彭依晴1a,刘爽1a,康泽鹏1a,杜晨阳1b,梁宗锁*1a,2
(1. 西北农林科技大学 a. 生命科学学院,b. 化学与药学院,陕西 杨凌 712100;2. 浙江理工大学 生命科学与医药学院,浙江 杭州 310000)
柴胡为我国大宗药材之一,其含有的主要活性成分柴胡皂苷具有抗氧化、抗炎、抗癌等药理作用,被广泛应用于中药方剂配伍和中成药生产中。传统柴胡皂苷提取方法存在时间长、效率低、损失大等问题,大大降低了柴胡原药利用率与生产效率。近年来,基于各种新兴技术与新型仪器的高效提取检测方法具有很大的开发和研究价值。综述了中药材柴胡活性成分柴胡皂苷提取纯化工艺及其成分检测手段的研究进展,为柴胡皂苷的开发应用和进一步研究提供理论依据。柴胡为伞形科植物柴胡(Bupleurum chinense DC.)或狭叶柴胡(Bupleurum scorzonerifolium Willd.)的干燥根,以根入药,是我国的大宗药材之一,主产于陕西、甘肃、山西等地。柴胡化学成分复杂,其中皂苷类(Saikosaponins, SS)为柴胡主要活性成分。有报道称已检测出的柴胡皂苷达100多种,而已被鉴定的皂苷结构中主要应用柴胡皂苷a(SSa)、柴胡皂苷b(SSb)、柴胡皂苷c(SSc)、柴胡皂苷d(SSd)。现代医学研究与临床应用表明柴胡皂苷具有抗炎[1]、抗抑郁[2]、抗感染[3]、抗氧化[4]、抗肿瘤、抗肝纤维化[5]等药理作用,具有很高的药用价值。为保证柴胡制剂的药用品质,利用合适高效的提取工艺与检测手段尤为重要。近年来,随着现代科技的创新发展,新型技术已广泛应用于皂苷的提取与测定。本文综述了我国近二十年来柴胡皂苷提取工艺及检测手段的研究进展,旨在为柴胡皂苷高效利用与提取检测提供理论依据。
1 柴胡皂苷有效成分的提取分离技术
传统技术提取柴胡有效成分多用水和有机试剂作为溶媒,例如煎煮法、回流法、浸渍法等。传统方法消耗大量热能,操作工序繁多,成分收率低,劳动强度大,且高温环境会破坏有效成分结构,降低提取物品质。随着现代科技发展,新型辅助提取技术广泛应用于中药有效成分提取纯化中,大大提高了提取效率和质量。除此之外,还有半仿生法、膜分离法等提取技术,但在提取柴胡皂苷中应用较少。
1.1 水煎煮法
汤剂是中草药临床用药主要形式之一。传统柴胡中成药生产过程中,常用煎煮法提取有效成分。反复煎煮过程使有效成分逐渐溶于煎煮液中。有研究表明柴胡煎煮后的药渣中仍含有大量皂苷,需煎煮数次才能充分提取。1.2 浸渍法
浸提法利用合适的溶剂(多为水和乙醇)常温或低温下浸泡中药材。中药材经过浸润、渗透、溶解、扩散等过程,促使有效成分浸出。由于柴胡中富含挥发油成分,浸渍法相较于水煎法,一定程度避免挥发油随水蒸气挥发,同时低温保证原生皂苷结构不被破坏,保证药材功效。工业中也利用浸渍法生产酊剂类药物,适用于热敏性中药材成分的提取。但水作溶剂易导致提取液出现霉变现象,现多用有机溶剂作为提取剂。1.3 醇沉法
中药材中的大多数有效成分易溶于有机溶剂(乙醇),杂质沉淀,达到分离目的。实际工业生产中常利用醇沉法制备中药浸膏。一般在醇沉前需对原材料进行煎煮,对提取液浓缩后低温醇沉。醇沉得率与浓缩密度密切相关,控制合适的提取液密度尤为关键。密度过大,提取液粘度过大,易结块,降低乙醇溶解效率;密度过小,增加乙醇消耗量大,成本增加。1.4 回流法
