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讨论研究提取纯化紫杉醇技术

2020-05-17 446 上传者：管理员

摘要：文章对紫杉醇的提取方法进行了综述，比较了相关方法的优劣，并对粗品如何分离纯化进行了论述，以期为紫杉醇的深层次开发利用提供理论依据，仅供参考。

关键词：
分离纯化
提取方法
紫杉醇
红豆杉
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珍稀物种红豆杉为亚热带常绿乔木，天然分布于深红色土壤之中，是提取紫杉醇的唯一一类植物资源。紫杉醇作为一种新型高效的抗癌活性天然药物，具有独特的抗癌机制，可作用于微管蛋白，维持微管蛋白的稳定，阻止生长旺盛的肿瘤细胞的持续有丝分裂，从而达到对乳腺癌、肺癌及多种纤维化疾病的治疗[1,2]。本文综述了从红豆杉属植物中提取紫杉醇的一些提取方法，比较了各方法的使用特点，并对提取后获得的粗品如何纯化进行了论述，以期为紫杉醇的深入研究及合理利用提供一定的理论依据。

1、提取方法

1.1溶剂浸提法

紫杉醇在有机溶剂中具有一定的溶解度，因而可以使用有机溶剂（如甲醇、乙醇、氯仿、乙酸乙酯—丙酮、离子液体等）对植物体进行浸提，除去有机溶剂后得浸膏。由于初提得到的浸膏通常含有较多的杂质，需要进一步萃取处理，方能获得一定纯度的浸膏粗品。丁正飞[3]采用甲醇提取—三氯甲烷萃取方法提取红豆杉新枝叶中紫杉醇，得出操作温度45℃，每次操作间隔4h，使用2倍量甲醇提取3次，此时效果较好，萃取操作中选择甲醇：三氯甲烷体积比为1︰1.25时提纯。试验在小试的基础上，进行了三批试生产，发现此工艺可靠稳定，可以用于工业生产。黎乔等[4]使用磁性离子液体作添加剂和甲醇溶液组成共溶剂提取紫杉醇，发现最优提取条件下提取率可达到0.239mg·g-1，此法可以节约有机溶液的用量，具有一定的应用前景。

1.2超声波提取法

超声波提取法是基于超声波具有强烈的空化效应和机械效应，空化时产生的瞬间高压会破坏植物细胞壁，提高试剂的可及度和穿透力，使目标活性成分从细胞内得以释放、溶出[5]。许素文等[6]研究了超声波辅助提取紫杉醇的工艺条件，先以预试验探索，再以正交实验优化，结果表明最佳工艺条件可以选择：固液比为1︰35、超声时间40min，提取温度50℃，超声波功率为70%。超声波提取法快速、高效、省力省时，但此法需要使用特殊的超声设备，目前利用此法进行规模化提取有一定的难度。

1.3固相提取法

固相提取法的优点是有机溶剂用量少，高选择性和高回收率，可以较好地除去与紫杉醇极性差异较大的物质。提取时，将原料加入滤筒中，进行梯度洗脱，一般与溶剂浸提法配合使用，能够产生初级色谱分离效果。所用填料主要有硅胶、Al2O3和C18反相硅胶等[7]。张志强等[8]对这三种固定相填料进行了系统研究，得出结论为装填Al2O3固定柱提取效果好。

1.4超临界CO2萃取法

超临界CO2萃取法是一种新型的现代分离提取技术，利用超临界流体的极强渗透能力和溶解特性，将超临界流体CO2与待分离物质接触，通过控制流动相的压力和温度，让其对萃取物中的目标组分进行选择性地提取分离。该法具有选择性好、无试剂残留、能保护热敏性物质和活性成分等特点，是一种绿色友好、安全高效的分离方法。顾贵洲等[9]利用超临界CO2萃取法从东北红豆杉的不同部位中提取紫杉醇，通过单因素试验法得出优化后的萃取工艺条件为：颗粒粒径选择100目，萃取压力为35MPa，控制时间和温度分别为120min和35℃，平均提取率达到96.2%。

1.5其它提取方法

紫杉醇的提取方法还包括酶解法、微波法等，这些方法目前因批处理量或生产成本等问题，应用尚受一定限制。郝婧玮等[10]用UV-B辐射红豆杉粉末甲醇浸提液，对超声波法、酶解法和微波法三种提取方法进行了研究，发现最优提取方法为超声提取法，酶解法效果最差。

2、纯化方法

2.1分级沉淀法

分级沉淀法是利用紫杉醇在分离体系中溶解度的差异而实现大量分离精制的一种纯化方法。詹观明等[11]提出丙酮/水分级沉淀法，从植物细胞培养物中分离精制紫杉醇，考察了丙酮/水分级沉淀时对产率和纯度的影响，要获得高产率需要水的比例高，低温加水工艺会影响目标物的纯度和产率。

2.2柱层析法

柱层析是提纯紫杉醇粗品最常用的方法之一。常使用正相硅胶、氧化铝、纤维素、离子交换柱层析等，其中氧化铝柱层析法效果最令人满意。金洪顺等[12]以超声提取法提取红豆杉枝叶中紫杉醇，将提得的浸膏用液液萃取、固相萃取、硅胶层析、氧化铝层析、薄层层析共5种方法分离纯化，结果表明氧化铝层析法纯化倍数可达40.5倍，回收率为138.5%，远远优于其它纯化方法。由于浸膏与氧化铝接触会有热效应，会使得一些紫杉烷类物质转化为紫杉醇，使得回收率变高，由于浸膏与氧化铝接触会有热效应，会使得一些紫杉烷类物质转化为紫杉醇，使得回收率变高，所以，使用氧化铝柱层析法十分有利。

