基于大孔樹(shù)脂技術(shù)富集純化中藥生物堿的應(yīng)用進(jìn)展

章晗　季慧　黃越燕

【摘 要】 大孔樹(shù)脂技術(shù)具有吸附效果好、性質(zhì)穩(wěn)定、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛用于中藥生物堿類成分的富集純化中。本文按生物堿的結(jié)構(gòu)類型分類，綜述了大孔樹(shù)脂在各類天然生物堿分離純化中的應(yīng)用研究現(xiàn)狀，針對(duì)大孔樹(shù)脂技術(shù)在純化生物堿中的發(fā)展前景及存在的問(wèn)題進(jìn)行分析討論。

【關(guān)鍵詞】 大孔樹(shù)脂技術(shù)；中藥；生物堿

【中圖分類號(hào)】R284 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】 A 【文章編號(hào)】1007-8517（2016）23-0065-04

生物堿是自然界廣泛存在的一類含氮堿性有機(jī)化合物，多數(shù)具有復(fù)雜的環(huán)狀結(jié)構(gòu)和顯著生理活性，是許多中藥的有效成分，在臨床應(yīng)用中具有抗癌、降壓、抗菌、抗病毒、抗心律失常等作用[1]，在醫(yī)藥衛(wèi)生方面具有巨大的應(yīng)用潛力。采用現(xiàn)代提取分離技術(shù)，科學(xué)高效地從中藥植物中提取、純化生物堿類成分，并開(kāi)發(fā)成為具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新藥，已成為中醫(yī)藥領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。

生物堿有效成分的分離純化是中藥開(kāi)發(fā)的難點(diǎn)和關(guān)鍵，新型純化技術(shù)的研究和應(yīng)用能大大提高中藥生物堿的得率和質(zhì)量，節(jié)約能源和時(shí)間。大孔吸附樹(shù)脂是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的一類具有大孔結(jié)構(gòu)的高聚物吸附劑，不含交換基團(tuán)，最早用于廢水處理、醫(yī)藥工業(yè)、分析化學(xué)、臨床檢定等領(lǐng)域[2]，近年來(lái)在中藥有效成分的分離純化、質(zhì)量分析等方面有了較廣泛的應(yīng)用。本文主要對(duì)大孔吸附樹(shù)脂技術(shù)在分離純化中藥生物堿的應(yīng)用研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 大孔吸附樹(shù)脂的分離原理和特性

大孔樹(shù)脂是吸附性和篩選性原理相結(jié)合的分離材料，分子間的范德華力及形成氫鍵的作用力使其具備良好的吸附性，樹(shù)脂表面的多孔結(jié)構(gòu)使其具有篩選性能。有機(jī)化合物根據(jù)吸附力的強(qiáng)弱和分子量大小不同，在樹(shù)脂的吸附和篩選作用下實(shí)現(xiàn)富集、分離、純化、除雜、濃縮等目的。樹(shù)脂的孔徑大小、比表面積、極性等性質(zhì)均可影響吸附性能，主要有苯乙烯型、丙烯腈型等類型[3]。

大孔吸附樹(shù)脂與其他純化技術(shù)相比具有以下特點(diǎn)：①比表面積大，吸附容量大、效率高，選擇性好，吸附效果不受無(wú)機(jī)鹽、強(qiáng)離子、低分子化合物的影響，產(chǎn)品質(zhì)量高。②理化性質(zhì)穩(wěn)定，不溶于酸堿及有機(jī)溶劑，對(duì)熱穩(wěn)定、機(jī)械強(qiáng)度好。③操作工藝簡(jiǎn)單、無(wú)需特殊設(shè)備、解吸再生容易，溶劑用量少，運(yùn)行成本低。因此這是一種適合工業(yè)化生產(chǎn)的分離提純技術(shù)。

