天然甾体皂苷的提取分离现状

第39卷第4期辽宁化工V o.l39,N o.4 2010年4月L i aoning Che m ical Industry A pr i,l2010天然甾体皂苷的提取分离现状

李少亮

(广州化学试剂厂,广东广州510288)

摘要:介绍了甾体皂苷的提取和分离技术现状,对其分析测定也作了简单概述。甾体皂苷的提

取分离技术由传统的溶剂法,逐步发展到现代仪器法如超声法、超临界法、色谱法等,分离效果和速度都

大大提高。

关键词:甾体皂苷;提取;分离;高效液相色谱

中图分类号:TQ028文献标识码:A文章编号:1004-0935(2010)04-0428-04

甾体皂苷(stero i d al saponins)是天然产物中一类重要的化学成分,具有祛痰、止咳、镇静、抗菌、抗癌、解热等多种生物活性,在天然产物化学研究中日趋活跃。其作为药物中间体的药用价值极高,是合成4大类甾体激素的主要原料之一,在制备消炎、镇痛、脑血管、避孕药物中广泛应用,在一些农药也作为添加剂使用。1992年联合国卫生组织宣布禁止使用化学合成法生产甾体激素药物,而动物中提取的皂苷可导致肥胖和巨人症,因此,从植物中提取天然皂苷、甾醇生产甾体激素药物具有广阔的市场前景。

1提取与分离纯化

传统的甾体皂苷提取主要有溶剂法和沉淀法,缺点是提取分离有效组分的量以及纯化的程度都相对较低。随着现代分析分离技术的进步,提纯和分离高浓度的甾体皂苷已经实现,但是要大规模生产高浓度的皂苷仍然成本较高,需要开发新式更经济的提取分离方法。

1.1溶剂法

溶剂法提取的基本步骤分为粗提、除杂、分离。主要是使用甲醇或稀乙醇作溶剂,提取液经过回收溶剂后,用水稀释,经正丁醇萃取或大孔吸附树脂纯化,得粗皂苷,最后用硅胶柱色谱法或高效液相色谱法分离,得到单体,常用的洗脱剂有不同比例的氯仿-甲醇-水混合溶剂和水饱和的正丁醇等。

作为传统的溶剂法,文献报道较多。谭大维[1]等采用乙醇回流提取,正丁醇萃取绵萆薛中的皂苷成分,分离时采用加压硅胶柱层析的氯仿-甲醇-水梯度洗脱,洗脱液分类浓缩结晶后,使用SP825大孔吸附树脂柱色谱依次用丙酮-水的梯度洗脱,得到三部分化合物,均为不同类的薯蓣皂苷。洪永福[2]等采用乙醇回流提取,热戊醇萃取中药西陵知母中的甾体皂苷,对总皂苷分离时使用硅胶柱色谱,以水饱和正丁醇溶液洗脱,分别得到两种知母皂苷和知母黄酮。董梅[3]等采用95%乙醇加热回流提取黄山药中甾体皂苷,浓缩后取部分样品进行硅胶柱色谱,以氯仿-乙醇梯度洗脱,将其中的部分经H PLC分离,得到几种甾体皂苷。

中药重楼是云南白药、宫血凝胶囊等的主要组成药物,其主要的活性成分是甾体皂苷类化合物。刘海[4]等采用乙醇提取重楼得到的提取液,经过减压浓缩脱醇后,以水溶解,使用大孔树脂D101柱,收集40%~80%的洗脱液,将得到的浸膏经硅胶柱层析(氯仿-甲醇梯度洗脱)、Sepha-dex L H-20(氯仿-甲醇),RP-C18(甲醇-水)反复分离纯化,得到多种重楼皂苷和其他化合物。

1.2沉淀法

收稿日期:2010-01-03

作者简介:李少亮(1982-),男,助理工程师。

1.2.1分段沉淀法

将粗皂苷溶于少量甲醇或乙醇中,然后逐滴加入乙醚、丙酮或乙醚-丙酮(1B1)混合物,摇匀后析出的沉淀剂为皂苷,继续加入乙醚可得到较高纯度的皂苷。

1.2.2铅盐沉淀法

中性醋酸铅及碱性醋酸铅在水及醇溶液中,能与多种中草药成分生成难溶的铅盐或络盐沉淀,利用这种性质可以使有效成分与杂质分离。将粗皂苷溶于少量乙醇,加入过量的中性饱和乙酸铅溶液,搅拌后可使酸性皂苷沉淀出来,加入饱和碱性乙酸铅溶液,可使中性的甾体皂苷沉淀出来。所得沉淀分别悬浮于乙醇中脱铅处理,得到的滤液减压浓缩后加入乙醚,析出沉淀后得到酸性皂苷和中性的甾体皂苷。

