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【关键词】 中药;分离技术;综述
传统中药是我国的瑰宝,但对于绝大多数临床疗效肯定的中药,我们并不清楚是何种成分起的作用,这也是中药在国际上没有获得普遍认可和接受的原因。中药化学成分被公认为中药药效物质基础的来源,为了有效、合理地利用中药资源,对中药成分分离的研究工作就显得十分重要。随着现代科学技术的发展,新的分离技术更多地应用在中药成分分离的研究工作中。笔者现就近年来中药成分分离中所应用的技术作一综述。
1 传统成分分离技术
传统的成分分离技术更多依赖于普通柱层析、重结晶等。普通柱层析就是利用硅胶或氧化铝等常用的吸附材料作为固定相、利用不同比例的有机溶剂作为流动相对样品进行洗脱,最终达到成分分离的效果。这种方法操作简单,但对于成分比较复杂或结构相近的成分来说,常常得不到理想的分离效果。重结晶(Recrystallisation)是利用固体混合物中目标组分在某种溶剂中的溶解度随温度变化有明显差异,在较高温度下溶解度大,降低温度时溶解度小,从而实现分离提纯,该法由于其局限性,也不能广泛应用在中药成分的分离过程中。涂氏等[1]采用硅胶层析法及重结晶分离纯化法从蒙古黄芪中分离出毛蕊异黄酮,在毛蕊异黄酮分离提纯过程中,利用不同溶剂对样品溶解度的不同,采用重结晶的方法,得到的晶体纯度较高,而且样品损失较少。李氏等[2]比较了柱层析与重结晶在精制水飞蓟宾上的优缺点,柱层析和重结晶两种方法均可达到获得水飞蓟宾纯品的目的,柱层析分离所用时间稍短,纯度比重结晶高,但需要大量溶剂,成本较高,且产率较低,而重结晶操作简单,所用仪器、溶剂价格低廉,容易控制反应,但反应周期长。
2 减压层析分离技术
减压层析分离技术是一种简便、快速、高效的层析分离方法,其基本原理与普通柱层析相同。与其它层析分离方法相比,减压层析分离具有设备简单、操作方便、时间短等优点,可避免样品由于长时间的吸附而变质,适用于分离不太稳定的化合物。但该法在溶剂用量上比普通柱层析大,且不能直接观察色带来进行切割洗脱。吴氏等[3]对减压层析装置进行了改进,并首次应用到贯叶连翘中金丝桃素的提取中,实验结果与常压层析比较,在分离时间上缩短了一倍,产率提高了20多倍,而溶剂用量则减少了近一半。邓氏[4]通过自制的减压层析分离装置,对多种中药进行成分分离,取得了良好的分离效果,得到汉防己甲素、汉防己乙素、乌头碱、美沙乌头碱、白藜芦醇苷等。
3 大孔树脂吸附分离技术
大孔树脂吸附分离技术是利用一类有机高聚物吸附剂,通过吸附性和分子筛原理,根据不同成分吸附力的不同及分子量的大小,在大孔吸附树脂上经一定的溶剂洗脱而达到分离的目的。大孔树脂明显的优势在于其再生可以用溶剂来实现,通常采用80%左右的含水醇、酮或含有酸、碱的含水醇、酮进行洗涤,再生效果比较好。但大孔树脂在有机溶剂残留物的安全问题上存在着很多的争论,国家食品药品监督管理局通过对大孔树脂可能带来的有机溶剂残留物规定了检测内容,以达到控制其残留量的目的。钱氏等[5]首次采用大孔树脂富集提取灵芝三萜,并在实验中比较了AB-8、S-8、NKA-9、HP-20等4种树脂材料,实验发现,大孔树脂的极性决定其对灵芝三萜吸附能力的大小,而比表面积对吸附灵芝三萜的影响不大,结果表明,AB-8大孔树脂对灵芝三萜吸附速度快,吸附容量大,易解吸,适宜富集提取灵芝三萜。陈氏等[6]结合大孔树脂吸附和膜分离技术对赤芍总苷进行提取分离,结果表明,赤芍提取液经大孔树脂吸附精制后,所得到的总苷中芍药苷的相对含量可达60%以上,再经超滤方法精制后,可达85%以上。
4 高效液相色谱分离技术
高效液相色谱分离技术是将流动相由高压泵打入系统,样品溶液经进样器进入流动相,被流动相载入色谱柱(固定相)内,由于样品溶液中的各组分在两相中具有不同的分配系数,在两相中作相对运动时,经过反复多次吸附-解吸的分配过程,各组分在移动速度上产生较大的差别,被分离成单个组分依次从柱内流出,达到组分分离的目的。高效液相色谱分离技术具有分析速度快、效率高、灵敏度好、选择性强、成分之间分离效果好等优点,是今后中药成分分离研究的主要方向。但高效液相色谱分离技术存在处理样品的能力相对较低、仪器及溶剂成本比较高的缺点。邓氏等[7]运用高效液相色谱-质谱联用技术对半边旗二萜类活性成分进行了分离和富集,实验对复杂基体中化学结构上仅相差1个双键、相对分子量相差2的5F和4F进行了分析鉴定(5F具有抗肿瘤活性,4F则无),获得了满意的效果。陈氏等[8]利用高效液相色谱从日本产杉材中分离倍半萜类化合物,得到2个新化合物,分别为(-)-cuberbol和(+)-2,7 (14),10-bisabolatrien-ol-4-one,纯度分别为98.7%和99.1%。
5 高效逆流色谱分离技术
高效逆流色谱分离技术是应用动态液-液分配的原理,利用螺旋管的方向性与高速行星式运动相结合,使两相互不混溶的溶剂在螺旋管中实现高效接触、混合、分配和传递,从而将具有不同分配比的样品组分分离出来。与其他液相色谱分离技术相比,该技术不使用固相载体作为固定相,样品在互不相溶的两相中分配,克服了固相载体带来的样品吸附、损失、污染、峰形拖尾等缺点,并能重复进样,应用价值比较高。高效逆流色谱分离仪器价格低廉,性能可靠,分析成本低,易于操作,尽管与高效液相色谱分离相比有时柱效不太高,但可以避免其对样品的吸附及不可回收的弊端。
王氏等[9]采用高效逆流色谱法分离纯化丹参水溶性成分丹酚酸类物质,实验结果表明,一次分离可制备63.4 mg丹酚酸B,其纯度为98.6%。该方法与高效液相色谱法相比较,溶剂系统既是固定相又是流动相,廉价易得,可以随时更换调整,不需要特殊的要求,样品制备量大,不存在色谱柱污染的问题,而且与常压和低压色谱相比,高效逆流色谱的分离能力较好,有的样品经一次分离就可以得到一个甚至多个纯度较高的单体,并且分离时间也较短,一般几个小时即可完成一次分离。孙氏等[10]总结了高效逆流色谱技术在中草药有效成分分离中的应用,提出利用高效逆流色谱技术,中草药粗提物的分离纯化以及制备可同步完成,通过选择合适的溶剂体系,其分离效果可与高效液相色谱法相当,但由于高效逆流色谱的柱效不高,其分离的组分不够多,这也是该法的主要缺点。
6 超临界流体萃取技术
超临界流体萃取技术是利用超临界流体(如CO2、乙烯、乙炔、水等)在临界状态下,使其由气体变为液体,从液体或固体中萃取中药中的成分,当恢复到常压、常温时,超临界流体气化,使中药成分从“流体”中分开,达到萃取分离的目的。超临界流体萃取技术萃取能力强、提取效率高、生产周期短,极少损失易挥发组分或破坏生理活性物质,易于发现中药中新的活性成分,且无溶剂残留,产品质量高。
