基于大孔树脂技术富集纯化中药生物碱的应用进展

章晗　季慧　黄越燕

【摘 要】 大孔树脂技术具有吸附效果好、性质稳定、成本低廉等优点，已被广泛用于中药生物碱类成分的富集纯化中。本文按生物碱的结构类型分类，综述了大孔树脂在各类天然生物碱分离纯化中的应用研究现状，针对大孔树脂技术在纯化生物碱中的发展前景及存在的问题进行分析讨论。

【关键词】 大孔树脂技术；中药；生物碱

【中图分类号】R284 【文献标志码】 A 【文章编号】1007-8517（2016）23-0065-04

生物碱是自然界广泛存在的一类含氮碱性有机化合物，多数具有复杂的环状结构和显著生理活性，是许多中药的有效成分，在临床应用中具有抗癌、降压、抗菌、抗病毒、抗心律失常等作用[1]，在医药卫生方面具有巨大的应用潜力。采用现代提取分离技术，科学高效地从中药植物中提取、纯化生物碱类成分，并开发成为具有自主知识产权的新药，已成为中医药领域的研究热点之一。

生物碱有效成分的分离纯化是中药开发的难点和关键，新型纯化技术的研究和应用能大大提高中药生物碱的得率和质量，节约能源和时间。大孔吸附树脂是20世纪70年代发展起来的一类具有大孔结构的高聚物吸附剂，不含交换基团，最早用于废水处理、医药工业、分析化学、临床检定等领域[2]，近年来在中药有效成分的分离纯化、质量分析等方面有了较广泛的应用。本文主要对大孔吸附树脂技术在分离纯化中药生物碱的应用研究进展进行综述。

1 大孔吸附树脂的分离原理和特性

大孔树脂是吸附性和筛选性原理相结合的分离材料，分子间的范德华力及形成氢键的作用力使其具备良好的吸附性，树脂表面的多孔结构使其具有筛选性能。有机化合物根据吸附力的强弱和分子量大小不同，在树脂的吸附和筛选作用下实现富集、分离、纯化、除杂、浓缩等目的。树脂的孔径大小、比表面积、极性等性质均可影响吸附性能，主要有苯乙烯型、丙烯腈型等类型[3]。

大孔吸附树脂与其他纯化技术相比具有以下特点：①比表面积大，吸附容量大、效率高，选择性好，吸附效果不受无机盐、强离子、低分子化合物的影响，产品质量高。②理化性质稳定，不溶于酸碱及有机溶剂，对热稳定、机械强度好。③操作工艺简单、无需特殊设备、解吸再生容易，溶剂用量少，运行成本低。因此这是一种适合工业化生产的分离提纯技术。

2 大孔树脂技术在中药生物碱富集纯化中的应用现状

21 吡啶类生物碱 李成帅等[4]筛选出大孔吸附树脂对苦参总碱的静态吸附较强的H103树脂，研究其动态吸脱附条件为30%乙醇-25%氨水（体积比115∶1），80%乙醇梯度洗脱，可较好地分离氧化苦参碱和苦参碱。王莹等[5]以生物总碱，苦参碱和氧化苦参碱的含量为指标，对大孔吸附树脂纯化工艺参数进行优选，得到AB-8大孔吸附树脂最佳工艺：pH为100，径高比1∶3，15BV水以流速2BV/h除杂，6BV的50%乙醇以2BV/h进行洗脱，可使苦参总碱含量提高103倍，苦参碱和氧化苦参碱含量提高8倍。

刘笑等[6]比较了HPD系列的5种不同极性的大孔树脂对白胡椒中胡椒碱提取物的纯化效果，确定HPD722大孔树脂为最佳树脂，其纯化胡椒碱的最适工艺条件为：上柱液胡椒碱质量浓度26mg/mL，流速3mL/min，上样体积110mL，200mL无水乙醇洗脱，吸附率53059%，解析率69012%，胡椒碱得率可达36617%。

22 异喹啉类生物碱 林叶新等[7]采用AB-8大孔树脂对川黄连中提取的小檗碱进行吸附和解吸附考察，确定最佳纯化工艺为上样质量浓度87mg/mL树脂，吸附及洗脱体积流量10mL/min，采用3BV的水和70%乙醇分别洗脱杂质和小檗碱，可得到纯度732%的小檗碱。吕子明等[8]从9种树脂中优选出D141大孔吸附树脂分离纯化黄连总生物碱，其纯化工艺参数为上样液浓度30mg/mL，径高比1∶8，吸附流速2BV/h，以2BV的水1BV/h除杂，以4BV的50%乙醇3BV/h洗脱，得到黄连总生物碱的纯度为6771%。况晓等[9]采用HPD100大孔树脂纯化黄连和黄柏总生物碱，其动态纯化条件为上样液浓度为含生药01g/mL，吸附速度4mL/min，以30%乙醇5BV洗脱。

