超声技术提取生物碱：天然药物中的提取效率较高

15.4.1　总生物碱的提取

1.水或酸水提取法

生物碱在植物体内多数以盐的状态存在，利用盐类易溶于水，难溶于有机溶剂；其游离碱易溶于有机溶剂，难溶于水。选用水或酸水作为提取溶剂，为增加溶解度，常用无机酸水提取，以使生物碱有机酸盐置换成无机酸盐。

酸水提取法常用0.1%～1%的盐酸、硫酸、醋酸或酒石酸作为溶剂，采用浸渍或渗漉法提取，个别含淀粉少者可以用煎煮法。该法价廉、安全、简便易行，但提取液体积较大，浓缩困难，溶出的水溶性杂质（如蛋白质、多肽、鞣质、糖类、皂苷及水溶性色素等）较多，故用酸水提取后需进行富集和纯化，一般可采用下列方法。

（1）离子交换树脂法：利用生物碱盐在水中能解离出生物碱阳离子并能与阳离子交换树脂发生可逆交换的性质富集生物碱。可将酸水提取液通过阳离子交换树脂柱，生物碱被树脂吸附，非生物碱成分随溶液流出，交换过的树脂柱用水及乙醇先后洗涤，除尽杂质，然后用含氨水的乙醇溶液冲洗，浓缩流出液可得到游离的总生物碱。除用上述氨醇洗脱以外，还可以用酸水或酸性醇洗脱得到生物碱盐，或将树脂从柱子中倾出，用氨水碱化，再用三氯甲烷或乙醚回流提取，得到游离总生物碱。许多药用生物碱如奎宁、东莨菪碱、咖啡因等均采用此法生产。

离子交换树脂法分离流程如下图：

（2）有机溶剂萃取法：利用亲脂性生物碱易溶于亲脂性有机溶剂，而其盐易溶于水的性质，在酸水液中加碱使生物碱游离，再用三氯甲烷或苯等溶剂萃取，回收溶剂，即得总生物碱，如碱化液中有沉淀出现，则滤集沉淀，用三氯甲烷溶解。常用的碱有氨水、石灰乳或石灰水。

（3）沉淀法：利用多数游离生物碱难溶于水的性质进行分离，在酸水提取液中加碱（如碳酸钠等）进行碱化，则水不溶或难溶性生物碱即沉淀析出，可与水溶性生物碱及杂质分离。此法一般用于生物碱含量较高的原料药材。如加盐酸于三颗针的1%硫酸水提液中，盐酸小檗碱即沉淀析出。

2.醇类溶剂提取法

利用生物碱及其盐类易溶于甲醇或乙醇。甲醇和乙醇皆为亲水性有机溶剂，分子较小，容易透入植物组织，游离生物碱及其盐一般均可溶解，因此，用甲醇或乙醇作为生物碱的提取溶剂较为普遍。甲醇极性大于乙醇，沸点及溶解性能也优于乙醇，但较大的视神经毒性使其多在实验室使用。工业生产中则常用乙醇或酸性乙醇作溶剂。

工业生产中用乙醇或酸性乙醇作溶剂操作时，可采用加热回流或渗漉法室温提取，浓缩提取液或渗漉液，即得含生物碱的浸膏，乙醇用量为提取原料量的7～10倍。醇类溶剂提取法流程如下图：

醇类溶剂提取法的优点是对不同的生物碱或盐均适用，提取成分全面，所含的水溶性杂质比酸水提取法少，缺点是有较多的脂溶性杂质，尤其是树脂类物质。因此，回收醇后必须加足量水稀释（中性醇提取时，应加适量酸水，使生物碱成盐溶于水），以析出树脂类杂质，将水溶液碱化，再以三氯甲烷提取出总生物碱（但水溶性季铵碱留于碱水液中）。