弥氏等[11]对超临界CO2萃取分离蛇床子中香豆素成分进行研究,实验表明,采用超临界提取得到的蛇床子提取物有效成分含量高,杂质少,萃取工艺本身集提取、分离和浓缩为一体,为后续的提纯创造了良好的条件,在实验中,再采用重结晶的方法能得到2个单体化合物(osthol,imperatorin),操作简单,晶体纯度高。金氏等[12]利用超临界CO2萃取技术研究花椒中的麻味成分,实验中以乙醇作为夹带剂进行试验,能够大幅度改变超临界流体的极性,增强其对极性成分的溶解能力,从而达到了萃取分离花椒中麻味成分的目的。
7 膜分离技术
膜分离技术是利用中药成分间分子量的差异,以选择性透过膜为分离介质,当膜两侧存在某种推动力(如浓度差、电位差、压力差等)时,原料侧组分选择性地透过膜,以达到分离、提纯的目的。膜分离技术具有在分离时不受热、能耗低、无二次污染、分离效率高等特点,既可用于中药提取液的澄清,又可用于中药成分的精制、分离及提纯。
孔氏等[13]针对复方银黄口服液探讨了膜分离技术对复方中药有效成分的影响因素,结果表明,采用水煎煮的银黄水煎液,通过膜分离技术得到的口服液中,绿原酸和黄芩苷的转移率分别为96.82%和92.37%,有效成分较高的转移率表明处方中的有效成分大部分可以通过膜分离技术得到。
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8 分子蒸馏技术
分子蒸馏技术是利用物质挥发程度的不同,混合物各分子受热后会从液面逸出,并在离液面小于轻分子平均自由程而大于重分子平均自由程处设置一个冷凝面,使轻分子不断逸出,而重分子达不到冷凝面,从而打破动态平衡而将混合物中的轻中分子分离。由于分子蒸馏是一种在高真空度(绝对压强0.133 Pa)下进行分离操作的连续蒸馏过程,蒸馏过程中冷却真空系统的不断抽气,使整个蒸馏系统处于高真空度,从而使待分离混合物的沸点远远低于常压沸点,并且各组分在系统中受热停留的时间短,因此,分子蒸馏技术尤其适合于分离高沸点、粘度大、热敏性的中药成分。
胡氏等[14]采用分子蒸馏技术对广藿香油进行了分离纯化,实验中得到4个馏分,经气相色谱-质谱检测,馏分Ⅱ和Ⅲ中广藿香醇和广藿香酮2种有效成分的含量与广藿香原油相比提高了27%~47%,提示用分子蒸馏分离技术能有效地提高广藿香油中广藿香醇和广藿香酮的含量,为广藿香的产业化和新药开发奠定了基础。许氏等[15]在总结分子蒸馏技术在中草药有效成分分离中的应用中提出:由于分子蒸馏设备结构复杂,制造技术要求高,投资较大,因此,在一定程度上制约了其在医药产品中的应用。目前,用于中草药成分分离的大多是热敏性、沸点高、生产量不太大、价值高的药材,如结合超临界CO2萃取技术、分子蒸馏技术等来制备大蒜注射液。
9 毛细管电泳分离技术
毛细管电泳分离技术是以高压电场为驱动力,以毛细管为分离通道,依据样品中各组分分离淌度和分配行为上的差异而实现分离的一类液相分离技术。它兼有高压电泳的高速、高分辨率及高效液相色谱的高效率等优点,与高效液相色谱分离技术相比,在分离中药成分时具有毛细管柱不易被污染,样品前处理简单,柱效高、分离成本低、分离模型多等优点。但同时由于毛细管柱制备较困难、寿命较短等缺点,影响了其广泛的应用。李氏等[16]建立了毛细管电泳法分离测定板蓝根中的4种活性有机酸成分,提示了从含量和药理作用的角度考虑,靛蓝和靛玉红不宜作为清热解毒的板蓝根制剂的质量控制指标,通过建立板蓝根中4种有机酸的分离测定方法,为板蓝根制剂的质量控制提供了参考。
10 结语
虽然近年来我国在中药现代化中已取得了较大的成果,但离走向国际还有相当长的距离。中药有效成分的分离与纯化是中药开发的关键,新技术能大大提高中药化学成分的收率与质量,节约大量的时间和能源,我们应加大新的分离纯化技术的应用。但从目前研究看,某些分离纯化技术尚存在一定的局限性,如分离纯化量的限制、分离纯化成本的限制等问题,特别是现在一些分离纯化技术尚处在实验室研究阶段。如何将这些新技术应用到生产中,还有许多问题需要解决,更需要研究单位和企业联手,解决生产中遇到的问题。我们相信,随着新技术在中药分离纯化领域中的进一步完善与应用,将会大大促进中药产业的发展,为我国的经济发展和人类健康作出更大的贡献。
参考文献
[1] 涂继辉,贾凌云,孙启时.蒙古黄芪中毛蕊异黄酮的分离及含量测定[J].沈阳药科大学学报,2006,23(11):710-712.
[2] 李继平,刘丹华,周 颖,等.水飞蓟宾精制方法的比较与改进[J].辽宁化工,2006,35(12):712-713,721.
[3] 吴迎春,杨海涛.减压液相色谱法提取贯叶连翘中的金丝桃素[J].喀什师范学院学报,2005,26(3):59-60.
[4] 邓巧虹.减压层析法在中草药有效成分分离中的应用[J].北京中医药大学学报,2003,26(3):58-59.
[5] 钱 竹,徐 鹏,章克昌,等.大孔树脂分离提取发酵液中灵芝三萜类物质[J].食品与生物技术学报,2006,25(6):111-114,126.
[6] 陈寅生,姚仲青.膜分离与大孔树脂吸附技术在赤芍总苷提取与分离中的应用[J].南京中医药大学学报,2006,22(6):406,408.
[7] 邓亦峰,兰柳波,梁念慈.液-质联用对半边旗二萜类活性成分富集方法的研究[J].分析测试学报,2004,23(3):97-99.
[8] 陈晓辉,张晖芬,毕开顺,等.制备反相高效液相色谱法用于从杉材中分离制备倍半萜类化合物[J].色谱,2005,23(1):85-87.
[9] 王凤美,陈军辉,李 磊,等.高速逆流色谱法分离制备丹酚酸B[J].天然产物研究与开发,2006,18(1):100-104.
[10] 孙媛媛,唐玉海.高速逆流色谱技术在中草药有效成分分离中的应用[J].西北药学杂志,2003,18(6):282-283.
[11] 弥 宏,曲莉莉,任玉林.超临界萃取蛇床子中香豆素类化合物的工艺优选及成分分离的研究[J].中国中药杂志,2005,30(14):1080-1082.
[12] 金敬宏,孙晓明,吴素玲,等.超临界二氧化碳萃取技术在花椒麻味成分分离中的应用研究[J].中国野生植物资源,2003,22(5):12-14.
[13] 孔焕宇,杨丽平,陈玉武,等.复方中药银黄口服液有效成分膜分离工艺及正交实验研究[J].中国实验方剂学杂志,2006,12(3):1-3.
[14] 胡海燕,彭劲甫,黄世亮,等.分子蒸馏技术用于广藿香油纯化工艺的研究[J].中国中药杂志,2004,29(4):320-322,379.
[15] 许松林,栾礼侠.分子蒸馏技术在中草药有效成分分离中的应用[J].药学进展,2005,29(10):472-476.
