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离子液体在中药化学成分提取中的研究进展

2023-10-25 163 上传者：管理员

摘要：离子液体具有优异的溶解性、高稳定性和不易挥发的特点，能够有效地提取中药中的有效成分，并能在高效率和环境友好的条件下实现绿色提取。离子液体作为一种新型的绿色溶剂，在中药化学成分的提取过程中已经得到了广泛应用。本文主要对近年来国内外报道的离子液体在中药化学成分提取中的研究进展进行综述和梳理，以期为离子液体在中药化学成分提取领域的应用提供参考。

关键词：
中药
化学成分
提取
离子液体
绿色溶剂
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近年来，我国在中药成分的提取方面多采用溶剂提取法，传统的提取溶剂主要有水、乙醇和石油醚等，这些溶剂具有提取率低、消耗能源、污染环境、挥发性高及毒性大等缺点。随着绿色化学所涉及的范围越来越广，符合可持续发展的新型绿色溶剂得到了越来越多的关注，其中离子液体（Ionic liquids）成为了研究最多的中药传统提取溶剂的替代溶剂之一[1]。

离子液体是一种由离子组成的液体，通常由有机阳离子和无机或有机阴离子组成，在低于100℃时以液体形式存在[2]，离子液体可以通过一步合成法和两步合成法合成[3]。离子液体提取中药化学成分具有以下优点:（1）离子液体具有很强的热稳定性；（2）离子液体具有较高的选择性；（3）离子液体具有低挥发性；（4）离子液体具有较强的可回收性；（5）离子液体具有较大的极性，有优异的溶解能力[4,5,6,7]。本文通过文献分析，总结了离子液体在中药化学成分提取方面的研究进展，为新型绿色溶剂提取中药提供一定的参考。

1、离子液体在中药化学成分提取中的应用

1.1 黄酮类化合物

Fan[8]等通过合成1-丙基-3-甲基咪唑氯盐（[C3mim]Cl）离子液体接枝修饰SiO2形成吸附体系[C3mim]Cl@SiO2，对黄芩根中的黄芩苷进行吸附纯化，发现[C3mim]Cl@SiO2具有良好的吸附能力和解吸能力，且至少可以重复使用7次而不损失其吸附效率。在吸附纯化能力比较实验中，传统的黄芩苷吸附剂商用HPD-100大孔树脂和聚酰胺树脂吸附时间分别为180min和20min，吸附纯化后的黄芩苷纯度分别为58.3%和33.86%，而[C3mim]Cl@SiO2的吸附时间仅为10min，吸附纯化后的黄芩苷纯度达到了96.5%。这些结果表明，离子液体是制备硅基材料的理想介质，在中药有效成分的吸附纯化方面也具有巨大的潜力。郝翠[9]等通过8种咪唑类离子液体对黄芩中6种黄酮类化合物进行提取，发现1-丁基-3-甲基咪唑碘盐（[Bmim]I）提取效率最佳，并采用Box-Behnken响应面法优化了提取工艺，还通过MTT法和Griess法测定了离子液体提取的黄芩总黄酮对RAW264.7细胞体外抗炎活性，结果显示，离子液体提取的黄芩总黄酮具有良好的抗炎活性。张华[10]等以9种咪唑类离子液体作为提取溶剂，通过超声辅助的方法提取荷叶中的黄酮，发现1-己基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（[C6mim]BF4）对荷叶中黄酮提取效率最佳，通过Box-Behnken中心组合设计进行了响应面优化，离子液体浓度为0.9mol·L-1，固液比为1∶25(g∶mL），超声功率为186W，超声时间为24min，提取温度70℃。以此优化工艺荷叶黄酮提取率为4.65%，并测得其提取物具有良好的抗氧化活性。张彦[11]等用4种咪唑类离子液体的醇溶液对猫眼草中的黄酮化合物进行提取，发现1-丁基-3-甲基咪唑溴盐（[BMIM]Br）提取效率最佳，通过响应面优化最佳工艺，当离子液体与醇的体积比为1∶6、固液比为1∶50(g∶mL）、提取温度为40℃、超声时间为60min，猫眼草黄酮提取率为（15.8±0.9）%，与相同条件下的乙醇溶液提取相比，黄酮提取量提高了两倍多，为离子液体进一步完全取代有机溶剂的提取工艺研发提供参考依据。

