正文 第二節 醌類成分的提取分離和結構鑒定(2 / 3)

微波萃取的原理是:在微波電磁場中,高頻電磁波穿透萃取介質,到達物料的內部維管束和腺胞係統。由於吸收微波能,細胞內部溫度迅速上升,壓力增大,細胞壁發生膨脹乃至破裂,這樣細胞內有效成分可以自由流出,在較低的溫度條件下被萃取介質捕獲並溶解,再通過進一步過濾和分離,即可獲得萃取物料。另一方麵,微波所產生的電磁場,加快了被萃取成分從物料表麵向萃取溶劑界麵擴散速率。在微波場中,極性溶劑如水分子高速轉動成為激發態,這是一種高能量不穩定狀態,或者水分子汽化,加大萃取組分的驅動力,或者水分子本身釋放能量回到基態,所釋放的能量傳遞給其他物質分子,加速其熱運動,縮短萃取組分從物料內部擴散到萃取溶劑界麵的時間,從而提高萃取速率,同時還降低了萃取溫度,最大限度保證萃取的質量。

也可解釋為,當微波能作用於分子上時,促進了分子的轉動運動,若分子具有一定的極性,便在微波電磁場作用下產生瞬時極化,並以24.5億次/s的速度做極性變換運動,從而產生鍵的振動、撕裂和粒子之間的相互摩擦、碰撞,促進分子活性部分(極性部分)更好地接觸和反應,同時迅速生成大量的熱能,促使細胞破裂,使細胞液溢出來並擴散到溶劑中。

與傳統提取方法相比,微波萃取有無法比擬的優勢。微波加熱的特點是:

①選擇性高。極性較大的分子可獲得較多的微波能,因而運動速度較快。利用這一性質可選擇性地提取一些極性成分。

②快速。被加熱的樣品往往放在微波透明且為熱的不良導體的容器中,所以微波不需要加熱容器而直接加熱樣品,使樣品迅速升溫。

③加熱均勻。若微波場是均勻的,樣品受熱也是均勻的。

④高效。通常可在0.5~10min內完成萃取過程,且溶劑耗量比常規方法少50%~90%。

馮年平等通過對決明子的提取,對微波萃取法和常用提取方法(索氏提取法、超聲提取法、水煎法)進行了比較研究。采用分光光度法測定決明子提取液中總蒽醌的含量,采用顯微照相儀對表麵結構及橫切麵狀況進行觀察。結果表明,微波提取法的得率最高,是超聲提取法的16倍,索氏提取法的3倍,是水煎法的1.1倍,且微波提取法速率快,僅5min就已超過超聲提取法1h的提取率,15min已達到或接近索氏提取法2h的提取效果;顯微觀察表明,微波能夠直接造成物料表麵結構的破壞。

沈嵐等就微波萃取工藝中的中藥結構形態和中藥成分極性進行了研究。以大黃、決明子中不同極性的蒽醌類成分及金銀花中綠原酸、黃芩中黃芩苷為指標成分,用HPLC法測定含量,采用正交試驗設計法分別考察提取率。結果顯示,微波萃取對大黃中不同極性蒽醌成分的提取選擇性並不明顯,而同一溫度條件下,根莖類中藥大黃中大黃素、大黃酚和大黃素甲醚的提取率明顯高於種子類中藥決明子中相同成分的提取率,四種中藥中有效成分的提取率為花類>根莖類>種子類,說明微波萃取對不同形態結構中藥的提取有選擇性,而對含不同極性成分中藥的提取選擇性不顯著。

沈嵐等通過對大黃進行微波萃取和常用提取的比較,就微波萃取法的特點和機理進行了探討。用分光光度法測定大黃提取液中總蒽醌的含量,比較研究了微波萃取法與常用提取方法(索氏提取法、超聲提取法、水煎法)的提取效率,采用顯微照相技術對大黃石蠟切片的細胞組織進行觀察。結果顯示,微波萃取的提取率最高,是超聲提取法的3.5倍,索氏提取法的1.5倍,水煎法的1.5倍,且提取速度最快,微波萃取大黃5min的提取率已超過超聲提取法60min的提取率,15min已達到或接近索氏提取法2h和水煎法的提取效果。顯微觀察表明,微波直接造成細胞組織的破壞。