关键词:食品检测 气相色谱技术 反式脂肪酸
随着人们生活水平的不断提高,食品安全备受政府和老百姓的关注。人们熟知的蔬菜、茶叶等农产品中的农药残留、油炸食品中的丙烯酰胺、猪肉中的瘦肉精与三甲胺、白酒中的甲醇和杂醇油含量超标,特别是近期在奶粉和鸡蛋中检出的三聚氰胺等严重危害人民生命安全的问题,暴露了我国食品安全领域存在的隐患,人们愈来愈认识到食品安全问题对人类生存的影响,在加强食品生产源头控制管理的同时,如何提高食品安全监控能力和防范能力也成为工作的重点,而在整个食品安全监控过程中,食品安全检测至关重要。
在食品安全检测方法中,气相色谱技术是十分重要的检测技术之一。由于气相色谱技术具有技术成熟、易掌握、灵敏度高、分离效能高、选择性高、方便快捷以及特别适合易挥发的物质检测等特点和优势,已被广泛应用于食品和酿酒发酵工业。因大多数食品中对人体有毒有害物质的组分复杂且是易挥发的有机化合物,所以,气相色谱技术在食品安全检测中有着非常广泛的应用前景。
1.气相色谱技术的概述
1.1 气相色谱技术的概念
气相色谱法(gas chromatography,简称 GC) 是色谱法中最广泛使用的一种分析方法,其是以惰性气体(N:或 He)为载体将样品带入气相色谱仪进行分析的色谱法,而利用气相色谱仪对气体或液体样品进行组分分析的技术。它特别适用于气体混合物或易挥发性的液体或固体检测,即便对于很复杂的混合物,其分离时间也很短。
1.2 气相色谱技术的基本原理
基本原理:混合物中各组份在一种流动相(气体或液体)的带动下,流经另一固定相(固体或液体)时,固定相对各组份的作用力不同(溶解、解吸或吸附能力的不同),造成各组份在固定相中滞留时间产生差异,从而使混合物中各组份得以分离。各组份分离后,随流动相逐一按次序进入一种叫做检测器的系统进行非电量转换,转换成与组份浓度成比例的电讯号记录、绘图、计算。
1.3 气相色谱技术的特点
1.3.1 高灵敏度 很容易检测浓度≤1ppm(10-6) 的物质,环境检测、农药残留检测可达 ppb(10-9)~ppt(10-12)。
1.3.2 高分离效率 一根1~2 米填充柱,可有几千个理论塔板,毛细柱可达 105~106个理论塔板(最高效的分离技术)。
1.3.3 高选择性 以混合物中某一物质有特殊灵敏的响应;对性质十分相近的异构体可分离检测。如氢的同位素,有机物的异构体。
1.3.4 快速分析 很复杂的样品,一般均可在几分钟至几十分钟内完成分析,并十分容易实现自动化。
1.3.5 应用范围广 主要用于分析各种气体和易挥发的有机物质,但在一定的条件下,也可以分析高沸点物质和固体样品。应用的主要领域有石油工业、环境保护、临床化学、药物学、食品工业等。
另外,气相色谱技术还具有样品用量少、定量精度高等特点。
1.4 气相色谱系统的组成
气相色谱系统一般由分离系统和检测系统组成。(1)分离系统主要由气路系统、进样系统和色谱柱(GC常用的色谱柱一般有两种:一是填充柱,另一种是毛细管柱)组成,其核心为色谱柱。(2)检测系统主要为检测器,检测器将色谱流出物转变为电信号,由数据记录部分将图谱记录下来,然后进行数据处理。
2.气相色谱技术在食品安全检测中的应用
2.1 农药和其他药物残留与污染检测分析
近年来,在蔬菜和水果中有机氯、有机磷农药残留和肉类、鱼类产品中的兽药残留已被社会广泛关注。目前,可采用 GC/ECD 气相色谱检测有机氯农药残留,如可利用 GC/ECD 分析技术准确检测高丽人参中的有机氯农药残留;可采用 GC/NPD 气相色谱检测有机磷和有机氮农药残留;可采用GC/FPD 气相色谱检测有机磷和有机硫农药残留等。另外,胡彩虹等研究证明,采用 GC/FID 气相色谱可检测出猪肉、鱼和虾中三甲胺的含量。
2.2 多环芳烃、添加剂及丙烯酰胺含量检测分析
多环芳烃(PAHs) 是一类重要的环境和食品污染物,目前已知的 2 ~ 7 环 PAHs 就有数百种,其中很多种具有致突变性和致癌性。其中,各类食品中以烟熏食品中 PAHs 的污染最为严重。由于烟熏食品广大消费者所青睐,因此分析检测烟熏类食品中 PAHs 含量,并制定相关的食品卫生标准有重要意义。可采用气相色谱 / 质谱(GC/MS) 法,利用毛细管色谱柱的高分离能力和质谱的高灵敏度鉴定能力,快速检测与分析烟熏类食品中常见的 20 多种 PAHs。此外,还可以利用 GC/FID 气相色谱检测食品中山梨酸、苯甲酸等食品防腐添加剂含量,使用 GC/ECD 气相色谱检测油炸食品中的丙烯酰胺含量,使用 GC/FID 气相色谱测定面粉中过氧化苯甲酰的含量。
2.3 发酵饮料产品中风味组分的质量控制分析
(1)白酒中甲醇、杂醇油是酒类卫生监控指标中的两项重要指标,GB2757 和 GB10345 对甲醇、杂醇油的含量和检验方法作了严格的规定。采用 GC/FID 气相色谱可直接进样,并可快速、准确地测定出白酒中甲醇和杂醇油的含量。(2)啤酒、葡萄酒和发酵饮料中有许多挥发性化合物和风味物质,可以直接反映产品的质量状况。可采用顶空进样的气相色谱分析(Hs―GC) 技术监控啤酒中的硫化物等有害组分、有害色素及挥发性气体,通过检测这些化合物在生产过程中的变化,可以控制啤酒、葡萄酒等发酵饮料产品在生产过程中的产品质量,确定发生在发酵酿造过程中影响饮料产品最终味觉和质量的关键问题。
2.4 食品塑料袋有害物质的检测
食品塑料袋在加工过程中,为了增加塑料的可塑性、韧性和透明度,往往添加多种增塑剂,其中使用量最大、最普遍的是酞酸酯(邻苯二甲酸酯,PAEs),含量可达终产品的 50%。但由于酞酸酯类增塑剂与塑料基质之间没有形成化学共价键,因而在接触到包装食品中所含的水、油脂等时,便会溶出,并且塑料中的酞酸酯增塑剂含量越高,可能被溶出的数量越多。研究证实,酞酸酯对动物和人均有慢性毒性、致突变、致癌作用以及生殖与发育毒性,是全球范围内最广泛存在的化学污染物之一。目前,酞酸酯类化合物对环境的污染及对内分泌的干扰已引起人们的普遍关注。可利用 GC/FID 气相色谱技术检测塑料制品中的的 5 种酞酸酯[邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二正辛酯(DOP)和邻苯二甲酸二(2―乙基己基)酯(DE-HP)]。
3.结语
综上所述,随着色谱技术的发展,耐高温的极性高效开管柱和选择性好、灵敏度高的检测器的研制,以及计算机软件开发、专家系统应用、检测手段的进步及与质谱等仪器的联用等相关问题的解决,气相色谱技术的应用也会越来越多,在食品安全检测领域具有广泛的应用前景,从而为广大人民群众把好食品质量安全关。
参考文献:
[1]胡彩虹,许梓荣.气相色谱法测定猪肉、鱼和虾中三甲胺的含量[J].食品科学,2001,22(5):62-64.
