现代柱层析技术在中药提取中的作用

现代柱层析技术在中药提取中的作用解红艳 吴建宇（GE Healthcare（通用电气医疗集团）中药化学成分及其复杂, 若要从复杂的混合物中提取对人体有效的单一中药活 性成分,使用传统的方法很难达到高纯度。但灵活综合地应用各种层析技术，如正 相层析，离子交换。分子筛，反相层析，逆流色谱，为中草药的提取提供了一个有 效的技术平台。层析技术具有重复性好，可在线检测，纯度高，易于产业化，易于 自动化，是科学研究和工艺开拓的首选方法。关键词：Sephadex LH-20 Sepharose Q, Sepharose SP, Spurcel5 RPC一应用于中草药纯化的凝胶简介（一）Sephadex LH-20国内外有很多利用 Sephadex LH-20 纯化天然产物的文献报道。可纯化的天然产物 有甙、生物碱、黄酮、内酯、多酚,有机酸及甾类等化合物。虽然 Sephadex LH- 20通常被认为是凝胶过滤的胶，由于它是Sephadex G-25交联羟丙基而成。它除了 具有凝胶过滤作用以外,它还同时具有吸附层析和分配层析的性质。吸附层析依赖 于被分离化合物与凝胶之间的氢键的数量和质量；分配层析依赖于被分离化合物在 流动相（溶剂）和固定相（凝胶）之间的分配,这主要由样品的极性和溶剂的极性 决定的。可利用的有机溶剂通常有丙酮,乙酸已酯,氯仿,三氯甲烷,和四氢呋喃（二）离子交换 Sepharose FF/HP Q,SP,DEAE, CMSepharose Fast Flow Q,SP,DEAE, CM 离子交换介质是以琼脂糖为架的离子交换介 质,具有高流速加上高载量,同时具有高化学稳定性。（三）反相层析 Source RPCSource RPC 是已聚苯乙烯为基架的新一代反相填料,具有极强的化学稳定性,可 耐受强酸强碱，兼容pH1-12，可用1MNaOH在位清洗和消毒，使用寿命长，疏 水性和 Cl8 相近,不仅分辨率高,选择性宽,载量高,颗粒均匀；而且高流速低 反压，非常容易放大。而一般的反相硅胶具有不耐碱，高反压，难装柱，不易放大 的特点。（四）硅胶硅胶 Silica 正相层析是植物化学和中药化学的主流技术，应用非常广泛，是最经典 的分离纯化技术。二.Sephadex LH-20纯化中草药有效成分1 .利用Sephadex LH-20纯化黄酮类物质及黄酮甙黄酮类化合物是泛指两个苯环通过三个碳原子相互联结而成的系列化合物，广泛存 在于天然植物中。在植物体内大部分与糖成甙，一部分以甙元形式存在，大多数呈 黄色或淡黄色。它的生理作用也多种多样。利用Sephadex LH-20纯化黄酮类物质 最经典的例子是对橙皮素，山奈酚和槲皮素的分离。灯盏花具有治疗脑血栓形成、脑栓塞、多发性神经炎等脑血管意外所致的瘫痪 症。现在的中药均是以其总黄酮作为药效成分，利用Sephadex LH-20结合其它方 法就可以将其四种不同的黄酮类物质分开。它们是灯盏乙素(scutellarin)、5， 6, 4-三羟基黄酮-7-0-B- D -半乳糖醛酸苷、灯盏甲素和黄芩素7-0-B- D -吡喃葡 萄糖苷2。为进一步探索其生理机制奠定了基础。另外，梁鸿和赵玉英3等人利用 Sephadex LH-20将柴胡中的八种黄酮类化合物分离。它们是柴胡色原酮酸、芦 丁、槲皮异鼠李素、异鼠李素3-葡萄糖甙、葛根素、7、4 -二羟基-异黄酮-7-葡萄 糖甙、色氨酸。台湾科学家4在Loranthus Kaoi Kiu叶中分离出八种黄酮类物质。它们是1、儿茶 素的混合物2、表儿茶素3、2，4，6-三羟基二氢黄酮4 -0- B - D-乳糖甙，4、 松烯柏素-7-o-B-D-乳糖甙5、山奈酚-3-0-a-D-鼠李糖甙6、山奈酚3，7-二-0- B -D乳糖甙7、槲皮素3-0- a - D-鼠李糖甙8、槲皮素3-0- B - D乳糖甙。在工艺 中，有两步使用Sephadex LH-20。下图！为使用Sephadex LH-20纯化40%大豆异黄酮的浸提混合物，一步就可得到纯度90%以上的大豆异黄酮。下图2为使用Sephadex LH-20纯化红色黄花素图1： Sephadex LH-20纯化大豆异黄酮图2： Sephadex LH-20纯化红色黄花素2.利用Sephadex LH-20纯化皂甙皂甙是存在于植物体内比较复杂的甙类化合物，它的水溶液易引起肥皂样的泡 沫，且多数具有溶血特性。按其甙元结构可分为两大类，其一为甾体皂甙，另一为 三萜皂甙。皂甙的极性较强，分子较大，不容易结晶，易溶于水和醇，难溶于有机 溶剂，而且在同一植物中有很多结构相近的皂甙存在，更增加了分离纯化的困难。 现已有很多报道使用Sephadex LH-20纯化皂甙。Kamel H. Shakker 和 Mirko Bernhardt 等人 13 从 Fagonia indica 中分离出具有治 疗皮肤损害及防御癌症的三萜类化合物皂角苷，其中精细纯化就是使用Sephadex LH-20，其流动相为 17:3 的 Me-H2O。Susanne Valcici4 等利用 Sephadex LH-20 从 Acaena pinnatifida中分离了八种的三萜类化合物。