苦參中苦參堿與苦參素提取研究

摘 要：本文采用苦參為原料，經(jīng)純水提取，料液比為1∶10，將甲醇進(jìn)行醇沉。在酸性條件下，乙酸乙酯萃取除雜pH為1～3，在強(qiáng)堿條件下三氯甲烷萃取除雜pH為10～13。合并三氯甲烷有機(jī)相濃縮至干，得到苦參堿高含量粗品，用丙酮溶解做重結(jié)晶，冷卻析出，得到高純度苦參堿。利用氧化還原反應(yīng)完成苦參堿與苦參素間的相互轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化率＞95%，從原料方面降低了生產(chǎn)成本且操作步驟簡單，解決了工業(yè)化生產(chǎn)問題。同時，苦參堿與苦參素相互轉(zhuǎn)化，達(dá)到了純度超過98%的原料藥級別，為苦參堿與苦參素單體的提取和純化技術(shù)提供了科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：苦參堿；苦參素；提取；結(jié)晶

中圖分類號：R 284 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

苦參（Sophora flavescens），別名野槐、好漢枝、苦骨、地骨、地槐、山槐子、川參、鳳凰爪和牛參等，是一種傳統(tǒng)中藥材，自古以來便在中國和亞洲其他國家的民間醫(yī)藥中占有重要地位。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展，研究人員開始通過現(xiàn)代醫(yī)學(xué)和藥理學(xué)方法，探究苦參及其主要活性成分——苦參堿（Matrine）與苦參素（Oxymatrine，又名氧化苦參堿）的藥效機(jī)制與應(yīng)用價值。

目前，苦參尚未由人工引種栽培，生長于海拔1500m地區(qū)的山坡、沙地、草坡、灌木林以及田野，主要分布于中國大陸、朝鮮、日本、印度以及俄羅斯等地?？鄥⒂星鍩?、燥濕、殺蟲和利尿的功效。多用于治療熱痢、便血、黃疸、尿閉、赤白帶下、陰腫、陰癢、濕疹、濕瘡、皮膚瘙癢、疥癬、麻風(fēng)以及滴蟲性陰道炎等[1]。

1 苦參概況

作為苦參的主要生物堿成分，苦參堿和苦參素具有顯著的抗炎、抗病毒、抗腫瘤效果以及可用于免疫調(diào)節(jié)等多方面的藥理活性?，F(xiàn)代研究表明，苦參堿和苦參素在治療心血管疾病、肝病、皮膚病等方面具有良好的效果，尤其是在中藥制劑和復(fù)合制劑中的應(yīng)用中，更凸顯其潛在的醫(yī)療價值。

1.1 不同產(chǎn)地苦參中3種生物堿含量

用高效液相色譜儀方法測定9個地區(qū)苦參中主要生物堿的含量，結(jié)果見表1。

在各產(chǎn)地的苦參中，苦參素均比苦參堿含量高[2]，其中產(chǎn)自甘肅的苦參的苦參素含量最高，其次是青海，產(chǎn)自廣西的苦參素最低，因此采購苦參應(yīng)選產(chǎn)地為甘肅、青海一帶的苦參[3]。

1.2 生物堿的提取與分離技術(shù)

