全 文 ：第 20 卷　第 4 期　　　　　　　　木　　本　　植　　物　　研　　究 2000 年　10 月
Vol.20　No.4　　　　　　　BULLETIN OF BOTANICAL RESEARCH Oct., 　2000
碱法提取喜树碱工艺的研究
王　洋　于　涛　张玉红　祖元刚
(东北林业大学森林植物生态学开放研究实验室 ,哈尔滨　150040)
摘　要　通过正交试验设计 ,探讨了以稀 NaOH 溶液为溶剂从喜树果实中提取喜
树碱的工艺条件 。确定的最佳工艺条件为:NaOH 溶液浓度为 0.3%,NaOH 溶液用
量 16ml/g 原料·次 , 提取时间为 3 ～ 4h ,提取温度为室温 。
关键词　喜树碱;提取;喜树果实
STUDY ON EXTRACTION OF CAMPTOTHECIN BY
NAOH AQ.FROM FRUITS OF CAMPTOTHECA ACUMINATA
WANG Yang 　YU Tao　ZHANG Yu-Hong　ZU Yuan-Gang
(Open Research Laboratory of Forest Plant Ecology , Northeast Forestry University , Harbin
150040)
Abstract　The optimal conditions of ext raction of Camptothecin by NaOH aq.f rom
fruits of Camptotheca acum inata using orthogonal experimental design w ere studied.
The optimal conditions are as follow s:the concentration of NaOH aq.is 0.3%, the
ex tracted time is 3 ～ 4 hours , the volume of ex t racted solvent is 16ml/g raw material·
time , and the ex tracted temperature is room temperature.
Key Words　Campto thecin;Extraction;fruits of Camptotheca acum inata
喜树碱(Camptothecin ,CPT),是我国特有植物喜树(Camptotheca acuminata)中所含的
一种生物碱[ 1] ,具有显著的抗肿瘤活性。它抗癌机理独特 ,是迄今为止发现的唯一一种专
门通过抑制拓扑异构酶 Ⅰ发挥细胞毒性的天然植物活性成分[ 2 ,3] 。喜树碱本身由于毒性
大 ,无临床应用价值 ,但从喜树碱衍生物中筛选与喜树碱具有相同抗癌机理且高效低毒的新
化合物已成为获得新型抗癌药物的途径之一[ 4] 。目前 ,已有两种喜树碱衍生物CPT -11和
TPT 获得美国食品和药物管理局(FDA)批准临床用于治疗结肠/直肠癌及卵巢癌 ,另外尚
有数种正在进行临床试验 。因此 ,喜树碱作为一种原料药仍具有相当重要的生产及研究价
第一作者简介:王洋(1971-),女 ,博士(讲师),从事植物化学研究。
引进国外先进林业技术(林业“ 948”)项目(96-4-10
11
)、东北林业大学森林植物生态学开放室开放基金资助项目。
收稿日期:2000-3-21
值。
喜树碱的化学结构非常独特 ,化学性质也与一般生物碱明显不同 ,它对常用的生物碱检
测试剂 ,如 Dragendorff试剂及苯酚(三氯化铁)试剂 ,均呈负反应;不与各种酸形成结晶性
盐。但由于其 E环所具有的α-羟基内酯结构使其在室温时遇碱即可打开内酯环 ,酸化后
又重新生成喜树碱。
　　原有的喜树碱提取方法均以乙醇为溶剂渗漉提取[ 5 ,6] ,存在着成本高 、防火等级高等问
题。本文利用喜树碱的独特化学性质 ,研究了以稀 NaOH溶液为溶剂从喜树果实中提取喜
树碱的工艺条件 。
1　仪器和材料
JASCO高效液相色谱仪 , 975型紫外检测器 ,Biofuge 22R高速冷冻离心机 ,AB104型电
子天平 ,Pharmacia恒温水浴 。
乙腈为色谱纯 ,其余试剂均为分析纯 ,喜树碱标准样品由美国斯特林癌症研究基金会提
供 ,喜树果实 1997年 1月购于四川省金堂县 。
2　实验方法
2.1　喜树碱含量的高效液相色谱分析
2.1.1　色谱条件　色谱柱 HPLC 公司的 ODS 柱(4.6mm×25cm , 5μm);流动相:乙腈/水
(4/6);流速:1m l/min;检测波长:254nm ;进样量 10μl。
2.1.2　标准溶液的配制　精密称取喜树碱标准样品 3.5mg ,置于 100ml的容量瓶 ,以乙腈/
