全 文 ：　　　　　　 天然产物研究与开发　 　　　　　
2005　Vol.17　No.5 NATURAL PRODUCT RESEARCH AND DEVELOPMENT　 　　　　　　　　
　　
　
　
　　收稿日期:2005-05-18　　　接受日期:2005-06-22
　＊通讯作者 Tel:81-293-427148;E-mail:chi-59@unimatec.co.jp
离子交换树脂用于角蒿总生物碱的纯化研究
迟玉明1＊,赵 瑛1 ,吉泽丰吉1 ,阎文玫2 ,野原稔弘3
(1.日本正和药品株式会社 ,茨城 319-1535 ,日本;
2.北京中医药大学 ,北京 100029;3.熊本大学 ,熊本 862-0973 , 日本)
摘　要:本文以角蒿总生物碱溶液为对象 ,以其主要有效成分角蒿酯碱(incarvillateine)为指标 , 研究了阳离子交
换树脂纯化角蒿总生物碱的方法 ,包括树脂类型的选择 、氨水浓度和乙醇浓度对洗脱效果的影响。试验结果表
明强酸性阳离子交换树脂 DOWEX 50WX2对角蒿生物碱成分的交换能力最强 ,且被树脂吸附的生物碱成分可用
氨性乙醇溶液快速洗脱。验证试验结果表明 ,用含 2.0 N 氨水的不同浓度乙醇溶液(60%、70%和 80%)进行洗
脱 ,得到的总生物碱含量均在 60%以上 ,且随着乙醇浓度的提高 ,总生物碱的含量也不断提高。
关键词:离子交换树脂;角蒿;总生物碱;角蒿酯碱
中图分类号:R284.2;TQ425.23+1
Purification of Total Alkaloids from Incarvillea sinensis
with Ion-exchange Resin
CHI Yu-ming1＊ ,ZHAO Xi-ying1 ,YOSHIZAWA Toyokichi1 ,YAN Wen-mei2 ,NOHARA Toshihiro3
(1.Seiwa Pharmaceutical Ltd , Ibaraki 319-1535 , Japan;2.Beijing University of Traditional Chinese Medicine and Pharmacy ,
Beijing 100029 , China;3.Kumamoto University , Kumamoto 862-0973 , Japan)
Abstract:Incarvillea sinensis , a traditional Chinese medicinal herb , is used to treat rheumatism and to relieve pain.The main
constituents are alkaloids , and one of the monoterpene alkaloids , incarvillateine , possesses more potent antinociceptive activity
than morphine in the formalin test.The purpose of this study was to establish a simple method for purifying the total alkaloids
from Incarvillea sinensis with ion-exchange resin.Three cationic ion-exchange resins(DOWEX 50WX2 , 50WX4 and 50WX8)
were evaluated for their capacities and the best one was DOWEX 50WX2.The solutions of ethanol with ammonium hydroxide
could effectively elute the absorbed alkaloids.The contents of total alkaloids of the extracts obtained using 60%, 70% and 80%
ethanol with 2.0 N ammonium hydroxide as elution solutions were 67.47%, 74.01% and 82.94%, and the corresponding
contents of incarvillateine were 18.29%, 19.97% and 23.11%, respectively.
