生物碱的生理功能及其提取分离研究进展

生物碱（ Ａｌｋａｌｏｉｄｓ） 一 般 指 存 在 于 生 物 体 内 的 碱 性含氮化合物， 有碱性和显著的生理活性。一些生 物碱因其具有抗肿瘤抗癌、低毒、低成本的特点， 最近已经成为人们研究的焦点。科学高效地从植物 中提取和分离纯化生物碱成分是提高实践应用的核 心问题。因此生物碱的提取及其分离纯化技术成为 人们关注的焦点。
［基金项目］ 陕西理工学院引进人才科研启动项目（ ＳＬＧＱＤ０６２３） 。 ［收稿日期］ ２００７－ ０３－ ０２ ［作者简介］ 耿敬章（ １９８０－ ） ， 男， 讲师。研究方向为食品加工新技术与食品质量控制研究。
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年 第 １０ 卷 第 １０ 期
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综述与述评
Ｓ ｕｒｖｅ ｙｓ ＆ Ｒｅ ｖｉｅ ｗｓ
１ 生物碱的ຫໍສະໝຸດ Baidu述
生物碱（ Ａｌｋａｌｏｉｄｓ） 一 般 指 存 在 于 生 物 体 内 的 碱 性含氮化合物， 多数具有复杂的含氮杂环， 有光学 活 性 和 显 著 的 生 理 效 应 。 生 物 碱 的 发 现 始 于 １９ 世 纪初， 是人们研究得最早、最多的一类天然有机化 合物。据统计， １９５２ 年以前共发 现 生 物 碱 ９５０ 种 ， 到 １９６２ 年 达 到 ２１０７ 种 ， １９７２ 年 又 上 升 到 了 ３４４３ 种 ， 目 前 已 发 现 生 物 碱 约 ６０００ 种 ， 并 且 仍 以 每 年 约 １００ 种的速度递增。多数生物碱具有显著的生理 活性， 如黄连中的小聚碱（ 黄连素） 具有抗菌消炎作 用； 罗芙木中的利血平具有降压作用； 长春花中的 长春新碱具有抗癌活性； 婴粟中的吗啡具有镇痛作 用； 延胡索中的去氢紫碱具有抗血栓的作用； 包公 藤中的包公藤甲素具有缩小瞳孔、降低眼压的作 用， 可用以治疗青光眼； 海洋生物海绵中的抗体生 物碱具有抗菌的作用。生物碱化学的研究， 为合成
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２ 生物碱的生理作用
２．１ 抗肿瘤作用 从 石 蒜 科 的 几 种 植 物 中 分 离 可 得 到 ２０ 余 种 生
物碱， 其中伪石蒜碱具有抗肿瘤活性， 豆科植物苦 豆 子 根 茎 中 获 得 的 槐 果 碱 也 有 抗 癌 作 用 。１０! 羟 基 喜 树 碱 、 １０" 甲 氧 基 喜 树 碱 、 １１# 甲 氧 基 喜 树 碱 、 脱氧喜树碱和喜树次碱等， 对白血病和胃癌具有一 定的疗效。而从卵叶美登木阴、云南美登木、广西 美登木及它们的亲缘植物变叶裸实中分离得到的美 登素、美登普林和美登布丁等 ３ 种大环生物碱， 具 有较好的抗癌活性。掌叶半夏在民间用于治疗宫颈 癌， 其中含葫芦巴碱， 对动物肿瘤有一定的疗效。 从三尖杉、蓖子三尖杉和中国三尖杉中分离出近 ２０ 种 生 物 碱 ， 其 中 三 尖 杉 酯 碱 和 高 三 尖 杉 酯 碱 对 急 性 淋 巴 性 白 血 病 有 较 好 的 疗 效［３］。 ２．２ 作用于神经系统
药物提供了重要的线索， 例如古柯碱化学的研究导 致了一些局部麻醉药如普鲁卡因等的合成。此外， 在研究生物碱的结构时， 往往会发现新的杂体系， 从而促进了杂环化合物化学的发展。正因为如此， 生 物 碱 一 直 是 天 然 有 机 化 学 家 的 重 要 研 究 领 域 ［１］。 生物碱大多具有明显的生物活性， 且往往是许多药 用植物的有效成分之一。生物碱的分类方法较多， 按其植物来源可分为茄科生物碱、百合科生物碱、 婴粟科生物碱等； 按其生理作用可分为降压生物 碱、驱虫生物碱、镇痛生物碱、抗疟生物碱等； 按 其性质可分为挥发碱、酚性碱、弱碱、强碱、水溶 碱等。但是， 最常用的分类方法是按其化学结构进 行分类。