CN115466256B - 一种从苦豆子中提取分离纯化苦参碱和槐定碱的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种从苦豆子中提取分离纯化苦参碱和槐定碱的方法，属于化合物提取技术领域。所述方法为：(1)从苦豆子粉末中抽提油脂类化合物，得苦豆子油以及脱脂处理的苦豆子粉末；(2)用含有机溶剂的水溶液提取苦参型总生物碱；(3)加入还原剂，得到还原后的苦参总碱提取液；(4)采用大孔吸附树脂吸附饱和，采用醇溶液进行目标产物的洗脱；(5)脱色树脂处理；(6)苦参碱与金属离子络合，经离子交换树脂纯化后将金属离子去除；(7)最后通过结晶和重结晶获得苦参碱纯品和槐定碱纯品。本发明所采用的方法简化了工艺流程，同时大量降低生产成本，改变了现有生产工艺中毒性较大的问题，提高苦豆子生物碱的产量，更适合于工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及化合物提取技术领域，尤其是涉及一种从利用度较低的植物苦豆子中同时提取、纯化、制备医药及化妆品原料的苦参碱、槐定碱的生产工艺。。
背景技术
苦豆子(Sophora alopecuroides L.)是我国西北地区常见的中药材，资源十分丰富。早在1930年，来源于苦豆子中的苦参碱就被列入《美国药典》。我国自主研制的治疗腹泻新药苦豆子生物碱制剂“苦豆子片”，被正式载入1977年版《中国药典》，现改名为“克泻灵片”。
苦豆子的有效成分生物碱含量相当高，其药用活性成分主要为苦参碱和槐定碱。现代药理学研究表明上述两种生物碱具有抗感染、抗肿瘤、增强机体免疫力等功效。例如苦参碱在抗肿瘤、抗菌、抗病毒、抗心率失常、免疫调节等方面具有重要的药理活性；槐定碱是一种基于喹啉的生物碱，有抗炎作用、抗病毒作用、心肌保护作用和保肝作用。
因此，对苦豆子中氧化苦参碱、槐定碱等有效开发与利用成为研究的热点。但其产业尚处于成长初期阶段，实用的提取纯化工艺较复杂，且纯度较低，研究适用大规模的生产苦参碱和槐定碱的工艺也比较少。生物碱类化合物大多数以盐的形式存在于中草药中，少数弱碱不易或不能与酸生成稳定的盐而以游离碱的形式存在。
当前，苦豆子生物碱提取主要采用酸水浸提，辅助超声波方法。根据各单体生物碱的极性的不同，通常采用液液萃取技术对其进行分离纯化，但是液液萃取技术萃取溶剂使用大量的毒性溶剂，如氯仿等萃取试剂，对光敏感，遇光照会与空气中的氧作用，逐渐分解而生成剧毒的光气(碳酰氯)和氯化氢。污染环境，操作较为危险，生产成本高，操作步骤繁杂，且苦豆子单体生物碱的含量较低。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种从苦豆子中提取分离纯化苦参碱和槐定碱的方法。本发明所采用的方法简化了工艺流程，同时大量降低生产成本，改变了现有生产工艺中毒性较大的问题，提高苦豆子生物碱的产量，更适合于工业化生产。
本发明的技术方案如下：
一种从苦豆子中提取、分离、纯化苦参碱及槐定碱的方法，包括以下步骤：
(1)采用有机溶剂从苦豆子原料粉末中抽提油脂类化合物，得苦豆子油以及脱脂处理后得到的苦豆子粉末；
(2)用含有机溶剂的水溶液从脱脂处理的苦豆子粉末中提取苦参型总生物碱，得到苦参总碱提取液；
(3)在苦参总碱提取液中加入还原剂，得到还原后的苦参总碱提取液；