Key words:Incarvillea sinensis;ion-exchange resin;total alkaloids;incarvillateine
　　角蒿为紫葳科植物角蒿(Incarvillea sinensis)的
干燥地上部分 ,在我国北方和东北地区被用做“透骨
草” ,称谓“羊角透骨草” ,具有祛风除湿 、消肿止痛之
功效 ,主要用于治疗跌打损伤和风湿关节痛等症[ 1] 。
角蒿的主要成分是生物碱 ,我们首次对其化学成分
进行了研究 ,并从其地上部分分离得到了 17种新生
物碱成分[ 2-9] 。其中单萜生物碱之一角蒿酯碱(in-
carvillateine)具有很强的镇痛活性。在福尔马林试验
中 ,其镇痛活性高于吗啡 ,且作用机理不同于吗啡 ,
主要是通过μ、κ和 adenosine受体而发挥作用[ 10] 。
角蒿的主要成分是生物碱 ,可与酸形成盐而溶于
水中 ,因此可用酸水溶液进行提取。生物碱盐在水中
以离子形式存在 ,能被阳离子交换树脂的氢离子交换
而吸附于树脂上 ,从而达到与其它非离子性成分分离
的目的 。与液-液分配等纯化方法相比 ,该方法不仅
省时省力 ,而且还可以节约大量的有机溶媒 ,适合于
工业化生产。我们以乙醇提取 、乙酸乙酯萃取得到的
角蒿总生物碱的酸水溶液为对象 ,以其主要有效成分
角蒿酯碱为指标 ,对三种交联度不同的 DOWEX 50W
617
DOI :10.16333/j.1001-6880.2005.05.024
型强酸性阳离子交换树脂的交换能力和洗脱条件进
行了研究 ,拟筛选出适合角蒿总生物碱纯化的最佳工
艺条件 ,并得到符合有效部位新药开发要求的生物碱
有效部位 ,以利于进一步研究与开发。
1　仪器与药品试剂
　　TOSOH(日本)高效液相色谱仪;角蒿药材采自
河北省武安市(2004年 8月),由作者之一的阎文玫
教授鉴定;角蒿酯碱(incarvillateine)由日本正和药品
株式会社提供 ,在选定色谱条件下 ,按归一化法计算
含量为 99.0%;硫酸滴定液(0.005 mol/L)和氢氧化
钠滴定液(0.01 mol/L)购自日本关东化学株式会
社;其它试剂均为分析纯。
强酸性阳离子交换树脂 DOWEX 50WX2 、50WX4
和 50WX8购自 Aldrich Chemical Company , Inc.,树脂
的主要特征列于表 1中 。
表 1　不同型号树脂的主要特征
Table 1　Characteristics of ion-exchange resins
型号
Resin type
交联度(%)
DVB
粒度(目)
Size(mesh)
含水量(%)
Moisture
content
离子形式
Supplier s
form
交换容量
Exchange
capacity(meq/mL)
pH 范围
pH range
50WX2 2 50～ 100 78 H 0.6 0～ 14
50WX4 4 50～ 100 78 H 1.1 0～ 14
50WX8 8 50～ 100 78 H 1.7 0～ 14
2　方法与结果
2.1　总生物碱溶液的配制
　　取角蒿药材 500 g ,用 95%乙醇提取 3 次 ,合并
提取液 ,减压浓缩。用1%盐酸提取生物碱成分 ,合
并盐酸提取液 ,用氨水调 pH 10 ～ 11。用乙酸乙酯萃
取 ,合并乙酸乙酯萃取液 ,减压浓缩至干 ,得总生物
碱提取物 4.03 g 。精密称取上述总生物碱约 1.0 g ,
用乙醇 2 mL 和 0.5 N盐酸 30 mL 溶解 ,转移至 100
mL 量瓶中 ,加水稀释至刻度 ,摇匀 ,即得(相当于每
毫升含角蒿药材 1.26 g)。
2.2　总生物碱的含量测定
