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

章 晗 季 慧 黃越燕

嘉興學(xué)院醫(yī)學(xué)院，浙江 嘉興 314001

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

章 晗 季 慧 黃越燕*

嘉興學(xué)院醫(yī)學(xué)院，浙江 嘉興 314001

大孔樹脂技術(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，針對大孔樹脂技術(shù)在純化生物堿中的發(fā)展前景及存在的問題進(jìn)行分析討論。

大孔樹脂技術(shù)；中藥；生物堿

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，并開發(fā)成為具有自主知識產(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)約能源和時間。大孔吸附樹脂是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的一類具有大孔結(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。本文主要對大孔吸附樹脂技術(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 大孔吸附樹脂的分離原理和特性

大孔樹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，對熱穩(wěn)定、機(jī)械強(qiáng)度好。③操作工藝簡單、無需特殊設(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 大孔樹脂技術(shù)在中藥生物堿富集純化中的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 吡啶類生物堿 李成帥等[4]篩選出大孔吸附樹脂對苦參總堿的靜態(tài)吸附較強(qiáng)的H103樹脂，研究其動態(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)，對大孔吸附樹脂純化工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)選，得到AB-8大孔吸附樹脂最佳工藝：pH為10.0，徑高比1∶3，1.5BV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10.3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脂對白胡椒中胡椒堿提取物的純化效果，確定HPD722大孔樹脂為最佳樹脂，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2.6mg/mL，流速3mL/min，上樣體積110mL，200mL無水乙醇洗脫，吸附率53.059%，解析率69.012%，胡椒堿得率可達(dá)36.617%。

2.2 異喹啉類生物堿 林葉新等[7]采用AB-8大孔樹脂對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8.7mg/mL樹脂，吸附及洗脫體積流量1.0mL/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73.2%的小檗堿。呂子明等[8]從9種樹脂中優(yōu)選出D141大孔吸附樹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67.71%。況曉等[9]采用HPD100大孔樹脂純化黃連和黃柏總生物堿，其動態(tài)純化條件為上樣液濃度為含生藥0.1g/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)對延胡索乙素的提取純化因素進(jìn)行優(yōu)化，其提取液用1.5倍量的WLD大孔吸附樹脂吸附，以3倍樹脂量的70%乙醇洗脫時，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大孔樹脂對元胡總生物堿的純化工藝為：上樣量1.5BV，上樣液pH為3.5～4.5，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種大孔吸附樹脂分離和純化延胡索總生物堿的效果，D141大孔樹脂最佳純化工藝條件為：樣液濃度0.35g生藥/mL，徑高比1∶6，吸附流速4 BV/h，采用0.3% NaCl溶液7BV和純水1BV除雜，4BV60%乙醇和4BV90%乙醇以5.5BV/h流速洗脫，得到純度82.0%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大孔樹脂對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大孔吸附樹脂純化北豆根總生物堿的最大吸附量為0.7g/g(藥材量:樹脂濕重)，上樣液濃度0.2g/mL，吸附流速0.5BV/h，以4BV30%乙醇以1BV/h流速洗脫，終產(chǎn)品生物堿純度可達(dá)70.79%。

2.3 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脂對吳茱萸堿的純化效果，研究發(fā)現(xiàn)D-101型大孔樹脂對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1.29%提高至26.77%。

金文淑等[16]優(yōu)選X-5型大孔吸附樹脂純化益髓通經(jīng)方中馬錢子生物堿，上樣液質(zhì)量濃度0.1g/mL，上樣速度1.0mL/min，上樣4BV2h，以1BV水洗除雜，6BV50%乙醇以2.0mL/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樹脂分離長春花中長春堿和長春新堿效果佳，90%乙醇溶液以1.5BV/h速度洗脫，吸附量達(dá)74.5mg/g。

2.4 萜類生物堿 林麗等[18]采用正交設(shè)計(jì)優(yōu)選大孔樹脂對鐵棒錘烏頭堿的純化條件，得到最佳純化條件為HPD-722型樹脂，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0.2g/mL，pH為5.0，洗脫液乙醇體積分?jǐn)?shù)75%。

楊潔紅等[20]考察大孔吸附樹脂對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0.0578mg/mL，洗脫液乙醇濃度為90%。

李勇超等[21]采用D4020大孔樹脂對紅豆杉產(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1.5mL/min，7倍量的80%乙醇-水溶液以0.5mL/min洗脫，得到紫杉醇的純度提高了6倍。