1.2.1 生物堿的提取

國內(nèi)、外主要用水提、醇提和超臨界萃取等方法提取生物總堿，再用層析等方法分離各單體。陳靜等發(fā)表在《廣東化工》的論文試驗結(jié)果表明，純水對苦參堿和苦參素的提取效果優(yōu)于乙醇溶液，在純水用量是苦參飲片質(zhì)量的10倍、超聲時間45min、溫度80℃的條件下，苦參堿和苦參素的總浸出率為46.5%。仝燕發(fā)表在《中國實驗方劑學(xué)》的論文中以總生物堿提取率為指標(biāo)，考察冷浸、滲漉和水煎煮3種提取工藝。以總生物堿和氧化苦參堿含量為指標(biāo)，結(jié)果表明，最佳提取工藝為1％醋酸水溶液冷浸3次。付起鳳等對超聲法提取苦參中苦參堿和苦參素效果的提取時間、提取溫度、提取頻率和提取次數(shù)4個影響因素進(jìn)行正交試驗，結(jié)果表明，苦參藥材粗粉在提取溫度50℃、提取時間0.5h、超聲頻率35kHz、提取1次的條件下，可達(dá)到最佳提取效果。陳遠(yuǎn)谷等[4]比較了沸水煎煮提取、乙醇提取、酸水提取、堿性乙醇回流提取、乙醇超聲提取和堿性氯仿超聲提取6種方法提取的苦參生物堿后，所得結(jié)論如下：堿性氯仿超聲提取法取得的總生物堿含量最高，堿性乙醇回流提取法和乙醇超聲提取法與其接近；堿性氯仿超聲提取法取得的氧化苦參堿含量最高；乙醇超聲提取法取得的槐定堿含量最高；沸水煎煮提取法取得的苦參堿含量最高。綜合考慮提取率、生產(chǎn)成本和安全性，乙醇超聲提取法最佳。

1.2.2 生物堿的分離技術(shù)

利用生物堿不同的堿性，可以對其進(jìn)行分離。向總生物堿的鹽類水溶液中添加堿性試劑，使生物堿游離，控制堿性的強(qiáng)弱或加堿量，就可以分離出不同堿性的生物堿。例如分離出蘿芙木中的生物堿，當(dāng)pH=2時分離出弱堿，當(dāng)pH≈6～7時分離出中強(qiáng)堿，當(dāng)pH=10時分離出強(qiáng)堿[5]。這樣分離后得到的仍然是混合物，但可以達(dá)到初步分離的目的。利用生物堿不同的吸附性能，用氧化鋁、硅膠、硅藻土和酸性白土等，通過吸附層析法和薄層層析法進(jìn)行分離。

金志敏發(fā)表了專利論文《一種從苦參總堿中分離苦參堿和氧化苦參堿的方法》。所述方法如下：先檢測苦參中苦參總堿的含量，然后將苦參總堿溶于水中，加入金屬鹵化物MYz和HY溶液，所述M為三價Fe、Cu、Zn、Al或Mn、z為M的化合價，Y、N分別為獨立的Cl、Br或I。在溫度60℃～100℃下攪拌反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至0℃～30℃，靜置析出晶體，過濾得到濾餅A和濾液A。氧化苦參堿留在濾液A中，濾餅A為苦參堿晶體粗品。詹原堯在試驗中用離子交換法和醇提法提取、分離、純化苦參堿和氧化苦參堿，利用氧化苦參堿難溶于乙醚的性質(zhì)，在三氯甲烷濃縮液中加入乙醚，使氧化苦參堿析出、沉淀、過濾并分離，乙醚層含苦參堿，沉淀層為氧化苦參堿。他又用薄層層析法、紙層析與標(biāo)準(zhǔn)品對照法判斷從苦參中提取的是否為苦參堿和氧化苦參堿。結(jié)果表明，用薄層層析法測定出氧化苦參堿的極性大于苦參堿。

1.3 生物堿的純化技術(shù)

1.3.1 硫氰化鉻銨沉淀生物堿

用硫氰化鉻銨沉淀生物堿時，通常先用酸調(diào)節(jié)堿性溶液，得到pH約為2。然后滴加飽和的硫氰化鉻銨水溶液，使沉淀完全。過濾后將沉淀溶解于丙酮中，加入硫酸銀飽和水溶液，硫氰化鉻根轉(zhuǎn)為銀鹽沉淀，生物堿則轉(zhuǎn)為硫酸鹽，溶解于溶液中。繼續(xù)加入精確計算量的氯化鋇水溶液，使過量的硫酸根離子成為硫酸鋇和氯化銀并析出。生物堿的硫酸鹽變?yōu)辂}酸鹽，過濾除掉沉淀。將溶液蒸發(fā)干就可以得到生物堿的鹽酸鹽。

