全 文 ：超声波提取醉马草中生物碱的研究
王富科1* ，闫乾顺2，郑志祥2
(1．宁夏医科大学高职学院，宁夏银川 750004;2．宁夏医科大学基础医学院医用化学系，宁夏银川 750004)
摘要 ［目的］研究醉马草中生物碱的超声提取工艺。［方法］采用 40 kHz超声波水处理醉马草草粉，水提去渣得到滤液后，分别用氯
仿、乙酸乙酯、正丁醇萃取，在回收溶剂的情况下用减压蒸馏获取生物碱，经薄层层析和红外鉴定。［结果］正交试验选取各因素的最佳
水平组合为 A1B2C2D2，即最佳提取工艺条件为以料液比 1∶ 7． 5 (g /ml)、温度 60 ℃、超声功率 250 W，超声时间 60 min;在此条件下生物
碱的提取率为 2． 06 mg /g;新草的生物碱的提取率为 14． 04 mg /g。结构鉴定结果显示，醉马草混合碱中含有苦马豆素。［结论］该方法快
速有效，准确度高，可用于醉马草中生物碱的提取。
关键词 醉马草(Achnatherum inebrians(Hance)Keng);苦马豆素;超声波
中图分类号 R284． 2 文献标识码 A 文章编号 0517 －6611(2011)34 －21010 －03
Study on Ultrasonic Extraction of Alkaloid from Achnatherum inebrians(Hance)Keng
WANG Fu-ke et al (Higher Health Vocational ＆ Technical College，Ningxia Medical University，Yinchuan，Ningxia 750004)
Abstract ［Objective］To study the ultrasonic extraction technology of Alkalod from Achnatherum inebrians(Hance)Keng．［Method］40 kHz ul-
trasonic aqueous medium was used to treat Achnatherum inebrians(Hance)Keng powder，and then the filtrate was obtained by removing the impu-
rities by water extraction method，after that the solvent extraction method was used to separate the swainsonine with the solvent of chloroform，ethyl
acetate，n-butanol，respectively． And the alkaloids were obtained in the case of solvent recovery under vacuum distillation． The swainsonine was an-
alyzed by the method of thin-layer chromatography and infrared spectrum．［Result］The optimal combinations of each factor were A1B2 and C2D2，
and the optimum extraction conditions were as follows:1∶ 7． 5 (g /ml)solid-liquid ratio，60 ℃ temperature，250 W ultrasonic power and 60 min ul-
trasonic time，under those conditions，the extraction rate was 2． 06 mg /g;while the extraction rate was 14． 04 mg /g． Identification results showed
that the mixed Achnatherum inebrians(Hance)Keng alkaloid had swainsonine．［Method］This method was rapid and efficient with high accuracy，
therefore it could be applied to the extraction of alkaloid from Achnatherum inebrians(Hance)Keng．
