甘草有效成分的提取纯化方法研究进展

甘草有效成分的提取纯化方法研究进展甘草为豆科(Zeguminosae)植物甘草(GlycyrrhizauralensisFisch)、胀果甘草(GlycyrrhizainfIataBat．)和光果甘草(GlycyrrhiaglabraL．)的根及根茎，始载于《神农本草经》，列为上品，传统中医药认为它具有补脾益气，清热解毒，祛痰止咳，缓急止痛，调和药性的功效。甘草中的化学成分比较复杂，主要有三萜皂苷类化合物(甘草酸、甘草次酸)、黄酮类化合物(甘草苷、异甘草苷)及甘草多糖等。现代药理学实验表明黄酮类化合物具有抗肿瘤、抗氧化、抗菌抗病毒等作用；甘草酸具有保肝和治肝、治疗肾病和心脏疾病、抗病毒、抗菌等作用；甘草多糖具有抗病毒、抗肿瘤、提高免疫功能。随着对甘草化学成分研究的不断深入，如何将有限的甘草资源分离纯化成更多、更纯的甘草有效成分具有广泛的经济效益和社会效益，受到越来越多国内外学者的关注，甘草有效成分的提取、纯化工艺已成为近年来的一个研究热点。目前甘草有效成分提取、纯化方法很多，本文将有关其提取、纯化甘草有效成分的方法做一概述，为进一步研究甘草有效成分的提取、纯化工艺提供参考。1提取方法1．1溶剂法1．1．1水提法水提取法是最原始，也是过去常用的提取甘草有效成分的一种方法，此法虽然对提取设备要求简单、操作简便，但提取得率较低，并且提取液存放易腐败变质，后续的过滤等操作困难、费时，原因可能是由于极性大的水作溶剂，易把蛋白质、糖类等易溶于水的成分浸提出来，因此也易霉变。但如果需要提取多糖、苷类等极性大的成分时，因为此法溶剂价格低廉，仍为一种可取的提取方法。1．1．2有机溶剂提取法有机溶剂提取法是提取甘草有效成分最常用的方法，由于其生产成本较低，设备简单，在工业中得到广泛应用。该方法工艺简单，收率高，同时可以实现工业化生产，但容易造成环境污染以及产品中的有机溶剂残留，影响产品质量。由于甘草的主要成分是黄酮类和三萜皂苷类，因此广泛用于提取甘草的有机溶剂主要有甲醇、乙醇、丙酮和氯仿。此外，也有采用稀氨水或氨性乙醇提取的报道。甘草有效成分的提取常采用浸渍法、渗漉法和回流提取法。1．2超声提取法超声提取法是利用超声波的空化作用、机械作用、热效应等以增大物质分子运动频率和速度，增加溶剂穿透力，从而提高目标成分浸出率的方法，它具有省时、节能、提取效率高等优点，是一种快速、高效的提取新方法，且提取中无加热过程，可避免加热因素引起的药物成分结构发生变化，能用于热敏性成分的提取，目前适用于工业化生产的超声提取设备已经研制成功，为这一技术的实现产业化奠定了基础。利用超声法可以提取甘草中的多种成分，如：甘草酸、甘草黄酮和甘草多糖等。1．3超临界CO2萃取法超临界流体萃取技术(简称SFE)是一种以超临界流体(简称SCF或SF)代替常规有机溶剂对植物有效成分进行萃取和分离的新型技术。其原理是利用流体(溶剂)在临界点附近的超临界区域内与待分离混合物中的溶质具有异常相平衡行为和传递性能，且对溶质的溶解能力随压力和温度的改变而在相当宽的范围内变动，利用超临界流体作溶剂，可以从多种液态或固态混合物中萃取出待分离组分，具有“定向提取分离”的能力。CO2安全、无毒、廉价、不污染环境，临界温度(Tc=31．2℃)和临界压力(Pc=7．38MPa)都较低，因此可在室温的条件下操作，并且有效成分不易被破坏，此方法在提取纯化甘草化学成分方面也有广泛应用。1．4微波法微波辅助提取(Microwave-assistedextraction，MAE)，又称微波萃取或微波提取，是微波和传统的溶剂提取法相结合后形成的一种新型提取技术。