论文生物碱的提取方法与应用，本文是生物碱相关毕业论文格式模板范文和生物碱和提取方法和应用类专升本毕业论文范文.
摘 要：生物碱有很大的药用作用,其许多中药中都富含有生物碱,因而提取分离、纯化生物是关键环节.目前较为常用的提取纯化方法有回流法、萃取法、水提取法等.本文综述了生物碱制备常用的提取工艺与其应用进展,并对其原理及优缺点及发展前景进行探讨.
关键词：生物碱；回流；萃取；饲料
中图分类号：S816.7 文献标识码：A 文章编号：1008-6137（2016）05-0010-04
0 引言
生物碱（alkaloid）是指存在于生物中的有机化合物（含氮）,该类生物碱大多数都具有复杂的环状结构,并且呈现碱性,有旋光性及生理效应,大多数药用植物中的主要成分便是生物碱,它也是人类最早研究的一类化合物.至今从植物以及少量的动物中分离提取的生物碱已经高达6000余种,并且任然处于递增中.绝大多数生物碱都具有消炎、镇痛、抗氧化、抗肿瘤、免疫等多种生物药理作用[1],并且成本相对低、毒性小故而成为近年来医药保健、畜禽饲料等多领域研究的对象.如胆碱常常被看作一种维生素,可作为一种供体,提高氨基酸的利用率,对禽类生产有重要作用.所以如何高效率的提取生物碱因此就成为了各行研究开发的热点.
1 生物碱的性质
生物碱又叫赝碱,有似碱的性质,大多数生物碱为固态,无色,并伴有苦味,但也有少数生物碱在常温下以液体方式存在.生物碱不溶于乙醇等有机溶剂,微溶于水,在热水中的溶解度较大.
2 生物碱的提取技术
生物碱提取方法较多,绝大多数生物碱是利用溶剂提取法进行提取.生物碱的溶解性能是提取与纯化的重要依据[2].适宜的提取方法对于生物碱保持活性很重要,生物碱在溶剂中的溶解符合“相似相溶”的规律.大多数生物碱可以与酸结合成盐而溶于酸中,加碱至碱性又可以成为游离态.近些年,随着生物化学学科的发展,由于传统提取方法过程中存在有效成分损耗大、工艺能耗大、效率较低等原因,促使新型提取方法飞速发展.这些新型的技术在传统方法的基础上进行提取,不仅提高了提取效率,而且还降低了工艺过程能耗,并很好地保持了生物碱的品质和活性.
2.1 回流法
回流法（circumfluence）提取生物碱主要是通过加热回流来实现的.对浸出液进行蒸馏,待挥发性溶剂馏出后再次进行冷凝,使其重新回到浸出器中继续参与浸取过程,一般采用索氏提取器完成,回流所使用的溶剂一般为水以及易挥发的有机溶剂（如乙醇等）.
龙德清、丁宗庆等[3]通过酸性醇回流法来提取魔芋中的生物碱,通过实验出到最佳的工艺操作条件为：pH值处于2～3,回流时间为3 h,总生物碱含量为0.39％,整个过程处于加热状态.李倩霞等[4]将药材岩黄连通过酶处理后再用有机溶剂乙醇回流提取总生物碱,并且根据正交实验优化了酶处理工艺的工艺参数,最终确定了最佳工艺条件为：pH 值为5.0、酶反应时间16 h、温度45℃、酶的用量为0.9%,药材经过酶处理后再用易挥发有机溶剂乙醇回流提取.与传统的乙醇直接回流提取法的提取相比,其中总生物碱的提取率提高约24%,比较适用于岩黄连等总生物碱的辅助提取.郭晓雨等[5]用回流法也是通过正交实验法对平贝母总生物碱提取工艺进行改进,结果表明75%乙醇提取2次,每次提取时间2 h,所得总生物碱为0.191%.
苦参碱在中草药苦参也占有一定的成分.苦参制成的各种剂型也已经用于医学临床,比如从苦参中提制成的浸膏片可用于治疗急性菌痢.苦参还能够提高雏鸡的生长速度、防治球虫感染、增强免疫功能等作用；在仔猪饲料中添加苦参及其制品,对防治仔猪痢疾有重要作用,黄际薇等[6]采用酸水回流煎煮,以苦参碱和氧化苦参碱的提取率为指标,用正交试验法优选了山豆根提取苦参碱的工艺.
