大孔吸附树脂在分离纯化生物碱中的应用

2013-04-16徐东峰李斌江西中医学院南昌330004

江西中医药 2013年12期

★ 徐东峰李斌 (江西中医学院南昌330004)

大孔吸附树脂是20 世纪60 年代兴起的一种有机高聚吸附剂，具有很好的大孔网状结构和较大的比表面积，吸附容量大、选择性好、吸附速度快、再生处理方便、使用周期长，且不溶于酸碱及有机溶剂［1］。因其具有良好的吸附性能，主要应用于工业脱色、环境保护等领域。近年来，大孔吸附树脂在我国已广泛用于中草药有效成分的分离纯化工作中，对黄酮、生物碱、苷类等都具有较好的吸附性能，常用来做这几类成分的富集与分离材料。

1 大孔树脂吸附原理

大孔吸附树脂是以苯乙烯和丙酸酯为单体，加入乙烯苯为交联剂，以甲苯、二甲苯为致孔剂，它们相互交联聚合形成了多孔骨架结构。聚合物形成后，致孔剂被除去，在树脂中留下了大大小小、形状各异、互相贯通的孔穴。其性质介于天然吸附剂和离子交换剂之间，吸附特性与天然吸附剂类似，比离子交换剂更容易再生［2］。树脂吸附作用是依靠它和被吸附的分子之间的范德华引力，通过它巨大的比表面积进行物理吸附而工作，使有机化合物根据其吸附力不同及其分子量大小可以经一定溶剂洗脱分开而达到分离、纯化、除杂、浓缩等不同目的。

根据树脂表面性质，大孔吸附树脂按其极性强弱分为非极性、中极性和极性三种类型，非极性吸附树脂是由偶极距很小的单体聚合制得，不带任何官能团，孔表的疏水性较强，可通过与小分子内的疏水部分的作用吸附溶液中的有机物，最适合于由极性溶剂中吸附非极性物质。中极性吸附树脂系含酯基的吸附树脂，其表面兼有疏水和亲水两部分，既可由极性溶剂中吸附非极性物质，又可由非极性溶液中吸附极性物质。极性吸附树脂是指含酰胺基，氰基，酚羟基等含氮、氧、硫极性官能团的吸附树脂，它们通过静电相互作用吸附极性物质［3］。

2 大孔树脂在分离生物碱类化合物中的应用

2.1 大孔树脂的选择

大孔吸附树脂是一种表面活性剂，其吸附能力的大小与树脂的比表面积、表面电性、孔径、孔容、能否与被吸附物形成氢键有关，一般非极性吸附树脂适用于从极性溶液中吸附非极性有机物，极性吸附剂适用于从非极性溶液中吸附极性有机物［4］。莲心碱是一种双苄基异喹啉类生物碱［5］，刘韶等对比8 种大孔树脂对莲心生物碱吸附量与比吸附量，结果表明LSA－5B 大孔吸附树脂的吸附量和比吸附量比其他类型的大孔吸附树脂大几倍，故选择该型大孔树脂对莲心生物碱进行纯化［6］。延胡索总生物碱中主要含有的是异喹啉类生物碱［7］。周文威等在分离纯化延胡索总生物碱的过程中比较了5 种大孔树脂的比吸附量，最终选择了D101 大孔树脂作为分离纯化的填料［8］。郭丽冰等以喹啉类的麻黄总生物碱为指标成分对D－151 型、AB－8 型、NKA－9 型3 种大孔吸附树脂和不同乙醇浓度对麻黄总生物碱的吸附、洗脱结果进行对比实验，实验结果表明，针对树脂吸附洗脱效果而言，其中在D－151 树脂上最好，其次为AB －8 型、NKA －9型［9］。长春花中含有130 种以上的萜类吲哚生物碱，张琳等用大孔树脂对长春花中的文多灵、长春质碱和长春碱进行分离，在比较了11 种树脂的静态吸附容量，解析率和动态吸附容量后选择了AB－8 型大孔树脂作为分离材料［10］。由此可见，应用大孔树脂分离纯化不同类型的生物碱需对大孔树脂进行选择，以得到最佳效果。