罗雪芹等[10]采用正交实验对延胡索乙素的提取纯化因素进行优化，其提取液用15倍量的WLD大孔吸附树脂吸附，以3倍树脂量的70%乙醇洗脱时，能有效保证延胡索乙素不被破坏。徐丽琳等[11]以吸附率、洗脱率为指标考察D101大孔树脂对元胡总生物碱的纯化工艺为：上样量15BV，上样液pH为35～45，以65%乙醇为洗脱剂，用量6BV，得到纯度达57%的元胡总生物碱。吕子明等[12]比较研究了12种大孔吸附树脂分离和纯化延胡索总生物碱的效果，D141大孔树脂最佳纯化工艺条件为：样液浓度035g生药/mL，径高比1∶6，吸附流速4 BV/h，采用03% NaCl溶液7BV和纯水1BV除杂，4BV60%乙醇和4BV90%乙醇以55BV/h流速洗脱，得到纯度820%的总生物碱终产品。

杨欣欣等[13]以粉防己碱、防己诺林碱的量和干膏收率为综合考察指标，筛选并确定AB-8大孔树脂对防己生物碱类成分的最佳纯化工艺为3BV水除杂，8BV90%乙醇，药材树脂用量比1∶1（g/mL），得到纯度50%的生物碱成分。

杨静伟等[14]采用AB-8大孔吸附树脂纯化北豆根总生物碱的最大吸附量为07g/g（药材量：树脂湿重），上样液浓度02g/mL，吸附流速05BV/h，以4BV30%乙醇以1BV/h流速洗脱，终产品生物碱纯度可达7079%。

23 吲哚类生物碱 李姝影等[15]以考察了5种不同类型的大孔树脂对吴茱萸碱的纯化效果，研究发现D-101型大孔树脂对吴茱萸碱有较好的吸附分离性能，最佳富集工艺参数为上样液质量浓度3g/L，上样液4BV，上样流速1BV/h，加水5BV除杂，加80%乙醇5BV以2BV/H洗脱，吴茱萸碱的纯度可由提取物的129%提高至2677%。

金文淑等[16]优选X-5型大孔吸附树脂纯化益髓通经方中马钱子生物碱，上样液质量浓度01g/mL，上样速度10mL/min，上样4BV2h，以1BV水洗除杂，6BV50%乙醇以20mL/min速度洗脱，可达到有效的纯化富集。潘岳峰等[17]报道AB-8树脂分离长春花中长春碱和长春新碱效果佳，90%乙醇溶液以15BV/h速度洗脱，吸附量达745mg/g。

24 萜类生物碱 林丽等[18]采用正交设计优选大孔树脂对铁棒锤乌头碱的纯化条件，得到最佳纯化条件为HPD-722型树脂，80%乙醇，洗脱量80mL/min。王小芳等[19]采用响应面分析法得到大孔树脂D101纯化松潘乌头总生物碱的最佳提取工艺为上样液质量浓度02g/mL，pH为50，洗脱液乙醇体积分数75%。

杨洁红等[20]考察大孔吸附树脂对附子中总生物碱的工艺，认为不同上样液的pH和洗脱液乙醇浓度对乌头类生物碱吸附影响显著，最佳条件为上样液pH为10，浓度为00578mg/mL，洗脱液乙醇浓度为90%。

李勇超等[21]采用D4020大孔树脂对红豆杉产紫杉醇内生真菌发酵液进行纯化，优化工艺条件为室温下样品溶于50%甲醇-水溶液，上柱液流量15mL/min，7倍量的80%乙醇-水溶液以05mL/min洗脱，得到紫杉醇的纯度提高了6倍。

25 甾体类生物碱 张剑光等[22]从7种大孔树脂筛选得到HPD100对川贝母总生物碱具有较好的富集纯化性能，最佳工艺条件为上样药液浓度0293g生药/mL，pH值116，6BV80%乙醇洗脱，流量2BV/h，可使纯度达到5192%。周欢等[23]通过正交设计优化得到浙贝母总生物碱的提取分离工艺，以D1300大孔树脂，95%乙醇液作洗脱剂，上样pH90，原液浓度01mol/L时为最佳纯化条件。