2 大孔樹(shù)脂技術(shù)在中藥生物堿富集純化中的應(yīng)用現(xiàn)狀

21 吡啶類生物堿 李成帥等[4]篩選出大孔吸附樹(shù)脂對(duì)苦參總堿的靜態(tài)吸附較強(qiáng)的H103樹(shù)脂，研究其動(dòng)態(tài)吸脫附條件為30%乙醇-25%氨水（體積比115∶1），80%乙醇梯度洗脫，可較好地分離氧化苦參堿和苦參堿。王瑩等[5]以生物總堿，苦參堿和氧化苦參堿的含量為指標(biāo)，對(duì)大孔吸附樹(shù)脂純化工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)選，得到AB-8大孔吸附樹(shù)脂最佳工藝：pH為100，徑高比1∶3，15BV水以流速2BV/h除雜，6BV的50%乙醇以2BV/h進(jìn)行洗脫，可使苦參總堿含量提高103倍，苦參堿和氧化苦參堿含量提高8倍。

劉笑等[6]比較了HPD系列的5種不同極性的大孔樹(shù)脂對(duì)白胡椒中胡椒堿提取物的純化效果，確定HPD722大孔樹(shù)脂為最佳樹(shù)脂，其純化胡椒堿的最適工藝條件為：上柱液胡椒堿質(zhì)量濃度26mg/mL，流速3mL/min，上樣體積110mL，200mL無(wú)水乙醇洗脫，吸附率53059%，解析率69012%，胡椒堿得率可達(dá)36617%。

22 異喹啉類生物堿 林葉新等[7]采用AB-8大孔樹(shù)脂對(duì)川黃連中提取的小檗堿進(jìn)行吸附和解吸附考察，確定最佳純化工藝為上樣質(zhì)量濃度87mg/mL樹(shù)脂，吸附及洗脫體積流量10mL/min，采用3BV的水和70%乙醇分別洗脫雜質(zhì)和小檗堿，可得到純度732%的小檗堿。呂子明等[8]從9種樹(shù)脂中優(yōu)選出D141大孔吸附樹(shù)脂分離純化黃連總生物堿，其純化工藝參數(shù)為上樣液濃度30mg/mL，徑高比1∶8，吸附流速2BV/h，以2BV的水1BV/h除雜，以4BV的50%乙醇3BV/h洗脫，得到黃連總生物堿的純度為6771%。況曉等[9]采用HPD100大孔樹(shù)脂純化黃連和黃柏總生物堿，其動(dòng)態(tài)純化條件為上樣液濃度為含生藥01g/mL，吸附速度4mL/min，以30%乙醇5BV洗脫。

羅雪芹等[10]采用正交實(shí)驗(yàn)對(duì)延胡索乙素的提取純化因素進(jìn)行優(yōu)化，其提取液用15倍量的WLD大孔吸附樹(shù)脂吸附，以3倍樹(shù)脂量的70%乙醇洗脫時(shí)，能有效保證延胡索乙素不被破壞。徐麗琳等[11]以吸附率、洗脫率為指標(biāo)考察D101大孔樹(shù)脂對(duì)元胡總生物堿的純化工藝為：上樣量15BV，上樣液pH為35～45，以65%乙醇為洗脫劑，用量6BV，得到純度達(dá)57%的元胡總生物堿。呂子明等[12]比較研究了12種大孔吸附樹(shù)脂分離和純化延胡索總生物堿的效果，D141大孔樹(shù)脂最佳純化工藝條件為：樣液濃度035g生藥/mL，徑高比1∶6，吸附流速4 BV/h，采用03% NaCl溶液7BV和純水1BV除雜，4BV60%乙醇和4BV90%乙醇以55BV/h流速洗脫，得到純度820%的總生物堿終產(chǎn)品。

楊欣欣等[13]以粉防己堿、防己諾林堿的量和干膏收率為綜合考察指標(biāo)，篩選并確定AB-8大孔樹(shù)脂對(duì)防己生物堿類成分的最佳純化工藝為3BV水除雜，8BV90%乙醇，藥材樹(shù)脂用量比1∶1（g/mL），得到純度50%的生物堿成分。

楊靜偉等[14]采用AB-8大孔吸附樹(shù)脂純化北豆根總生物堿的最大吸附量為07g/g（藥材量：樹(shù)脂濕重），上樣液濃度02g/mL，吸附流速05BV/h，以4BV30%乙醇以1BV/h流速洗脫，終產(chǎn)品生物堿純度可達(dá)7079%。

