功能性成分提取及分离原理

2021年2月7日发(作者：尿结石能吃什么)
第二节

功能性成分提取及分离原理

桑叶中的功能性成分

桑叶中含有五大功能活性物质，
这些功能物质赋予桑树具有降血糖，
降血压，
降胆固醇，抗肿瘤，抗过敏，抗氧化，抗毛细管渗透，利尿等功能。

（
1
） 黄酮类化合物。桑叶中黄酮类化合物占桑叶干重的
1%
～
3%
，是植物
界中茎叶含量较高的一类植物，
不仅可以清除体内氧自由基，
还可清除酶类所不
能清 除的自由基具有抗衰老作用。

桑叶中含有多种黄酮类化合物，
是所有植物茎叶中黄酮 类化合物含量较高的
一种。
100g
桑叶干品中黄酮类化合物主要含异槲皮甙
200
～
500mg
、槲皮甙
30mg
、槲皮苦素
100 mg
。此外，还有芳香甙（芦丁）

、二氢山荼素、槲皮素
- 3-
三葡萄糖苷、桑甙等。桑叶中的黄酮类化合物对人体具有明显的抗溃疡、解痉、
抗菌、抗炎、降血脂、 抗衰老等生物活性和生理活性作用。因而，分析与提取不
同生长时期桑树叶中黄酮类化合物对于开发桑树 资源有重要意义。

（
2
）
植物甾醇。
桑叶中含有一定量的植物甾醇。
100g
桑叶干品中含谷甾醇
46mg,
豆甾醇
3mg,
比绿茶中的含量（
100g
绿茶干品中含谷甾醇约
13mg,
几 乎
不含豆甾醇）
高
3
～
4
倍。
植物甾醇是一种有效 且安全的降低胆固醇的功能因子。

（
3
）
γ
-
氨基丁酸。
100g
桑叶干 品中功能食品因子
γ
-
氨基丁酸平均含量为
226mg
，它能作为神 经传递物质且具有降血压作用，其前身物质谷氨酸含量高达
23.23mg
，它在维持脑组织功 能及糖、蛋白质代谢中起重要作用。

（
4
）
1-
脱氧野 尻霉素（
DNJ
）
。桑叶干品中含有一种独有的生物碱，即
1-
脱氧 野尻霉素
（
DNJ
）
，
其含量达
0.1%
。
目前发现在植物中只有桑叶中含有
DNJ
。
1-
脱氧野尻霉素是一种天然的
α
-
葡萄糖苷酶活性抑制剂，可用于糖尿病的治疗。
两千多年来，桑椹、桑叶 、桑白皮一直就是糖尿病患者的传统中药。

（
5
）
桑叶中还含有超氧物歧化酶
Cu- ZnSOD
、
脂肪酸、
香豆素、
有机酸
(
包
括延胡索酸、柠檬酸、酒石酸、琥珀酸等
)
、原创木酚、水杨酸甲酯、伞形花内
酯、胡芦巴碱以及鞣质、香精等特殊的功能成分。

一、主要
功能性成分提取方法

1
、生物碱类提取方法
< br>近年来，
国内外对生物碱类成分的研究日趋深入，
其提取工艺文献研究报道
较多

主要有煎煮法、浸渍法、渗漉法、超声法和回流法等，其中煎煮法受热时
间长、温度 高、生物碱易被破坏；浸渍法和渗漉法生产工艺长、溶媒用量大、提
取液处理工艺繁琐、
生物碱 提取率低。
对桑枝的研究多见于药理方面，
对其总生
物碱提取分离及纯化工艺则很少有 报道，我们知道桑枝含有的生物碱
DNJ
为吡
啶类，并且针对其在桑枝中的含量，可以 选取适当的方法进行分离纯化
[63-77]
。

（
1
）大孔树脂吸附法

现在国内外学者多利用大孔吸附树脂来纯化 生物碱，
大孔吸附树脂是一类不
含离子基团的网状结构高分子聚合物吸附剂。
具有吸附 性强、
解吸附容易、
机械
强度好、
可反复使用和流体阻力小等优点，
目前该技术在中药有效成分和有效部
位的分离纯化、
开发复方的提取精制、
中药的化学 成分分析、
中药新药开发等方
面的应用越来越受重视。金继曙等应用
DA201
型大孔树脂分离白芍总苷，取得
较好效果，张红等采用大孔吸附树脂法对喜树碱进行了分离精制的研究 。但是，
大孔吸附树脂应用于中草药有效成分分离、
纯化至今仍缺乏较系统地研究，
工 艺
条件与参数不确切，
对其整个工艺优化过程和建立内在质量控制指标的研究报道
不多 。