Key words Achnatherum inebrians(Hance)Keng;Swainsonine;Ultrasonic
基金项目 宁夏医科大学科学研究项目(ZC207007)资助。
作者简介 王富科(1971 － ) ，男，宁夏银川人，副教授，从事天然药物有
效成分分离及分析研究，E-mail:wfk88． good@ 163． com。
收稿日期 2011-09-13
醉马草(Achnatherum inebrians(Hance)Keng)是广泛分布
于我国新疆、甘肃、内蒙古、和青海等天然草场上的一种重要
烈性毒草。醉马草的有毒成分为苦马豆素。苦马豆素是一
种有毒的生物碱，能够抑制 α-甘露糖苷酶和高尔基体甘露糖
苷的活性，并抑制恶性肿瘤细胞 N-连接的寡糖的合成，增加
肿瘤细胞对天然免疫的敏感性［1］。苦马豆素的分子式为
C8H15NO3，相对分子质量为 173，熔点为 144 ～ 145 ℃。苦马
豆素纯品为白色针状结晶，酸解离常数为 7． 4，立体化学结构
呈半椅式。苦马豆素属吲哚兹定生物碱，其分子在吲哚兹定
环上 1，2，8位各带有一个羟基，故被命名为 1，2，8-三羟基吲
哚兹定(1，2，8-trihydroxyoctahydro indolizidine)。研究表明，
苦马豆素能够破坏溶酶体的功能进而改变糖蛋白的代谢途
径［2］。Dennis等学者研究了苦马豆素的药用价值［3 －8］，Co-
legate等对醉马草有效成分的提取分离方法进行了研
究［9 －17］。
超声波是指频率为 0． 02 ～ 50 MHz的弹性波，超声波协
助提取植物有效成分的基本原理是超声波的空化作用、热作
用和机械作用。超声波的空化作用能使液体内部产生无数
个小气泡，小气泡内部可达几千度的高温和几千个大气压的
高压，可使植物细胞壁破裂。超声波的机械作用可在液体中
形成有效地搅动，加速细胞内的物质溶解于介质。
目前，从醉马草中提取苦马豆素时，草粉的处理方法通
常为索氏提取法或溶剂冷浸法，其提取液再依次经酸水、碱
水萃取和硅胶柱层析纯化，最后将纯化物在 100 ℃条件下进
行减压蒸馏。该方法耗时长且提取率较低。植物中有效成
分的提取研究表明，超声波协助提取技术与传统的索氏提取
法和溶剂冷浸法相比，具有能耗低、时间短和提取率高等优
点［18 －21］，但关于超声波协助提取技术应用于醉马草中苦马
豆素提取的研究鲜有报道。试验采用超声波处理醉马草草
粉，建立了提取小批量苦马豆素的工艺流程，以期为醉马草
的提取与利用提供理论依据。
1 材料与方法
1． 1 材料
1． 1． 1 研究对象。醉马草，采自阿拉善左旗，经鉴定为 Ach-
natherum inebrians(Hance)Keng。
1． 1． 2 主要仪器。KQ-500E型医用数控超声波清洗器 ，购
自昆山市超声仪器有限公司;SY-5000减压旋转蒸发仪，购自
上海亚荣生化仪器厂;SHZ-95B 循环水式多用真空泵，购自
郑州市亚荣仪器有限公司;玻璃管层析柱，购自上海天呈科
技有限公司北京分公司。
1． 1． 3 主要试剂。正丁醇、三氯甲烷、乙酸乙酯、氢氧化钠，
均为分析纯，购自国药集团化学试剂公司;薄层层析硅胶、羧
甲基纤维素钠(CMCNa)、中性氧化铝，均购自天津市化学试
剂有限公司。
1． 2 方法
1． 2． 1 供试品的制备。提取过程为醉马草草粉→加入蒸馏
水→超声波处理→抽滤除杂→氯仿萃取碱水液→乙酸乙酯
萃取碱水液→正丁醇萃取碱水液→减压蒸馏并回收溶剂。
称取一定量的醉马草草粉，加入适量蒸馏水，在一定的
功率、时间、温度下进行超声，真空抽滤，弃去滤渣并保留酸
水液，将酸水液用 NaOH溶液调节 pH为 9 ～ 10，用氯仿反复
萃取，得氯仿萃取液和碱水液部分，回收氯仿层，得到 A 组
责任编辑 石金友 责任校对 李岩安徽农业科学，Journal of Anhui Agri． Sci． 2011，39(34):21010 － 21012
DOI:10.13989/j.cnki.0517-6611.2011.34.175
分;用乙酸乙酯继续萃取碱水液，回收乙酸乙酯层，得到 B组
分;最后用正丁醇萃取碱水液，回收正丁醇层，得到 C组分。
1． 2． 2 正交试验设计。试验确定影响提取的因素有料液
比、温度、超声功率和超声时间。根据各影响因素的范围确
定出 3水平，列出 4因素 3水平的正交试验［22］(表 1)。
表 1 正交试验因素水平
Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment
序号
No．
料液比 A
Solid-liquid
ratio∥g /ml
温度 B
Temper-
ature∥℃
功率 C
Power
W
时间 D
Time
min
1 1∶ 7． 5 55 200 50
2 1∶ 8． 5 60 250 60
3 1∶ 9． 5 65 300 70
1． 2． 3 有效成分分离。用硅胶柱进行有效成分的分离，将
提取得到的 B 和 C 组分分别移入色谱柱中，依次加入洗脱
剂。洗脱剂分别为乙酸乙酯 －石油醚(1∶ 4，V /V)、乙酸乙酯
－石油醚(1∶ 3，V /V)、乙酸乙酯 －石油醚(1∶ 2，V /V)的混合
溶剂进行梯度洗脱，收集得到的液体。将 B组分和 C组分的
样品用薄层色谱进行极性大小的判断。因为 B 样品中的溶
剂为乙酸乙酯和石油醚，而石油醚易挥发，所以不再选用其
他的试剂溶解样品。点样后放入氯仿 －无水甲醇(7∶ 3，V /V)
的展开剂中展开，晾干后在紫外灯下观察，将相同 Rf 值的样
品合并在一起。
1． 2． 4 有效成分的结构鉴定。首先根据薄层色谱分析，将
上述分段萃取得到的生物碱用少量无水甲醇溶解后，在展开
剂为无水甲醇 －乙酸乙酯(1∶ 1，V /V)时，用毛细管点样于自
制的硅胶 GF254 板上，置展开缸中饱和 5 ～10 min，上行法展
开，待展开剂跑到距板前沿 1 cm 时，取出、挥干溶剂。喷
Ehrlichs` 试剂显色，记录各显色斑点的颜色，并计算 Rf 值，然
后与标准的苦马豆素的 Rf 值进行比较，最后利用红外光谱
仪对有效成分的红外吸收强度进行分析。
2 结果与分析
2． 1 正交试验 由表 2 可知，影响试验结果的因素先后顺
序为 A ＞ B ＞ C = D，即影响的因素主要是料液比和温度。根
据综合平均值的大小可判断选取各因素的最佳水平组合为
A1B2 C2D2，即最佳提取工艺条件为以料液比 1∶ 7． 5 (g /ml)、
温度 60 ℃、超声功率 250 W，超声时间 60 min;在此条件下旧
草生物碱的提取率为 2． 06 mg /g;新草生物碱提取率为 14． 04
mg /g，其中氯仿部分提取到的生物碱为 0． 575 mg /g，乙酸乙
酯部分提取到的生物碱为 1． 365 mg /g，正丁醇部分提取到的
生物碱为 12． 095 mg /g;各部分相应的出碱量占总生物碱的
4． 10%、9． 73%和86． 18%。结果显示，醉马草中的生物碱以
大极性的生物碱为主。
表 2 正交试验结果
Table 2 Results of orthogonal experiment
序号
No． A B C D
氯仿中生
物碱的含量
Alkaloid content
in chloroform∥mg /g
乙酸乙酯中生
物碱的含量
Alkaloid
content in ethyl
acetate∥mg /g
正丁醇中
生物碱的含量
Alkaloid content
in normal
butanol∥mg /g
提取的生物
碱的总量
Total content
of extracted
alkaloid∥mg /g
1 1 1 1 1 0． 005 0． 135 1． 760 1． 900
2 1 2 2 2 0． 010 0． 160 1． 900 2． 070
3 1 3 3 3 0． 005 0． 145 1． 770 1． 920
4 2 1 2 3 0． 005 0． 110 1． 810 1． 925
5 2 2 3 1 0． 015 0． 150 1． 795 1． 960
6 2 3 1 2 0． 005 0． 120 1． 790 1． 915
7 3 1 3 2 0． 010 0． 110 1． 830 1． 950
8 3 2 1 3 0． 010 0． 145 1． 860 2． 015
9 3 3 2 1 0． 005 0． 130 1． 820 1． 955
k1 1． 960 1． 925 1． 945 1． 940
k2 1． 935 2． 010 1． 980 1． 975
k3 1． 395 1． 930 1． 945 1． 955
R 0． 565 0． 085 0． 035 0． 035
2． 2 有效成分的提取 从氯仿萃取液中蒸馏得到0． 575
mg /g 的红褐色混合生物碱 A;从乙酸乙酯萃取液中蒸馏得
