超聲波輔助法提取仙人掌生物堿及其生物活性研究

但海文 陳 文 王湘君 翟喆文 蘇利興 韓宗鑫 周巧明

①海南熱帶海洋學院理學院 ②海南熱帶海洋學院水產與生命學院

現今關于仙人掌的研究越來越多，仙人掌中含有大量具有藥用價值的天然活性成分，不少人開始認識到仙人掌的價值，其中仙人掌中生物堿類的現階段研究較少，而生物堿在醫學領域具有非常重要的藥物使用價值，具有降壓、抗癌、加快呼吸頻率以及鎮靜等多種作用。目前從植物中提取生物堿可采用醇類溶劑提取法、超聲波輔助提取法和生物酶解等多種方法，本文擬采用超聲波輔助提取法從仙人掌中提取生物堿，希望能為后續關于仙人掌中生物堿的提取及生物活性的研究有所幫助。

1 前言

仙人掌，一種原生長于墨西哥等北美地區的仙人掌科植物，其生命力頑強，可以適應沙漠干旱貧瘠的環境條件，我國在明代末期引進，之后民間對仙人掌的藥用價值經過一定時間的認識，到了清代時期，本草著作《本草綱目拾遺》對仙人掌的作用作出了總結：仙人掌味甘性平，補脾健胃，益腳力，除久瀉[1]，其在藥物方面的潛力在清代時期初見端倪。如今仙人掌在全球大部分地區都有分布，且品類眾多，共有2000多的種類。仙人掌掌面呈橢圓形或類圓形，掌面上均勻分布著尖刺，尖刺大多呈黃色，正常條件下生長可達1.5～3米高。仙人掌中含有豐富的生物堿、黃酮和多糖類等天然活性成分，在藥用方面具有一定潛力[2]。本文將圍繞提取仙人掌中的生物堿及其生物活性兩個方面展開綜述。

2 仙人掌中生物堿提取綜述

2.1 仙人掌中生物堿的研究現狀

在國內有關仙人掌生物堿的研究中，方濤[3]以食用仙人掌為材料，用較為先進的超聲波輔助法成功地從材料中提出生物堿，探究出了該法提取食用仙人掌生物堿的最優解：85%的乙醇，超聲持續12 min，超聲功率保持400 W，還發現了不同年份生的仙人掌中生物堿的種類和含量會有所差異。之后方濤[4]等又通過氣相色譜/質譜聯用的方法對提已取出的總生物堿進行分析，總生物堿共有12種，其中大麥芽堿、苯甲酰胺和苯乙酰胺三種生物堿的含量在總生物堿含量中所占甚多。吳闊[5]等通過正交實驗，用乙醇法成功提取仙人掌中的生物堿，并對乙醇提取仙人掌生物堿的工藝進行了優化。在國外的學者當中,Sato P.T.[6]對十幾個不同仙人掌中的生物堿含量進行測定，并挑選其中幾種具有研究價值的品種分離了多種生物堿，并做了結構鑒定。Rechel Mata[7]在前人的研究基礎上，通讀多篇文獻，總結出全部已知的仙人掌中生物堿和含量，由此可知部分生物堿可能只存在于某種獨特的仙人掌品種中，這更加從側面說明仙人掌生物堿在將來還可以進行更多探索。

2.2 生物堿提取技術的比較

現階段生物堿的提取方法非常多，常用的有溶劑法、離子交換樹脂法、沉淀法這三大方法。這三種方法中還可以更具體細分，比如溶劑法還能根據溶劑來進一步細分，常見的溶劑有水、醇和親脂性有機溶劑，根據具體生物堿的特性來更換溶劑來可以達到更好的提取效果[8]。三種方法也各有側重，溶劑法中的水提取法溶劑為水，溶劑易取且價格低廉，但提取出來的生物堿中水溶性雜質多，交換樹脂法則多使用于工業上，目前熟知的咖啡因就是用該法來進行工業生產[9]。雖然提取生物堿方法眾多，就仙人掌生物堿而言，目前可以借鑒的提取技術還是較少的。

2.3 超聲波法提取生物堿

傳統的醇類溶劑提取法存在提取耗時長、浸取率低、純度不高的缺點，所以我們可以采用超聲波輔助提取法來解決這些問題[10]。超聲波提取法通過釋放高能量的超聲波同仙人掌樣品作用，使仙人掌細胞壁的破裂時間縮短，在這個過程中，因為超聲波產生的振動使細胞內物質的釋放與擴散增強，仙人掌生物堿更容易地溶解到乙醇溶劑中，起到提高效率的作用[11]。首先取適量仙人掌試樣將之粉碎，使用乙醇作為提取溶劑，用超聲波對仙人掌試樣進行作用，使仙人掌中總生物堿溶于乙醇中，再經過一系列操作后萃取，即可得到仙人掌中總的生物堿。超聲波輔助提取法優點明顯：耗時短、純度高，相比傳統的醇提法效率高上不少。

3 仙人掌生物堿生物活性

20世紀90年代，我國從北美地區引進了食用仙人掌，該食用仙人掌在北美地區被當地人當作蔬菜長期食用，可以降低血糖血脂水平，并且還有著美白的效果[12]。通過現代研究我們知道仙人掌中最主要的生物堿是大麥芽堿等，含量最多的大麥芽堿有松弛支氣管平滑肌的作用，這一點可以用于支氣管炎和支氣管哮喘的治療當中[13]。此外郭潤竹[14]等通過實驗對小鼠進行給藥發現大麥芽堿可以抑制高催乳素血癥大鼠泌乳素的分泌；含量第二多的是苯甲酰胺，苯甲酰胺雖然對人類來說具有毒性不能直接應用于藥物方面，但苯甲酰胺可以作為醫藥中間體用于藥物合成[15]。目前仙人掌的生物活性研究已有相當的成果，但這些研究集中于仙人掌中的黃酮和多糖等其他方面，有關仙人掌生物堿生物活性的研究還是相當不足的。

4 結語

仙人掌具有多種天然活性成分，在藥物方面擁有巨大的研發價值，我們仍可以從仙人掌上挖掘更多。這些年來提取技術不斷發展，超聲波提取輔助法作為新興技術彌補了老式醇提法的缺點，可以更有效率地從仙人掌中提取生物堿，我們可以采用正交實驗的方法來確定提取不同種的仙人掌中生物堿的最佳超聲功率、超聲時間、乙醇濃度，三者搭配來更高效地提取仙人掌中的生物堿。仙人掌中生物堿具有松弛支氣管平滑肌，抑制高催乳素血癥大鼠泌乳素分泌的作用，又因為遍布廣、種類多的特點成為眾多學者研究的對象。綜上，仙人掌生物堿在藥物領域還有重大的研究價值，希望此綜述能為后續有關仙人掌生物堿方面的研究提供一定的參考。