（
2
）高效逆流色谱技术

高效逆流色谱技术是一种液
-
液分配分离技术，分离效果好、溶剂用量少、
应用范围广，不需要固体支持剂
(
载体
)
，不存在被分离组分的不可逆吸附，避免
了样品的损耗和变性，< br>其溶剂系统的选择可在较广泛的范围内进行，
到目前为止

高速逆流色谱技术应 用于研究氨基酸、嘌呤、吡啶、吲哚类植物激素、抗生素、
酸、
低肽混合物和中草药中的黄酮类 、
生物碱、
蒽醌衍生物等各类活性成分的分
离取得了较好的效果。如王新宏等采用氯仿
-(
磷酸
-
磷酸钠
)
缓冲液
(1:1)(pH6~ 7)
分离苦参生物碱效果较好，
蔡定国等利用高效逆流色谱对白果内酯进行了制备性
分离纯化，
江和源等应用高速逆流法分离查黄素单体成分，
经过比较后选择溶剂
系统为 乙酸乙酯
-
正己烷
-
甲醇
-
水，
体积比
( 3
∶
1
∶
1
∶
6)
，
并优化了分离茶黄素 的
条件。

（
3
）超声波萃取技术

超声波处理是 属于利用外场辅助处理的一种技术，
由超声波发生器发出的高
频率振荡信号，
通过换能 器转换成高频机械振动而传播到溶剂中，
也就是超声空
化产生的强大剪切力能使植物细胞壁破裂 ，
使细胞更容易释放内容物，
而微扰效
应促进溶剂进入提取物细胞，
加速成分 进入溶剂。
可缩短萃取时间和提高萃取率，
并且还不破坏提取物的结构，
超声萃取的选 择性主要是通过溶剂的选择性来实现
的，用超声萃取的方法提取生物碱、苷类、黄酮类、蒽醌类、天然香 料和植物油
等各类成分均有研究报道。现有研究表明，用
20kHz
超声波处理黄芩
20min
，
黄芩苷提出率均比煎煮法提取
90min
高
5 0%
以上，所得的黄芩苷样品的性状无
差异。
从黄连根茎中提取小檗碱用
20 kHz
超声波处理
30min
与酸性浸泡
24h
、
碱
性浸泡
24h
的提出率比较，
结果表明超声波提取法的提取率最高，
并对结 构没有
影响。

（
4
）超临界萃取法


超临界流体萃取技术是近年来发展起来的一种新型化工分离技术，被誉为

21
世纪的溶剂萃取技术。超临界流体是处于临界温度和临界压力以上的流体，
兼有气体和液体的双重特点 ，
既具有和气体相当的高扩散系数和低黏度，
又具有
和液体相近的密度，
对物 质具有良好的溶解力，
可被用作溶剂进行萃取分离，
可
作为超临界萃取的溶剂种类很多 ，例如丙烷、乙烷、乙烯、甲醇、水等。卞俊等
在对洋金花中的东莨菪碱进行
CO
2< br>-SFE
时，
考察了
Ca(OH)
2
、
氨水、
三乙胺不同
碱化试剂对萃取效果的影响，
结果表明氨水的碱化效果最好。
当然，除了以上一
些方法外，
还有絮凝澄清法膜分离技术、
半仿生提取法，
而对 于其中哪一种方法
最适合桑枝中
DNJ
的提取有待于检验

，从文献 资料分析对
DNJ
的提取及分离
纯化研究并不多普遍存在提取率低并且没有一整套的提 取纯化工艺，
期望从中摸
索出最佳的提取工艺和能够大量处理总生物碱的分离方法以及简便、< br>快捷、
实用
的纯化方法，
从而为实现桑枝生物碱的工业化大生产及其质量控制奠 定基础，
并
且以便于其在食品、医药等方面得到充分的发展。

2
、黄酮类化合物的提取与分离方法

参考：桑叶黄酮类化合物提取、分离鉴定及其抗氧化活性的研究

（
1
）室温浸渍提取（
RTM
）


< br>室温浸渍提取主要是利用黄酮类化合物与混入的杂质极性不同。
选择不同溶
剂在常温下进 行提取，
以达到溶出黄酮类化合物的方法。
方法简单易行，
但提出
率较低，< br>最好采用多次浸渍以减少由于药渣吸附导致的损失，
提高提取率。
催为
正以春蚕 后期或霜降前桑树枝条上的第
1-3
位新叶加工的桑叶粉为原料，阴干，
粉碎，分别用 正丁醇、
90%
乙醇和水浸提，并喷雾干燥而得到具有医疗保健作用
的桑叶提取物（主 要成分是桑叶黄酮类化合物）
。