到 1． 365 mg /g的橘黄色混合生物碱 B;从正丁醇萃取液中蒸
馏得到 12． 095 mg /g的浅黄色混合生物碱 C。
2． 3 有效成分的分离 将提取中蒸馏所得的乙酸乙酯部分
过柱色谱得到的试样经薄层色谱分析，将 Rf 值一样的合并
在一起，得到了 7 种生物碱，Rf 值分别为 0． 86、0． 80、0． 73、
0． 57、0． 50、0． 42、0． 28;将提取中蒸馏所得的正丁醇部分过柱
色谱得到的试样经薄层色谱分析，把 Rf 值一样的合并在一
起，得到了 8种生物碱，Rf 值分别为 0． 82、0． 73、0． 68、0． 63、
0． 53、0． 42、0． 32、0． 28，以上可以说明生物碱的种类较多，在
提取的时候也会有重复。
2． 4 有效成分的结构鉴定 根据薄层色谱分析，在展开剂
为无水甲醇 －乙酸乙酯(1∶ 1，V /V)时，结果显示斑点显紫色，
Rf 值为 0． 41，而资料显示苦马豆素标准品的 Rf 值为
0． 42［11］，可以初步判断其混合碱中含有苦马豆素。结合红外
色谱图(图 1 ～ 3) ，根据红外吸收峰的位置可以判断分离出
的有效成分中含有羟基(－ OH)和碳氮键(－ C － N ＜)。故
可以根据以上特征吸收峰判断提取的生物碱中含有苦马豆
素。B样品(图 2)中含有 IRmax (KBr，cm －1) :3 400 － 3 500
(O －H) ，2 900 －3 000(C － H) ，2 800 － 2 900(Bohlman带) ，
这说明样品中存在着 trans CH-N的吸收。C样(图 3)中含有
IRmax(KBr，cm －1) :3 300 － 3 400(O-H) ，2 900 － 3 000(C －
H) ，2 800 －2 900(Bohlman 带) ，这说明样品中存在着 tran-
1101239 卷 34 期 王富科等 超声波提取醉马草中生物碱的研究
sCH-N的吸收。根据文献报道，苦马豆素生物碱的特征官能
团分别是羟基 O － H 键的伸缩振动(3 400 － 3 500 cm －1)吸
收峰、Bohlman带(2 800 －2 900)吸收峰，综合以上特征吸收
就可以证明样品中存在着 trans CH-N的吸收，然后再结合 C-
H，O-H(1 350 －1 450 cm －1)、C-N (1 250 － 1 400 cm －1)、C-O
(1 050 －1 100 cm －1)等官能团的吸收峰就可以进一步证明
提取的有效成分中含有苦马豆素。
图 1 生物碱 A的红外色谱图
Fig． 1 IR chromatogram of alkaloid A
图 2 生物碱 B的红外色谱图
Fig． 2 IR chromatogram of alkaloid B
图 3 生物碱 C的红外色谱图
Fig． 3 IR chromatogram of alkaloid C
3 讨论
采用超声波提取法，对浸于蒸馏水中的醉马草草粉进行
超声提取，得到酸水液，再经碱化处理，碱水液分别用氯仿、
乙酸乙酯和正丁醇萃取，各部分的出碱率依次为氯仿部分
4． 10%，乙酸乙酯部分 9． 73%，正丁醇部分 86． 18%。从各段
萃取所得的生物碱量可以初步说明醉马草中的生物碱以大
极性生物碱为主，经薄层层析检查和红外色谱分析，在氯仿
部分未发现苦马豆素，而在乙酸乙酯和正丁醇部分均发现了
苦马豆素，且正丁醇部分的含量高于乙酸乙酯部分的含量。
通过柱色谱分离和薄层分析，在乙酸乙酯和正丁醇蒸馏
物中都能分离出几种不同的生物碱，并且乙酸乙酯中和正丁
醇中分离出的生物碱不但数量不一样，Rf 值也有所不同，这
说明醉马草中含有的生物碱种类不同，极性也有差别。
参考文献
［1］DAS P C，ROBERTS J D，WHITE S L，et al． Activation of residenttissue-
specific macrophages by swainsonine［J］． Oncol Res，1995，7(9):425 －
433．
［2］ JACOB G S． Glycosylation inhibitors in biology and medicine［J］． Curr
Opin Struct Biol，1995，5(5):605 －611．
［3］吴达，师彦平，梁冰，等．苦马豆素研究进展［J］．中草药，2003，34(4):5
－7．
［4］赵宝玉，陈绍淑，莫重辉，等．苦马豆素的提取分离及其抗肿瘤活性研