26 有机胺类生物碱 李晓静等[24]从5种大孔树脂中筛选出LSA5B型大孔吸附树脂用于纯化秋水仙总生物碱，最佳富集工艺条件是：上样液流量15BV/h，吸附pH 值25，秋水仙碱饱和吸附量2649mg/g，采用8BV蒸馏水除杂，70%乙醇作洗脱剂，洗脱流量15BV/h，洗脱量20BV，可使秋水仙碱质量浓度提高25倍。索绪斌等[25]通过等温静态吸附实验研究认为大孔树脂AB-8和D101对麻黄碱及伪麻黄碱的吸附属于自发的物理吸附过程。

27 其它类生物碱 吴德智等[26]研究发现以雷公藤甲素、雷公藤吉碱为指标进行HPLC含量测定，筛选出HPD100大孔树脂，用于富集纯化雷公藤提取物时吸附量、解吸附量、解吸附率均较高。

罗娅君等[27]以喜树碱吸附率和解析率为指标筛选出AB-8大孔树脂，可用于有效吸附马比木中的喜树碱，最佳吸附条件为样品液质量浓度0087mg/mL，样品液体积流量05mL/min，样品液 pH8，洗脱剂为 80%乙醇。马云超等[28]的研究也证实AB-8大孔树脂对喜树碱的静态吸附效果好，同时发现新树脂吸附一次，吸附率下降30%，每次使用后需对树脂进行系统地再生。

李岩等[29]以东莨菪碱、莨菪碱的吸附量和解吸率为考察指标，考察在5种大孔树脂对天仙子总生物碱的吸附和解吸附行为，结果发现LSA5B型大孔吸附树脂对天仙子总生物碱分离纯化效果最好，最佳富集工艺为以 15BV/h 体积流量上样，4BV 蒸馏水除杂，以50%乙醇为洗脱剂，体积流量15 BV/h，洗脱用量10BV。

3 小结

生物碱是中药及药用植物中的具有生理活性的重要组分，生物碱有效成分的分离与纯化正是中药新药研发的难点和关键。部分传统纯化方法具有产量低、成本高的缺点，一些新技术尚处于实验室研究阶段，还未能有效地运用到生产中去。大孔吸附树脂作为一种有效的分离手段，在中药生物碱的富集纯化上得到充分的运用，并取得了良好的实践效果。近年来研究文献表明，AB-8、HPD100、D101型等弱极性或非极性的大孔吸附树脂在纯化生物碱成分时，吸附分离效果好，但多数集中于实验室研究，在工业生产上的放大试验研究较少。

大孔吸附树脂的吸附效果可以受到树脂自身的结构、上样液的浓度和pH值、吸附的流速和温度、洗脱剂种类和用量等等诸多因素的影响。在应用过程中需对新树脂进行预处理，筛选合适的树脂和洗脱剂，通过试验确定适宜的吸附和洗脱条件，并对反复吸附失效后的树脂进行再生处理。深入研究其大孔树脂的吸附机制，可获得对生物碱类成分的吸附规律，从而筛选有效树脂，也利于开发合成针对生物碱富集纯化的树脂。

随着现代科学技术的高速发展，各种性能更优越的树脂不断被研发合成。筛选合适的树脂类型，合理设置工艺参数，加强吸附和解吸附过程机制的研究，将使大孔吸附树脂更多地服务于中药生物碱成分的分离纯化，推动生物碱的研发和生产向着快速高效、节约能源、简便易行的产业现代化方向发展。

参考文献

[1] 张德华， 黄仁术， 左露， 等. 生物碱的提取方法研究进展[J]. 中国野生植物资源， 2010， 29（5）： 15-20.

[2] 吴涓， 田璐璐， 祝德秋. 大孔树脂在中药分离纯化中的应用进展 [J]. 上海医药， 2013， 34（19）： 46-49.

[3] 龚行楚， 闫安忆， 瞿海斌. 大孔树脂分离纯化中草药中皂苷类成分的研究进展 [J]. 世界科学技术-中医药现代化， 2013， 15（2）： 329 -334.

[4] 李成帅， 杜爱玲， 李霞， 等. H103大孔吸附树脂分离纯化苦参碱与氧化苦参碱 [J]. 精细化工， 2013， 30（3）： 293-298.

[5] 王莹， 向孙敏， 王淼， 等. 苦参生物总碱纯化工艺研究 [J]. 时珍国医国药， 2013， 4（7）： 1634-1636.

[6] 刘笑， 候顺超， 顾林. HPD大孔树脂纯化白胡椒中胡椒碱 [J]. 食品与发酵工业， 2015， 41（4）： 136-140.