　　精密称取减压干燥至恒重的总生物碱提取物约
30 mg , 置 100 mL 三角瓶中 , 精密加硫酸滴定液
(0.005 mol/L)25 mL与甲基红-亚甲蓝混合指示液 2
滴 ,用氢氧化钠滴定液(0.01 mol/L)滴定 ,即得 。经
测定 , 2.1 项总生物碱提取物的总生物碱含量为
69.47%。
2.3　角蒿酯碱的含量测定
2.3.1　色谱条件　
色谱柱:YMC-Pack Pro C18 RS (5 μm , 4.6 mm×
250 mm)(YMC Co.Ltd.,日本);流动相:乙腈-40 mM
磷酸二氢钾溶液(22:78);流速:1.0 mL/min;检测波
长:234 nm;柱温:35 ℃。
2.3.2　对照品溶液的制备　
精密称取减压干燥至恒重的角蒿酯碱对照品约
20 mg ,置 20 mL 量瓶中 ,用甲醇溶解并稀释至刻度
(每 1 mL中含角蒿酯碱 1.0 mg)。
2.3.3　线性范围的考察　
精密吸取上述对照品溶液 , 分别制成含量为
0.002 、0.01 、0.05 、0.1 、0.2 、0.5 mg/mL 的溶液 ,精密
吸取上述溶液 10.0 μL ,注入液相色谱仪 ,记录色谱
图 ,测定峰面积。以峰面积(Y)对进样量(X)进行回
归 ,得标准曲线方程。结果在0.02 ～ 5μg 范围内 ,角
蒿酯碱峰面积与进样量有良好的线性关系 ,其回归
方程为∶Y =7151.2X +2.4675 , R2=1.0。
2.3.4　供试品溶液的含量测定　
精密吸取对照品溶液(0.1 mg/mL)和供试品溶
液各 10.0 μL ,注入液相色谱仪 ,测定对照品溶液和
供试品溶液中角蒿酯碱的峰面积 ,并由此计算样品
中角蒿酯碱的含量。经测定 , 2.1 项总生物碱提取
物的角蒿酯碱含量为 18.51%。
2.4　树脂的预处理和再生
　　根据生产厂家提供的预处理和再生方法 ,用去
离子水浸泡过夜 ,并洗至去离子水近无色 。装入层
析柱 ,用 5倍量 2 N氢氧化钠冲洗树脂柱 ,使树脂转
化为钠型 ,并用去离子水洗至流出液近中性;最后用
5倍量 2 N盐酸冲洗树脂柱 ,使树脂转化为氢型 ,并
用去离子水洗至流出液近中性 ,备用 。
2.5　树脂的选择
　　生物碱能与酸形成盐而溶于水中 ,形成的生物
碱盐阳离子可被阳离子交换树脂的氢离子交换而吸
附在树脂上。角蒿的主要成分是叔胺类生物碱 ,碱
性较弱 ,故选用强酸性阳离子交换树脂效果会更好。
618 天然产物研究与开发　　　　　　　　　　　　　 　　　2005　Vol.17　No.5
交联度大的离子交换树脂 ,交换容量大 ,但交联网孔
小 ,不利于大离子的进入;交联度小的树脂 ,交换容
量小 ,但交联网孔大 ,易于离子的扩散和交换 。研究
结果表明 ,角蒿生物碱成分的分子量差别较大 ,从
180到 890不等。我们以乙醇提取 、乙酸乙酯萃取得
到的角蒿总生物碱的酸水溶液为对象 ,以其主要有
效成分角蒿酯碱为指标 , 对三种交联度不同的
DOWEX 50W型强酸性阳离子交换树脂的交换能力
进行了比较研究 ,以筛选出适宜于角蒿总生物碱纯
化的树脂类型。
每次精密吸取总生物碱溶液 2.0 mL ,通过装有
3 mL DOWEX 50WX2 的离子交换树脂柱(1.0 cm ×
20 cm),并用去离子水10 mL冲洗 ,收集流出液和冲
洗液 ,减压浓缩至干。同样 ,每次精密吸取总生物碱
溶液 1.0 mL ,分别通过装有 3mL DOWEX 50WX4或
DOWEX 50WX8 的离子交换树脂柱(1.0 cm ×20
cm),并用去离子水 10 mL 冲洗 ,收集流出液和冲洗
液 ,减压浓缩至干。重复上述操作至流出液呈显著
生物碱反应(Dragendorff试剂)为止。残渣用适量甲
