淺析天然產(chǎn)物分離純化新技術(shù)

郎宸用

（吉林化工學(xué)院生物與食品工程學(xué)院，吉林吉林 132022）

天然產(chǎn)物是從有機(jī)整體中分離提取出的物質(zhì)，如動(dòng)物、植物、微生物等。天然產(chǎn)物內(nèi)部有機(jī)組成部分較多，依據(jù)內(nèi)部物質(zhì)特性可廣泛應(yīng)用到醫(yī)療領(lǐng)域、食品領(lǐng)域等。其中植物源成分多以黃酮類化合物為主，作為多酚類物質(zhì)中的一個(gè)分支，內(nèi)部化學(xué)結(jié)構(gòu)的特殊性令其成為已經(jīng)化合物種類最多的物質(zhì)。目前，天然產(chǎn)物的應(yīng)用大多以醫(yī)療領(lǐng)域?yàn)橹?，如中藥、保健藥等，但從我國現(xiàn)有的技術(shù)來講，天然產(chǎn)物的分離純化工藝水平仍存在欠缺之處，在技術(shù)細(xì)節(jié)部分仍難以發(fā)揮出專業(yè)優(yōu)勢(shì)。而從實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域來講，技術(shù)特性本身的提升則代表著其在未來領(lǐng)域中的發(fā)展態(tài)勢(shì)，為此，應(yīng)加大技術(shù)的研發(fā)力度，以提升天然產(chǎn)物制取的精度，增加行業(yè)領(lǐng)域的經(jīng)濟(jì)效益。

1 膜分離純化技術(shù)

膜分離技術(shù)作為一種物理操作工序，在膜界參數(shù)的設(shè)定下，對(duì)物質(zhì)本身進(jìn)行精度過濾。膜分離技術(shù)環(huán)境應(yīng)在常溫下進(jìn)行，由于其反應(yīng)機(jī)理較為簡便，且反應(yīng)過程中消耗能量較少，對(duì)于熱量變動(dòng)范圍具有較大的敏感特性，極大擴(kuò)展膜技術(shù)的應(yīng)用范疇。如在大豆蛋白進(jìn)行制取時(shí)，采用電酸法、沉淀法、膜透法等，可精準(zhǔn)對(duì)大豆物質(zhì)進(jìn)行離析，然后再對(duì)所得蛋白進(jìn)行酸堿度比對(duì)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)比對(duì)，膜透法的離析效果較為明顯，大豆蛋白內(nèi)含有的礦物質(zhì)較少，且溶解值較大，當(dāng)逐漸降低溶解液的PH值時(shí)，大豆蛋白的溶劑值將呈現(xiàn)出上升趨勢(shì)，在PH值為3.4時(shí)，溶解度最大，而在同等pH值條件下，果汁飲品內(nèi)的含量值則呈現(xiàn)出較大優(yōu)勢(shì)。為此，可得出此類提取物為果汁飲品提供較大的價(jià)值。

2 分子印跡技術(shù)

分子印跡技術(shù)是化學(xué)分離中的典型代表，其將化學(xué)專業(yè)、生物專業(yè)、材料專業(yè)等進(jìn)行融合，為天然產(chǎn)物的提取制訂出定性化路徑。在實(shí)際應(yīng)用過程中，分子印跡對(duì)物質(zhì)的分子架構(gòu)形式進(jìn)行分析，并將其映射到某一個(gè)固定分離節(jié)點(diǎn)上，進(jìn)而形成聚合物。而從聚合物本身特性來講，其是將節(jié)點(diǎn)上的分子進(jìn)行互補(bǔ)型匹配，并以分子共價(jià)形式進(jìn)行結(jié)合，添加交聯(lián)劑作為分子反應(yīng)催生物，以加快分子之間的反應(yīng)。待完成相應(yīng)的反應(yīng)后，將節(jié)點(diǎn)上的分子提取出來，節(jié)點(diǎn)分子的預(yù)留位則形成一定空洞點(diǎn)，在有序性的排列下，生成高聚合物。分子印跡技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用在當(dāng)前天然產(chǎn)物領(lǐng)域具有較大的發(fā)展空間，主要是由于反應(yīng)發(fā)生體系具備較強(qiáng)的環(huán)境抗壓能力，且在分子聚合過程中，有一定的軌跡可尋，在高反應(yīng)強(qiáng)度、高辨別優(yōu)勢(shì)的前提下，令技術(shù)本身具備一定的反應(yīng)穩(wěn)定性。同時(shí)，此類技術(shù)的應(yīng)用范疇較廣，其不僅可對(duì)天然產(chǎn)物進(jìn)行分離純化，還可對(duì)金屬離子、有機(jī)生物分子等進(jìn)行分析，在多適用性的反應(yīng)條件下，極大增強(qiáng)技術(shù)本身的屬性。