[7] 林叶新， 夏之宁， 陈华， 等. 川黄连中小檗碱的提取及纯化工艺的研究 [J]. 中成药， 2013， 35（6）： 1204-1250.

[8] 吕子明， 刘文娟， 王永， 等. 大孔吸附树脂纯化黄连总生物碱工艺研究 [J]. 中国医药导报， 2012， 9（12）： 41-44.

[9] 况晓， 冯年平， 张永太， 等. 大孔吸附树脂分离纯化黄连黄柏总生物碱的工艺研究 [J]. 中成药， 2010， 32（3）： 396-399.

[10] 罗雪芹， 何道惠， 秦秀蓉， 等. 延胡索有效成分提取纯化的工艺研究 [J]. 时珍国医国药， 2014， 25（1）： 23-25.

[11] 徐丽琳， 熊雪丰， 何三民， 等. 元胡总生物碱的大孔树脂纯化工艺研究 [J]. 中华中医药学刊， 2013， 31（6）： 1358-1361.

[12] 吕子明， 刘文娟， 于向红. 大孔吸附树脂纯化延胡索总生物碱工艺研究 [J]. 中国医药导报， 2012， 9（20）： 109-113.

[13] 杨欣欣， 包永睿， 王帅， 等. 防己生物碱类成分提取纯化工艺研究 [J]. 中成药， 2014， 36（6）： 1306-1309.

[14] 杨静伟， 杨晶凡， 李二林. 北豆根总生物碱纯化工艺研究 [J]. 中国药物评价， 2013， 30（3）： 138-141.

[15] 李姝影， 李晓菲， 陈飞， 等. 吴茱萸碱的大孔树脂分离纯化工艺优选 [J]. 中国实验方剂学， 2015， 21（4）：27-29.

[16] 金文淑， 张炜煜. 益髓通经方中马钱子生物碱纯化工艺优选 [J]. 中国实验方剂学杂志， 2013， 19（2）： 10-13.

[17] 潘岳峰， 王慧敏， 张玥， 等. 大孔吸附树脂分离纯化长春花中长春碱和长春新碱 [J].中国中医药信息杂志， 2009， 16（4）： 51-53.

[18] 林丽， 魏学明， 王延惠， 等. 基于大孔吸附树脂纯化技术比较不同产地铁棒锤中总生物碱与乌头碱的含量[J]. 中国中药杂志， 2013， 38（7）： 995-998.

[19] 王小芳， 张喜民， 邓月婷， 等. 大孔树脂分离纯化松潘乌头总碱研究[J]. 中成药， 2014， 36（4）： 860-864.

[20] 杨洁红， 张宇燕， 万海同， 等. 正交实验优选大孔树脂吸附纯化乌头碱工艺[J]. 中国药师， 2008， 11（12）： 1415-1417.

[21] 李勇超， 杨靖， 职明星， 等. D4020大孔树脂提纯发酵液中紫杉醇的研究[J]. 食品与生物技术学报， 2010， 29（5）： 710-714.

[22] 张剑光， 张志峰， 吕露阳， 等. 大孔吸附树脂富集纯化川贝母总生物碱的工艺研究[J]. 湖南师范大学学报， 2013， 3（1）： 89-92.

[23] 周欢， 李敬芬， 戚肆朝， 等. 正交设计法优选浙贝母总生物碱提取分离工艺[J]. 湖州师范学院学报， 2010， 32（2）： 56-59.

[24] 李晓静， 李岩， 程雪梅， 等. 大孔树脂分离纯化秋水仙总生物碱的研究[J]. 中成药， 2013， 35（8）： 1667-1671.

[25] 索绪斌， 王文青， 徐兴， 等. 两种大孔吸附树脂对麻黄碱和伪麻黄碱的吸附动力学和热力学研究 [J]. 离子交换与吸附， 2014， 30（4）： 350-358.

[26] 吴德智， 蔡佳， 管咏梅， 等. 不同型号大孔树脂对雷公藤提取物主要成分富集作用考察 [J]. 中国实验方剂学杂志， 2012， 18（17）： 14-16.

[27] 罗娅君， 边清泉， 罗英， 等. 大孔树脂吸附马比木中喜树碱的工艺 [J]. 中成药， 2015， 37（8）： 1859-1862.

[28] 马云超， 马姗姗， 郭继业， 等. 大孔吸附树脂对喜树叶中喜树碱的纯化工艺研究 [J].化工科技， 2015， 23（1）： 50-53.

[29] 李岩， 赵欣， 李晓静， 等. 大孔树脂分离纯化天仙子总生物碱的研究 [J]. 中成药， 2015， 37（1）： 90-94.

（编辑：陶希睿）