全 文 :影响大孔吸附树脂吸附分离中草药化学成分的因素
刘 斌 ,石任兵 ,余 超
(北京中医药大学中药学院 ,北京 100102)
大孔吸附树脂是 20世纪 60年代发展起来的一类有机
高聚物吸附剂 ,具有良好的吸附性能 ,近十余年来逐渐被应
用于中草药化学成分的提取分离和中药新药的开发研制。它
作为一项提取分离纯化的新技术 ,已得到了极大重视 ,有利
于解决中药提取分离中长期以来存在的诸多问题 ,可大大加
快中药产业现代化发展的进程 [1]。但由于目前国内外使用的
大孔吸附树脂种类众多 ,型号各异 ,性能差异较大 [2, 3] ,对中
草药化学成分的吸附分离受诸多因素影响 ,加之应用时间较
短 ,目前对其性能和吸附分离规律的认识尚显粗浅。 为了更
好地了解、应用和规范这一新技术 ,我们总结近年来有关的
研究文献 ,对影响大孔吸附树脂吸附分离中草药化学成分的
因素进行了归纳和总结。
1 影响因素
1. 1 被分离成分性质
1. 1. 1 极性: 分子的极性大小直接影响分离效果。极性较大
的分子一般适于在中极性的树脂上分离 ,极性小的分子适于
在非极性树脂上分离。 麻秀萍等 [4 ]用极性的 S-8树脂、弱极
性的 AB-8树脂和非极性的 H107树脂吸附分离银杏叶黄酮
时 , S-8与 AB-8树脂的吸附量很大 ,分别达 126. 7 mg /g和
102. 8 mg /g ,而 H107树脂只有 47. 7 mg /g。这是由于银杏叶
黄酮具有多酚结构和糖苷链 ,具有一定的极性和亲水性 ,有
利于弱极性和极性树脂的吸附。
1. 1. 2 分子大小:有机物通过树脂的网孔扩散到树脂网孔内
表面而被吸附 ,因此树脂吸附能力大小与分子体积密切相关。
分子体积较大的化合物选择较大孔径的树脂 ,否则将影响到
分离效果。 例如 ,银杏总黄酮的平均分子量为 760,其分子体
积较大 ,使用孔径较大的树脂 S-8(孔径为 28. 0~ 30. 0 nm)进
行吸附 ,吸附量为 126. 7 mg /g ,而使用孔径较小的树脂
D4006(孔径为 6. 5~ 7. 5 nm)时 ,吸附量仅为 19. 0 mg /g [4 ]。
1. 2 上样溶剂性质
1. 2. 1 溶剂对成分的溶解性:通常一种成分在某种溶剂中
溶解度大 ,则在该溶剂中 ,树脂对该物质的吸附力就小 ,反之
亦然。 故在上样溶液中加入适量无机盐 (如氯化钠、硫酸钠、
硫酸铵等 )可使树脂的吸附量加大。 用 D101型树脂吸附分
离人参皂苷时 ,若在提取液中加入 3% ~ 5%的无机盐 ,不仅
能加快树脂对人参皂苷的吸附速度 ,而且吸附容量明显增
大。 这是由于加入无机盐降低了人参皂苷在水中的溶解度 ,
使人参皂苷更易被树脂吸附 [5]。
1. 2. 2 溶剂 pH值: 一般而言 ,酸性化合物在酸性溶液中进
行吸附 ,碱性化合物在碱性溶液中进行吸附较为合适 ,中性
化合物可在近中性的情况下被吸附。 用 D型树脂对汉防己
碱等生物碱的酸水溶液进行吸附 ,其吸附作用很弱。 将黄芩
素、金丝桃苷、葛根总黄酮的碱性水溶液在 D型树脂上进行
吸附试验 ,亦有相同现象 ;而在中性及酸性条件下 ,树脂对它
们的吸附力增大。 用 D140型树脂吸附分离银杏总黄酮 ,随
pH的增加 ,吸附量增加 ,但到 pH= 4以后 ,吸附量则随 pH
的增加而减小 ,最适合的 pH条件为 3~ 4[6]。 绞股蓝总苷在
碱性 ( p H 9~ 10)条件下 ,可较好地被树脂吸附 ,而其它杂质
成分形成较强的离子型化合物 ,随溶液流出 ,有利于绞股蓝
总苷的纯化分离 [7]。
1. 3 上样溶液浓度:树脂吸附量一般与上样溶液浓度成反
比 ,通常以较低浓度进行吸附较为有利 ,如果上样溶液浓度
偏高 ,则吸附量会显著减小。用 NKA-9树脂对绿茶浸提液中
的茶多酚进行吸附分离时 ,随上样溶液中茶多酚浓度的增加
(分别为 10, 15, 20, 25 mg /mL ) ,吸附量逐渐降低 (分别为
30. 3, 29. 4, 26. 5, 24. 8 mg /m L ) [8]。
1. 4 吸附流速: 对于同一浓度的上样溶液 ,吸附流速过大 ,
树脂的吸附量就会下降。例如 ,对同一浓度的银杏黄酮溶液 ,
用 D140树脂进行吸附 ,吸附流速分别为 1, 2, 3 BV /h,其吸
附率分别为 56. 14% 、 53. 79%和 51. 97% [6]。 但吸附流速过
小 ,吸附时间就会增加 ,在实际应用时 ,应综合考虑来确定最
佳吸附流速 ,既要使树脂的吸附效果好 ,又要保证较高的工
作效率。
1. 5 洗脱剂性质
1. 5. 1 洗脱剂种类: 常见的洗脱剂有甲醇、乙醇、丙酮、乙酸
乙酯等 ,在实际工作中 ,乙醇应用较多。可根据吸附力强弱选
用不同的洗脱剂及浓度。对于非极性树脂 ,洗脱剂极性越小 ,
其洗脱能力越强 ;对于中极性和极性树脂 ,则用极性较大的