1.2.3胆甾醇沉淀法

将粗皂苷溶于少量乙醇中,加入胆甾醇饱和乙醇溶液,利用甾体皂苷可与胆甾醇生成难溶性的分子复合物而得到沉淀,过滤后得沉淀依次经过水、醇、乙醚洗涤以除去糖类、色素、油脂和游离的胆甾醇,经过干燥后用乙醚提取出胆甾醇,得到的残留物即为较纯的皂苷。

1.3酸碱水解法

对于皂苷来说,一般的单相酸水解由于条件比较剧烈,常伴有脱水、构型变换等副反应,通常是采用二相酸水解,使生成的苷元能进入有机相溶剂中而减少苷元与酸的接触时间,避免了苷元的破坏。

1.4发酵法

天然产物有效成分的提取得主要障碍在于破除坚厚的植物细胞壁,让依附在纤维素里面的有效成分释放出来。采用自然发酵或加酶发酵的方法,把纤维素成分的细胞壁分解后,从而大大减少提取甾体皂苷的难度。

有研究者提出,在水解之前先分离纤维素,可大大减少化工原料试剂、动力和劳力,减少环境处理的任务。因为酶法的过程中,几乎全部的都在糖浆渣中,而在纤维渣、水解液中则无,因此可以更有效地分离出甾体皂苷。

1.5超声萃取法

超声波提取天然产物活性成分是近年来新发展的方法之一,它的原理是超声的空化作用对植物细胞膜的破坏有助于活性成分的释放与溶出,超声波的振荡作用也有利于提取液的传质与扩散,同时超声波的热效应也对提取液起到水浴作用。

王昌利[5]等采用超声技术对薯蓣皂苷的提取工艺进行研究,得到的最佳工艺条件为:穿山龙粗粉(18~60目)加入50%乙醇浸泡36h,以频率为1MH z超声波处理30m in,过滤后药渣重复处理一次后,合并滤液浓缩精制可得产品,此工艺具有省时、节能、提取率高等优点。

1.6超临界萃取法

超临界流体萃取技术是20世纪60年代兴起的一种新型分离技术,在石油、化工、食品、医药、天然产物等方面具有广阔的应用价值。它的基本原理是利用超临界流体的溶解能力与其密度的关系,在一定的压力与温度下,处于超临界状态的流体具有气体和液体共有的性质,如具有液体相近的密度,但黏度、扩散系数接近于气体,更有利于传质,对物料有较好的渗透性和较强的溶解能力,对物料成分某些的提取具有更高的效率。在天然物提取方面,超临界技术目前较多采用C O2为流体,其具有成本低、处理简单、无毒性等优点,提取物包括挥发油及挥发性成分、生物碱类、黄酮类成分、木脂类化合物、多糖以及皂苷类成分。

由于皂苷类化合物的分子量大,羟基多,极性大,需要加大压力和加入适当的夹带剂来提高萃取产率。张建中[6]等研究了采用超临界技术萃取人参皂苷,得到的萃取物中人参皂苷的含量可达30%。廖周坤[7]等采用加入不同极性夹带剂的梯度超临界CO2萃取,对藏药雪灵芝中总皂苷和多糖进行分离,收率分别比传统溶剂法高18.9倍和1.6倍。葛发欢[8]等研究了超临界CO2萃取柴胡挥发油和皂苷的工艺,如图1所示,其中得到柴胡皂苷的萃取压力为30MPa,温度65e;解析釜1压力为12MPa,温度55e;解析釜2压力为6M Pa,温度43e;萃取时间3h,CO2流量为每1kg原料20~25kg/h。结果显示,需要加入乙醇等夹带剂,并升高压力和温度才能提出柴胡皂苷。葛发欢[9]等也研究了超临界CO2技术萃取薯蓣皂苷的工艺,探讨了萃取压力、温度、时间及流量、夹带剂、分离条件对对收率的影响,并确定了最佳的萃取条件。

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第39卷第4期李少亮:天然甾体皂苷的提取分离现状

图1

超临界CO 2法提取工艺的基本流程

此外,也有把超声等手段加入超临界萃取中以强化极性的皂苷类成分的萃取效果和提高收率的报道。罗登林[10]