3 分子蒸餾技術(shù)

分子蒸餾技術(shù)作為二十世紀(jì)中期的一項(xiàng)技術(shù)，在科學(xué)技術(shù)水平的逐漸提升下，其衍生類真空蒸餾技術(shù)已逐漸趨于成熟。真空蒸餾技術(shù)可將物質(zhì)分離出水相分子及時(shí)排除到裝置外，在空氣壓強(qiáng)的作用下可有效避免水相分子出現(xiàn)回流效應(yīng)，以提升蒸餾質(zhì)量。與此同時(shí)，在真空環(huán)境下，待分離物質(zhì)的沸點(diǎn)較低，同等溫度設(shè)置下，可對(duì)具有熱敏性的物質(zhì)進(jìn)行溫度防控，以減少物質(zhì)高溫下觸發(fā)的機(jī)理突變現(xiàn)象。從反應(yīng)原理來講，低沸點(diǎn)操控性形式令其具備廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，如食品、化工、醫(yī)藥等方面。在實(shí)際反應(yīng)過程中，真空分子蒸餾技術(shù)屬于即時(shí)性蒸餾的一種，在對(duì)混合物分子進(jìn)行離析時(shí)，由于整體反應(yīng)環(huán)境處于真空下，各分子在受熱過程中運(yùn)動(dòng)速率將呈現(xiàn)出不同狀態(tài)，如未能達(dá)到物質(zhì)本身的沸點(diǎn)而分離時(shí)，則物質(zhì)受熱時(shí)間將極大縮短，進(jìn)而加快實(shí)際蒸餾分離效率。從物質(zhì)分子運(yùn)動(dòng)角度來看，此類分離形勢(shì)并不是以分子團(tuán)為主，而是通過各分子實(shí)際運(yùn)動(dòng)速率來進(jìn)行差異化分離。在對(duì)液體進(jìn)行分離時(shí)，則應(yīng)先對(duì)物體進(jìn)行加熱處理，待達(dá)到液體自身沸點(diǎn)時(shí)，則液體將自動(dòng)分離出氣相分子。從物質(zhì)分子體積來看，內(nèi)部分子直徑、運(yùn)動(dòng)效率、自由程距離等，則是液體分離的基礎(chǔ)，當(dāng)氣相分子質(zhì)量較輕時(shí)，其在運(yùn)動(dòng)過程中，如未能達(dá)到液體的冷凝基準(zhǔn)面時(shí)，則氣相分子將呈現(xiàn)溢出現(xiàn)象，反觀，重質(zhì)量分子則由氣相轉(zhuǎn)變?yōu)橐合?，運(yùn)用此種形式可完整的將各類分子進(jìn)行分離。

4 多孔炭材料吸附技術(shù)