Abstract: Flavonoids compounds are the main active ingredients in exocarpium, mainly consisting of naringin and wild sumac glycosides. This paper summarizes the common methods of flavonoid compounds extraction and content determination in exocarpium in recent years, so as to provide theoretical basis for exocarpium quality control index quick extraction and determination method.
关键词: 化橘红;黄酮类成分;提取;含量测定
Key words: exocarpium;flavonoids ingredients;extraction;content determination
中图分类号:TQ28 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2016)20-0191-02
0 引言
化橘红(Exocarpium citri Grandis)又名“化州橘红”、“化州陈皮”、“柚皮橘红”等,为芸香科植物化州柚或柚的未成熟或近成熟的干燥外层果皮。化橘红有散寒、燥湿、消痰、利气等功效。化橘红主要有效成分是黄酮类化合物,其中最主要是柚皮苷和野漆树苷,二者含量之和占化橘红黄酮类物质总量的84%以上。因此,在现有的质量控制标准(主要参考DB 44/T 615-2009《地理标志产品 化橘红》和《中国药典》)中,把“总黄酮含量、柚皮苷含量和野漆树苷含量”3个指标作为化橘红的关键质量控制指标。笔者所在单位是化橘红原产地(广东化州)的食品药品法定监督检测单位,须按质量控制方法对本地化橘红生产企业生产的化橘红产品进行监督检测。但现有质量控制方法须在不同条件下分别提取和测定总黄酮含量、柚皮苷含量和野漆树苷含量,工作效率较低。本文综述了化橘红中黄酮类化合物的提取及测定方法的研究进展,旨在探寻化橘红中黄酮类化合物的同时提取和同时测定的快速方法,以期提高检测效率和监督效果。如图1~3。
1 化橘红中黄酮类化合物的提取方法
1.1 索氏提取法
该法利用黄酮类化合物在有机溶剂中溶解度较大的原理,直接从化橘红中萃取黄酮类化合物。索氏提取器用有机溶剂将固体样品长期反复浸润而将所需要的物质浸出来,即长期浸出法。根据黄酮化合物和其杂质的极性不同,可选用适合的有机溶剂,如甲醇、乙醇、乙醚、石油醚等。索氏提取法可以提取出大多数游离的黄酮类化合物,但该法操作繁琐,所需时间较长。
1.2 超声波提取法
超声波提取法是一种新的提取分离技术。该法利用超声波的空化作用,强烈震动搅拌作用,热力作用等与传统溶剂萃取法相结合的原理。当空化作用产生时,在固/液非均相体系的接口发生气泡爆破,破坏植物的细胞壁,再加上碰撞次数增多、物质交换次数也就增多,细胞膜的透过能力得到增强,加速黄酮类化合物进入到溶剂,增强物质在溶剂中的溶解能力,从而提高提取率,缩短提取时间。此法操作简便,所需时间较少,提取效率高。
1.3 方法对比与讨论
在现有的质量控制方法中,化橘红的3个质量控制指标,总黄酮含量和柚皮苷含量提取使用的是索氏提取法,野漆树苷含量提取使用的是超声波提取法。两种方法对比,索氏提取法处理样品需用时8.5h,超声波提取法只需1.5h,超声波提取法具有省时、操作简便、提取效率高等优点,亦可考虑应用于化橘红中总黄酮含量和柚皮苷含量测定的样品处理。陈永刚等对超声波提取法与索氏提取法进行了比较研究。试验表明,超声波提取法同样适用于化橘红中总黄酮含量和柚皮苷含量测定的样品处理。因此,化橘红的3个质量控制指标的测定均可用超声波提取法进行样品处理,只需进行一次提取所得样品液便可用于3个指标的测定,大大缩短了样品处理时间。如表1所示。
2 化橘红中黄酮类化合物的测定方法
2.1 紫外可见分光光度法(UV)
黄酮类化合物分子中具有3-羟基、5-羟基或邻二酚羟基,易于与Al(NO3)3,AlCl3等金属盐类反应,生成有色金属络合物,这些络合物作用在光谱上能产生明显的变化,吸收峰红移。DB 44/T 615-2009《地理标志产品 化橘红》以此法测定总黄酮含量,根据黄酮类化合物可与铝盐反应显色的原理,以柚皮苷为对照,提取样品液与硝酸铝显色后在384nm处测定吸光度,从而测得化橘红的总黄酮含量。实验结果显示,该法具有设备简单、适用性广、准确度和精密度较好等特点,已在总黄酮含量分析中发挥着重要作用。
2.2 薄层色谱法(TLC)
薄层色谱法(TLC)是一种吸附薄层色谱分离法,利用混合物各组分在某一物质中的吸附或者分配等性能不同,使样品液中各种物质进行反复的吸附或者分配等作用,从而达到混合物各组分互相分离的目的。2003年8月袁旭江等建立了测定化橘红野漆树苷含量的薄层扫描法,实验结果表明,该方法简便可行,灵敏度较高,适用于化橘红中野漆树苷含量测定。DB 44/T 615-2009《地理标志产品 化橘红》中,TLC法用于化橘红的品种鉴别。
2.3 高效液相色谱法(HPLC)
高效液相色谱法(HPLC)将具有不同极性的单一溶剂或不同比例的混合溶剂流动相泵入装有固定相的色谱柱,在柱内各成分被分离后,进入检测器进行检测,从而实现对试样的分析。HPLC法速度快,效率高,检测灵敏度高,适合大分子,高沸点,强极性,热稳定性差的化合物的分离分析。
DB 44/T 615-2009《地理标志产品 化橘红》以HPLC法测定野漆树苷的含量,《中国药典》亦以此法测定柚皮苷含量,DB 44/T 615-2009《地理标志产品 化橘红》中柚皮苷含量测定引用《中国药典》方法。HPLC法测定柚皮苷和野漆树苷均用DAD检测器,但仍需分别测定,因为二者的检测波长不一样,柚皮苷检测波长为283nm,野漆树苷为345nm。刘晓涵等建立了HPLC法同时测定化橘红中柚皮苷和野漆树苷含量的方法,通过梯度洗脱方式在330nm下同时测定柚皮苷和野漆树苷含量,为制定该药材质量的快速检测方法提供参考。
2.4 高效液相色谱-质谱联用法(HPLC/MS)
该法利用了高效液相色谱对复杂化合物的高效分析能力以及质谱的高灵敏度。高效液相色谱(HPLC)能够有效地将有机物待测样品中的有机物成分分离开,而质谱(MS)能够对分开的有机物逐个的分析,得到有机物分子量,结构和浓度等信息。与传统的HPLC、TLC等方法相比,HPLC/MS不需复杂的样品制备过程,并且具有快速、精确、灵敏度高等优点。高效液相色谱-质谱联用技术广泛用于定性定量分析柑橘类化合物及其提取物中的黄酮类成分。刘群娣等采用HPLC-DAD-MS/MS进行了化橘红的成分分析,确定或推测出化橘红中的一些主要成分,其中多为黄酮类和香豆素类化合物。并获得了黄酮类及香豆素类化学物丰富的结构信息,为化橘红化学成分的定性定量提供了一种快速有效的方法。
2.5 方法对比与讨论
黄酮类化合物检测方法从单一的分光光度法发展到薄层色谱法、高效液相色谱法、高效液相色谱-质谱联用法等方法。在实际工作中,紫外分光光度法的专属性较差,主要用于对总黄酮的测定。薄层色谱法曾用于化橘红中黄酮单体含量的定量分析,但现在大多被高效液相色谱法所代替,该法目前主要用于化橘红的品种鉴定。高效液相色谱法适用于黄酮单体含量的测定,DB 44/T 615-2009《地理标志产品 化橘红》和《中国药典》均以此法测定化橘红中柚皮苷和野漆树苷含量。高效液相色谱-质谱联用法不仅用于化橘红黄酮类化合物的定性定量分析,还可提供黄酮类化学物丰富的结构信息,具有强大的组分鉴定能力。
3 总结与展望
综上所述,针对化橘红的3个质量控制指标:总黄酮含量、柚皮苷含量和野漆树苷含量,样品处理可以同时进行,只需用超声波提取法进行一次提取,所得样品液即可用于以上3个指标的测定。测定方法方面,总黄酮含量使用紫外可见分光光度法,柚皮苷和野漆树苷含量用HPLC法,通过梯度洗脱方式在330nm下可同时测定。以上提取及测定方法与现有质量控制方法相比,提取时间缩短了80%,试剂用量减少了70%,测定时间缩短了30%,大大提高检测工作效率和监督效果。如表2所示。
针对化橘红中全成分多指标同时检测的快速高效分析方法会成为今后研究热点,随着科技的发展与学科的交叉,高效液相色谱-质谱联用法以其灵敏度高和检测结果信息丰富方面的优势,将会成为化橘红中黄酮类化合物的重要测定方法。
参考文献:
[1]陈永刚,林励,等.超声波提取法与索氏提取法提取化橘红柚皮苷的比较研究[J].中药新药与临床药理,2008,19(4):309-311.
