高速逆流色谱分离纯化中药化学成分的研究

发布时间：2021-10-27 22:04 编辑者：特邀作者周世红

中国传统中药所具备的药效是得到世界公认的，为了对中药展开深入的开发和利用，有必要搞清具体的有效成分。关于中药成分的分离，此前使用的很多分离纯化技术都难以让这个复杂的过程取得令人满意的效果。传统的分离方法对部分组分的分离非常受限，尤其是结构类似、性质相似、含量不高且不可结晶的组分，在实际分离过程中容易出现样品变性、回收率不高、吸附损耗率高等问题。美国国立卫生院的YiochiroIto博士在20世纪80年代发明了一种新型液-液萃取和分配色谱分离法，即高速逆流色谱法（High-speedCountercurrentChromatography，简称HSCCC）。

1 HSCCC工作原理

HSCCC是基于液-液分配原理，通过不同物质在两相中的差异化分配系数进行成分分离的有效方法。每台高速逆流色谱仪的组成都比较固定，包括输液泵、检测器、工作站、分离柱、数据采集系统和馏分收集器等。关于固定相的选择，将预先做好平衡处理的两相溶剂选择一相进行螺旋管柱填充，以一定流速将流动相泵入高速旋转状态的螺旋管柱中。判断体系达到平衡的一个标准就是观察流出液体是否分层，这时就可以将样品注入高速逆流色谱体系中，螺旋管分离柱的分离操作是根据两相中不同成分的差异化分配系数完成的，借助数据采集系统和工作站完成分离结果的记录。在仪器运行过程中有多种方式去控制分离效果，比如选择溶剂系统，调节柱温、样品浓度、体积流量、洗脱方式、流动相的转速等。此外，检测器的合理选择要根据检测样品的特征进行，常用的有紫外-可见光检测器（UV-Vis）、蒸发光散射检测器（ELSD）、质谱检测器（MS）和薄层色谱检测器（TLC）。

2 HSCCC特点

HSCCC分离技术具有产品纯度高、分离效率高、溶剂消耗量低、制备量高且不吸附、不粘染的特点。HSCCC的具体应用不单单局限于非极性化合物，也同样适用于极性化合物，在中药粗提物的不同组分纯化精制、分离中也有很好的应用价值。就现阶段情况而言，已经开发高速逆流色谱仪主要有两种类型，一是分析型，主要用于中药化学成分的定量分析，二是制备型，主要用于中药化学成分的分离制备。基于这些特点，HSCCC在多个不同领域都实现了有效应用，比如生物医药、食品生产、环境分析等。

3 中药的有效化学成分

以天然产物为材料来源的中药里，有效的化学成分可大致分为生物碱、苷类、类黄酮、萜类、蒽醌、木脂素、香豆素和酚性化合物等。

4 高速逆流色谱分离各类中药化学成分

4.1 生物碱类

生物碱是中药有效化学成分中的一类重要组成，其存在有药物发展价值和治疗重要疾病价值的天然含氮化合物，广泛存在于植物体内，属于一种中药活性成分，具有极高的生理活性和非常复杂的氮杂环结构，加之同时含有多种生物碱，极大增加了分离有效化学成分的难度。当前HSCCC分离生物碱类成分使用的溶剂体系主要以石油醚、乙酸乙酯、甲醇、水为主，应用有，分离黄柏中小檗碱、黄柏碱、巴马丁和白瓜蒌碱，分离藜芦中甾体类生物碱等；另采用其他溶剂体系提取生物碱的有，分离延胡索提取物中脱氢紫堇碱和海罂粟碱，分离小花黄堇中延胡索乙素和原阿片碱，分离夏天无中原阿片碱、苏元胡碱甲和比枯枯灵，分离岩黄连中脂溶性生物碱等。

4.2 苷类

HSCCC分离纯化中药中有效化学成分苷类化合物，主要以醋酸乙酯-水为溶剂体系基本组成，辅助溶剂为甲醇、乙醇、正丁醇、氯仿等。分离苷类化合物应用如：分离大红花红景天、淫羊藿苷粗提物得到红景天苷、淫羊藿苷，分离甘草粗提物获得甘草苷和芒柄花苷，分离油橄榄叶得到橄榄苦苷，从甜茶粗提物中同步进行分离制备甜茶苷等；陈涛等通过HSCCC分离制备川西獐牙菜中1-O-樱草糖-3,7,8-三甲氧基口山酮和异荭草苷获得很好的效果；另以正丁醇-甲基叔丁基醚-乙腈水-三氟乙酸（2∶2∶1∶5∶0.01，V/V）为两相溶剂体系，分离桑葚花色苷粗提物得到飞燕草素-3-葡萄糖苷、矢车菊素-3-葡萄糖苷和天竺葵素-3-葡萄糖苷，其含量和纯度分别为17.4、33.7、9.8mg/100mg和92.27%、94.05%、90.82%。