醇溶解 ,转移至 5 mL量瓶中 ,并用甲醇稀释至刻度 ,
摇匀 ,用微孔滤膜(0.45 nm)滤过 ,取滤液 ,作为供试
品溶液 。精密吸取供试品溶液 10.0 μL ,注入液相色
谱仪 ,测定供试品溶液中角蒿酯碱的峰面积 。结果
见图1 。
图 1　不同交联度的离子交换树脂对角蒿生物碱成分的交换能力
Fig.1　Capacities of resins for alkaloids from Incarvillea sinensis
2.6　洗脱剂的选择
　　被吸附在树脂上的生物碱成分 ,可用碱性溶媒
进行洗脱 。我们对含有不同浓度氨水和乙醇的碱性
乙醇溶液的洗脱效果进行了比较研究。
2.6.1　氨浓度对洗脱效果的影响
精密吸取总生物碱溶液 4.0 mL ,通过装有 3 mL
DOWEX 50WX2 的离子交换树脂柱(1.0 cm ×20
cm),并用去离子水 10 mL冲洗 。然后分别用含有不
同浓度氨水(0.5 、1.0和 2.0 N)的 80%乙醇溶液进
行洗脱 ,第一次为 9 mL ,之后每次为 3 mL ,至洗脱液
不显生物碱反应(Dragendorff 试剂)为止。收集各洗
脱液 ,减压浓缩至干 。残渣用适量甲醇溶解 ,转移至
10 mL量瓶中 ,并用甲醇稀释至刻度 ,摇匀 ,用微孔
滤膜(0.45 nm)滤过 ,取滤液 ,作为供试品溶液。精
密吸取供试品溶液 10.0 μL ,注入液相色谱仪 ,测定
供试品溶液中角蒿酯碱的峰面积 ,并计算每次洗脱
的角蒿酯碱洗脱率及不同洗脱剂的角蒿酯碱洗脱
率 。结果见图2-A和表 2。
2.6.2　乙醇浓度对洗脱效果的影响
精密吸取总生物碱溶液 4.0 mL ,通过装有 3 mL
DOWEX 50WX2的离子交换树脂柱(1.0 cm×20 cm),
并用去离子水10mL 冲洗。然后分别用含有2.0N氨
水的不同浓度乙醇溶液(60%、70%和 80%)进行洗
脱 ,其他操作同 2.6.1。结果见表 2和图2-B 。
表 2　不同洗脱剂的角蒿酯碱洗脱百分率(n=3)
Table 2　Recovery of incarvillateine(n=3)
洗脱剂
Elution solvent
洗脱率
Recovery
洗脱剂
Elution solvent
洗脱率
Recovery
0.5 N NH4OH/ 80%EtOH 97.2% 2.0 N NH4OH/ 60%EtOH 97.4%
1.0 N NH4OH/ 80%EtOH 96.9% 2.0 N NH4OH/ 70%EtOH 97.1%
2.0 N NH4OH/ 80%EtOH 98.1% 2.0 N NH4OH/ 80%EtOH 98.1%
6192005　Vol.17　No.5 迟玉明等:离子交换树脂用于角蒿总生物碱的纯化研究 　
图 2　不同浓度氨水(A)和不同浓度乙醇(B)对洗脱效果的影响
Fig.2　Influence of ammonium hydroxide concentration(A)and ethanol concentration(B)on elution efficiency
2.7　试验结果
　　试验结果表明 ,交联度为 2 的强酸性阳离子交
换树脂 DOWEX 50WX2对角蒿生物碱成分的交换能
力最强(图 1),故选择 DOWEX 50WX2用于角蒿总生
物碱的纯化 。用含不同浓度氨水(0.5 、1.0 和 2.0
N)的80%乙醇溶液对树脂吸附的生物碱成分进行
洗脱 ,结果随着氨水浓度的增加 ,洗脱能力不断增强
(图 2-A);用含 2.0 N 氨水的不同浓度乙醇溶液
(60%、70%和 80%)进行洗脱 ,乙醇浓度为 60%和
70%时 ,洗脱速度较快 ,用 15 mL(树脂量的 5倍)以