1.3.2 離子交換樹脂

除了運(yùn)用上述辦法分解生物堿的硫氰化鉻鹽外，還可以將生物堿的硫氰化鉻鹽的丙酮溶液通過氯型陰離子交換樹脂，直接得到生物堿的鹽酸鹽，或者通過陽離子交換樹脂，用氨水洗脫，就可以得到游離的生物堿。

1.3.3 磷鎢酸試劑沉淀生物堿

用磷鎢酸試劑沉淀生物堿，先將堿溶液用硫酸酸化，然后加入10%的磷鎢酸水溶液，完全過濾沉淀。用水洗滌沉淀，加入適量固體碳酸鉀，研磨均勻。干燥后放入索氏提取器中，用無水乙醇提取至不顯生物堿反應(yīng)，回收溶劑就可以得到水溶性生物堿。如果含有少量無機(jī)鹽，用無水乙醇反復(fù)處理幾次就可以除去。

2 苦參堿和苦參素的測定

苦參成分主要包括苦參堿、苦參素、槐果堿、氧化槐果堿和槐定堿等多種生物堿，其中苦參堿、苦參素的含量最高。

苦參堿分子式為C15H24N2O，化學(xué)結(jié)構(gòu)如圖1所示?？鄥⑺胤肿邮綖镃15H24N2O2，化學(xué)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

苦參藥材來自甘肅省，為秋季采收，由陜西聯(lián)同通用標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)服務(wù)有限公司鑒定。根據(jù)《中華人民共和國藥典》規(guī)定的藥材粉碎方法粉碎，精密稱定適量樣品到50 mL容量瓶，經(jīng)甲醇超聲溶解后轉(zhuǎn)移到容量瓶中，用甲醇定容至刻度。檢測波長為220nm，流動相為乙腈∶0.02%醋酸銨-三乙胺水溶液（V/V）=30∶70。

所選苦參原藥材中苦參堿與苦參素含量測定結(jié)果色譜圖如圖3所示。其中橫坐標(biāo)的時間即色譜分析過程中的流動時間；縱坐標(biāo)單位mAU是一個通常用于表征色譜峰大小的單位，反映了樣品中各個組分的濃度。檢測結(jié)果為苦參堿含量0.25%，苦參素含量1.88%。

3 苦參堿的分離純化

將原料用純水回流提取3次，每次1h，過濾后合并濾液，再濃縮至浸膏狀，相對密度約為1.1。經(jīng)檢測，藥渣中無苦參堿和苦參素[6]。通過樹脂柱分離純化、柱層析分離和萃取分離3種方法進(jìn)行分離純化，分別提取濃縮浸膏50g，得到苦參堿與氧化苦參堿，具體結(jié)果見表2。

結(jié)果表明，苦參堿與苦參素的性質(zhì)很相近，用溶媒法、重結(jié)晶、硅膠柱層析或者氧化鋁柱層析分離苦參素，實際得到的都是含有苦參堿或者氧化槐果堿的混合結(jié)晶。直接萃取比傳統(tǒng)方法，加入大量乙醚的方法簡單得多，且消耗溶劑少，易于回收套用，成本低且安全性高。所以單獨做苦參堿萃取方法比較優(yōu)于其他方法。

4 苦參化與純化

4.1 試驗步驟

4.1.1 氧化反應(yīng)

取苦參堿含量約95%的50g苦參，用10倍30%的雙氧水溶液攪拌至完全溶解，放入磁力加熱攪拌器升溫60℃反應(yīng)，保溫，當(dāng)反應(yīng)1h、5h、10h、15h、24h、30h時分別取樣檢測，用薄層色譜硅膠板跟蹤檢測24h，反應(yīng)基本完全。濃縮反應(yīng)液，用鹽酸將濃縮液調(diào)至強(qiáng)酸性，用乙酸乙酯萃取1次，保留水相，用氫氧化鈉水溶液將水相調(diào)至強(qiáng)堿性，加三氯甲烷，置于分液漏斗中，充分?jǐn)嚢?，混勻后靜置2h，分層后收集下層三氯甲烷，繼續(xù)萃取，加3倍三氯甲烷重復(fù)上述操作3次，合并三氯甲烷，減壓濃縮至少量，放置于4℃冰箱內(nèi)過夜結(jié)晶，過濾烘干后經(jīng)高效液相色譜儀檢測，苦參堿含量為98.2%。