究［J］．毒理学杂志，2005，19(3):252．
［5］杨扶德，罗文蓉，林丽，等．苦马豆的生药学研究［J］．中医药学刊，2003，
21(9):1587 －1588．
［6］陈绍淑，赵宝玉，高睿，等．苦马豆素的免疫原性及抗肿瘤研究进展
［J］．天然产物研究与开发，2004，16(1):66 －70．
［7］刘巍，张晓彬，李雅，等．苦马豆素的抑瘤和免疫增强作用［J］．西北医
学杂志，2006，21(6):258 －260．
［8］邹林，杨鸣琦．苦马豆素抗肿瘤作用研究进展［J］．动物医学进展，2006，
27(4):36 －38．
［9］COLEGATE S M，DORLING P R，HUXTABLE C R． A Spectroscopic ines-
tigation of swainsonine:an α-mannosidase inhibitor isolated from Swaisona
canescens［J］． Aust J Chem，1979，32:2257 －2264．
［10］BRAUN K，ROMERO J，LIDDELL C，et al． Production of swainsonine by
fungal endophytes of locoweed［J］． Mycol Res，2003，107(8):980 －988．
［11］DRIEMEIER D，COLODEL E M，GIMENO E J，et al． Lysosomal storage
disease caused bySida carpinifoliapoisoning in goats［J］． Vet Pathol，
2000，37(2):153 －159．
［12］刘志滨，赵兴华，余永涛，等．甘肃棘豆中苦马豆素提取工艺改进初报
［J］．西北农林科技大学学报:自然科学版，2006，34(1):97 －100．
［13］李勤凡，王建华，刘志斌，等．萃取法提取甘肃棘豆中的苦马豆素研究
初报［J］．中国农学通报，2007，21(5):143 －145．
［14］黄新异，赵宇，柳军玺，等．逆流萃取法提取甘肃棘豆中的苦马豆素
［J］．精细化工，2007，24(4):341 －344．
［15］葛鹏斌，赵宝玉，童德文，等．小花棘豆中苦马豆素的提取分离与结构
鉴定［J］．中国农学通报，2003，19(1):1 －4．
［16］董嘉德．超声技术在中药提取中的应用［J］．传统医药，2002，11(11):
55 －56．
［17］李勤凡，王建华，刘志斌，等．萃取法提取甘肃棘豆中的苦马豆素研究
初报［J］．中国农学通报，2005，21(5):143 －145．
［18］严伟，李淑芬，田松江．超声波协助提取技术［J］．化工进展，2002，21
(9):649 －651．
［19］张昌军，原方圆，邵红兵．超声波法在提取多糖类化合物中的应用研
究［J］．化工时刊，2007，21(2):54 －56．
［20］李健，张令文，刘宁．超声波提取苦瓜总皂苷的研究［J］．化学世界，
2007(2):104 －106．
［21］朱秀丽，皇甫磊落，陈日平．超声技术在中草药提取中的应用［J］．西
安文理学院学报:自然科学版，2007，10(2):33 －36．
［22］黄志强，周民杰，毛明现，等．正交试验法优选废次烟叶烟碱的超声波
提取工艺［J］．化学工程师，2006，133(10):52 －54．
［23］张莹，董燕，易良杰，等．超声波辅助农杆菌介导法转化鱼腥草的初步
研究［J］．江西农业学报，2010(4):9 －11．
［24］安玉麟，孙瑞芬，张鹤龄，等．黑曲霉葡萄糖氧化酶基因的原核表达及
其蛋白产物的Western － blot分析［J］．华北农学报，2009(4):84 －87．
［25］周蓓蓓，陈月红，章镇，等．超声波辅助对农杆菌介导“美人指”葡萄遗
传转化中 GUS瞬时表达的影响［J］．江西农业学报，2010(4):6 －8．
［26］张爱琳，刘金福，樊秀花，等．超声波 －微波协同萃取蓖麻变应原的研
究［J］．安徽农业科学，2011，39(23):14372 －14373，14376．
［27］李优琴，童宇，周黎，等．食用油中铅快速测定方法研究［J］．江西农业
学报，2009(11):6 －8．
［28］张景亚，李朋伟，仝艳，等．超声波辅助提取虎杖中的白藜芦醇的工艺
研究［J］．安徽农业科学，2011，39(22):13383 －13384．
21012 安徽农业科学 2011年