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(xué)院理學(xué)院 ②海南熱帶海洋學(xué)院水產(chǎn)與生命學(xué)院

現(xiàn)今關(guān)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(rèn)識到仙人掌的價值，其中仙人掌中生物堿類的現(xiàn)階段研究較少，而生物堿在醫(yī)學(xué)領(lǐng)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(zhèn)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(xù)關(guān)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(qū)的仙人掌科植物，其生命力頑強(qiáng)，可以適應(yīng)沙漠干旱貧瘠的環(huán)境條件，我國在明代末期引進(jìn)，之后民間對仙人掌的藥用價值經(jīng)過一定時間的認(rèn)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(jié)：仙人掌味甘性平，補(bǔ)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(qū)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(dá)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(xiàn)狀

在國內(nèi)有關(guān)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(jìn)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(yōu)解：85%的乙醇，超聲持續(xù)12 min，超聲功率保持400 W，還發(fā)現(xiàn)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(zhì)譜聯(lián)用的方法對提已取出的總生物堿進(jìn)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(shí)驗(yàn)，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(jìn)行了優(yōu)化。在國外的學(xué)者當(dāng)中,Sato P.T.[6]對十幾個不同仙人掌中的生物堿含量進(jìn)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(jié)構(gòu)鑒定。Rechel Mata[7]在前人的研究基礎(chǔ)上，通讀多篇文獻(xiàn)，總結(jié)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(dú)特的仙人掌品種中，這更加從側(cè)面說明仙人掌生物堿在將來還可以進(jìn)行更多探索。

2.2 生物堿提取技術(shù)的比較

現(xiàn)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(xì)分，比如溶劑法還能根據(jù)溶劑來進(jìn)一步細(xì)分，常見的溶劑有水、醇和親脂性有機(jī)溶劑，根據(jù)具體生物堿的特性來更換溶劑來可以達(dá)到更好的提取效果[8]。三種方法也各有側(cè)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(zhì)多，交換樹脂法則多使用于工業(yè)上，目前熟知的咖啡因就是用該法來進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)[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(shù)還是較少的。

2.3 超聲波法提取生物堿

傳統(tǒng)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(diǎn)，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(xì)胞壁的破裂時間縮短，在這個過程中，因?yàn)槌暡óa(chǎn)生的振動使細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的釋放與擴(kuò)散增強(qiáng)，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(jìn)行作用，使仙人掌中總生物堿溶于乙醇中，再經(jīng)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(yōu)點(diǎn)明顯：耗時短、純度高，相比傳統(tǒng)的醇提法效率高上不少。

3 仙人掌生物堿生物活性

20世紀(jì)90年代，我國從北美地區(qū)引進(jìn)了食用仙人掌，該食用仙人掌在北美地區(qū)被當(dāng)?shù)厝水?dāng)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(xiàn)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(diǎn)可以用于支氣管炎和支氣管哮喘的治療當(dāng)中[13]。此外郭潤竹[14]等通過實(shí)驗(yàn)對小鼠進(jìn)行給藥發(fā)現(xiàn)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(yīng)用于藥物方面，但苯甲酰胺可以作為醫(yī)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(dāng)?shù)某晒?，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(guān)仙人掌生物堿生物活性的研究還是相當(dāng)不足的。

4 結(jié)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(fā)價值，我們?nèi)钥梢詮南扇苏粕贤诰蚋?。這些年來提取技術(shù)不斷發(fā)展，超聲波提取輔助法作為新興技術(shù)彌補(bǔ)了老式醇提法的缺點(diǎn)，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(shí)驗(yàn)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?yàn)楸椴紡V、種類多的特點(diǎn)成為眾多學(xué)者研究的對象。綜上，仙人掌生物堿在藥物領(lǐng)域還有重大的研究價值，希望此綜述能為后續(xù)有關(guān)仙人掌生物堿方面的研究提供一定的參考。