但高效液相色谱分离技术存在处理样品的能力相对较低、仪器及溶剂成本比较高的缺点。邓氏等[7]运用高效液相色谱-质谱联用技术对半边旗二萜类活性成分进行了分离和富集,实验对复杂基体中化学结构上仅相差1个双键、相对分子量相差2的5F和4F进行了分析鉴定(5F具有抗肿瘤活性,4F则无),获得了满意的效果。陈氏等[8]利用高效液相色谱从日本产杉材中分离倍半萜类化合物,得到2个新化合物,分别为(-)-cuberbol和(+)-2,7(14),10-bisabolatrien-ol-4-one,纯度分别为98.7%和99.1%。

5高效逆流色谱分离技术

高效逆流色谱分离技术是应用动态液-液分配的原理,利用螺旋管的方向性与高速行星式运动相结合,使两相互不混溶的溶剂在螺旋管中实现高效接触、混合、分配和传递,从而将具有不同分配比的样品组分分离出来。与其他液相色谱分离技术相比,该技术不使用固相载体作为固定相,样品在互不相溶的两相中分配,克服了固相载体带来的样品吸附、损失、污染、峰形拖尾等缺点,并能重复进样,应用价值比较高。高效逆流色谱分离仪器价格低廉,性能可靠,分析成本低,易于操作,尽管与高效液相色谱分离相比有时柱效不太高,但可以避免其对样品的吸附及不可回收的弊端。

王氏等[9]采用高效逆流色谱法分离纯化丹参水溶性成分丹酚酸类物质,实验结果表明,一次分离可制备63.4mg丹酚酸B,其纯度为98.6%。该方法与高效液相色谱法相比较,溶剂系统既是固定相又是流动相,廉价易得,可以随时更换调整,不需要特殊的要求,样品制备量大,不存在色谱柱污染的问题,而且与常压和低压色谱相比,高效逆流色谱的分离能力较好,有的样品经一次分离就可以得到一个甚至多个纯度较高的单体,并且分离时间也较短,一般几个小时即可完成一次分离。孙氏等[10]总结了高效逆流色谱技术在中草药有效成分分离中的应用,提出利用高效逆流色谱技术,中草药粗提物的分离纯化以及制备可同步完成,通过选择合适的溶剂体系,其分离效果可与高效液相色谱法相当,但由于高效逆流色谱的柱效不高,其分离的组分不够多,这也是该法的主要缺点。

6超临界流体萃取技术

超临界流体萃取技术是利用超临界流体(如CO2、乙烯、乙炔、水等)在临界状态下,使其由气体变为液体,从液体或固体中萃取中药中的成分,当恢复到常压、常温时,超临界流体气化,使中药成分从“流体”中分开,达到萃取分离的目的。超临界流体萃取技术萃取能力强、提取效率高、生产周期短,极少损失易挥发组分或破坏生理活性物质,易于发现中药中新的活性成分,且无溶剂残留,产品质量高。

弥氏等[11]对超临界CO2萃取分离蛇床子中香豆素成分进行研究,实验表明,采用超临界提取得到的蛇床子提取物有效成分含量高,杂质少,萃取工艺本身集提取、分离和浓缩为一体,为后续的提纯创造了良好的条件,在实验中,再采用重结晶的方法能得到2个单体化合物(osthol,imperatorin),操作简单,晶体纯度高。金氏等[12]利用超临界CO2萃取技术研究花椒中的麻味成分,实验中以乙醇作为夹带剂进行试验,能够大幅度改变超临界流体的极性,增强其对极性成分的溶解能力,从而达到了萃取分离花椒中麻味成分的目的。

7膜分离技术

膜分离技术是利用中药成分间分子量的差异,以选择性透过膜为分离介质,当膜两侧存在某种推动力(如浓度差、电位差、压力差等)时,原料侧组分选择性地透过膜,以达到分离、提纯的目的。膜分离技术具有在分离时不受热、能耗低、无二次污染、分离效率高等特点,既可用于中药提取液的澄清,又可用于中药成分的精制、分离及提纯。

孔氏等[13]针对复方银黄口服液探讨了膜分离技术对复方中药有效成分的影响因素,结果表明,采用水煎煮的银黄水煎液,通过膜分离技术得到的口服液中,绿原酸和黄芩苷的转移率分别为96.82%和92.37%,有效成分较高的转移率表明处方中的有效成分大部分可以通过膜分离技术得到。

8分子蒸馏技术

分子蒸馏技术是利用物质挥发程度的不同,混合物各分子受热后会从液面逸出,并在离液面小于轻分子平均自由程而大于重分子平均自由程处设置一个冷凝面,使轻分子不断逸出,而重分子达不到冷凝面,从而打破动态平衡而将混合物中的轻中分子分离。由于分子蒸馏是一种在高真空度(绝对压强0.133Pa)下进行分离操作的连续蒸馏过程,蒸馏过程中冷却真空系统的不断抽气,使整个蒸馏系统处于高真空度,从而使待分离混合物的沸点远远低于常压沸点,并且各组分在系统中受热停留的时间短,因此,分子蒸馏技术尤其适合于分离高沸点、粘度大、热敏性的中药成分。