（
2
）索式提取法（
SE
）

索式提取法主要是根 据植物体内不同的黄酮类化合物的极性不同，
可以考虑
使用不同极性的溶剂加热进行提取。溶剂一般是使用水、
含水乙醇、
甲醇等极性
溶剂加热进行提取。提取液减压浓缩冷 却后，有时即析出粗结晶。

（
3
）超临界流体萃取法（
SFE
）

超临界流体 萃取技术是利用超临界流体对中草药有效成分进行提取分离的
新型技术，
其原理是利用某种液体 在临界点附近一定区域内具有溶解能力强、
流
动性好、
传递性能高的特点来提取中草药 的目标成分。
常用的超临界流体是
CO
2
。

（
4
）超声波提取法（
UE
）

超声波提取技术室 今年来应用到中草药有效成分提取分离中的一种方法，
其
原理是利用超声波的空化作用加强植物 有效成分的浸出提取。
另外，
超声波的次
级效应（如机械振动、乳化、扩散、击碎、化 学效应等）也能加速目标成分的扩
散释放并充分与溶剂混合，利于提取。超声波提取法具有设备简单，操 作方便，
提取时间短，产率高，无需加热有利于保护热不稳定成分等优点。

（
5
）微波辅助提取法（
MAE
）

微波辅助提取 技术室利用微波能来提高提取率的新发展起来的技术。
被提取
的极性分子在微波电场中快速转向 及定向排列，
从而产生撕裂和相互摩擦引起发
热，可以保证能量的快速传递和成分利用，易于溶 出和释放。

（
6
）硅胶层析法（
SGC
）
硅胶层析主要用于其吸附能力分离极性较低的黄酮类化合物如异黄酮、
黄烷
醇类、二氢黄酮 （醇）和高度甲基化的（乙酰化的）黄酮和黄酮醇。硅胶在加水
活化后也可用于极性较大的黄酮类化合物 如苷类、多羟基黄酮类化合物。

（
7
）大孔吸附树脂柱层析法（
MARC
）

大孔 吸附树脂柱层析于
20
世纪
70
年代末逐步应用到中草药有效成分的提取分离。
大孔树脂的特点是吸附容量大、
再生简单、
效果可靠，
适用于大规 模生产。

（
8
）聚酰胺层析法（
PC
）

聚酰胺柱层析是由酰胺基与羟基形成氢键而发挥吸附作用，
而其脂肪长链作
为分配层析的载体 。
聚酰胺的吸附能力主要取决于黄酮类化合物分子中的羟基的
数目、位置以及溶剂与黄酮类化合 物或与聚酰胺之间形成氢键缔合能力的大小。

（
9
）葡聚糖凝胶柱层析法（
SGC
）

葡聚糖凝 胶柱层析是由高度交联的葡聚糖，
在它上面可以根据分子的大小使
化
合
物得
到
分
离
。
对
于
黄
酮
类化
合
物
的
分
离
主
要
常用
两< br>种
型
号
的
凝
胶
：
Sephadex-G型和
Sephadex-LH20
型。分离游离黄酮时，主要靠吸附作用。凝胶
对 黄酮类化合物的吸附程度取决于游离酚羟基数目；
但分离黄酮苷时，
则分子筛
的性质起 主导作用。
在洗脱时，
黄酮苷类大体上是按分子量由大到小顺序流出柱
体。

（
10
）其他方法

其他还有酶法、
超滤、
双水相 萃取技术、
超高压提取技术和高速逆流色谱法
等新型提取分离技术，
其在黄酮类化合物 提取分离方面都有一定的应用前景，
但
这些技术应用于桑叶黄酮类成分提取分离的研究尚无报道 。

3
、
GABA
提取方法


4
、植物甾醇提取方法


植物中有效成分的提取分离是根据植物中 有效成分的存在状态、
极性、
溶解
性等设计一条科学、合理、可行的提取、分离工艺。 提取、分离植物有效成分有
利于降低原药物毒性、
提高药物疗效、
改进剂型、
控制产品质量、
扩大药用植物
资源、
进行化学合成和结构改造、
探索植物有效 成分的治病机理，
对促进中药新
药研究及国内医疗事业都有重要意义［
1
］< br>。

随着现代科学技术的飞速发展，
植物中有效成分提取技术也日新月异，一些
现代提取分离技术不断被应用到实际生产中，
加速了中药产业的发展。
各种植 物
有效成分提取分离技术和方法各有其特点，但由于植物结构的复杂性和差异性，