随着生物碱的市场需求量的增加,经济效益的提高,提取分离生物碱的方法也在不断改进和提高.回流法操作比较简便,但不适用于热敏性生物碱的提取,而且回流过程中要反复回流提取,其效率不够高,故而连续回流提取是回流提取的发展,溶剂用量少,提取效率可提高.
2.2 水提取法
水提取法是用水溶液采用最佳的提取工艺对生物碱进行提取.目前主要有酸性水溶液提取法以及碱性水溶液提取法.
对于那些碱性较弱不能直接溶解于水的生物碱提取,采用偏酸性的水溶液,使生物碱与酸作用生成盐增加溶解性从而得以提取.碱性生物碱在植物体中多以盐的形式存在,而弱碱性或中性生物碱则以游离碱或不稳定的盐的形式存在,常用0.5%到1%的盐酸、乙酸等为溶剂.如在蝙蝠葛粗总碱的提取,可采用0.5%硫酸溶液提取[7],由大多数游离生物碱难溶于水,通过碱水沉淀法获得粗总碱,然后再通过苯回流连续提取的方法,萃取出脂溶性部分,最后由蝙蝠葛酚性生物碱可溶于一定生物碱的性质,可采用50%氢氧化钠萃取出总酚性生物碱.通过该工艺制得的总碱为淡粉末,再经过6次小试和6次放大制的酚性总碱取得率稳定到粗总碱的35%左右.
碱性水溶液提取法适用于化学结构独特、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,如用乙醇浸提.刘杰等[8]在单因素试验基础上,通过正交试验对桑叶生物碱乙醇提取工艺的参数进行了优化.结果确定了乙醇提最佳提取工艺为：乙醇浓度百分之六十、料液比1∶10(V/m)、提取时间2 h、提取温度80 ℃、且需进行2次提取.胆碱是动物机体内维持生理机能所必需的低分子有机化合物,常需要在饲料中添加,是一种使用量最大的维生素,王文高等通过乙醇低温提取纯化磷脂酰胆碱,优化了碱水提取法.
酸性水溶液提取法美中不足之处在于提取过程中提取液的体积较大、水溶性杂质多、缩困难等.典型的以乙醇作为溶剂的渗流提取法成本较高,且存在提取时间长、能耗大等诸多问题,与此相比,用稀的氢氧化钠溶液为溶剂就能很好的避免这些问题,因而得到广泛应用.
2.3 超临界流体萃取
超临界流体萃取是20世纪末发展起来的一项新的提取分离技术,以超临界流体（SCF）为萃取剂,从液体或固体中萃取出待测组分.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.
繁多的超临界萃取法种类中以二氧化碳最为常用,其具有超临界温度低,可在常温下操作,对大部分物质呈化学惰性,有效地化学不稳定性成分的高温破坏和氧化.Camila等[9]通过超临界流体萃取法从Taber-naemontana catharinensis 中提取吲哚类生物碱,并且以二氧化碳作为提取剂,最终表明,在25000 kPa、45 ℃下能够获得最大提取率.
超临界流体萃取工艺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.如采用超临界二氧化碳萃取技术提取亚东乌头总生物碱证明了超临界二氧化碳萃取在收率和含量上都比传统方法高[10].但夹带、高压等技术还有待进一步提高.
2.4 超声波萃取法
超声辅助提取是依据超声波热学机理、超声波机械机制和空化作用三个理论实现提取液局部高温、高压,加之超声波的机械扰动作用,加快了固液两相之间的传质过程.
李慧等使用超声波辅助浸提北草乌生物碱[11],缩短了提取时间、提高了提取率,并且无需加热,提高了热敏性生物碱的提取率且对其生理活性基本没有影响,溶剂使用量相对较少,可以降低成本.再如用超声波从黄连中以石灰水作溶剂提取30 min所得提出率比浸泡24 h 高50%.