关键词:分子蒸馏;食品工业;应用
中图分类号:TS203文献标识码:E文章编号:1672-979X(2007)10-0072-02
Molecular Distillation Technology and Its Application in Food Industry
WANG Li-Hua,DING Hong-Jun,LI Er-Chun,JIN Xiao-Hui
(Department of Food Engineering, Shaanxi Normal University, Xi’an 710000, China)
Abstract:The concept, basic principles, advantages of molecular distillation and its applications in food industry is introduced.
Key words:molecular distillation; food industry; application
分子蒸馏(molecular distillation)又称短程蒸馏(shortpath distillation),是一种非平衡蒸馏。不同物质的分子由于运动速度和有效分子直径不同而具有不同的分子运动平均自由程,分子蒸馏就是利用这一差别在高真空(0.5~1 Pa)下实现物质的分离,待分离组分在远低于常压沸点的温度下挥发。分子蒸馏受热液体呈0.5 mm左右薄膜状,加热面与冷凝面间距小于轻分子的平均自由程,液面逸出的轻分子几乎未经碰撞就到达冷凝面,在蒸馏温度下一般只停留几秒至几十秒。分子蒸馏特别适合分离高沸点、黏度大、热敏性的天然物料,可有效避免物质的氧化分解,脱除混合液中低分子物质如有机溶剂、臭味物等[1,2]。分子蒸馏已成功应用于食品、医药、化妆品、精细化工、香料工业等行业。现对分子蒸馏技术在食品工业中的应用作一介绍。
1制取天然维生素E
维生素E是人体内重要的天然抗氧化剂。在食品生产中主要用作脂肪和含油食品的抗氧化剂。植物油脂脱臭时得到的馏出物是制取天然维生素E的主要原料。利用分子蒸馏法提纯天然维生素E,设备简单,操作容易,效率高,不会引入其他杂质。栾礼侠等[3]用分子蒸馏法提取天然维生素E,进料速率250 mL/h,操作压力0.1 Pa,蒸馏温度130~160 ℃,搅拌速度130 r/min。应用刮膜式分子蒸馏设备提纯天然维生素E粗产品原料,经三级分离可将原料中的天然维生素E含量由3 %提高到80 %。
2分离提纯单脂肪酸甘油酯
单甘酯是食品行业中重要的乳化剂,无毒、无味,可改善食品风味、提高食品品质,起到乳化、起酥、膨松、保鲜等作用,其用量占食品乳化剂总用量的2/3。在医药、化妆品等方面也被广泛应用[4]。
单甘酯一般是通过直接酯化或甘油酯交换反应合成,其反应产物40 %~50 %是单甘酯。目前国际上高纯度单甘酯需求占50 %。由于油脂沸点很高,要得到高纯度的单甘酯须用分子蒸馏技术。其工艺过程为:氢化动植物油脂与甘油进行酯交换,过滤后反应混合物送入分子蒸馏装置;第一级140℃、500 Pa脱水、脱气,除去部分甘油;第二级175 ℃、75 Pa除去剩余甘油和游离脂肪酸;第三级200~210℃、0.5 Pa蒸馏出单甘酯除去双酯和三酯;最后液态蒸馏单酯进入喷雾系统制粉[5]。
3制取类胡萝卜素
类胡萝卜素等天然食用色素是必需的维生素来源,具有抗菌和防病的作用。制取类胡萝卜素的传统方法有皂化提取法、吸附和酯基转移法,但溶剂残留会影响产品质量。Batistella等[6]用分子蒸馏技术从棕榈油回收类胡萝卜素,其含量达3 000 mg/kg。钟耕等[7]用分子蒸馏法从脱蜡的甜橙油中提取类胡萝卜素,不含有机溶剂,且产品色价高。
辣椒红色素是从辣椒果皮中提取的优良天然类胡萝卜素,具有良好的耐受性和强着色力,广泛用于食品、医药、化妆品等行业。传统用溶剂浸提辣椒红色素,经普通真空蒸馏脱溶剂处理后仍残留1 %~2 %的溶剂,达不到卫生标准要求。用分子蒸馏处理,残留溶剂小于50 mg/ kg,达到并超过了FAO/WHO和我国国家标准[8]。
4分离不饱和脂肪酸
ω-3型不饱和脂肪酸是人类必需的脂肪酸,其中的二十二碳六烯酸(DHA)和二十碳五烯酸(EPA)具有良好的保健功能。从海鱼或其下脚料制取DHA和EPA的生产工艺,包括分子蒸馏法的应用在有关专著中有系统介绍[9]。徐世民等[10]用分子蒸馏法富集海狗油中的多不饱和脂肪酸,进料速率80 mL/h,预热温度80 ℃,刮膜器转速250 r/min,蒸馏温度120 ℃,压力15 P a时,经过一级分子蒸馏,得到EPA和DHA总含量为54.86%的海狗油产品,收率为92.7%。
傅红等[11]研究了多级分子蒸馏法制取鱼油中多不饱和脂肪酸的工艺,蒸馏温度110 ℃以上,蒸馏压力20 Pa以下时,经过三级串联分子蒸馏,得到高碳链不饱和脂肪酸占90.96%的鱼油产品。
5制取植物有效成分
大蒜的主要生理活性成分是大蒜精油中的含硫化合物,如大蒜素、大蒜辣素等,热稳定性差。 张忠义等[12]用超临界CO2流体提取技术和分子蒸馏技术制取分离大蒜化学成分,在较低的温度下得到4种主要成分。分离效果大大好于普通蒸馏法。
毛叶木姜子为樟科木姜子属小乔木,其干燥成熟果实在我国湖北西部等地作“荜澄茄”入药。果实挥发油的主要成分为柠檬醛。王发松等[13]用分子蒸馏技术对毛叶木姜子果挥发油所含的柠檬醛进行了分离纯化。所得柠檬醛纯度达到95%,产率为53%(柠檬醛/毛叶木姜子果油),柠檬醛损失率仅为15%。
王发松等[13]用分子蒸馏技术分离纯化经超临界CO2提取干姜油,结果显示,此法能较好地分离姜油中的萜类和姜烯酚类化合物,且能将姜烯酚类化合物相对含量提高到85%以上。
6结语
当前,天然食品日益受到人们的欢迎,然而传统的加工往往会破坏天然食品原料中的热敏性营养素,或在食品中残留有害化学物质。分子蒸馏技术的最大特点是能尽量保持食品的天然性,且具有加工温度低、无毒、无害、无残留物、无污染、分离效率高等特点。尤其适用于热敏性天然营养素的提取分离和精制,在食品工业中应用前景十分广阔。
参考文献
[1]卓震,许进文,张晶. 分子蒸馏技术分析[J]. 化工装备技术,2005,26(6):29-33.