工业生产上广泛采用热回流法提取柴胡皂苷,其中提取时间、温度、溶剂浓度、料液比和pH值等参数对总皂苷提取效率影响显著。姬海刚等[10]确定了回流法最优提取工艺:69%乙醇、料液比为1∶20(g/mL)、61 oC条件下回流2.5 h,柴胡皂苷得率为3.12%。1.5 超声法
在超声波条件下,提取体系强烈震动,产生机械效应、空化效应、热效应等效应,使分子间运动速度增加,介质穿透能力增强。1.6 萃取法
萃取法常在超声法或回流提取法后进行萃取处理,进行柴胡皂苷的富集与纯化,提高提取率。常用提取溶剂为正丁醇饱和水溶液。1.7 固相萃取柱提取法
固相萃取前进行萃取柱的纯化和活化处理,预分离混合物随流动相在固定相上经历反复吸附洗脱再吸附再洗脱,从而达到分离纯化目的。柴胡皂苷元极性较小,而氧化铝或硅胶具有较强吸附力,固相萃取柱对其粗提液进行净化,可得到精制柴胡皂苷,一般用于制备色谱供试液。固相萃取柱法可分湿法和干法两种。1.8 大孔树脂提取技术
大孔树脂是一种非离子型有机高聚吸附材料,具有良好的网状结构和较大的比表面积。吸附过程中,吸附质与吸附剂间依靠产生的作用力选择性吸附,吸附后洗脱液洗脱解吸,实现提取物的纯化与分离。工业和实验室中利用大孔树脂对柴胡皂苷吸附能力强,对糖类吸附能力差的特点提纯与富集柴胡皂苷。用于纯化柴胡皂苷的大孔树脂材料种类繁多。1.9 闪式提取法
闪电提取法的核心设备是闪电提取器,其依据组织破碎原理,利用内外刀刃产生高速剪切力和搅拌力,使中药材迅速破碎至40~60目的细小颗粒。在高速转动刀刃形成的强力涡流下,药材颗粒与溶剂达到溶解平衡状态。同时内刃旋转、外刃固定所产生的负压涡流产生分子渗透现象,促使溶解。此法仅需极短时间即可完成提取,极大提高提取效率。陈良胜等[22]研究发现,闪式提取最佳工艺为料液比1∶12(g/mL),75%乙醇提取2 min。提取皂苷含量远高于经典乙醇回流法,且提取时间仅为回流法的1/90。1.10 微波法
微波提取技术是近年来发展的新型萃取方法。微波射线能够透过细胞壁,使植物细胞内的极性物质(水分子)吸收微波能量,细胞内温度升高、压力增大导致细胞壁破碎,有效成分释放被溶剂溶解。在微波功率为360~400 W、乙醇浓度为47~50%、温度为73~74 oC、时间为5.8~6.0 min的条件范围下提取的柴胡皂苷产率高达90%以上。1.11 超临界提取技术
超临界流体(CO2)具有类液体密度性质,有高扩散性、低毒性、低临界温度等特点。超临界流体萃取是将处于温度高于临界温度、压力高于临界压力的热力学状态的流体作为萃取剂,从液体或固体中萃取出特定成分。超临界提取操作温度低,无溶剂残留,适用于对含有受热不稳定中药成分的中药提取。有研究表明利用超临界提取器在压力3.5×107 Pa,温度45 oC条件下静态提取3 h所得柴胡皂苷分离度好,SSa、SSc、SSd得率分别为0.12%、0.16%、0.96%[25]。1.12 新型提取法