等采用自行设计的超声强化超临界CO 2萃取设备,研究夹带剂、超声和反相微乳技术对超临界CO 2萃取人参皂苷那的强化效果。结果表明,超声波强化的AOT (琥珀酸二(2-乙基己基)酯磺酸钠)/乙醇/SFE -C O 2反相微乳萃取率分别比乙醇/SFE -CO 2萃取和AOT /乙醇/SFE -CO 2反相微乳萃取的5.28倍和1.64倍,并且萃取率随超声波功率和作用时间的增加而上升。

2 甾体皂苷的结构鉴定及含量测定

2.1 结构鉴定

随着色谱等分离手段、波谱等结构测定技术、

分子水平和细胞水平的活性测试方法的迅速发展,结构相似的甾体皂苷的研究得到很大发展。越来越多的新结构得到分离和鉴定,甾体皂苷类化合物的分布也扩展到多种植物以及海洋生物中。

甾体皂苷的结构鉴定一般来说分为化学方法和仪器方法。

化学方法主要有L i e ber m ann -Burchard 反应、水解反应、乙酰化反应、甲基化反应等。其中L-B 反应用于鉴定皂苷的存在,水解分酸和碱水解,可以把苷元和糖分开来单独研究,甲基化反应主要用于羟基结构测定和研究糖的连接位置及方式。化学方法的样品使用量大,操作复杂,而且需要各种各样的糖标准品,近年来主流逐渐转移到仪器方法上。

仪器方法是在分析技术和手段不断发展而逐渐发展起来的新方法,具有简单、快速、分辨度高等特点,甾体皂苷结构的鉴定主要使用到光谱法、质谱、核磁氢谱等。

2.2 含量测定

甾体皂苷类物质的分离中,色谱法(层析法)占主导地位。色谱其基本原理是根据待分离或测定的物质的结构、极性、表面电荷等差异,从而在被流动相介质带入色谱柱载体内时,产生被吸附

滞留程度的差异,表现为各种结构的组分流动速度的差异,最终各组分都得到分离,而且是几乎纯净的分离,因此在各种混合物质的分离上具有巨大的开发潜力。而在甾体皂苷的含量测定中,多采用仪器分析中的紫外-可见分光光度法、高效液相色谱法(H PLC )等。

紫外-可见分光光度法是一种成熟经典的分析方法,它利用甾体皂苷与硫酸反应后在270~275nm 范围的极大吸收峰来定量,但需要样品量较大,且需要经过反应,在准确度上有所下降。

薄层扫描法(TLCS)采用薄层析分离样品组分,具有分离效果高、仪器简单、操作简便、可平行多样品测定等特点,测定的稳定性比光度法要高,但其分析时间较长。

高效液相色谱分析甾体皂苷具有更大的优势,它先将混合物中各组分分离,而后逐个分析,具有完全分离的前提保证,同时色谱法分析具有高灵敏度、高选择性、高效能、分析速度快以及应用范围广等特点。韦建荣

[11]

采用反相-HPLC 法

分离并测定了中药重楼中9种甾体皂苷,其中分

析柱为C8,流动相为乙腈-水(42B 58),其中每种甾体皂苷峰都能与邻峰相互分离,且线性良好,得到4种为偏诺皂苷元和5种薯蓣皂苷元的糖

苷。黄芸[12]

等也采用H PLC -ELSD 法分析药材重楼中的甾体皂苷的含量,亦得到较佳的分离测定效果。

3 结 语

综上所述,甾体皂苷提取分离技术已经有很大发展,这些进展促进了皂苷结构、药理、药效等方面的研究。随着现代仪器分析的不断开发,提取分离技术不断进步,甾体皂苷乃至皂苷类化合物的研究必将成为天然药物化学中更加诱人和更有潜力的领域。

参考文献

[1] 谭大维,康利平.绵萆薜中甾体皂苷的分离鉴定[J].中药

材,2006,29(11):1176-1179.

(下转第443页)

430 辽 宁 化 工 2010年4月

能满足是否真正需要正常运行。4 结 语

紧急停车系统作为一套安全保护系统,其责

任和重要性不言而喻。一个好安全联锁保护系统必须具有很高可靠性、安全性和可用性。在石油化工企业的大量应用表明,ESD 系统的投用使安

全联锁系统的可靠性和安全性得到极大的提高,ESD 在避免工业灾难、减少工业事故损失方面起到了积极和重要的作用。

参考文献

[1] 王霆,范玉佩,江秋林.ESD 紧急系统停车手册:可编程控

制器与紧急停车系统(仪表维修工技术培训读本)[M ].北京:I CS Tri p les 亚太公司中国代表处,2005.