[2]宋丹. 分子蒸馏技术的特点及其在中药有效成分分离方面的应用[J]. 时珍国医国药,2004,(3):(3),02.
[3]栾礼侠,许松林,任艳奎. 分子蒸馏技术提纯天然维生素E的工艺研究[J]. 中国粮油学报,2006,21(1):100-103.
[4]时宏,郭洪. 面向21世纪的分子蒸馏单甘酯工业[J]. 中国油脂,2000,25(4):38-41.
[5]龚春晖. 分子蒸馏技术及其在油脂工业中的应用[J]. 西部粮油科技,2005,25(6):23-25.
[6]Batistella C B , Morase E B , Maciel Filio R , et al. Molecular distillation process for recovering and carotenoids from palm oil[J]. Appl Biochem Biotechnol, 2002, (98): 1149-1159.
[7]钟耕,吴永娴,曾儿坤. 天然类胡萝卜素的提取新工艺[J]. 四川日化,1995,(3):6-9.
[8]刘红梅. 分子蒸馏技术在天然产物分离与提纯方面的应用[J]. 河南化工,2004,(4):10-12.
[9]易杨华,焦炳华. 现代海洋药物学[M]. 北京:科学出版社,2006:509-515.
[10] 徐世民,刘颖,胡晖. 分子蒸馏富集海狗油中多不饱和脂肪酸[J]. 化学工业与工程,2006,23(6):465-498.
[11] 傅红,裘爱咏. 分子蒸馏法制备鱼油多不饱和脂肪酸[J]. 无锡轻工大学学报,2002,21(6):617-621.
[12] 张忠义,雷正杰,王鹏,等. 超临界CO2萃取-分子蒸馏对大蒜化学成分的提取与分离[J]. 分析测试学报,2002,21(1):65-67.
[13] 王发松,黄世亮,胡海燕. 柠檬醛分子蒸馏纯化新工艺与毛叶木姜子果油成分分析[J]. 天然产物研究与开发,2003,(4):55-57.
[14] 王发松,胡海燕,黄世亮,等. 姜油的分子蒸馏纯化与化学成分分析[J]. 中国医药工业杂志,2003,84(3):125-127.
分子蒸馏(molecular distillation)又称短程蒸馏(shortpath distillation),是一种非平衡蒸馏。不同物质的分子由于运动速度和有效分子直径不同而具有不同的分子运动平均自由程,分子蒸馏就是利用这一差别在高真空(0.5~1 Pa)下实现物质的分离,待分离组分在远低于常压沸点的温度下挥发。分子蒸馏受热液体呈0.5 mm左右薄膜状,加热面与冷凝面间距小于轻分子的平均自由程,液面逸出的轻分子几乎未经碰撞就到达冷凝面,在蒸馏温度下一般只停留几秒至几十秒。分子蒸馏特别适合分离高沸点、黏度大、热敏性的天然物料,可有效避免物质的氧化分解,脱除混合液中低分子物质如有机溶剂、臭味物等[1,2]。分子蒸馏已成功应用于食品、医药、化妆品、精细化工、香料工业等行业。现对分子蒸馏技术在食品工业中的应用作一介绍。
1制取天然维生素E
维生素E是人体内重要的天然抗氧化剂。在食品生产中主要用作脂肪和含油食品的抗氧化剂。植物油脂脱臭时得到的馏出物是制取天然维生素E的主要原料。利用分子蒸馏法提纯天然维生素E,设备简单,操作容易,效率高,不会引入其他杂质。栾礼侠等[3]用分子蒸馏法提取天然维生素E,进料速率250 mL/h,操作压力0.1 Pa,蒸馏温度130~160 ℃,搅拌速度130 r/min。应用刮膜式分子蒸馏设备提纯天然维生素E粗产品原料,经三级分离可将原料中的天然维生素E含量由3 %提高到80 %。
2分离提纯单脂肪酸甘油酯
单甘酯是食品行业中重要的乳化剂,无毒、无味,可改善食品风味、提高食品品质,起到乳化、起酥、膨松、保鲜等作用,其用量占食品乳化剂总用量的2/3。在医药、化妆品等方面也被广泛应用[4]。
单甘酯一般是通过直接酯化或甘油酯交换反应合成,其反应产物40 %~50 %是单甘酯。目前国际上高纯度单甘酯需求占50 %。由于油脂沸点很高,要得到高纯度的单甘酯须用分子蒸馏技术。其工艺过程为:氢化动植物油脂与甘油进行酯交换,过滤后反应混合物送入分子蒸馏装置;第一级140℃、500 Pa脱水、脱气,除去部分甘油;第二级175 ℃、75 Pa除去剩余甘油和游离脂肪酸;第三级200~210℃、0.5 Pa蒸馏出单甘酯除去双酯和三酯;最后液态蒸馏单酯进入喷雾系统制粉[5]。
3制取类胡萝卜素
类胡萝卜素等天然食用色素是必需的维生素来源,具有抗菌和防病的作用。制取类胡萝卜素的传统方法有皂化提取法、吸附和酯基转移法,但溶剂残留会影响产品质量。Batistella等[6]用分子蒸馏技术从棕榈油回收类胡萝卜素,其含量达3 000 mg/kg。钟耕等[7]用分子蒸馏法从脱蜡的甜橙油中提取类胡萝卜素,不含有机溶剂,且产品色价高。
辣椒红色素是从辣椒果皮中提取的优良天然类胡萝卜素,具有良好的耐受性和强着色力,广泛用于食品、医药、化妆品等行业。传统用溶剂浸提辣椒红色素,经普通真空蒸馏脱溶剂处理后仍残留1 %~2 %的溶剂,达不到卫生标准要求。用分子蒸馏处理,残留溶剂小于50 mg/ kg,达到并超过了FAO/WHO和我国国家标准[8]。
4分离不饱和脂肪酸
ω-3型不饱和脂肪酸是人类必需的脂肪酸,其中的二十二碳六烯酸(DHA)和二十碳五烯酸(EPA)具有良好的保健功能。从海鱼或其下脚料制取DHA和EPA的生产工艺,包括分子蒸馏法的应用在有关专著中有系统介绍[9]。徐世民等[10]用分子蒸馏法富集海狗油中的多不饱和脂肪酸,进料速率80 mL/h,预热温度80 ℃,刮膜器转速250 r/min,蒸馏温度120 ℃,压力15 P a时,经过一级分子蒸馏,得到EPA和DHA总含量为54.86%的海狗油产品,收率为92.7%。
傅红等[11]研究了多级分子蒸馏法制取鱼油中多不饱和脂肪酸的工艺,蒸馏温度110 ℃以上,蒸馏压力20 Pa以下时,经过三级串联分子蒸馏,得到高碳链不饱和脂肪酸占90.96%的鱼油产品。
5制取植物有效成分
大蒜的主要生理活性成分是大蒜精油中的含硫化合物,如大蒜素、大蒜辣素等,热稳定性差。 张忠义等[12]用超临界CO2流体提取技术和分子蒸馏技术制取分离大蒜化学成分,在较低的温度下得到4种主要成分。分离效果大大好于普通蒸馏法。
毛叶木姜子为樟科木姜子属小乔木,其干燥成熟果实在我国湖北西部等地作“荜澄茄”入药。果实挥发油的主要成分为柠檬醛。王发松等[13]用分子蒸馏技术对毛叶木姜子果挥发油所含的柠檬醛进行了分离纯化。所得柠檬醛纯度达到95%,产率为53%(柠檬醛/毛叶木姜子果油),柠檬醛损失率仅为15%。
王发松等[13]用分子蒸馏技术分离纯化经超临界CO2提取干姜油,结果显示,此法能较好地分离姜油中的萜类和姜烯酚类化合物,且能将姜烯酚类化合物相对含量提高到85%以上。
6结语
当前,天然食品日益受到人们的欢迎,然而传统的加工往往会破坏天然食品原料中的热敏性营养素,或在食品中残留有害化学物质。分子蒸馏技术的最大特点是能尽量保持食品的天然性,且具有加工温度低、无毒、无害、无残留物、无污染、分离效率高等特点。尤其适用于热敏性天然营养素的提取分离和精制,在食品工业中应用前景十分广阔。
参考文献
[1]卓震,许进文,张晶. 分子蒸馏技术分析[J]. 化工装备技术,2005,26(6):29-33.