2.2 样品溶液pH 对大孔树脂吸附的影响

样品溶液pH 值对吸附效果至关重要，一般而言，酸性化合物在酸性溶液中进行吸附，碱性化合物在碱性溶液中进行吸附较为合适，中性化合物可在近中性的情况下被吸附［11］。李玉美等在使用AB－8 大孔树脂分离牛心朴子草中生物碱的试验中，考察了大孔树脂对pH 分别为1，2，3，4，5，6 的几份药液的吸附量，结果表明在pH=2 时大孔树脂对心朴子草中生物碱的吸附能力最强，随着药液pH 值的增高吸附能力逐渐降低［12］。许沛虎等用大孔树脂对黄连总生物碱进行纯化，以D101、AB －8 等7 种不同的大孔树脂，不同上样液pH 值做为大孔树脂吸附药液的参考指标，结果选用D101 大孔树脂，药液pH 在5.0 －6.0 时为最佳的吸附条件［13］。杨洁红在优化DA201 大孔树脂吸附纯化乌头碱工艺的研究中，对影响纯化的上样液浓度、上样液pH、洗脱液浓度三个因素做了正交设计，最终得到上样液pH =10 为最佳的上样液pH 值［14］。可见不同pH 对大孔树脂吸附的影响较大，应根据化合物结构特点，灵活改变溶液的pH 值，可使提纯工作达到理想效果。

2.3 洗脱剂种类的影响

对非极性大孔吸附树脂，洗脱剂极性越小，洗脱能力越强，对于中性大孔吸附树脂或极性较大的大孔吸附树脂，则用极性较大的洗脱剂洗脱较为适宜。王普等以HPD －100大孔树脂为分离材料分离纯化荷叶中的阿朴菲类生物碱，分别以水、20%、50%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%甲醇水溶液作为洗脱剂，采用70%甲醇水溶液洗去目标物以外的杂质后，80%甲醇水洗脱液可以洗脱出N－降荷叶碱和O－降荷叶碱，最后95%甲醇水洗脱液洗脱出荷叶碱［15］。赵大洲等使用X －5 大孔树脂对夏天无总生物碱纯化的试验中，首先用10%乙醇、稀盐水与0.2%氨水洗脱已吸附了夏天无提取液的树脂，通过HPLC 检测结果显示只有0.2%氨水无法将生物碱洗脱下来，所以首先采用0.2%的氨水洗脱掉吸附在大孔树脂上的除生物碱以外的其他成分。然后分别用50%乙醇、90%乙醇和95%乙醇洗脱树脂，95%乙醇洗脱液中原阿片碱的含量相对集中［16］。黄永林等使用D－101 大孔树脂作为填料分离大叶钩藤总生物碱，在分离过程中分别考察了以60%乙醇、60%丙酮、60%甲醇、不同浓度(0.02mol/L －0.1mol/L)的HCl 以及不同比例的0.08mol/L 盐酸:甲醇作为洗脱剂的洗脱效果，结果1:1 的盐酸0.08mol/L 甲醇溶液的洗脱效果最佳，达99.10%［17］。

2.4 不同大孔树脂的最佳上样量探讨

张鹏等使用D －101 大孔树脂分离纯化湖北贝母总生物碱，药材以50%乙醇回流提取，提取液经减压回收至流浸膏，用2%HCl 溶解作为样品溶液。在pH 为9 的条件下，D－101 大孔树脂对样品溶液的最大吸附容量为133.5mg/g。但是在考察了不同上样量得到的生物碱保留率之后发现，随着上样量的增加，生物碱的保留率逐渐降低。最终选择上样量为最大吸附容量的50%即66.75mg/g 为最佳上样量［18］。蔡应繁等在使用LSA30 大孔树脂分离唐松草总生物碱的试验中，将唐松草全草用水加热煮沸两次，合并提取液作为样品溶液。通过对不同浓度的样品溶液的吸附量进行比较，发现浓度为每毫升药液含生药0.5g 时，吸附量达到最大，然后随着浓度的增加，吸附量逐渐降低。因此，料液的浓度应控制在每毫升药液含生药0.5g 为宜［19］。由于不同大孔树脂吸附容量不同，应对不同浓度的样品溶液的吸附量进行比较，以确定最佳上样量。

3 讨论

大孔树脂作为一种应用时间不长的分离材料，现在已经广泛应用于中药成分的分离纯化过程中，并日益显现出它的独特作用及优势。但是现在应用于分离纯化有效部位的大孔树脂种类比较少，还需要更多新型吸附树脂的研制。由于自然界中生物碱类成分种类较多，影响大孔树脂分离纯化生物碱类成分的条件也比较复杂，故在这方面的研究还有待于进一步的加强，以便使大孔吸附树脂能更好的应用于药品研究领域。

［1］何伟，李伟.大孔树脂在中药成分分离中的应用［J］.南京中医药大学学报，2005，21(2):134 －136.

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［7］王文蜀，肖巍，喻蓉，等.中药延胡索化学成分研究［J］.中央民族大学学报，2007，16(1):80 －82.

［8］周文威，叶益萍.大孔吸附树脂分离纯化延胡索总生物碱［J］.中国现代应用药学，2010，27(3):268 －271.

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