近年来，国内外科研工作者将微波技术应用于天然产物活性成分的提取过程，有效提高了收率，取得了可喜的进展，而且逐渐朝着工业化方向发展。目前，微波辅助提取技术也应用于提取甘草中的有效成分。微波法具有提取快速、节省时间、节省溶剂、操作简便、有效成分提取率高、耗能低等优点，缺点是目前设备较为昂贵。1．5半仿生提取法(简称SBE法)半仿生提取法(SemibionicExtractionMethod，简称SBE法)是根据中药药效物质部分已知，大部分未知的现实，利用“灰思维方式”，将整体药物研究法与分子药物研究法相结合，从生物药剂学的角度为经消化道给药的中药及其复方创立的一种提取新技术。它模拟口服给药及药物经胃肠道转运的过程，适合工业化生产，体现中医治病综合成分作用的特点，有利于用单体成分控制制剂质量。半仿生提取法提取过程符合口服药物在胃肠道运转吸收的特点。但是，目前仍采用高温煎煮的方式，影响某些受热易分解的有效成分，使药效大大降低。因此，我们不妨以后把提取温度改为接近人体的温度，使提取环境更接近于人体。1．6闪式提取法闪式提取法是指将生物组织加入提取溶剂进行高速组织匀浆，以提取组织中有效成分。该方法可有效缩短提取时间，提高提取效率，简化操作步骤。1．7负压空化提取法负压空化提取技术是利用负压空化气泡产生强烈的空化效应和机械振动，造成样品颗粒细胞壁快速破裂，加速了胞内物质向介质释放、扩散和溶解，促进提取过程。同时负压空化提取法具有提取温度低、溶剂用量少、时间短和纯度高的特点。并且设备简单、易于操作，适于工业化生产，为中药提取现代化提供了．一种新的方法和手段。1．8超高压法超高压提取(ultrahigh-pressureextraction，UHPE)，也称超高冷等静压提取，是指在常温下用100~1000MPa的流体静压力作用于提取溶剂和中药的混合液上，并在预定压力下保持一段时间，使有效成分达到平衡后迅速卸压。由于细胞内外渗透压力忽然增大，细胞膜的结构发生变化，使得细胞内的有效成分转移到细胞外的提取液中，达到提取中药有效成分的目的。实验证明，该方法是一种适合从甘草中快速提取甘草酸的高效、节能的新方法，用于甘草酸工业化生产的前景十分广阔。2纯化方法2．1大孔树脂法大孔吸附树脂是一类不含离子交换基团的交联聚合物，理化性质稳定，不溶于酸、碱及有机溶媒，对有机物有浓缩、分离作用且不受无机盐类及强离子、低分子化合物的干扰，为一类不同于离子交换树脂的吸附和筛选性能相结合的分离材料。大孔树脂法目前是最常用的纯化方法之一。已广泛应用于皂苷类、黄酮类、苷类和生物碱类等各种化学成分的分离、富集，是迄今为止最适用于工业化的工艺之一，它的过程主要是吸附和解吸附，所使用的溶剂主要是水和乙醇，工艺简单、无污染、效率高。它在纯化甘草酸和甘草黄酮方面有很好的效果。2．2聚酰胺法聚酰胺色谱是由酰胺聚合而成的一类高分子物质，其吸附黄酮类化合物的原理是由于其分子内部的许多酰胺基和羰基与黄酮混合物形成氢键，其形成氢键的能力与溶剂有关，在水中形成氧键的能力最强。同时，聚酰胺的膨胀性又可以使被吸附的物质渗入其内部，从而使其具有较大的吸附容量。2．3膜技术膜分离过程以选择性透过膜为分离介质，当膜两侧存在某种推动力(如压力差、浓度差、电位差等)时，原料侧组分选择性地透过膜，以达到分离、提纯的目的。2．4泡沫分离法泡沫分离技术是一种基于溶质间表面活性的差异，以泡沫形式提供气液界面，分离浓缩表面活性溶质的分离方法。该技术具有设备简单、易于操作、成本低、分离效果好等特点，已在选矿、污水处理、生化工程等领域得到广泛应用。在中药领域中，甘草酸是甘草中一重要成分，由2分子葡萄糖醛酸和甘草次酸组成，易溶于水，是一种良好的天然表面活性成分，因此，该技术特别适合应用于甘草酸的分离。