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柱層析技術在中藥材有效成分分離純化中的應用
吸附柱層析是利用吸附劑對不同物質的吸附力不同而使各組份分離的方法，以下是小編搜集整理的一篇探究柱層析在分離純化有效成分中應用的論文范文，供大家閱讀參考。
中藥材中有效成分具有顯著的生理活性和藥理作用，其中以多糖、生物堿和黃酮等的應用最為廣泛。但中藥材有效成分復雜、含量低、雜質多，用常規(guī)提取法得到的提取物仍是混合物，需進一步分離與純化。柱層析技術是利用物質的分子形狀、大小、帶電狀態(tài)、溶解度、吸附能力、分配系數(shù)、分子極性及親和力等理化性質的差別，使混合物中各組份以不同程度分布在固定相和流動相中，使各組份逐步分離。其優(yōu)點是分離效率高，應用物質范圍廣、分離條件參數(shù)選擇性強、操作條件溫和等，廣泛應用于多糖、生物堿、黃酮、酶、色素、苷類、萜類等代謝產(chǎn)物和生物大分子的分離純化。本文重點介紹幾種柱層析在中藥材多糖、生物堿和黃酮的分離純化中的應用，為中藥研究開發(fā)提供參考。
1 柱層析的分類
根據(jù)物質分離機理的不同，目前的柱層析可分為吸附柱層析、離子交換柱層析、凝膠柱層析、親和柱層析、疏水柱層析、分配柱層析及等電聚焦柱層析等多種類型。其中，吸附、離子交換、凝膠柱層析是應用最為廣泛的柱層析技術[1]。
吸附柱層析是利用吸附劑對不同物質的吸附力不同而使各組份分離的方法。吸附力越大的物質，移動速率越慢。常用的吸附劑有吸附樹脂、硅膠、氧化鋁、聚酰胺、活性炭、硅藻土的。吸附柱層析主要應用在生物堿、色素等生物小分子物質的分離，其成本較低、易于操作，在天然藥物分離制備中應用較廣[2]。
離子交換柱層析是利用離子交換劑對各種離子的離子交換親和力不同，將目標離子固定在固定相中，通過洗脫液洗脫而使各組份得以分離。常用的有離子交換樹脂、離子交換纖維素(二乙胺基乙基纖維素等)、離子交換凝膠(二乙胺基乙基纖維素-葡聚糖凝膠等)。離子交換柱層析的優(yōu)勢是填充介質種類多、分離物質范圍廣、操作便利、分離效果好等，是目前最為廣泛應用的層析技術，現(xiàn)已廣泛應用于糖、酶、蛋白質、氨基酸、有機酸等物質的分離純化[3]。
凝膠柱層析是基于物質分子大小不同而分離的方法。分子小的物質因進入凝膠網(wǎng)孔而移動較慢;分子量大的物質不能進入網(wǎng)孔，移動較快，從而先流出層析柱。常用的凝膠有葡聚糖凝膠、瓊脂糖凝膠、聚丙烯胺凝膠等。其分離條件溫和、回收率高、分離的分子質量范圍廣，常用于蛋白質、酶、多糖等生物大分子的分離純化[3]。
2 柱層析在分離純化有效成分中的應用
2.1 多糖
多糖是由單糖聚合形成的天然高分子化合物，是生物體內重要的生物大分子，具有抗腫瘤、免疫調節(jié)、抗衰老、抗病毒、降血糖、降血脂等多種生物活性，其在醫(yī)藥、保健等方面用途廣泛。目前，常用于多糖分離純化的為離子交換柱層析、凝膠柱層析、吸附柱層析。在離子交換柱層析分離中藥材多糖中，常用的固定相是離子交換纖維素和離子交換樹脂。
李氏等[4]在紅蘑多糖分離純化中使用了二乙氨乙基(DEAE)纖維素離子交換柱層析，結果發(fā)現(xiàn)，用不同的洗脫液連續(xù)洗脫能收集到4個洗脫主峰，分別出現(xiàn)在0、0.1、0.3、1.0 mol/L的NaCl洗脫部分，而0.5、0.7、1.5、2.0 mol/L的NaCl洗脫部分則沒有明顯的洗脫峰。其純化多糖的總量為上樣量的71.2%。王氏等[5]利用陰離子交換樹脂D315對茶多糖進行了分離，在pH值為6.0～7.0、溫度30 ℃、上樣量濃度2.5 mg/L條件下，通過水和0.5 mol/L的NaCl溶液洗脫，能提高茶多糖的純度，并實現(xiàn)初步分離純化。