4.3 类黄酮

类黄酮是中药植物中分布最广泛的天然化合物之一，常以游离态或与糖结合成苷的形式存在。关于黄酮苷类和游离黄酮类成分的分离，在高速逆流色谱仪分离的具体过程中溶剂系统是不同的，常以乙酸乙酯-水为主要组成，再根据不同药材选用甲醇、乙醇、正丁醇、氯仿等为辅助溶剂。

4.4 萜类

萜类化合物是一类由甲戊二羟酸（mevalonicacid，MVA）衍生而成的、基本碳架上多具有2个或2个以上的异戊二烯单位（C₅单位）结构特征的化合物，广泛分布于中药植物中。HSCCC纯化分离萜类有效成分多以正己烷-乙酸乙酯-水为溶剂体系，另根据不同中药选用甲醇、乙醇、乙腈、正丁醇、氯仿为辅助溶剂从而达到最佳效果。如：从山芝麻中分离制备出山芝麻酸、山芝麻酸甲酯、山芝麻宁酸、山芝麻宁酸甲酯、白桦酯酸和齐墩果酸6个三萜类化合物，分离白胡椒得到了3，7-二甲基-2-辛烯-1，6，7-三醇（35mg，95.8%）、对薄荷烷-1，2，8-三醇-2-O-β-D葡萄糖苷（55mg，96.1%）、5-羟基龙脑-2-O-β-D葡萄糖苷（40mg，96.3%），分离灵芝获得灵芝萜烯酮醇等。

4.5 蒽醌类

已有报道中药中蒽醌类化合物具有止泻、止血、抗菌、抗病毒、降血脂等功效。由于中药中所含醌类化合物常是多种性质相似的化合物组合，采用一般提取方法往往只得到一种混合物。应用HSCCC就可将蒽醌类化合物做进一步分离纯化。如：采用石油醚-乙酸乙酯-甲醇-水为两相溶剂系统分离大黄得到的大黄蒽醌类成分，分离决明子得到的橙黄决明素、alaternin、1-甲氧基-2-羟基大黄素、黄决明素、1-O-甲基大黄素、决明素、大黄素；以三氯甲烷-甲醇-水（4∶3∶2）为溶剂系统，对何首乌粗提物中蒽醌类化合物进行分离得到了大黄素、大黄素-8-O-β-D-吡喃葡萄糖苷、大黄素甲醚-8-O-β-D-吡喃葡萄糖苷和羟基大黄素。

4.6 木脂素和香豆素

木脂素通常存在于植物中树脂和木部中，很少存在于隐花植物，多数呈游离状态，少数与糖结合成苷而存在，因此得名木脂素类。香豆素及其衍生物在植物界中也有着广泛的分布。木脂素大多具有联苯环辛二烯母核，是一类极性低的小分子化合物，因此在五味子分离制备木脂素类成分过程中采用正己烷-乙酸乙酯-甲醇-水两种体积比溶剂系统，得到五味子醇甲、戈米辛J、五味子醇乙、五味子酯甲和五味子甲素5中单体成分，纯度分别为98.74%、94.32%、99.53%、94.23%和98.68%；选择正己烷-醋酸乙酯-甲醇-水（1.5∶2.5∶2∶1.5）为HSCCC溶剂系统，从裂叶独活根中分离制备高质量分数的二氢欧山芹醇乙酸酯、蛇床子素、二氢欧山芹醇当归酸酯3种香豆素类成分；以石油醚-乙酸乙酯-甲醇-水（5∶5∶5∶4）作为HSCCC分离的溶剂体系，分离前胡提取物得到前胡香豆素Ⅱ、北美芹素、白花前胡甲素、补骨脂素。

4.7 酚性化合物

中药酚性化合物广泛存在于植物中的次生代谢产物中，对这类物质进行提取分离时，由于其结构复杂，且不稳定，运用HSCCC法时要注意选用强极性的溶剂系统。如：分离油橄榄叶中的多酚类化合物，采用最佳溶剂系统HEMW（1.2∶8.8∶1.7∶8.3，V/V）得到橄榄苦苷、木犀草素-4＇-O-β-D-葡萄糖苷和羟基酪醇；采用溶剂系统为正己烷-乙酸乙酯-甲醇-水（1∶7∶0.5∶3，V/V），从诃子粗提物中分离制备诃子酸、诃黎勒酸、鞣花酸三种高分子量酚酸类化合物获得很好的效果。