Application of Safety interlock Syste m in Che m ical plant

WAN G X iu -li

(L i aon i ng pe troleum -Chem i ca l industry P lann i ng and D esign i ng Institute ,Shenyang ,110004,Chi na)Abstrac t :I m portance o f t he safe t y i nte rlock syste m in chem ical plant was i n troduced .Basic structure ,m a i n f uncti ons and con figu -ra ti on o f ESD i n che m i ca l plant w ere descr i bed e m phatica lly .T he i m ple m entati on process f o r i nterlock contro l system w as dis -cussed .

K ey word s :DCS Syste m;ESD Syste m;Inte rl o ck ;Bypass s w itch

(上接第397页)

Preparation ofM icro -e m ulsified G asoline

Z H AN G D ong -jin

(Shenyang Chem ical Industry Schoo ,l Shenyang 110122,Ch i na)Abstrac t :F at ac i d can react w ith organ ic am ine to produce soap that i s used as m ain surface acti ve fo r prepari ng m icro-emu ls-i fi ed g asoli ne .Effects o f rati o o f fat ac i d w ith o rganic a m i ne ,k i nd o f organ i c a m i ne and co-surface ac tive a lcoho ,l saturati on o f fat ac i d ,dosage o f fat acid and organ ic a m i ne on properti es of m i cro-e mu lsifi ed gaso line w ere stud i ed .T he results i ndicate t hat the best conditi ons are as fo llo w s :ratio of fat ac i d w ith organ i c am i ne is 1.6~2.1,o rganic a m i ne is tr i e t hano la m i ne ,fat aci d i s unsatura ted fa tty ac i d ,co-s u rface ac tive is buty l alcoho l and dosage of fat ac i d and org an i c a m i ne i s 5.8%~7.7%o f gaso -li ne .

K ey word s :G aso li ne ;M icro-emu l s ified ;O le ic ac i d ;T riethanola m i ne

(上接第430页)

[2] 洪永福,张广明.西陵知母中甾体皂苷的分离与鉴定[J].

药学学报,1999,34(7):518-521.

[3] 董梅,吴立军.黄山药中甾体皂苷的分离与鉴定[J].药学

学报,2001,36(1):42-45.

[4] 刘海,张婷.云南重楼的甾体皂苷类成分[J].中国天然药

物,2006,4(4):264-267.

[5] 王昌利,张振光.超声提高薯蓣皂苷得率的实验研究[J].

中成药,1994,16(4):7-8.

[6] 张建中,吴旭.超临界二氧化碳萃取参叶中人参皂苷的研

究[C ].石家庄:全国超临界流体技术学会及应用研讨会论文集.1996:131-133.

[7] 廖周坤,姜继祖.超临界CO 2萃取藏药雪灵芝中总皂苷及

多糖的研究[J].中草药,1998,29(9):601-602.

[8] 葛发欢,李莹.超临界CO 2从柴胡中萃取挥发油及其皂甙

的研究[J].中国中药杂志,2000,25(3):149-153.

[9] 葛发欢,史庆龙.超临界CO 2从黄山药中萃取薯蓣皂素的

工艺研究[J].中草药,2000,31(3):181-183.

[10] 罗登林,朱文学.超声波强化超临界CO 2反相微乳萃取人

参皂苷的研究[J].林产化学与工业,2007,27(1):93-96.

[11] 韦建荣.RP-H PLC 法测定重楼中甾体皂苷的含量[J].

药学学报,1998,33(6):465-468.

[12] 黄芸,崔力剑.H PLC -ELSD 法分析重楼商品药材中甾体

皂苷的含量[J].中国中药杂志,2006,31(15):1230-1233.

The Current State of Extracti n g and Separating Natural Steroidal Saponin

LI Shao-li ang

(G uang zhou Chem i ca lR eagen t F actory ,G uang zhou 510288,Ch i na)

Abstrac t :The current state o f ex tracti ng and separati ng stero i dal saponi n w as i ntroduced ,and ana l ysis and m easure of stero i da l saponi n w ere also d i scussed .W ith the help of m ode rn i nstru m ent such as ultrason i c ,supercr iti ca,l chrom atograph etc ,t he effect and ve l o city o f sepe rating t he stero i dal sapon i n have been i m proved much mo re t han usi ng t he trad itiona lm ethods .K ey word s :Stero i dal sapon i n ;Ex tracti on ;Separati on ;H i gh perfo r mance li qu i d chrom atog raph

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第39卷第4期 王秀丽:安全联锁系统在二硫化碳化工装置中的应用