[2]宋丹. 分子蒸馏技术的特点及其在中药有效成分分离方面的应用[J]. 时珍国医国药,2004,(3):(3),02.
[3]栾礼侠,许松林,任艳奎. 分子蒸馏技术提纯天然维生素E的工艺研究[J]. 中国粮油学报,2006,21(1):100-103.
[4]时宏,郭洪. 面向21世纪的分子蒸馏单甘酯工业[J]. 中国油脂,2000,25(4):38-41.
[5]龚春晖. 分子蒸馏技术及其在油脂工业中的应用[J]. 西部粮油科技,2005,25(6):23-25.
[6]Batistella C B , Morase E B , Maciel Filio R , et al. Molecular distillation process for recovering and carotenoids from palm oil[J]. Appl Biochem Biotechnol, 2002, (98): 1149-1159.
[7]钟耕,吴永娴,曾儿坤. 天然类胡萝卜素的提取新工艺[J]. 四川日化,1995,(3):6-9.
[8]刘红梅. 分子蒸馏技术在天然产物分离与提纯方面的应用[J]. 河南化工,2004,(4):10-12.
[9]易杨华,焦炳华. 现代海洋药物学[M]. 北京:科学出版社,2006:509-515.
[10] 徐世民,刘颖,胡晖. 分子蒸馏富集海狗油中多不饱和脂肪酸[J]. 化学工业与工程,2006,23(6):465-498.
[11] 傅红,裘爱咏. 分子蒸馏法制备鱼油多不饱和脂肪酸[J]. 无锡轻工大学学报,2002,21(6):617-621.
[12] 张忠义,雷正杰,王鹏,等. 超临界CO2萃取-分子蒸馏对大蒜化学成分的提取与分离[J]. 分析测试学报,2002,21(1):65-67.
[关键词] 蔓荆子;化学成分;药理活性;薄层色谱
[中图分类号] R927.11 [文献标识码] A [文章编号] 1674-4721(2012)12(a)-0057-04
蔓荆子(fructus viticis)又名白背木耳、白背杨、水捻子、白布荆。为马鞭草科植物单叶蔓荆(Vitex trifolia L. var. simplicifolia Cham.)的果实[1]。《新修本草》最早描述了蔓荆子植物形态:“蔓荆,苗蔓生,故名蔓荆。生水滨,叶似杏叶而细,茎长丈余,花红白色。今人误以小荆为蔓荆,遂将蔓荆子为牡荆子也”[2]。根据植物形态及生境,蔓荆子当为马鞭草科牡荆属的单叶蔓荆,具有疏散风热、清利头目的功效。用于风热感冒头痛、齿龈肿痛、目赤多泪、目暗不明、头晕目眩。民间还用于抗癌、治疗痢疾、胃肠感染、急性结膜炎及抗感染,是临床常用辛凉解表药之一。现代药理研究表明,蔓荆子还具有镇痛、抗菌、抗感染、催眠、祛痰、抗肿瘤等作用,是国内外市场需求量较大的常用中药材品种[3]。蔓荆子由于产地不同会引起成分的差异。对不同产地的药材进行分析,可将其分为3类:山东崂山、山东青岛、山东牟平、山东日照、辽宁大连、福建莆田归为一类,江西星子、江西都昌、湖南湘阴、安徽安庆归为一类,河北任县、浙田归为一类[4]。除此之外,不同采收时期(早、中、晚)的单叶蔓荆子挥发油的含量也有明显差异。其挥发油主要成分各有特征:早期呈高蒎烷型,中期呈高乙酰氧基一对-薄荷烷型,晚期呈高对-薄荷烷(二烯)型[5-8]。照此看来,深入研究蔓荆子的生物特性及其化学成分将给科学与临床医疗带来颇多益处。本文笔者采用薄层层析法检测了中药蔓荆子中不同部位的化学成分,现报道如下:
1 蔓荆子的提取
1.1 仪器与试药
(1)实验材料:干燥的蔓荆子果实,购于南昌市黄庆仁药栈。(2)实验试剂见表1。(3)实验仪器见表2。
1.2 方法与结果
1.2.1 实验原理 以70%的酒精作溶媒,用冷浸-超声辅助法提取蔓荆子中的有效成分,利用有机溶剂分步萃取法,依次用石油醚、氯仿、乙酸乙酯对粗提物的有效成分进行萃取分离。再利用薄层层析法分别对各部分萃取物中的化学成分进行薄层检测。操作流程见图1。
1.2.2 蔓荆子醇提物的粗提取 称量50 g干燥蔓荆子研磨成粉末,用600 mL 70%的酒精浸泡48 h,取出,放到超声波清洗器中超声处理30 min,利用真空泵进行抽滤,取滤液,用旋转蒸发器分离回收溶剂,减压蒸馏得到流浸膏,浸泡、超声、分离,重复操作2次,合并2次的提取物。
1.2.3 蔓荆子粗提物的萃取 (1)萃取过程:依次用等体积的石油醚、氯仿、乙酸乙酯萃取,每种溶剂均重复3次,分别合并每种溶剂的萃取液,用旋转蒸发器回收溶剂,于水浴锅上蒸干称重。(2)石油醚萃取:将得到的200 mL提取物与等体积的石油醚共同装入1 000 mL的分液漏斗中,摇匀使之充分混合,静置铁架台上分层,上层金黄色,下层即水层深棕色,得上层液(石油醚第1次萃取物)。重复3次,合并3次萃取液,用旋转蒸发器回收溶剂。(3)氯仿萃取:向分液漏斗中加入200 mL的氯仿,摇匀使之充分混合,静置于铁架台上至其分层,上层棕褐色,即水层。下层黄绿色,即氯仿层,中间层出现乳黄色物质,分离出来。得下层液(氯仿第1次萃取物),重复3次,合并3次萃取液,用旋转蒸发器回收溶剂。(4)乙酸乙酯萃取:往分液漏斗的水层中加入200 mL的乙酸乙酯,摇匀使之充分混合,静置铁架台上分层,上层亮黄色,下层即棕褐色黄色,中间层出现了一层乳黄色物质,单独分离出来。得上层液(乙酸乙酯第1次萃取物),重复3次,合并3次萃取液,用旋转蒸发器回收溶剂。
1.2.4 提取结果 实验结果证明,蔓荆子提取物经萃取后大部分物质仍留在了水层,石油醚、氯仿、乙酸乙酯中所含主要是蔓荆子当中的小分子物质,总质量为0.69 g,得率为1.38%,见表3。
2 蔓荆子的薄层鉴别
2.1 仪器与试药
(1)实验材料:第1块板为石油醚萃取物,第2块板为氯仿萃取物,第3块板为乙酸乙酯萃取物,第4块板为水层。(2)所用试剂见表4。(3) 所用仪器见表5。
2.2 方法与结果