水(4/6)为溶剂 ,超声溶解并稀释至刻度 ,摇匀 ,备用。
2.1.3　标准曲线的绘制　分别精密吸取喜树碱标准溶液 1ml 、2ml、3ml 、4ml 、5ml、6ml 、7ml 、
8ml 、9ml于 10ml容量瓶中 ,用相同溶剂稀释至刻度 ,摇匀 。按照上述色谱条件 ,分别取稀释
后样品及原标准溶液进样分析 ,每样重复测定 3次。取峰面积的平均值。得峰面积(Y)与
喜树碱浓度(X/μg/ml)的线性回归方程为:Y=1786.50X-1345.4 ,相关系数 R =0.9998 。
2.1.4　喜树碱提取率的测定　定容后的样品在上述色谱条件下分析后 ,计算喜树碱浓度 ,
并按下面公式计算喜树碱的提取率:
喜树碱提取率/ ‰=喜树碱浓度×提取液体积喜树果实质量 ×103
2.2　喜树碱的提取
精密称取干燥喜树果粉(60目)5g 于 100ml锥形瓶中 ,加入适量 NaOH 溶液 ,恒温水浴
中提取一定时间后 ,离心后倾出提取液 。再加入相同体积的 NaOH 溶液在相同的条件下提
取 ,共提取 3 次 ,合并提取液。滴加盐酸调节至 pH 值为 5 ～ 6 , 8000r/min 的条件下离心
8min ,取上清液移入 500ml容量瓶中。以蒸馏水洗涤剩余沉淀 ,离心后与上清液合并 ,以蒸
434 木　本　植　物　研　究　　　　　　　　　　　　　　　20 卷
馏水稀释至刻度 。取样分析喜树碱浓度 ,并计算喜树碱提取率。
2.3　最佳工艺条件的研究
经过预实验 ,选择了 NaOH溶液浓度 、提取时间 、提取温度以及提取溶剂的加入量为因
素进行了四因素四水平 L 16(44)正交试验设计(表 1)。
表 1 L16(44)因素水平表
Table 1 L16(44)Factors and Levels
水平
Levels
因 　　素　　Factors
A 提取时间/h
Extracted T ime
B NaOH 溶液浓度/ %
concentration
of NaOH aq.
C NaOH 溶液用量
/ ml/g 原料·次
Volume of NaOHaq.
D提取温度/ ℃
Ex tr acted Temperature
1 2 0.2 10 20
2 3 0.3 12 40
3 4 0.4 14 60
4 5 0.5 16 80
3　结果与讨论
3.1　极差及方差分析
正交试验结果见表 2。
表 2 正交试验结果表
Table2 Results of Orthogonal Experiments
因 　　素　　Factors
A B C D
树碱提取率/ ‰
Yield of CPT
1 1 1 1 1 0.557
2 1 2 2 2 0.655
3 1 3 3 3 0.691
4 1 4 4 4 0.628
5 2 1 2 3 0.573
6 2 2 1 4 0.602
7 2 3 4 1 0.720
8 2 4 3 2 0.668
9 3 1 3 4 0.606
10 3 2 4 3 0.725
11 3 3 1 2 0.593
12 3 4 2 1 0.555
13 4 1 4 2 0.632
14 4 2 3 1 0.689
15 4 3 2 4 0.570
16 4 4 1 3 0.489
　　从极差及方差分析结果(表 3)可以看出 , NaOH 溶液的用量对试验结果的影响最为显
著 ,其次是 NaOH 溶液浓度 ,而提取时间及提取温度的影响不显著。
分析结果表明最佳提取条件为 A2B2C4D2 ,即提取时间 3h , NaOH 溶液浓度 0.3%,
NaOH 溶液用量 16ml/g 原料·次 ,提取温度 40℃。
最佳提取时间 3h ,最佳 NaOH 溶液浓度 0.3%,最佳提取温度为 40℃,可能均与喜树碱
钠盐性质不稳定有关 。喜树碱钠盐在常温便易发生化学反应 ,提取溶剂浓度的增加 ,提取时
间的延长 ,或反应温度的提高均会对分解反应起促进作用。
4354 期　　　　　　　　　　　　王　洋等:碱法提取喜树碱工艺的研究
最佳提取温度为 40℃,但提取温度对试验结果的影响不显著(20℃和 40℃下的喜树碱
提取率相差很少),因此 ,选择通常处于 20 ～ 40℃间的室温为提取温度更为适宜。
表 3 极差及方差分析结果
Table 3 Analysis Results of Extreme Deviation and Variance
因 　　素　　Factors
A B C D
Ⅰ 2.531 2.368 2.241 2.52
Ⅱ 2.563 2.672 2.354 2.548
Ⅲ 2.478 2.573 2.653 2.478
Ⅳ 2.379 2.339 2.705 2.406
K 1 0.633 0.592 0.56 0.63