结构已经研究清楚的生物碱可分为如下主要 类型： 吡啶类， 主要是喹喏 西 啶 类（ 苦 参 所 含 生 物 碱 ， 如 苦 参 碱） ； 莨 菪 烷 类（ 洋 金 花 所 含 生 物 碱 ， 如 莨 菪 碱） ； 异喹啉类， 主要有苄基异喹啉类（ 如罂粟碱） 、双 苄基异喹啉类（ 汉防己所含生物碱， 如汉防己甲素） 、 原 小 檗 碱 类（ 黄 连 所 含 生 物 碱 ， 如 小 檗 碱） 和 吗 啡 类 （ 如吗啡、可卡因） ； 吲哚类， 主要有色胺吲哚类（ 如吴 茱 萸 碱） 、单 萜 吲 哚 类（ 马 钱 子 所 含 生 物 碱 ， 如 士 的 宁） 、二聚吲哚类（ 如长春碱、长春新碱） ； 萜类， 如 乌头所含生物碱（ 如乌头碱） 、紫杉醇； 甾体， 如贝母 碱； 有机胺类， 如麻黄所含生物碱（ 如麻黄碱 、伪 麻 黄碱） ［２］。
苦豆子中所含的生物碱对治疗菌痢、肠炎具有 显著疗效； 从黄藤中得到的生物碱， 对白色念珠菌 有明显的抑菌作用。 ２．５ 抗疟作用
从菊叶三七中分离得到的菊三七碱具有抗疟作 用。除此而外， 昆明山海棠所含的总碱能治疗类风 湿 性 关 节 炎［７］。
３ 生物碱提取方法
生物碱的提取方法较多， 按照所用溶剂或提取 条件的不同， 可分为不同的几类。 ３．１ 按所用溶剂的不同分类 ３．１．１ 水提取法
网状结构和较大的表面积， 可通过物理吸附从水溶 液中选择性地吸附有机物。与传统方法相比， 大孔 树脂分离法具有工艺简单、能耗低、成本体积小、 产品质量稳定且有良好的生理活性等特点。 ４．４ 离子交换树脂分离法
离子交换树脂对吸附质的作用主要通过静电引 力和范德华力， 以达到分离纯化化合物的目的。该 技术设备简单、操作方便、生产周期短、能耗低、 产品纯度高、不吸潮、不加辅料就可成型， 它的应 用将日益广泛。 ４．５ 高速逆流色谱分离法
从防己科植物中分离出大量的生物碱， 尤其是 在千金藤属和轮环藤属植物的根部获得了几十种异 吡咯生物碱， 具有较强的生理活性， 多数具有镇静 和止痛作用。从山蓑若中分离得到的樟柳碱， 虽然 其抗胆碱作用比东蓑蓉碱及阿托品稍弱， 但毒性较 小， 对偏头痛型血管性头痛、视网膜血管痉挛和脑 血管意外引起的急性瘫痪都有较好的疗效， 同时它 还 可 用 作 中 药 复 合 麻 醉 剂 ［４］。 从 乌 头 属 的 １６ 种 植 物 中 得 到 的 ４０ 多 种 二 枯 生 物 碱 具 有 止 痛 作 用 。 从 蝙蝠葛中提取出的蝙蝠葛苏林碱， 其澳甲烷衍生物 具有肌肉松弛作用。从瓜叶菊中获得的瓜叶菊碱 甲、乙， 以及从猪屎豆属植物中获得的猪屎豆碱， 均具有阿托品样作用。从胡椒中分离的胡椒碱， 临 床上称为抗痛灵。另外， 从八角枫中分离得到了肌 肉松弛有效成分八角枫碱， 从延胡索中分离得到了 １０ 多种止痛生物碱［５］。 ２．３ 作用于心血管系统
超临界流体提取法包括超临界流体萃取法和超 临 界 流 体 色 谱 法 等 方 法 。 超 临 界 流 体 萃 取 是 ２０ 世 纪 ８０ 年 代 发 展 起 来 的 一 项 新 的 提 取 分 离 技 术 ， 即 利用超临界流体为萃取剂， 从液体或固体中萃取出 待测组分［１４］。超临界流体是介于气体 和 液 体 之 间 的 流体， 同时具有气体和液体的双重特性。利用其在 临界点附近体系温度和压力的微小变化使物质溶解 度发生几个数量级的突变特性， 来实现其对物质的 提 取 分 离 。 通 过 改 变 压 力 或 温 度 来 改 变 ＳＣＦ 的 性 质， 可达到选择性地提取各种类型的化合物的目 的。在繁 多 的 ＳＣＦ 种 类 中 ， 以 二 氧 化 碳 最 为 常 用 。 超 临 界 二 氧 化 碳（ ＳＣＦ－ Ｃ０２） 的 超 临 界 温 度 低 ， 可 在 常温下操作， 对大部分物质呈化学惰性， 可有效地 防止热敏性和化学不稳定性成分被高温破坏和氧 化， 无色、无味、无毒， 不残留于萃取物上， 无溶 剂污染， 价廉易得， 且易制成高纯度气体， 不易燃 烧， 使用安全。从提取到分离可一步完成， 操作费 用低； 选择性好， 通过调节温度和压力， 可有针对 性地萃取有效成分。ＳＣＦ－ ＣＯ２ 技术在中草药有效成 分 的 超 临 界 流 体 萃 取 中 的 应 用 较 多［１５］。
对于不宜热浸， 特别是从含淀粉较多的物质中 提取生物碱， 一般采用冷浸取法， 如从苦豆子种子 中提取生物碱， 就是在冷的稀盐酸水中浸出的。 ３．２．２ 回流提取法