其中既有甾体皂甙，也有三萜皂 甙，所使用的流动相为1： 1的CH2Cl2-Me0Ho3 .利用Sephadex LH-20纯化生物碱生物碱是来源于植物界的一大类含氮有机化合物，大多数具有较复杂的氮杂环 结构，具有广泛的生理活性，是许多中草药和药用植物的有效成分。常见的即包括 吡咯类、哌啶类、吲哚类、咪唑类、奎宁类、苯丙二氮卓类等。在植物中的生物碱 往往是几种或几十种并存，且来源于同一个前体，因此，使用传统的方法很难取得 高纯度的单体。但使用Sephadex LH-20可以获得满意的效果。J. Labrana 和 G.Choyi5 从 Narcissus bujei 中利用 Sephadex LH-20 将石蒜碱和高石蒜 碱有效的进行了分离。K.Schmidt和S.Stoyanova从菌丝体中利用Sephadex LH-20 有效的分离出了嘧啶碱。另外，可利用Sephadex LH-20分离五种具有镇定、催眠 效用的苯丙二氮卓类生物碱；治疗各种疼痛症的腺嘌吟17；治疗肺虚久咳的腺甙浙 贝宁、茄啶18及有起死回生效用的日本附子里的乌头碱19。4.利用Sephadex LH-20纯化有机酸，多酚和醇在中药中常见的有机酸有柠檬酸、苹果酸、琥珀酸、草酸等。它们在植物体内 除少数以游离态存在以外，一般都与钾、钙、镁等金属离子或生物碱成盐。使用 Sephadex LH-20以丙酮作为流动相可以将琥珀酸、马来酸和酒石酸进行分离。在 Sephadex LH-20上也可分离克级量的2-乙酰胺基苯甲酸的两个异构体20。近年 来，利用Sephadex LH-20分离多酚及含多酚的有机酸报道较多，如分离茶多酚的 主要成分儿茶素，在Larix decidue Mill菌根中提取多酚化合物p-羟基苯甲酸葡萄 苷、p-羟苯基葡萄糖、云杉苷、儿茶素和表-儿茶素22，Ryszard Amearowicz等以甲 醇为流动相从扁豆中提取抗氧化多酚活性物质，Marian Naczk等从油菜籽中提取丹 宁酸23。图3为使用Sephadex LH-20纯化迷迭香酸的图谱。图4为分离白藜芦 醇的图谱。mrnH.Bh*imjb u ” manaaaifr5 n:i.u也站hjbuh 加An/11JL-1-N J * J v-JUJd-yL1EEKE|33BlF存测图3： Sephadex LH-20纯化迷迭香酸图4： Sephadex LH-20纯化白藜芦醇三离子交换Sepharose FF/HP Q, SP纯化中草药有效成分1.离子交换纯化生物碱由于生物碱都带有电荷，离子交换是极有效的生物碱分离纯化的方法，具有选择 性强，分辨率高，载量大，再加上离子交换的浓缩效果，特别使用于从大量低含 量的样品中捕获目标单体，再结合反相层析和Sephadex LH-20，可获得高纯度 的有效成分，工艺操作简单，可直接放大。如图5所示五种生物碱在Sepharose SP凝胶中有不同的表现。如利用实际的混合 物样品，我们可将盐酸小檗碱，马钱子碱和粉防己碱进行纯化，如结合其它方 法，就可获得高纯度的样品。图 5：五种生物碱在 Sepharose SP 上的色谱行为，其洗脱顺序依次为咖啡因，阿托品，士的宁， 普鲁卡因和奎宁。2离子交换纯化有机酸 生物体中的有机酸带有负电荷，我们可使用阴离子交换如 Sepharose Q 进行纯化 用 Sepharose Q 可纯化咖啡酸，阿魏酸，三七素，原儿茶酸，香草酸。图 6 ：利用 HiTrap Sr Q HP 在20mM Phosphate pH 12的条件下，用lMNaCl进行梯度洗脱结合反相层析，就可获 得高纯度的甘草酸。图006. ：Se 20. 2 a 1os40e. 2Q3 4化60. 5 608酸. 7 谱100. 8Wast12. e 14.00图 7：Sepharose Q 纯化牛蒡子甙图谱3离子交换纯化甙类物质利用离子交换还可以分离甙类物质，如葛根素，柴胡皂甙C,牛蒡子甙（图7）和 成皮甙等。四反相色谱纯化中草药有效成分1Source 15RPC 纯化生物碱 粉防己碱经离子交换第一步纯化后，第二步可使用 Source 15RPC 纯化就可获 的 98的纯品。其色谱图 8 如示。什图8： Source 15 RPC纯化粉防己碱图谱2Source 15RPC 纯化黄酮类物质利用 Source 15RPC 可分离很多黄酮类物质，如槲皮素，山奈酚和水飞蓟素，橙 皮素等黄酮类物质0000000图9： Source 15RPC纯化槲皮素图谱00图10： Source 15 RPC纯化山奈酚图谱结果讨论：本文讨论了 Sephadex LH-20, Sepharose Q&SP 和 Source 15RPC 在中草药生物碱， 有机酸，黄酮，多酚&醇及皂甙提取中的应用。但若要获得高纯度的样品，需将 上述几种方法有机的结合，才能达到理想的效果。如离子交换 Sepharose Q 和反 相层析Source 15RPC结合进行纯化的工艺有：粉防己碱的纯化工艺，葛根素的 纯化工艺，干草酸的纯化工艺，柴胡皂甙C。Sephadex LH-20在纯化中草药有效 成分时，也常常结合其它的方法。