2．5高速逆流色谱法高速逆流色谱技术(high-speedcounter-currentchromatographytechnique，HSCCC)，是一种不用任何固态载体或支撑体的液-液分配色谱技术，目前已成功地开发出分析型、生产型两大类高速逆流色谱仪，可分别用于中药有效成分的定量分析和分离制备。因为HSCCC分离过程无需固定相，所以可以避免形成死吸附，大大减少了有效成分分离过程中的损失、变性，特别适合于一些微量成分的分离、制备。2．6其他方法此外还有利用双水相体系提取甘草酸单铵盐，采用模拟移动床色谱技术提纯甘草苷的研究报道。3小结与讨论甘草作为最常用的中药之一，对其化学成分的研究一直受到各国学者的重视，迄今为止，已从甘草属植物中已分离得到61种三萜类化合物，300多种黄酮类化合物。但目前以甘草单体成分作为主成分的上市药品多以甘草酸及其衍生物为主，不少厂家在提取甘草酸及其衍生物时，产生了大量含有甘草黄酮的废渣，不仅污染了环境，还造成了甘草资源的极大浪费。但甘草中除了甘草酸及其衍生物有药理活性外，甘草黄酮也被证明有多种药理活性。因此我们有必要加大提取甘草黄酮工艺的研究力度，早日将其开发成新药，这样一方面可以避免环境的污染，提高甘草资源的利用率，又可以增加经济效益和社会效益。甘草有效成分的提取纯化方法多种多样，既有传统的工艺(如溶剂提取法)，又有现代高科技技术手段(如高速逆流色谱技术)，但各种方法都各有利弊，可以根据化学成分的性质，采取不同的提取纯化方法，如提取甘草酸和甘草黄酮时可以选择本文提到的几乎所有方法，而纯化甘草酸时可以选择大孔树脂法、膜技术、泡沫分离法；纯化甘草黄酮时可以选择大孔树脂法、聚酰胺法、高速逆流色谱法。近年来，甘草中新的化合物不断发现，其中很多都是微量成分，像这种用传统提取纯化方法很难被分离出来，但却推动了提取纯化技术的发展，如制备、半制备型高效液相色谱法，高速逆流色谱法的迅速发展使有效成分的分离定位更准确，更灵敏。随着科学技术的不断发展，各种新型的技术，如分子印迹技术J、酶法提取技术等，都可以应用于甘草有效成分的研究中，同时也可以多种提取纯化技术相结合，取长补短，优选出效率高、成本低、重现性好的提取纯化工艺。以提高甘草有效成分的得率、纯度为目的的提取纯化方法成为研究热点之一，这样不仅可以大大节约宝贵的甘草资源，而且为甘草全面、综合的合理开发与利用提供了科学的技术支持。我们相信，随着提取纯化技术的日趋成熟、完善，甘草资源的合理开发与利用必将得到很好的发展，这些技术的发展与应用必将在生产实践中给社会带来更多的好处。那么，甘草提取纯化工艺的研究会成为甘草研究的又一重要热门领域。参考文献[1]CongJingxiang，LinBingchang．SeparationofLiquiritinbysimulatedmovingbedchromatography[J]．JChromatogrA，2007，1145(1-2)：190—194．[2]谢彦,徐淑永,曾和平．甘草属植物中三萜类化合物研究概述[J]．广州化工，2004，32(1)：1-5．[3]LiWei,AsadaY,YoshikawaT．FlavonoidconstituentsfromGlycyrrhizaglabrahairyrootcultures[J]．Phytochemistry，2000，55(5)：447-456．[4]彭晓霞，迟栋，龚来觐．分子印迹技术在中药提取分离中的应用[J]．中国中医药信息杂志，2009，16(1)：102-104．[5]陈栋，周永传．酶法在中药提取中的应用和进展[J]．中国中药杂志，2007,32(2)：99-101，119．