加热回流是提取生物碱的一种方法。使用的回 流溶剂一般有水、醇及混合溶剂。此法操作简便， 但效率不够高， 有时可能不能一次完全提取生物 碱， 要反复回流提取［１１］。 ３．２．３ 索氏提取法
膜提取分离是一门高新技术， 在对中草药的提
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取浓缩、生物碱的提取分离及其他有效成分的提取 分离中， 具有不存在相转换、操作条件温和、提取 分离效率高、不必添加化学试剂、不损坏热敏感物 质、可极大地简化提取工艺等优点， 具有传统方法 无 可 比 拟 的 优 势［１３］。 ３．２．６ 超临界提取法
用索氏提取器， 多次提取生物碱， 可以反复利 用溶剂， 提取效率高且操作方便。索氏提取生物碱 的方法已为人们广泛利用。 ３．２．４ 超声波提取法
本法一般作为生物碱的辅助提取法， 单纯采用 超声波法提取并不多见。李慧等使用超声波辅助浸 提北草乌生物碱［１２］， 可以大大提高生 物 碱 的 提 取 收 率， 缩短浸提时间， 并且能很好地保持生物碱的特 性和品质。 ３．２．５ 膜提取法
直接以水作为溶剂， 采用最佳的提取工艺来提 取 生 物 碱［８］。 此 法 操 作 简 便 ， 成 本 较 低 ， 但 提 取 次 数较多， 水用量大。 ３．１．２ 酸性水溶液提取法
对于那些碱性较弱不能直接溶解于水的生物碱 的提取， 可采用偏酸性的水溶液， 使生物碱与酸作 用 生 成 盐 而 得 到 提 取［９］。 ３．１．３ 碱性水溶液提取法
莲心中的莲心碱和甲基莲心碱季胺盐有降压作 用； 马兜铃和广玉兰叶中的广玉兰碱有显著的降压 作用； 从钩藤中得到的钩藤碱， 有降血压、安神和 镇 静 的 作 用［６］。 从 小 叶 黄 杨 中 分 离 出 的 环 常 绿 黄 杨 碱， 对典型心绞痛的改善、血清中胆固醇的降低及 高血压都有较好的疗效。 ２．４ 抗菌作用
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生物碱的生理功能及其 提取分离研究进展
耿敬章， 徐福星 （ 陕西理工学院生物科学与工程学院， 陕西汉中 ７２３００１）
摘要： 生物碱是一类具有生理活性的物质， 是许多药用植物的有效成分之一。综述了生物碱的分类、提取、分离与鉴别方 法及其应用， 旨在对生物碱的应用提供参考。 关键词： 生物碱； 分类； 提取； 分离； 鉴别 中图分类号： Ｏ６２９．３ 文献标识码： Ｂ
高 速 逆 流 色 谱（ Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｃｏｕｎｔｅｒ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ， ＨＳＣＣＣ） 分 离 法 是 一 种 新 的 分 离 技 术， 其线圈中固定相不需要载体， 因而清除了气液 色谱中由于使用载体而带来的吸附现象。该法特别 适于制备性的分离， 每次进样体积较大， 进样量也 较多， 因此其应用前景引人注目。目前， 运用高速 逆流色谱分离法来分离提纯生物碱的实例很多。袁 黎明等利用高速逆流色谱分离苦参中的生物碱， 分 离效果良好； 宇敏等采用高速逆流色谱对红河青叶 胆 中 的 总 生 物 碱 进 行 分 离 ， 一 次 进 样 可 达 ２０ｍｇ， 并能得到 ３ 种生物碱， 可确定分子中氮的官能团形 式及分子中的其他官能团［１７］。园二色谱和 Ｘ 线单晶 衍射则是确定分子绝对构型的有力工具。
对那些化学结构非常独特、化学性质与一般生 物碱不同， 且在酸性条件或中性条件下不稳定的生 物碱来说， 可以采用此法提取。原有的以乙醇作为 溶剂的渗流提取法， 不仅成本高， 而且存在防火等 级高、提取时间长、能耗大等诸多问题， 远不如使 用稀 ＮａＯＨ 溶液为好［９］。 ３．１．４ 有机溶剂提取法
醇提取法在生物碱的提取中应用较为普遍， 对 于游离生物碱及盐类一般采用乙醇提取法。也可根 据相似相溶原理， 对不同性质的生物碱选取最佳的 有机溶剂来进行提取。可采用单一有机溶剂进行分 步提取， 用不同溶剂提取不同成分； 也可采用混合 溶 剂 、 反 应 溶 剂 进 行 提 取［１０］。 ３．２ 按提取条件的不同分类 ３．２．１ 冷浸提法