洗脱剂为宜。 为了达到满意的效果 ,可设几种不同浓度的洗
脱剂洗脱 ,以确定最佳的洗脱剂浓度。例如 ,用不同浓度乙醇
对芍药苷进行梯度洗脱 ,结合 HPLC检测 ,发现 10% 、 20%
乙醇洗脱液中均含有芍药苷 ,而 30%以上浓度的乙醇洗脱
液中未检出 ,故选用 20%乙酸洗脱 ,即可将芍药苷全部洗脱
下来 [9]。 再如 ,用 70%乙醇可洗脱吸附在 D101树脂上的银
杏黄酮醇苷 [10] ,用 30%乙醇可洗脱吸附在 AB-8树脂上的
阿魏酸和川芎嗪 [11 ] ,用 70%乙醇可洗脱吸附在 D101树脂上
·475·中草药 Chinese T raditional and Herbal Drug s 2002年第 33卷第 5期
收稿日期: 2001-09-03作者简介:刘斌 ( 1967-) ,男 ,宁夏中宁人 ,副教授 ,硕士 , 1989年毕业于北京中医药大学 ,研究方向为中药活性成分及中药质量控制方法。
Tel: 13681257939 E-mai l: liubinyn@ 263. net
的葛根总黄酮 [12]。
1. 5. 2 洗脱剂的 pH值: 洗脱剂的 pH值对其洗脱能力有显著
影响。通过改变洗脱剂的 pH值 ,可使吸附物形成较强的离子化
合物 ,很容易被洗脱下来 ,从而提高洗脱率。 例如 ,黄连生物碱
被树脂吸附后 ,若用 50% 、 70% 、 100%甲醇洗脱 ,小檗碱的回
收率低 ,为 24. 31% ~ 83. 46% ,若用含 0. 5% H2 SO4的 50%
甲醇洗脱 ,则小檗碱的回收率可达 100. 03% [13]。
1. 6 洗脱流速:一般控制在 0. 5~ 5 m L /min为宜。例如 ,用
50%乙醇洗脱毛冬青总皂苷时 ,流速为 1. 5 m L /min [14 ];用
50%乙醇洗脱川乌总生物碱时 ,流速为 3 m L /min [15 ]。
2 结语
由于大孔吸附树脂在中草药化学成分纯化分离中的应
用时间还比较短 ,许多应用规律尚未完全清楚 ,而且目前该
分离技术在工业化进程中还存在一些实际应用问题。 例如 ,
国产树脂型号众多 ,质量变化较大 ,无统一药用标准 ;刚性不
强 ,易破碎 ,混入药液易造成二次污染 ;致孔剂等合成原料或
溶剂不易去除 ,安全性有待评价 ;对于树脂预处理方法、再生
条件、树脂吸附和解吸附性能判断、残留物检查等 ,还缺乏工
艺条件研究的规范性方法和技术要求等等 [16]。因此 ,该技术
尚有许多不足和欠缺 ,还有待于进一步完善和规范化。
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从有毒植物中开发新药的探讨
李云森 1 ,陈子君 2 ,王峥涛1
( 1. 中国药科大学 生药学研究室 ,江苏 南京 210038; 2. 上海中医药大学 中药药理毒理中心 ,上海 200032)
对有毒植物很难一般概略地定义为对人和其他动物等
产生有害作用的植物。一般不将能产生毒素的细菌和藻类考
虑在内 ,在实际应用中常指有毒陆生高等植物和毒蕈 [1]。 有
毒植物和中草药的范围是交叉的 ,我们所谈的有毒植物主要
是指安全范围小及有明显中毒作用的植物 ,当然包括易引起
中毒反应的中草药 ,不包括大量食入才引起中毒的植物。 而
从开发新药源的角度来看 ,我们强调尚未发现药用、只有中
毒报道的植物及可作为药用植物的中毒成分的开发。
《本草纲目》记载有 150余种有毒植物 ;《全国中草药汇
编》记载我国有 548种 ;根据 1970~ 1978年对国内有毒植物
进行的调查和实验筛选研究 ,我国约有 600余种有明显中毒
作用的有毒植物 ;而据《中国有毒植物》记载我国有毒高等植
物的范围涉及 101个科 ,共有 943种 (包括实际毒性、中毒证
状或中毒事例记载的植物种 ) [1 ]。 有毒植物种数是一个动态
数据 ,随着对植物认识的深入而不断增加。
1 从有毒植物中开发新药的构想
就目前情况看 ,从传统常用中草药中提取分离到所谓有
效单体 ,能超越或替代具有同类疗效的西药的不太多。 许多
所谓有效单体如灯盏花乙素、天麻素等 ,虽有一定疗效 ,但是
却很难超越同类西药 ,在临床应用上处于一种不太被重视的
地位 ,当然也不乏有成功的例子 (如青蒿素等 )。 但是从一些
剧毒中草药中往往能得到一些强活性的化学单体 ,如乌头
碱、马钱子碱、吗啡等 ,虽然毒性很大 ,但是在临床上确实起
到较重要的作用。 由此不难想到 ,对于那些目前尚无药用经
验 ,仅有中毒反应报道的有毒植物能否找到新的药源先导物
呢? 回答是肯定的。毒性较大的植物 ,人们望而生畏 ,许多仅
·476· 中草药 Chinese T raditional and Herbal Drug s 2002年第 33卷第 5期
收稿日期: 2001-09-17