2.2.1 实验原理 薄层色谱(thin layer chromatography)常用TLC表示,又称薄层层析,属于固-液吸附色谱。将适宜的固定相涂布于玻璃板上,成一均匀薄层。等点样、展开后,与适宜的对照物按同法所得的色谱图作对比,用以进行物质种类与含量的测定。其原理是利用混合物中各成分在固定相和展开剂之间的分配系数不同而达到分离的目的。如吸附薄层,被分离的各成分极性不同,则在同一吸附剂上吸附力的强弱也不同。被分离的混合物中与吸附剂亲和力大的成分就留在接近原点处(即Rf值小),反之则随展开剂移动,Rf值就大,于是混合物中各成分就得到了分离。
2.2.2 展开剂的配制 第1块板按石油醚︰氯仿 =7︰3(V/V)(经多次试验获得)的比例分别用干燥的移液管量取7 mL的石油醚、3 mL氯仿,依次加入到试管中,混合均匀。再倒入展开槽中摇匀,槽中两边的液面要相平,加盖。每次展1块板,现用现配,不可重复使用;第2块板按石油醚︰氯仿=7︰3(V/V)的比例配制;第3块板按氯仿︰甲醇= 10︰1(V/V)的比例配制;第4块板按氯仿︰甲醇= 10︰1(V/V) 的比例配制。
2.2.3 点样 在薄层板1离下沿1 cm处用铅笔划线,将供试品溶液用管口平整的毛细管分别滴加于离薄层板下沿0.5 cm处的起点线上,从左至右,分别为样品1(石油醚萃取物)不同浓度的点。用毛细管点样时点1次后用电吹风的冷风吹干,再点下1次,第1个点点3次,第2个点点4次,以此类推,总共4个点,样品的间隔约为0.5 cm。且在同一水平线上。在薄层板2中点样物质为氯仿萃取物,方法同上。在薄层板3中点样物质为乙酸乙酯萃取物,方法同上。在薄层板4中点样物质依为水层中的物质,方法同上。
2.2.4 展开 将薄层板置于盛有展开剂的展开槽内,采用上行展开方式,浸入深度为0.8 cm。待展开剂前沿离顶端约0.5 cm附近时,将色谱板取出,晾干。把展开槽中的展开剂倒出来,用电吹风吹干。重新配制展开剂,将薄层板2置于盛有展开剂的展开槽内,采用上行展开方式,浸入深度为0.8 cm。待展开剂前沿离顶端约1~1.5 cm附近时,将色谱板取出,晾干。薄层板3、4同法。
2.2.5 紫外分析仪观察 分别将薄层板置于紫外检测仪中,打开电源,分别选择254、300、365 nm的波长,观察有无荧光斑点。在无斑点处说明样品吸收了紫外光,用相机拍下记录结果。
2.2.6 碘蒸汽显色 分别将上述薄层板置于专用碘蒸汽染色缸内,约5 min后,观察薄层板的颜色变化,用相机拍下记录结果。
2.2.7 高锰酸钾显色 记录完碘蒸气显色结果后,将薄层板置于桌面直至碘挥发尽。再把配置好的高锰酸钾溶液均匀地喷洒在薄层板上,静置大约5 min,用电吹风吹干,观察薄层板的颜色变化,用相机拍下记录结果。
2.3 薄层鉴别结果
2.3.1 石油醚层 薄层板1的碘蒸气及高锰酸钾显色见图2、3,图上各斑点从左至右依次为石油醚萃取物点样3、4、5、6次的结果。从图中可知,石油醚层中尚有部分物质没有展开。
2.3.2 氯仿层 薄层板2的显色见图4、5,图上各斑点从左至右依次为依次为氯仿萃取物点样3、4、5、6次的结果。从图中可知,氯仿层中由于物质种类较多,部分种类尚无法完全展开。
2.3.3 乙酸乙酯层 薄层板3的显色见图6、7、8,图上各斑点从左至右依次为乙酸乙酯萃取物点样3、4、5、6次的结果。从图中可知,乙酸乙酯层中各斑点没有完全展开。
2.3.4 水层 薄层板4的显色见图9、10、11,图上各斑点从左至右依次为水层点样3、4、5、6次的结果。从图中可知,水层当中有些物质展开的较充分,但仍有许多物质无法展开,且梯度并不明显。
3 讨论
本实验以70%的酒精作为溶媒,用冷浸-超声法提取蔓荆子中的化学成分,依次用石油醚、氯仿、乙酸乙酯,对粗提物进行初步的萃取分离,最后用薄层层析法对各部分萃取物进行检测分析。经石油醚、氯仿、乙酸乙酯依次萃取以后,提取物中的组成成分因极性的差异被分成4个部分,从得率可知主要集中在极性较低的氯仿层当中。
本实验采用薄层层析对蔓荆子提取物进行检测,根据层析板上Rf值的不同,判断萃取物中所含物质的多少。石油醚层当中主要存在一些油脂和挥发性油,由于展开剂极性过小,石油醚层中尚有部分物质没有展开,应再调配展开剂中石油醚与氯仿的比例,增大展开剂的极性;氯仿层中主要是萜类,其中物质种类较多,尚无法完全展开;乙酸乙酯层主要是黄酮类化合物,经过3次紫外光照射可知,蔓荆子中含有许多不同种类的黄酮类化合物,其在不同波长的紫外光下皆有光斑,如要更详细地鉴定其中的成分,还需要进一步的分离纯化;水层当中含有较多种类的物质,其极性亦不相同,有些物质展开的较充分,但仍有许多物质无法展开,且梯度并不明显,应增加梯度点样间隔。
下一步的工作主要是对分离出来的各萃取层的物质进一步纯化,进行定量研究并鉴定其中的生物活性成分的化学结构,阐明其药理活性和作用机理。
[参考文献]
[1] 国家药典委员会. 中华人民共和国药典[S]. 一部. 北京:中国医药科技出版社, 2010:340-341.
[2] 苏敬(唐). 新修本草[M]. 合肥:安徽科学技术出版社, 1981:308.
[3] 谭业华,包建华,陈珍,等. 中药材蔓荆子研究现状与展望[J]. 海南师范大学学报(自然科学版), 2007, 20(4):361-364.
[4] 王连芝. 蔓荆子药材的质量及其指纹图谱的研究[D]. 哈尔滨:黑龙江中医药大学, 2003.
[5] 陈体强,吴锦忠,余德亿,等. 不同采收期单叶蔓荆子挥发油成分的分析比较[J]. 林产化学与工业, 2007, 27(6):99-104.
[6] 俞振明,林志华,刘长辉,等. 蔓荆子乙醇和乙醚提取液中化学成分分析与差异比较[J]. 农产品加工(学刊),2010,(10):99-101.
[7] 张亚敏,林文津,徐榕青,等. 蔓荆子超临界二氧化碳萃取物气相色谱-质谱联用分析[J]. 时珍国医国药,2011,22(2):387-388.