23 吲哚類生物堿 李姝影等[15]以考察了5種不同類型的大孔樹(shù)脂對(duì)吳茱萸堿的純化效果，研究發(fā)現(xiàn)D-101型大孔樹(shù)脂對(duì)吳茱萸堿有較好的吸附分離性能，最佳富集工藝參數(shù)為上樣液質(zhì)量濃度3g/L，上樣液4BV，上樣流速1BV/h，加水5BV除雜，加80%乙醇5BV以2BV/H洗脫，吳茱萸堿的純度可由提取物的129%提高至2677%。

金文淑等[16]優(yōu)選X-5型大孔吸附樹(shù)脂純化益髓通經(jīng)方中馬錢子生物堿，上樣液質(zhì)量濃度01g/mL，上樣速度10mL/min，上樣4BV2h，以1BV水洗除雜，6BV50%乙醇以20mL/min速度洗脫，可達(dá)到有效的純化富集。潘岳峰等[17]報(bào)道AB-8樹(shù)脂分離長(zhǎng)春花中長(zhǎng)春堿和長(zhǎng)春新堿效果佳，90%乙醇溶液以15BV/h速度洗脫，吸附量達(dá)745mg/g。

24 萜類生物堿 林麗等[18]采用正交設(shè)計(jì)優(yōu)選大孔樹(shù)脂對(duì)鐵棒錘烏頭堿的純化條件，得到最佳純化條件為HPD-722型樹(shù)脂，80%乙醇，洗脫量80mL/min。王小芳等[19]采用響應(yīng)面分析法得到大孔樹(shù)脂D101純化松潘烏頭總生物堿的最佳提取工藝為上樣液質(zhì)量濃度02g/mL，pH為50，洗脫液乙醇體積分?jǐn)?shù)75%。

楊潔紅等[20]考察大孔吸附樹(shù)脂對(duì)附子中總生物堿的工藝，認(rèn)為不同上樣液的pH和洗脫液乙醇濃度對(duì)烏頭類生物堿吸附影響顯著，最佳條件為上樣液pH為10，濃度為00578mg/mL，洗脫液乙醇濃度為90%。

李勇超等[21]采用D4020大孔樹(shù)脂對(duì)紅豆杉產(chǎn)紫杉醇內(nèi)生真菌發(fā)酵液進(jìn)行純化，優(yōu)化工藝條件為室溫下樣品溶于50%甲醇-水溶液，上柱液流量15mL/min，7倍量的80%乙醇-水溶液以05mL/min洗脫，得到紫杉醇的純度提高了6倍。

25 甾體類生物堿 張劍光等[22]從7種大孔樹(shù)脂篩選得到HPD100對(duì)川貝母總生物堿具有較好的富集純化性能，最佳工藝條件為上樣藥液濃度0293g生藥/mL，pH值116，6BV80%乙醇洗脫，流量2BV/h，可使純度達(dá)到5192%。周歡等[23]通過(guò)正交設(shè)計(jì)優(yōu)化得到浙貝母總生物堿的提取分離工藝，以D1300大孔樹(shù)脂，95%乙醇液作洗脫劑，上樣pH90，原液濃度01mol/L時(shí)為最佳純化條件。

26 有機(jī)胺類生物堿 李曉靜等[24]從5種大孔樹(shù)脂中篩選出LSA5B型大孔吸附樹(shù)脂用于純化秋水仙總生物堿，最佳富集工藝條件是：上樣液流量15BV/h，吸附pH 值25，秋水仙堿飽和吸附量2649mg/g，采用8BV蒸餾水除雜，70%乙醇作洗脫劑，洗脫流量15BV/h，洗脫量20BV，可使秋水仙堿質(zhì)量濃度提高25倍。索緒斌等[25]通過(guò)等溫靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)研究認(rèn)為大孔樹(shù)脂AB-8和D101對(duì)麻黃堿及偽麻黃堿的吸附屬于自發(fā)的物理吸附過(guò)程。