3.亲脂性有机溶剂提取法

利用游离生物碱的亲脂性，选用三氯甲烷、乙醚、苯或二氯甲烷为溶剂，采取回流、连续回流或浸渍法提取，回收溶剂，即得亲脂性总生物碱。提取前应先将提取原料粉末加碱水湿润（常用石灰乳、10%氨水或碳酸钠的水溶液），使生物碱游离。对于某些弱碱性生物碱，因不易与酸结合成性质稳定的盐，在植物中常以游离状态存在，提取前只需用少量水湿润原料粉末，使植物细胞膨胀，再用有机溶剂提取。该法的优点是溶剂选择作用强，水溶性杂质少，所得生物碱较为纯净，缺点是溶剂成本高，提取时间较长，使用有机溶剂安全性差，对设备要求高。(www.xing528.com)

4.CO₂超临界流体萃取法

CO₂超临界流体萃取，在天然药物的生物碱提取中得到了广泛的应用（表15-4）。

表15-4　CO₂超临界流体在天然药物生物碱提取中的应用

CO₂超临界流体萃取工艺流程，按操作方式可分为间歇式和连续并流（或逆流）萃取流程，对于固体物料采用前者，对于液体物料采用连续进料的逆流流程。工艺参数包括萃取压力、温度、萃取时间、溶剂、物料流量比，以及分离温度、压强、相分离、溶剂回收和处理等。超临界流体萃取天然药物的温度一般选择30～70℃之间，压强在30M Pa左右。在提取过程中，对设备部件、管道的表面光滑、耐腐性等有较高的要求。关于超临界萃取装置，实验室小量试验装置萃取釜容积在500m l以下，中试装置萃取釜容积在1～20L之间，工业生产设备萃取釜容积在50L至几立方米。

5.超声波辅助提取法

超声波是一种高频率的机械波，主要通过超声空化向体系提供能量。在超声场中，物料吸收声能温度升高，有效成分的溶解加速，超声空化产生的瞬间高压造成生物细胞壁及整个生物体破裂，同时超声波产生的振动作用加强了胞内物质的释放、扩散及溶解，被浸提的物质生物活性保持不变。

利用超声技术可以缩短提取时间、提高提取率，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。采取超声技术提取苦参、蛇足石杉、延胡索、益母草等天然药物中的生物碱取得了较好的提取效率。如蛇足石杉中含有石杉碱甲和石杉碱乙生物碱，被国际上列为第二代乙酰胆碱酯酶抑制剂之一，可治疗老年性痴呆症，改善老年性记忆衰退，采用超声提取与传统回流提取法相比，提取时间从2小时缩短为15分钟，石杉碱甲和石杉碱乙的回收率提高了10%以上。

超声提取技术为生物碱提取分离新技术，其作用是无选择性，当超声参数选择不适，可能会破坏提取物的分子结构，影响所提到的化学成分，在运用超声提取时要注意以下几个问题：①超声参数的选择，必须针对药材品种及所提成分进行筛选，选择适宜的超声频率和强度；②提取时间和次数是提取的主要影响因素之一，要以所需成分完全提取出来为标准，以含量为条件，得到提取的最佳时间；③溶剂的选择和浓度、用量要依据药材对溶剂吸收量的大小、提取成分的性质确定；④提取原料的前处理及酶影响等也会影响超声提取的效果。

6.微波萃取法

微波萃取比浸渍、超声辅助提取等更为有效，微波提取法作为一种新的天然药物有效成分的提取方法，具有良好的重复性和较好的精密度和准确度，有着广泛的发展前景。

微波萃取设备一般要求带有功率、温度、压力、时间等控制附件的微波制样设备，一般由聚四氟乙烯材料制成专用密封容器作为萃取罐，不仅能够使微波自由通过，而且具有耐高温及不与溶剂反应的优点。

相对于传统提取方法，微波萃取质量稳定、选择性高、节省时间且溶剂用量少、能耗较低。微波萃取受萃取溶剂、萃取时间、萃取温度和压力的影响，选择不同的参数条件，往往得到不同的提取效果。