2.5 甾體類生物堿 張劍光等[22]從7種大孔樹脂篩選得到HPD100對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0.293g生藥/mL，pH值11.6，6BV80%乙醇洗脫，流量2BV/h，可使純度達(dá)到51.92%。周歡等[23]通過正交設(shè)計(jì)優(yōu)化得到浙貝母總生物堿的提取分離工藝，以D1300大孔樹脂，95%乙醇液作洗脫劑，上樣pH9.0，原液濃度0.1mol/L時為最佳純化條件。

2.6 有機(jī)胺類生物堿 李曉靜等[24]從5種大孔樹脂中篩選出LSA5B型大孔吸附樹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1.5BV/h，吸附pH 值2.5，秋水仙堿飽和吸附量26.49mg/g，采用8BV蒸餾水除雜，70%乙醇作洗脫劑，洗脫流量1.5BV/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]通過等溫靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)研究認(rèn)為大孔樹脂AB-8和D101對麻黃堿及偽麻黃堿的吸附屬于自發(fā)的物理吸附過程。

2.7 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含量測定，篩選出HPD100大孔樹脂，用于富集純化雷公藤提取物時吸附量、解吸附量、解吸附率均較高。

羅婭君等[27]以喜樹堿吸附率和解析率為指標(biāo)篩選出AB-8大孔樹脂，可用于有效吸附馬比木中的喜樹堿，最佳吸附條件為樣品液質(zhì)量濃度0.087mg/mL，樣品液體積流量0.5mL/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大孔樹脂對喜樹堿的靜態(tài)吸附效果好，同時發(fā)現(xiàn)新樹脂吸附一次，吸附率下降30%，每次使用后需對樹脂進(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種大孔樹脂對天仙子總生物堿的吸附和解吸附行為，結(jié)果發(fā)現(xiàn)LSA5B型大孔吸附樹脂對天仙子總生物堿分離純化效果最好，最佳富集工藝為以 1.5BV/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1.5 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脂在純化生物堿成分時，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。

大孔吸附樹脂的吸附效果可以受到樹脂自身的結(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)用過程中需對新樹脂進(jìn)行預(yù)處理，篩選合適的樹脂和洗脫劑，通過試驗(yàn)確定適宜的吸附和洗脫條件，并對反復(fù)吸附失效后的樹脂進(jìn)行再生處理。深入研究其大孔樹脂的吸附機(jī)制，可獲得對生物堿類成分的吸附規(guī)律，從而篩選有效樹脂，也利于開發(fā)合成針對生物堿富集純化的樹脂。

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

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(編輯：陶希睿)

更正證明

我刊2016年11月上半月刊第25卷(總第290期)第76至79頁發(fā)表的《黃芪泡服聯(lián)合甲鈷胺治療糖尿病周圍神經(jīng)病變50例臨床觀察》一文，第二作者姓名“王志文”應(yīng)為“王志義”。

特此更正。

《中國民族民間醫(yī)藥》雜志社

編輯部

2016年12月2日

Based on the Technology of Macroporous Resin Purification of Enrichment of the Progress of the Application of Traditional Chinese Medicine Alkaloids

ZHANG Han JI Hui HUANG Yueyan*

Jiaxing University College of Medicine, Jiaxing 314001, China

Macroporous resin technology has the advantages of good adsorption effect, stable property, low cost and so on. It has been widely used in the enrichment and purification of alkaloids in traditional Chinese medicine. According to the different structure types of alkaloids，this paper reviewed the present situation of the application of macroporous resin in the separation and purification of natural alkaloids. The development prospect and existing problems of macroporous resin in purification of alkaloids are discussed.

Macroporous Resin Technology; Traditional Chinese Medicine; Alkaloids

2016-10-09

浙江省教育廳科研課題(項(xiàng)目編號：Y201431468)；嘉興市科技計(jì)劃課題(項(xiàng)目編號：2016AY23096)浙江省大學(xué)生科技創(chuàng)新活動計(jì)劃項(xiàng)目(編號：2016R41709)；嘉興學(xué)院重點(diǎn)SRT項(xiàng)目(編號：851715066)。

章晗(1993-)，女，本科在讀。E-mail：350737288@qq.com

黃越燕，女，副教授，研究方向?yàn)橹兴幩巹W(xué)與中藥藥理學(xué)研究。E-mail：hyylinda@163.com

R284

A

1007-8517(2016)23-0065-04