2.3大孔吸附树脂法

大孔吸附树脂具有多孔网状结构、分子筛性，故吸附质能有选择性地吸附或通过。郭立佳等[13]用HZ818大孔树脂，对红豆杉浸膏进行吸附和洗脱，发现纯化后紫杉醇的纯度提高了8倍左右，回收率达到了98.6%。此法树脂价格便宜，再生处理快且方便，应用前景较好。

2.4色谱法

色谱法用于紫杉醇的纯化有柱色谱法、薄层色谱法、胶束电动色谱法、逆流色谱法等。柱色谱法是发展最早、应用最多的一种分离方法，包括正相色谱和反相色谱。李丽丽等[14]采用连续硅胶柱色谱法对紫杉醇粗品进行快速纯化，一次柱色谱纯化过程就能获得纯度在90%以上的紫杉醇，且回收率超过75%，使用后的层析柱经再生后可以重复使用，连续处理5次，柱效率未见降低。董慧茹[15]采用薄层色谱法分离紫杉醇与三尖杉宁碱，选择一种四元体系为展开剂（正己烷—二氯甲烷—甲醇—三乙胺），在自制的硅胶薄层板上成功将两者分离纯化。

2.5分子印迹固相萃取法

分子印迹固相萃取法是一种新型的现代分离技术，是分子印迹技术与固相萃取技术的结合体，通过模拟抗原抗体作用模式，实现对目标产物的特异性提纯处理和富集，具有亲和力强、选择性高、稳定性好等特点，在分离分析领域应用甚广。王可兴等[16]以紫杉醇为模板分子，通过合成紫杉醇分子印迹聚合物，做成固相萃取填料，实现对紫杉醇的富集纯化。结果表明，合成的分子印迹聚合物对紫杉醇具有高特异性吸附，并通过模型计算，证实该法对紫杉醇及其结构类似物可达到有效分离提纯。

3、结论

随着人们对紫杉醇认识的不断深入，越来越多的现代提取与分离富集方法将会应用于生产实际。今后，对于紫杉醇的提取和纯化，一方面要关注方法的提取效率，提倡绿色低能耗，降低生产成本；另一方面要注意联用技术的开发，在分离纯度上下功夫，并能充分利用纯化的各种活性成分，这对于红豆杉科植物的可持续发展具有重要意义。

参考文献:

[1]王夏实.抗癌药物紫杉醇的合成方法进展[J].当代化工研究,2019(3):187-189.

[2]罗燕,刘斌.紫杉醇在纤维化疾病中应用的研究进展[J].现代药物与临床,2019,34(8):2572-2576.

[3]丁正飞.南方红豆杉提取紫杉醇工艺的研究[J].科技展望,2016,26(14):97+101.

[4]黎乔,李芬芳,谭志坚.离子液体作添加剂在从红豆杉中提取紫杉醇的应用[J].广东化工,2017,44(7):39-40.

[5]苏学军,郑琳,钱明月.表面活性剂协同超声提取陈皮中总黄酮的工艺研究[J].中国调味品,2015,40(5):18-21.

[6]许素文,胡佳丽,郭军,等.红豆杉中紫杉醇的提取和纯化工艺研究[J].广州化工,2015,43(15):82-85.

[7]陈艳.曼地亚红豆杉枝叶中紫杉醇的浸提工艺优化与含量测定[D].南昌:南昌大学,2015.

[8]张志强,许建峰,苏志国.树脂层析法脱色和浓缩紫杉醇[J].高校化学工程学报,1999(2):161-164.

[9]顾贵洲,季圣豪,熊南妮,等.超临界CO2流体萃取东北红豆杉中紫杉醇的研究[J].化学工程,2018,46(12):1-4.

[10]郝婧玮,梅念念,渠利霞,等.UV-B对红豆杉不同提取方式紫杉醇含量的影响[J].江苏农业科学,2019,47(21):266-269.

[11]詹观明,陈飞虎.植物细胞中紫杉醇提取物在癌症化疗中的成本效果分析[J].基因组学与应用生物学,2019,38(9):4371-4376.

[12]金洪顺,楼惠琴,蒋世春,等.从红豆杉中提取紫杉醇的工艺研究[J].广州化工,2014,42(10):88-91.

[13]郭立佳,陶文沂,徐锋,等.HZ818树脂在紫杉醇初分离工艺中的应用[J].食品与生物技术学报,2006(5):40-43.

[14]李丽丽,周启超,孙曦晓,等.连续硅胶柱色谱法快速纯化紫杉醇[J].黑龙江医药,2013,26(1):28-31.

[15]董慧茹,雒丽娜,郑云,等.薄层色谱法分离紫杉醇和三尖杉宁碱[J].理化检验(化学分册),2007(6):472-475.

[16]王可兴,王宏,韩静,等.紫杉醇分子印迹聚合物在固相萃取中的吸附和解吸[J].沈阳药科大学学报,2017,34(4):317-322.

宗春燕,苏学军.紫杉醇的提取及纯化方法研究[J].南方农机,2020,51(09):84+87.

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