胡氏等[14]采用分子蒸馏技术对广藿香油进行了分离纯化,实验中得到4个馏分,经气相色谱-质谱检测,馏分Ⅱ和Ⅲ中广藿香醇和广藿香酮2种有效成分的含量与广藿香原油相比提高了27%～47%,提示用分子蒸馏分离技术能有效地提高广藿香油中广藿香醇和广藿香酮的含量,为广藿香的产业化和新药开发奠定了基础。许氏等[15]在总结分子蒸馏技术在中草药有效成分分离中的应用中提出：由于分子蒸馏设备结构复杂,制造技术要求高,投资较大,因此,在一定程度上制约了其在医药产品中的应用。目前,用于中草药成分分离的大多是热敏性、沸点高、生产量不太大、价值高的药材,如结合超临界CO2萃取技术、分子蒸馏技术等来制备大蒜注射液。

9毛细管电泳分离技术

毛细管电泳分离技术是以高压电场为驱动力,以毛细管为分离通道,依据样品中各组分分离淌度和分配行为上的差异而实现分离的一类液相分离技术。它兼有高压电泳的高速、高分辨率及高效液相色谱的高效率等优点,与高效液相色谱分离技术相比,在分离中药成分时具有毛细管柱不易被污染,样品前处理简单,柱效高、分离成本低、分离模型多等优点。但同时由于毛细管柱制备较困难、寿命较短等缺点,影响了其广泛的应用。李氏等[16]建立了毛细管电泳法分离测定板蓝根中的4种活性有机酸成分,提示了从含量和药理作用的角度考虑,靛蓝和靛玉红不宜作为清热解毒的板蓝根制剂的质量控制指标,通过建立板蓝根中4种有机酸的分离测定方法,为板蓝根制剂的质量控制提供了参考。

10结语

虽然近年来我国在中药现代化中已取得了较大的成果,但离走向国际还有相当长的距离。中药有效成分的分离与纯化是中药开发的关键,新技术能大大提高中药化学成分的收率与质量,节约大量的时间和能源,我们应加大新的分离纯化技术的应用。但从目前研究看,某些分离纯化技术尚存在一定的局限性,如分离纯化量的限制、分离纯化成本的限制等问题,特别是现在一些分离纯化技术尚处在实验室研究阶段。如何将这些新技术应用到生产中,还有许多问题需要解决,更需要研究单位和企业联手,解决生产中遇到的问题。我们相信,随着新技术在中药分离纯化领域中的进一步完善与应用,将会大大促进中药产业的发展,为我国的经济发展和人类健康作出更大的贡献。

【参考文献】

[1]涂继辉,贾凌云,孙启时.蒙古黄芪中毛蕊异黄酮的分离及含量测定[J].沈阳药科大学学报,2006,23(11)：710－712.

[2]李继平,刘丹华,周颖,等.水飞蓟宾精制方法的比较与改进[J].辽宁化工,2006,35(12)：712－713,721.

[3]吴迎春,杨海涛.减压液相色谱法提取贯叶连翘中的金丝桃素[J].喀什师范学院学报,2005,26(3)：59－60.

[4]邓巧虹.减压层析法在中草药有效成分分离中的应用[J].北京中医药大学学报,2003,26(3)：58－59.

[5]钱竹,徐鹏,章克昌,等.大孔树脂分离提取发酵液中灵芝三萜类物质[J].食品与生物技术学报,2006,25(6)：111－114,126.

[6]陈寅生,姚仲青.膜分离与大孔树脂吸附技术在赤芍总苷提取与分离中的应用[J].南京中医药大学学报,2006,22(6)：406,408.

[7]邓亦峰,兰柳波,梁念慈.液-质联用对半边旗二萜类活性成分富集方法的研究[J].分析测试学报,2004,23(3)：97－99.

[8]陈晓辉,张晖芬,毕开顺,等.制备反相高效液相色谱法用于从杉材中分离制备倍半萜类化合物[J].色谱,2005,23(1)：85－87.

[9]王凤美,陈军辉,李磊,等.高速逆流色谱法分离制备丹酚酸B[J].天然产物研究与开发,2006,18(1)：100－104.

[10]孙媛媛,唐玉海.高速逆流色谱技术在中草药有效成分分离中的应用[J].西北药学杂志,2003,18(6)：282－283.

[11]弥宏,曲莉莉,任玉林.超临界萃取蛇床子中香豆素类化合物的工艺优选及成分分离的研究[J].中国中药杂志,2005,30(14)：1080－1082.

[12]金敬宏,孙晓明,吴素玲,等.超临界二氧化碳萃取技术在花椒麻味成分分离中的应用研究[J].中国野生植物资源,2003,22(5)：12－14.

[13]孔焕宇,杨丽平,陈玉武,等.复方中药银黄口服液有效成分膜分离工艺及正交实验研究[J].中国实验方剂学杂志,2006,12(3)：1－3.

[14]胡海燕,彭劲甫,黄世亮,等.分子蒸馏技术用于广藿香油纯化工艺的研究[J].中国中药杂志,2004,29(4)：320－322,379.

[15]许松林,栾礼侠.分子蒸馏技术在中草药有效成分分离中的应用[J].药学进展,2005,29(10)：472－476.

[16]李霞,卢宏波,刘爱芳,等.毛细管电泳法分离测定板蓝根中活性有机酸[J].华西药学杂志,2004,19(2)：114－117.