27 其它類生物堿 吳德智等[26]研究發(fā)現(xiàn)以雷公藤甲素、雷公藤吉堿為指標(biāo)進(jìn)行HPLC含量測(cè)定，篩選出HPD100大孔樹(shù)脂，用于富集純化雷公藤提取物時(shí)吸附量、解吸附量、解吸附率均較高。

羅婭君等[27]以喜樹(shù)堿吸附率和解析率為指標(biāo)篩選出AB-8大孔樹(shù)脂，可用于有效吸附馬比木中的喜樹(shù)堿，最佳吸附條件為樣品液質(zhì)量濃度0087mg/mL，樣品液體積流量05mL/min，樣品液 pH8，洗脫劑為 80%乙醇。馬云超等[28]的研究也證實(shí)AB-8大孔樹(shù)脂對(duì)喜樹(shù)堿的靜態(tài)吸附效果好，同時(shí)發(fā)現(xiàn)新樹(shù)脂吸附一次，吸附率下降30%，每次使用后需對(duì)樹(shù)脂進(jìn)行系統(tǒng)地再生。

李巖等[29]以東莨菪堿、莨菪堿的吸附量和解吸率為考察指標(biāo)，考察在5種大孔樹(shù)脂對(duì)天仙子總生物堿的吸附和解吸附行為，結(jié)果發(fā)現(xiàn)LSA5B型大孔吸附樹(shù)脂對(duì)天仙子總生物堿分離純化效果最好，最佳富集工藝為以 15BV/h 體積流量上樣，4BV 蒸餾水除雜，以50%乙醇為洗脫劑，體積流量15 BV/h，洗脫用量10BV。

3 小結(jié)

生物堿是中藥及藥用植物中的具有生理活性的重要組分，生物堿有效成分的分離與純化正是中藥新藥研發(fā)的難點(diǎn)和關(guān)鍵。部分傳統(tǒng)純化方法具有產(chǎn)量低、成本高的缺點(diǎn)，一些新技術(shù)尚處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，還未能有效地運(yùn)用到生產(chǎn)中去。大孔吸附樹(shù)脂作為一種有效的分離手段，在中藥生物堿的富集純化上得到充分的運(yùn)用，并取得了良好的實(shí)踐效果。近年來(lái)研究文獻(xiàn)表明，AB-8、HPD100、D101型等弱極性或非極性的大孔吸附樹(shù)脂在純化生物堿成分時(shí)，吸附分離效果好，但多數(shù)集中于實(shí)驗(yàn)室研究，在工業(yè)生產(chǎn)上的放大試驗(yàn)研究較少。

大孔吸附樹(shù)脂的吸附效果可以受到樹(shù)脂自身的結(jié)構(gòu)、上樣液的濃度和pH值、吸附的流速和溫度、洗脫劑種類和用量等等諸多因素的影響。在應(yīng)用過(guò)程中需對(duì)新樹(shù)脂進(jìn)行預(yù)處理，篩選合適的樹(shù)脂和洗脫劑，通過(guò)試驗(yàn)確定適宜的吸附和洗脫條件，并對(duì)反復(fù)吸附失效后的樹(shù)脂進(jìn)行再生處理。深入研究其大孔樹(shù)脂的吸附機(jī)制，可獲得對(duì)生物堿類成分的吸附規(guī)律，從而篩選有效樹(shù)脂，也利于開(kāi)發(fā)合成針對(duì)生物堿富集純化的樹(shù)脂。

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，各種性能更優(yōu)越的樹(shù)脂不斷被研發(fā)合成。篩選合適的樹(shù)脂類型，合理設(shè)置工藝參數(shù)，加強(qiáng)吸附和解吸附過(guò)程機(jī)制的研究，將使大孔吸附樹(shù)脂更多地服務(wù)于中藥生物堿成分的分離純化，推動(dòng)生物堿的研發(fā)和生產(chǎn)向著快速高效、節(jié)約能源、簡(jiǎn)便易行的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化方向發(fā)展。

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（編輯：陶希睿）