利用多孔炭材料對(duì)物質(zhì)內(nèi)含有的化合物進(jìn)行吸附，其多孔結(jié)構(gòu)可容納更多的分子化合物，以降低整體操作成本。此外，多孔炭材料本身具有的特性可有效增加反應(yīng)過程中的容錯(cuò)性，通過對(duì)待吸附材料的分析，材料合適的炭材料，可形成定向化分子吸附體系，以提升整體反應(yīng)效率。例如，在對(duì)傘形科植物的天然產(chǎn)物阿魏酸進(jìn)行分離純化時(shí)，以粉末、顆粒兩種吸附材料進(jìn)行分離。在低濃度反應(yīng)時(shí)，阿魏酸在炭粉末上的吸附效果較大，造成此種現(xiàn)象的主要原因是由于炭粉末與化合物的接觸面積較大，在同質(zhì)量、同體積的前提下，粉末的擴(kuò)散性要高于顆粒狀態(tài)。在完成吸附后，可利用低濃度氫氧化鈉溶液，將炭粉末上的阿魏酸化合物進(jìn)行分離，以此來制備出較高純度的物質(zhì)。

此外，碳納米管反應(yīng)基體的研發(fā)，極大增強(qiáng)炭材料物質(zhì)本身的反應(yīng)特性，在納米級(jí)吸附條件下，可令物質(zhì)中的化合物實(shí)現(xiàn)精分，此種特性令碳納米管在藥物、染料領(lǐng)域等具備較大的價(jià)值。例如，在利用炭納米管分離藥物化合物時(shí)，由于藥物本身屬于高極性化合物，利用納米吸附工藝，可對(duì)抗生素類化合物進(jìn)行有效吸附，而傳統(tǒng)的石墨碳化反應(yīng)的吸附效果較弱，為此，在同等條件下，碳納米管具備高質(zhì)量、高吸附的優(yōu)勢(shì)。

5 逆流色譜分離純化技術(shù)

逆流色譜技術(shù)是指溶液之間進(jìn)行反應(yīng)的一種形式，當(dāng)兩種化學(xué)特性、物理特性均不同的融合進(jìn)行融合時(shí)，內(nèi)在分子將呈現(xiàn)出無規(guī)則動(dòng)態(tài)特性，此時(shí)在兩種溶液中添加聚四氟乙烯物質(zhì)，令溶液呈現(xiàn)出單體單向流動(dòng)特性，在分子導(dǎo)向作用下，兩種溶液的分子可實(shí)現(xiàn)滲透、接觸的現(xiàn)象。而從溶液本身特性來講，如溶液間的組分特性相差較大時(shí)，在分子接觸過程中，將產(chǎn)生重新分配的現(xiàn)象，此時(shí)分子在高速移動(dòng)狀態(tài)下，物質(zhì)將自動(dòng)組分分離，以得出相應(yīng)的產(chǎn)物。

6 凝膠層析分離純化技術(shù)

凝膠層析主要是對(duì)黃酮類化合物進(jìn)分析，其與傳統(tǒng)的硅膠層析模式相比，具有較大的吸附能力、荷載能力等，且對(duì)非特異性分子具有一定的阻抗作用，其內(nèi)部流動(dòng)相多以有機(jī)溶劑為主，在相位的逆向結(jié)合形式下，其對(duì)天然產(chǎn)物的承載能力為自身的2.5倍，且可分離出多種化合產(chǎn)物。如在對(duì)天然產(chǎn)物杏黃酮進(jìn)行分離純化時(shí)，依托于sephardexLH-50可對(duì)杏黃酮進(jìn)行介質(zhì)分離，且分子化合物的承載量為80～120mg/ml，但其在分離過程中易發(fā)生漲落現(xiàn)象，對(duì)化合物自身的精度造成一定影響。

結(jié)語：

綜上所述，天然產(chǎn)物在藥品行業(yè)、食品行業(yè)等方面具有重要的價(jià)值，在科學(xué)技術(shù)的不斷革新下，分離純化技術(shù)體系也在不斷完善，現(xiàn)有的分離純化技術(shù)基本可滿足天然產(chǎn)物提取需求，但在實(shí)際分離過程中也存在一定的弊端。為此，在未來發(fā)展過程中，應(yīng)加大技術(shù)的革新效率，以制備出高純度的天然產(chǎn)物，為行業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。