3.高速逆流色譜技術在醌類化合物分離中的應用

高速逆流色譜(HighSpeed Countercurrent Chromatography,HSCCC)是20世紀80年代發展起來的一種連續高效的液—液分配色譜分離技術,是逆流色譜技術的最新發展。其分離核心是由很長的聚四氟乙烯管繞製而成的多層螺旋形管柱。使用時要根據被分離物質的理化特征,選擇配製某一種有機物—水兩相溶劑體係(對中小分子樣品)或雙水相溶劑體係(對大分子蛋白質樣品),用該體係中的上層或下層作為色譜過程的固定相。首先將其中一相泵滿分離管柱,然後讓管柱做特定的行星式旋轉運動,依靠由此形成的離心力場來支撐住柱內的液態固定相。再用溶劑體係中的另一層作為移動相,帶著待分離混合物樣品在泵的壓力推動下進入管柱,樣品就會隨著移動相快速地穿過兩相對流的整個管柱空間,樣品中的各個組分按其在兩相間的分配係數的差異被分離開來。

高速旋轉的多層螺旋管進行行星式運動時,其內部形成一個特殊的離心力矢量場,兩相溶劑在管柱裏呈單向性流體動力學分布狀態,借此將一相作為固定相,另一相作為流動相,並能在移動相以高流速穿過管柱時保證固定相在管柱裏的保留值達50%以上。同時,兩相溶劑都被劇烈振動的離心力場甩成微小的顆粒,樣品各組分會在兩相微粒的極大表麵上分配,並能在這些顆粒振蕩與對流的環境中有效地傳遞。這樣,就好像把通常的溶劑萃取過程成千上萬次地、高效連續地予以完成,因而能實現高分辨度的分離與純化。

由於HSCCC不需要固體支撐體,物質的分離依據其在兩相互不混溶的液體中分配係數的不同而實現,因而避免了因不可逆吸附而引起的樣品沾染、損失、失活、變性等,不僅使樣品能夠全部回收,回收的樣品更能反映其本來的特性。而且由於被分離物質與液態固定相之間能夠充分接觸,使得樣品的製備量大大提高,是一種理想的製備分離手段。它相對於傳統的柱色譜技術,具有適用廣、高效、快速、製備量大、費用低等優點,近年來被廣泛應用於生命科學、中醫藥、海洋藥物、現代農業及標準化等領域。目前,HSCCC技術正在發展成為一種備受關注的分離純化技術。

許多研究者用高速逆流液相色譜對蘆薈中的活性成分進行了分離純化。袁黎明等用高速逆流色譜對蘆薈有效成分進行了製備性分離研究,溶劑係統為氯仿-甲醇-蒸餾水(體積比為4∶3.8∶2),上相為固定相,下相為流動相,流動相流速2.00mL/min,儀器轉速800r/min,檢測器波長254nm。結果表明,操作係統能對蘆薈中的蒽醌類植物成分進行有效的分離。王春燕等應用高速逆流色譜法從蘆薈生藥中分離純化蘆薈苷和蘆薈大黃素,溶劑係統為氯仿-甲醇-水(體積比為9∶10.5∶8),以上相為固定相,下相為流動相,保留值80%,主機正轉800r/min,進樣2mL,得到蘆薈苷和蘆薈大黃素的純度分別為99.99%和95.83%。孫達遠等用高速逆流色譜從蘆薈冷凍粉中分離出3種蘆薈多糖和1種蘆薈苷,所用溶劑係統為氯仿-乙醇-水(體積比為7∶12∶8),得到的蘆薈苷純度為97.93%。陳存社等用高速逆流色譜分離純化蘆薈中的活性物質,用氯仿-甲醇-丙酮-水(體積比為9∶8∶1∶8)為溶劑係統,以其上相為固定相、下相為流動相,以9.99mL/min的流速將上相泵入,以2mL/min的流速將下相泵入,螺旋管轉子轉速800r/min,紫外檢測波長254nm。

經高效液相色譜分析表明,峰1對應物為蘆薈大黃素苷,純度為98.87%;峰4為蘆薈大黃素,純度為95.66%。

茜草、虎杖及決明子是三種傳統中藥材,其主要活性成分是蒽醌類化合物。袁黎明等利用高速逆流色譜就此進行製備性分離研究,溶劑係統為氯仿-甲醇-水(體積比為4∶x∶2,x=3.5~4.0),取上相為固定相,下相為流動相。將浸膏20mg溶於2mL溶劑係統(上下相各1mL),用注射器一次進樣,流動相流速2mL/min,儀器轉速800r/min,檢測器波長254nm。結果表明係統具有分離範圍廣,所用時間短的特點。

4.大孔樹脂分離技術在醌類化合物分離中的應用