上的洗脱剂洗脱 ,洗脱液已不显生物碱反应 ,主要成
分角蒿酯碱的洗脱率分别达 97.4%和 97.1%(图 2-
B和表 2)。乙醇浓度为 80%时洗脱速度则较慢 ,主
要原因是随着乙醇浓度的提高 ,树脂的体积收缩增
强 ,交联网孔变小 ,不利于生物碱成分的交换和溶
出。用 TLC和 HPLC 对上柱前后的生物碱成分进行
比较 , 结果发现上柱前后总生物碱的 TLC 图谱和
HPLC图谱非常相似 ,表明所有的生物碱成分均被离
子交换树脂吸附 ,并被相应的洗脱剂解吸而溶出。
2.8　DOWEX 50WX2型阳离子交换树脂在角蒿总
生物碱纯化中的应用
　　称取角蒿药材 1.5 kg ,用 2.5 倍量 0.2%盐酸
(3750 mL)湿润 ,4 h后装渗滤筒(直径20 cm),并加2
倍量 0.2%盐酸(3000 mL)浸泡。24 h后将渗滤筒与
装有 300 mL DOWEX 50WX2的离子交换树脂柱相联
(3.2 cm×60 cm),以 10 mL/min的速度渗滤 ,至渗滤
液的生物碱反应(Dragendorff 试剂)很弱为至。如果
树脂柱流出液呈生物碱反应 ,则通过第二根树脂柱 。
树脂柱依次用去离子水和 70%乙醇洗至流出液基
本无色为止 ,最后用去离子水洗至流出液无醇味 。
将上述树脂分成 3份 ,每份 100 mL ,装层析柱 ,分别
用含 2.0 N氨水的不同浓度乙醇溶液(60%、70%和
80%)进行洗脱 ,至洗脱液不显生物碱反应(Dragen-
dorff试剂)为止 。收集各洗脱液 ,减压浓缩至干 ,分
别得棕色至黄棕色总生物碱提取物 3.96 、3.58 和
3.15 g 。按 2.2和 2.3项方法 ,测定总生物碱含量和
角蒿酯碱含量 ,结果见表 3。总生物碱的含量均在
60%以上 ,且随着乙醇浓度的提高 ,总生物碱的含量
也不断提高 。
表 3　不同洗脱剂得到的总生物碱提取物的总生物碱含量
和角蒿酯碱含量(n=3)
Table 3　Contents of alkaloids and incarvillateine in the total alka-
loid extracts (n=3)
洗脱剂
Elution solvent
总生物碱含量
Total alkaloid
角蒿酯碱含量
Incarvillateine
2.0 N NH4OH/ 60%EtOH 67.47% 18.29%
2.0 N NH4OH/ 70%EtOH 74.01% 19.97%
2.0 N NH4OH/ 80%EtOH 82.94% 23.11%
3　讨论
　　本文以乙醇提取 、乙酸乙酯萃取得到的角蒿总
生物碱的酸水溶液为对象 ,以其主要有效成分角蒿
酯碱(incarvillateine)为指标 , 对三种交联度不同的
DOWEX 50W 型强酸性阳离子交换树脂的交换能力
和洗脱条件进行了研究 。研究结果表明强酸性阳离
子交换树脂 DOWEX 50WX2对角蒿生物碱的交换能
力最强 ,且被树脂吸附的生物碱成分易被氨性乙醇
解吸而溶出。随着洗脱剂氨水浓度的不断增加 ,洗
脱能力不断增强;用含 2.0 N氨水的不同浓度乙醇
进行洗脱 ,乙醇浓度为 60%和 70%时洗脱速度较
快 ,而乙醇浓度为 80%时洗脱速度则较慢 。用角蒿
药材对上述试验结果进行了验证 ,结果用含 2.0 N
氨水的60%、70%和 80%乙醇溶液进行洗脱 ,得到
620 天然产物研究与开发　　　　　　　　　　　　　 　　　2005　Vol.17　No.5
的总生物碱含量均在 60%以上 ,且随着乙醇浓度的
提高 ,总生物碱的含量也不断提高 。
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