扈氏等[6]利用凝膠柱層析技術對沙蔥多糖進行純化，其通過SephadexG-100凝膠柱層析，得到了分子量為5.89×104 g/mol的均一組份多糖。另有報道，在利用不同的大孔樹脂分離純化無花果和牛蒡子多糖時發(fā)現(xiàn)，AB-8樹脂有較好的純化效果[7-8]。
總之，不同柱層析均可應用在多糖的分離純化中，有的研究將多種類型柱層析聯(lián)合使用，以達到提高多糖純度獲得單體的目標。如李氏[9]通過離子交換層析和凝膠柱層析獲得了分子量均一的山萸肉多糖。
2.2 生物堿
生物堿為一類顯堿性的含氮有機化合物，具有抗腫瘤、抗菌、抗病毒、保護心血管等作用。傳統(tǒng)分離純化生物堿的方法效率和純度較低，而柱層析技術對生物堿有較好的分離純化效果，其常用的柱層析有離子交換柱層析和吸附柱層析技術。
張氏等[10]利用ZB-2強堿性陰離子交換纖維柱層析分離純化了指天椒中的辣椒堿，在實驗最優(yōu)條件下，將辣椒堿的含量由4.5%提高到92.0%，回收率為72.3%。遲氏等[11]研究表明，強酸性陽離子交換樹脂DOWEX 50WX2也能應用于角蒿生物堿的分離純化。翟氏等[12]利用硅膠柱層析，分離純化了平貝母的總生物堿。其以薄層層析硅膠G為固定相，乙酸乙酯-甲醇-氨水(17∶2∶1)為流動相，分離得到了貝母素甲和貝母素乙，其純度分別達到93.19%和92.09%。另外，大孔吸附樹脂D101也應用在荷葉生物堿的分離純化中，其效果強于聚酰胺和HP-20大孔樹脂[13]。潘氏等[14]研究顯示，采用AB-8型吸附樹脂和硅膠柱層析得到了純度為97.26%和94.18%的長春堿和長春新堿。
2.3 黃酮
總黃酮是黃酮類化合物的總稱，泛指2個具有酚羥基的苯環(huán)(A-環(huán)與B-環(huán))通過中央三碳原子相互連結而成的一系列化合物，包括黃酮、黃酮醇雙氫黃(醇)、異黃酮、雙黃酮、黃烷醇、查爾酮、橙酮、花色苷及新黃酮類等，是一類很強的抗氧化劑，能夠抗癌、防癌、抑菌、抗病毒、保護心血管系統(tǒng)、調節(jié)免疫系統(tǒng)功能等[15]。目前分離黃酮類物質常采用離子交換柱層析和吸附柱層析。 肖氏等[16]利用強堿陰離子交換樹脂對大豆異黃酮進行了有效的分離純化。董氏等[17]利用強堿性陰離子交換纖維對銀杏葉黃酮的分離純化進行了參數(shù)優(yōu)化研究。兩者研究均發(fā)現(xiàn)，在強堿性溶液中，黃酮在層析柱中的吸附效果佳，而強酸性洗脫液洗脫效果好。同樣是銀杏葉黃酮，傅氏等[18]則利用大孔吸附樹脂進行純化，可獲得總黃酮達34.3%的產(chǎn)物。程氏等[19]采用FL-1大孔樹脂柱層析，得到純度為55.22%的番石榴葉總黃酮。而瘤果黑種草子總黃酮提取物經(jīng)過AB-8大孔樹脂和聚酰胺柱層析2次純化后，總黃酮的純度為62.2%，且產(chǎn)品回收率高[20]。蔣氏等[21]比較了3種方法在分離純化木姜葉柯總黃酮中的效果，發(fā)現(xiàn)聚酰胺樹脂法得到的黃酮含量為70.67%，遠高于溶劑萃取法(37.84%)和大孔吸附樹脂法(48.64%);進一步研究還發(fā)現(xiàn)，80～100目的聚酰胺樹脂的吸附量和洗脫率均較高。
3 結語
柱層析技術是目前較為先進的分離純化技術，具有回收率和純度高、能源消耗和環(huán)境污染低等優(yōu)點，在中藥材有效成分的分離純化方面有廣闊的應用前景。對不同中藥材和不同有效成分，甚至同一中藥材的同一成分，所使用的柱層析技術也呈現(xiàn)出多樣化。這不僅體現(xiàn)在柱層析的類型、固定相、流動相的選擇，還體現(xiàn)在上樣液、上樣濃度、洗脫液、流速、溫度等技術參數(shù)，以及多種層析柱的聯(lián)合使用上。在實際使用中，應根據(jù)特定中藥材和有效成分，以及產(chǎn)品的質量要求，優(yōu)化分離純化生產(chǎn)工藝技術。
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