1.2 多酚类化合物

王佳[12]等通过对比乙醇和离子液体醇溶液提取姜黄中多酚类化合物姜黄素的最佳工艺和提取率，得到乙醇提取最佳工艺为：提取温度为65℃,乙醇浓度为85%,料液比为1∶40(g∶mL）,提取时间为90min，姜黄素的提取率为0.98%；离子液体提取最佳工艺为：提取温度为65℃,乙醇浓度为75%,料液比为1∶60(g∶mL）,提取时间60min，姜黄素的提取率为1.296%。结果证明，离子液体可以缩短提取时间，减少了乙醇的使用量，并且提取率高于乙醇。谭索[13]等在此基础上通过离子液体辅助酶法从姜黄中提取姜黄素，通过离子液体和纤维素酶破坏姜黄的细胞壁，且离子液体可以提高纤维素酶的活性，经Design-Expert 10.0分析优化提取工艺，姜黄素最佳提取率为5.882%，而同等条件下50%乙醇的提取率4.595%。结果表明，离子液体有效缩短了酶解时间，提高了姜黄素的提取率，且减少了有机试剂的使用，为姜黄素的资源开发利用提供了新思路。我国玉米须资源丰富，但由于其生物活性成分复杂，提取纯化工艺不完善造成其利用度极低。陈洪玉[14]等通过对比酶解回流辅助超声法、直接超声提取法和离子液体辅助提取法对玉米须中多酚的提取率，发现离子液体1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（[Emim]BF4）对多酚的提取率最高，达到了30.26μg·mL-1，推测离子液体对玉米须细胞壁的破坏能力要强于纤维素酶的酶解能力，这为玉米须中药用成分的提取提供了参考。

1.3 多糖类化合物

Yang P[15]等通过选用廉价易获得的离子液体1-丁基3-甲基咪唑氯盐（[C4mim]Cl）分别和K3PO4、KH2PO4、Na2CO3和KOH的水溶液形成双水相系统，用于提取分离霍山石斛茎中的蛋白质和多糖，结果显示，1-丁基3-甲基咪唑氯盐和K3PO4形成的双水相系统分离纯化效果最佳。在此双水相系统中，由于多糖和水分子之间的氢键作用和离子液体和蛋白质之间的静电疏水作用导致分层，多糖提取率高达93.4%，为多糖化合物的提取分离提供了新的方向。黄冬婷[16]等用4种咪唑类离子液体对人参多糖进行提取，发现1-己基-3-甲基咪唑溴盐（[C6mim]Br）的提取效率最高，通过单因素实验和正交实验进行实验条件的优化，得到最佳提取工艺：离子液体水溶液浓度为8g·L-1、料液比为1∶40(g∶mL）、提取温度为80℃、超声时间为30min，人参多糖提取量达到了172.89mg·g-1，并验证了其多糖提取物具有良好的抗氧化性。粟敏[17]等通过离子液体-微波辅助法提取多花黄精中多糖，测得离子液体对多糖的平均提取率为12.79%。

1.4 木脂素类化合物

Wu[18]等通过对纯中药制剂苏黄止咳胶囊中木脂素进行定性定量分析，以期作为检测苏黄止咳胶囊的质量标准，采用3种离子液体的乙醇溶液、乙醇和离子液体的单一溶液对苏黄止咳胶囊的木脂素进行提取，发现1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐（[Amim]Cl）∶1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐（[Emim]OAC）∶1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（[Emim]BF4）为1∶5∶5时提取效率最佳，相比乙醇和离子液体的单一溶液，15种木脂素提取率明显提高，其中7种木脂素的提取效率提高了20%以上，总木脂素提取率提高了47%。李琼婕[19]等用4种咪唑类离子液体作为萃取剂，分别和MgSO4、Na2CO3形成离子液体/盐双水相，并通过漩涡辅助此双水相对五味子中的7种木酯素类化合物进行提取，发现由亲水性离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（[C4mim]BF4）和MgSO4组成的双水相体系提取效果最佳，较传统提取方法具有快速提取、萃取剂用量少和高提取率等优点，为离子液体提取木脂素类化合物提供了可行性。