肉碱存在于动物组织、植物和微生物中,它是通过赖氨酸的化后合成的.添加适量的肉碱对提高断奶仔猪的生长速度和饲料转化率有很大帮助,饲料厂在幼龄猪配方中均可加入肉碱.孙娜等[12]通过超声波辅助高氯酸法提取牛肝中左旋肉碱优点显著,例如提取产率高、提取时间短、不需要加热、有利于保护有效成分等.但超声技术对容器放置位置如果不达标,将影响浸出效果.随着现代社会微波炉的普及,利用微波技术浸出药材是一种比较便捷的方法.但相关的技术参数及发生设备还需进一步研究和开发.
2.5 微波萃取法
微波萃取又可称为微波辅助提取（MAE）,是利用微波与介质的离子和偶极分子的相互作用,促使介质转动能力跃迁,加剧热运动,使细胞壁破裂,胞外溶剂易于进入细胞内,溶解并释放胞内产物,即介电损耗和离子传导的原理.MAE具有强力、瞬时、高效等特点.
如Lu等[13]开发了在离子液体中利用微波辅助提取的方法,成功地提取了酚类生物碱,毛鹏等分别以氯仿、甲醇和工业乙醇为溶剂,对博落回全草中的生物碱进行超声萃取,然后采用3 种不同的萃取工艺对各粗提取物中的生物碱进行初步分离.通过对各粗提物和萃取物的提取率的比较分析,确定出博落回总碱的最佳提取和分离工艺.王忠华等[14]分别采用单因素法和正交分析法研究了不同参数对微波萃取法提取浙贝母生物碱效果的影响,结果发现采用微波辅助法提取率为0.0117%,比传统法略高一些,并且确定了用80% 乙醇溶液,料液比为1∶30,微波功率338W,提取150 s时提取率最高.
甜菜碱是一种季胺型生物碱,它能够增强动物对其它氨基酸的味觉反应,故可作为水产动物诱食剂,甜菜碱还可以促进脂肪代谢,抑制脂肪在肝脏中蓄积,改善肉产品品质故又可以作为动物减肥剂.通过微波法提取枸杞叶甜菜碱工艺与传统方法相比,微波萃取选择性高、质量稳定、节约时间并且溶剂用量少、能耗较低.但微波萃取受萃取时间、压力、温度等的影响,参数条件不同,得到的提取效果不同.
2.6 膜提取法
膜提取分离是以选择透过膜作为分离介质[15],以膜两侧的压力差、电位差等作为推动力,根据各组分透过膜的迁移率不同,允许某些组分透过而保留其他组分,从而实现混合物中各组分的分离的一门高新技术.
膜提取分离过程包括微滤、超滤、反渗透、纳滤,根据筛分原理使各组分选择性透过实现浓缩提纯.如李淑丽等[16]利用膜分离过程中的超滤与醇沉法对黄连解毒汤中有效成分小檗碱的纯化效果进行了对比分析,实验表明超滤能够去除更多杂质,且生物碱有效回收率为高达95％,而醇沉法则只有73％的有效回收率.
采用此方法对中草药进行提取浓缩[17]有很大优点,如操作条件温和、不需要添加化学试剂、提取分离效率高、可简化提取工艺等,这些都是传统方法无法相比的.
3 结束语
生物碱具有生理活性,是多种中草药及药用植物的重要成分,节省能源、简便高效的提取工艺对现代工业具有重要意义.就目前而言,较为常用的生物碱的提取技术已经相对成熟,如超临界萃取法具有很好的选择性、膜提取分离法操作条件温和以及水提取法操作简单等,在考虑生物碱具体的提取方法时,也可以根据生物碱的性质、溶解性以及各种提取原理,合理运用并找寻最佳的提取方法及工艺条件.长期以来,人们通过添加抗生素等药物添加剂来提高畜禽生产的经济效益,但使用不当,造成耐药性病原微生物增加,进而影响人民健康.生物碱作为天然提取物质,不会产生耐药性,故在饲料行业中有极大的应用前景.随着社会的进步和科学技术的发展,高效简便的生物碱提取方法将会得到更多的研究并开发出来.
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收稿日期：2016-10-10
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参考文献：
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