4.1.2 還原反應(yīng)

取苦參素含量約95%的50g苦參，用15倍10%的稀鹽酸充分?jǐn)嚢枞芙狻Ｔ诔叵录尤脘\粉1.5g，緩慢攪拌，當(dāng)反應(yīng)1h、5h、10h、15h、24h和30h時分別取樣檢測，用薄層色譜硅膠板跟蹤檢測15h，反應(yīng)基本完全。濃縮反應(yīng)液，用鹽酸將濃縮液調(diào)至強(qiáng)酸性，用乙酸乙酯萃取1次，保留水相。用氫氧化鈉水溶液將水相調(diào)至強(qiáng)堿性，加三氯甲烷，置于分液漏斗中，充分?jǐn)嚢杌靹蚝箪o置2h，分層后收集下層三氯甲烷有機(jī)相，繼續(xù)萃取。加3倍三氯甲烷，重復(fù)上述操作3次，合并三氯甲烷有機(jī)相減壓濃縮至干，加6倍丙酮加熱完全溶解，緩慢降溫至室溫結(jié)晶。經(jīng)高效液相色譜儀檢測，用高效液相色譜儀檢測過濾的晶體苦參堿，其中苦參素為99.1%。

4.2 試驗結(jié)果與分析

不同反應(yīng)時間段的氧化反應(yīng)與還原轉(zhuǎn)化率見表4。

4.2.1 反應(yīng)時間的影響

氧化反應(yīng)結(jié)果隨時間的變化規(guī)律如下：由薄層色譜可看出，隨著時間延長，苦參堿的轉(zhuǎn)化率不斷提高，至24h時反應(yīng)已經(jīng)完全進(jìn)行，因此將24h作為最佳反應(yīng)時間，不需要延長時間[7]。

還原反應(yīng)結(jié)果隨時間的變化規(guī)律如下：由薄層色譜可看出，隨著時間延長，苦參堿的轉(zhuǎn)化率不斷提高，至15h時反應(yīng)已經(jīng)完全進(jìn)行，因此將15h作為最佳反應(yīng)時間，不需要延長時間[7]。

4.2.2 反應(yīng)溫度的影響

本文試驗中，反應(yīng)時間固定，根據(jù)反應(yīng)摩爾比計算反應(yīng)需要的氧化劑與還原劑的計量比，在不同反應(yīng)溫度的單因素條件下進(jìn)行試驗，最終確定在60 ℃的條件下，雙氧水總摩爾比為4∶1，在氧化反應(yīng)24h的條件下，苦參堿可以比較完全地轉(zhuǎn)化成苦參素[8]。在不同反應(yīng)溫度的單因素下進(jìn)行試驗，最終確定在常溫條件下，鋅粉總摩爾比為5∶1，還原不用加熱反應(yīng)15h的條件，苦參素可以比較完全地轉(zhuǎn)化成苦參堿。經(jīng)過簡單結(jié)晶，可獲得純度gt;98%的目標(biāo)產(chǎn)物，從而提高了苦參堿與苦參素的收率[9]。

5 結(jié)論

本文研究了低污染的苦參總堿用純水提取、苦參堿與苦參素的分離純化以及苦參堿與氧化苦參堿間氧化還原的一系列步驟。雖然在天然物的提取、分離等處理技術(shù)中有機(jī)溶劑的使用是不可缺少的，但是本文使用的提取過程減少了有機(jī)溶劑的使用，無論是在收率還是純度上，本文方法都有較大優(yōu)勢。在生產(chǎn)過程中，使用這樣的操作方法可以將操作人員所受的身體傷害降至最低，并減少了藥物成品殘留和環(huán)境污染，為以后的工業(yè)生產(chǎn)提供了有利條件。

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