K 2 0.641 0.668 0.588 0.637
K 3 0.62 0.643 0.663 0.619
K 4 0.595 0.585 0.676 0.601
极差 R
Ex treme Deviation
0.046 0.083 0.116 0.036
方差 V i
Variance
0.006 0.026 0.051 0.004
Fi 2.13 8.52 16.90 1.27
显著性
significance
不显著 ＊＊(0.10) ＊＊＊(0.05) 不显著
F(0.10)=5.39 F(0.05)=9.28
最佳 NaOH 溶液用量为实验条件下的最大值。从理论上 ,也可得出提取溶剂的增加会
提高提取率的结论。为了确定更有利于喜树碱提取的 NaOH 溶液用量 ,进行了补充试验:
在NaOH 溶液浓度为 0.3%,提取时间为 3h 的条件下 ,增加了每次的 NaOH 溶液的加入量
(17 ～ 20ml/g 原料·次)。喜树碱的最高提取率达到了 0.734‰,但各实验间提取率变化很
小。本试验中溶剂的用量为 16m l/g 原料·次 ,最佳提取率也达到了原料中喜树碱含量的 0.
725‰,说明进一步提高溶剂用量意义不是很大。因此在生产中 NaOH 溶液的每次加入量
为 16ml/g 原料即可 。
3.2　逐步回归分析
对试验结果进行逐步回归分析 ,得回归方程如下:
Y=-0.231465 +0.044885X1 +2.169473X2 +0.055703X3 -0.017269X21 +0.
005461X1X3+0.000133X1X4 -3.356875X22 +0.004544X2X4 -0.002084X23 -0.
000014X
2
4
其中:X1 ———提取时间/h;X2 ———NaOH溶液浓度/ %;
X3 ———NaOH溶液用量/ml/g原料·次;X4 ———提取温度/ ℃。
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回归方程的 F =11.08>F(0.01)=7.87 ,因此回归方程显著 ,回归方程有意义 。回归方程
复相关系数 R=0.9786 ,残差标准差 s=0.0236 ,残差平方和 SE=0.0028 ,说明本方程对试
验结果拟合较好 。以回归方程对最佳试验条件进行分析 ,结果见表 4:
表 4 最佳试验条件分析
Table 4 Analysis of Optimal Experimental Conditions
变 　　量
Variable
取值范围
Numeric A rea
最佳取值
Optimal Condition
X1提取时间/ h
Extracted Time
2 ～ 5 4
X2 NaOH 溶液浓度/ %
Concentration of NaOH aq
0.2 ～ 0.5 0.3
X3 NaOH 溶液用量/ml/ g 原料·次
Volume of NaOH aq. 10 ～ 16 16
X4提取温度/ ℃
Extracted Temperature
20 ～ 80 39
　　从表 4可以看出 ,除最佳提取时间外 ,回归方程分析的最佳条件均与极差分析结果相一
致。方差分析表明 ,提取时间对实验结果的影响不显著 ,且提取时间为3h或 4h喜树碱的提
取率差别也较小 ,回归分析的结果与极差分析结果基本吻合 。
4　结　论
综合极差 、方差分析及回归方程分析结果 , 确定最佳试验条件为:提取时间 3 ～ 4h ,
NaOH 溶液浓度 0.3%,NaOH 溶液用量 16ml/g 原料·次 ,提取温度为室温。
以乙醇为溶剂提取喜树碱不仅成本高 ,且通常提取时间较长 ,能量消耗较大 。以稀
NaOH 溶液为溶剂成本低 ,提取反应在常温下进行 ,提取时间短 ,提取率也较高(本实验回归
方程最佳提取率占原料中喜树碱含量的 92%),且无消防要求 ,是一种相对于乙醇提取更为
优秀的提取方法 。
参 　　考　　文　　献
1.Wall ME , Wani MC , Cook CE , and Palmer KH.Plant Antitumor Agents.Ⅰ .The isolation and structure of
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4.Giovanella BC.Topoismerase Ⅰ Inhibito rs.Cancer Therapeutics:Experimental and Clinical Agents(B.Te-
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