1.5 脂类化合物

李晓严[20]等通过超声辅助6种咪唑类离子液体的乙醇溶液提取栀子中的西红花苷，发现1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（[Bmim]BF4）提取效率最佳，通过响应面法优化提取工艺为：离子液体浓度为0.8mol·L-1、超声时间为40min、料液比为1∶20(g∶m L），提取率达到了1.13%，在同等条件下70%乙醇溶液作为溶剂时提取率为0.85%，证明离子液体对西红花苷的提取效率要优于乙醇。

1.6 其他

Fan[21]等采用微波辅助6种咪唑类离子液体对大黄中的大黄酸和大黄素进行提取，发现1-丁基-3-咪唑甲磺酸盐（[BHim]MeSO3）在浓度80%、液固比1∶40(g∶mL）、微波辐照时间50s、微波辐照功率280W的工艺下提取效率最佳，对大黄酸和大黄素的提取率分别为7.8mg·g-1和4.0mg·g-1，高于同等条件下的甲醇、三氯甲烷和低共熔溶剂。王崑仑[22]等用16种离子液体辅助超声对大麻叶中的大麻二酚进行提取，发现1-甲基-3-辛基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐（[C8mim]NTF2）提取效果最佳，并且高于同等条件下甲醇和乙醇对大麻二酚的提取率。由于大麻二酚属于亲脂性化合物，根据相似相溶的原理，推断出不同类型离子液体对大麻二酚的提取效率由离子液体阴离子亲脂性和阳离子碳链长度决定。Luo[23]等用微波辅助4种咪唑类离子液体提取砂仁中的精油成分，发现1-丁基-3-甲基咪唑氯盐（[C4mim]Cl）提取效率最佳，在最佳提取工艺条件下提取率为（3.753±0.119）%，并探讨了离子液体高效率提取砂仁中精油的两种机制：（1）离子液体促进了纤维素链的裂解；（2）离子液体通过非共价相互作用破坏了纤维素的网状氢键结构。Shi[24]等通过传统的水蒸馏法提取茴香中精油成分耗时2.89h才得到0.0193mL·g-1的精油，而微波辅助离子液体提取只需要更短的时间便提取到了0.0363mL·g-1的精油，且精油成分更加丰富。

2、结语

将离子液体应用于中药有效成分提取有很多优点：提取效率更高，提取条件温和，操作简便，而且不燃爆、不挥发、损耗小、耗能低。离子液体作为一种绿色新型溶剂，在中药提取领域以其强大的优势逐渐得到了广泛应用。离子液体提取中药化学成分的研究将进一步推动中药的发展，为保护和发掘中药资源提供了一种新的方法。相信在未来，离子液体提取将更加进一步地应用于中药研究领域，让我们拭目以待。

参考文献:

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基金资助:国家自然科学基金项目(82204776);黑龙江中医药大学优秀青年教师支持计划项目(15041180127);黑龙江中医药大学大学生科技创新项目(2021-2,X202110228002); 黑龙江省博士后启动金项目(LBH-Q21184);黑龙江省省属本科高校中央支持地方高校改革发展资金优秀青年人才项目(2021ZYYQLG002);黑龙江省中医药管理局黑龙江省中医经典普及文化项目(ZYW2022-083);黑龙江省中医药管理局项目(ZHY18-042);黑龙江省教育科学规划重点课题资助项目(GJB1422254);黑龙江省大学生创新创业训练计划项目(S202210228060);

文章来源:焦傲傲,金爽,李慧玲等.离子液体在中药化学成分提取中的研究进展[J].化学工程师,2023,37(10):79-81+102.