目前,国内仍在探究高效、简便的新型提取方法,例如电磁裂解法,可避免常规提取方法可能造成的高耗能、成分损失等问题。2 柴胡皂苷有效成分的检测鉴定技术
柴胡皂苷检测技术方法多。传统检测法包括比色法、薄层色谱扫描法等,其灵敏度、精密度、重新性较差,但设备要求低,操作过程方便简单。随着科技不断创新发展,众多新技术应用于柴胡含量测定与鉴定,如毛细管电泳法、高效液相色谱法等,其对成分检测更精确,甚至能够定量定性分析。柴胡中成分种类繁多,选择合理的成分含量测定方法尤为重要。
2.1 紫外分光光度法(UV)
紫外分光光度法是一种经典检测方法。操作简单、灵敏,不仅能够检测有色物质,还能检测含共轭结构等有紫外吸收的无色物质,常用于柴胡总皂苷含量的测定。在测定时通常加入显色剂,如浓硫酸、香草醛-浓硫酸、香草醛-冰醋酸、香草醛-高氯酸等,柴胡皂苷可与其反应显色,在特定可见光波长下进行定量检测。2.2 薄层色谱扫描法(TLCS)
薄层扫描法是一种微量分析方法,广泛用于制剂的质量控制。采用高效硅胶薄层板,吸取供试品点于薄层板上,利用合适的展开剂和显色剂展开、显色。将玻璃夹封、胶带固定好的薄层板立即置于扫描仪中单波长扫描,即可测定供试品吸光度积分值和对照品吸光度积分值。2.3 毛细管电泳法(HPCE)
毛细管电泳法结合电泳技术与微柱分离技术。各组分的电泳淌度与分配系数存在差异,在高压产生的强电场下,各组分在石英毛细管内被分离。此法前处理简单,重现性好,溶剂用量少。2.4 高效液相色谱法(HPLC)
2.4.1 紫外光检测(HPLC-UV)
目前多采用基于紫外检测的高效液相色谱法测定柴胡皂苷种类与含量。赵森铭[34]对柴胡对照品溶液分别进行200~400 nm波长扫描后发现,SSa在209 nm处有最大吸收,SSd在205 nm处有最大吸收。2.4.2 蒸发光散射检测(HPLC-ELSD)
蒸发光散射检测器是一种通用质量型检测器,流动相由热气流使之气化喷雾,易于溶剂挥发。待分析检测物质微粒通过一狭窄光束散射,由光电倍增管收集。蒸发光散射检测响应值取决于所分析成分被气化颗粒的数目和大小,不受分子结构的影响,解决了紫外光定量分析检测时,齐墩果烷型三萜皂苷仅有一个双键,导致仅有较弱紫外末端吸收的弊端。2.4.3 质谱检测(LC-MS)
目前,质谱技术的广泛应用可以实现对中草药中复杂混合物更准确的定量和定性分析。质谱能够对液相色谱分离的有效成分进行逐个分析,得到其结构与含量信息。相比传统光谱学紫外分光检测器(UV、ELSD)含量检测方法,质谱作为通用型检测器,对各种组分均有较好的信号响应。3 结论
在柴胡皂苷提取过程中,应注意温度及pH值对皂苷结构的影响。柴胡皂苷中Ⅰ型原生皂苷SSa、SSc、SSd等结构不稳定,在高温或酸性条件下,环氧醚键易断裂转化为Ⅱ型柴胡皂苷SSb1、SSb2等次生皂苷。因此,在提取柴胡中皂苷时建议低温、碱性环境下提取。但应控制碱性强度,防止碱性过大导致乙酰类柴胡皂苷脱去乙酰基。
现阶段柴胡皂苷的提取、检测技术已相对成熟。在提取和检测过程中,单一方法不能够满足要求时,可采用多法联用技术,提高效率。
引用本文:彭依晴,刘爽,康泽鹏,等.柴胡皂苷提取工艺及其含量测定研究[J].化学试剂, 2021, 43(12): 1677-1682.