(4)然后采用大孔吸附树脂将还原后的苦参总碱提取液吸附饱和，用去离子水洗去未被吸附的残余成分和水溶性杂质，然后采用醇溶液进行目标产物的洗脱，洗脱液经减压浓缩后得槐定碱与苦参碱的混合浓缩液；
(5)苦参碱与槐定碱的混合浓缩液经过脱色树脂处理，得到无色或浅黄色的苦参碱与槐定碱的混合提取液；
(6)脱色后的苦参碱与槐定碱的混合提取液中的苦参碱成分可以与金属离子络合形成苦参碱金属络合溶液，苦参碱金属络合溶液经过离子交换树脂纯化；纯化后通过络合分解反应与氢氧化物沉淀法将金属离子去除，得到苦参碱精品液和槐定碱精品液；
(7)最后通过结晶和重结晶的过程获得苦参碱纯品和槐定碱纯品。
进一步地，步骤(1)所述苦豆子油的制备方法为：
A1、将苦豆子粉碎处理，过20-50目筛，得到苦豆子原料粉末；
A2、然后采用滤纸包将苦豆子原料粉末包裹，放入索氏提取器中，加入脱脂醚类有机溶剂进行脱脂；
A3、随后进行减压浓缩，去除醚类有机溶剂，得苦豆子油；
其中，步骤A2所述醚类有机溶剂为石油醚。
进一步地，步骤(2)所述提取苦参型总生物碱的方法为：
B1、将脱脂后得到的苦豆子的豆渣烘干，用质量为8-12倍的苦豆子粉末的含有机溶剂的酸性极性水溶液于50-90℃条件下提取三次，每次0.5-2.5h；所述含有机溶剂的酸性极性水溶液中的有机溶剂的质量分数为55％-85％；
B2、合并三次滤液，然后减压浓缩，回收有机溶剂，得到苦参总碱提取液；
所述酸性极性水溶液为盐酸溶液，所述有机溶剂为乙醇。
优选的，步骤(3)所述的还原剂为亚硫酸氢钠。
进一步地，步骤(4)所述大孔吸附树脂吸附饱和及醇溶液洗脱的方法是：
C1、以步骤(3)得到的还原后的苦参总碱提取液为原料液，调节pH＝7-9，过滤，然后采用大孔吸附树脂富集吸附至饱和；
C2、用不少于5倍量的水进行洗涤，洗去非生物碱以及未被吸附的水溶性杂质；
C3、用5-6倍树脂量的醇溶液以2-4倍树脂量/小时的流速洗脱吸附的苦参碱与槐定碱得到混合洗脱液；所述倍数为体积比值；
C4、将所得混合洗脱液在-0.06～-0.09MPa、40～45℃条件下，经减压浓缩，即得苦参碱和槐定碱的混合浓缩液。
优选的，步骤(4)所述大孔吸附树脂为LX-3020。
进一步地，步骤(5)所述脱色处理的方法为：将褐色的苦参碱与槐定碱的混合浓缩液稀释10-15倍，经过脱色树脂处理，其中所述的脱色树脂是LX-6703。
进一步地，步骤(6)所述与金属离子络合和纯化的方法为：
D1、将脱色后的苦参碱与槐定碱的混合提取液与金属离子进行络合；
D2、然后用强酸性阳离子交换树脂进行精细纯化；
D3、纯化之后进行络合反应分解反应，采用氢氧化物沉淀法使金属离子沉淀去除；
步骤D2中，混合提取液中的槐定碱部分未发生金属络合，在通过离子交换树脂柱时直接从树脂柱中泄露，泄露部分收集起来即为槐定碱精品液。
优选的，所述金属离子为Cu离子，所述强酸性阳离子交换树脂优选为TulsimerCH-90。
进一步地，步骤(7)所述结晶和重结晶的过程包括以下步骤：
E1、调节苦参碱精品液的pH为9，减压浓缩，加2倍量石油醚进行结晶，得到苦参碱晶体；
E2、将得到的苦参碱晶体溶解于水溶液搅拌，再次减压浓缩，加入3倍量石油醚进行重结晶，得苦参碱纯品；
E3、调节槐定碱精品液的pH为13，减压浓缩，加2倍量石油醚进行结晶，得到槐定碱晶体；
E4、将得到的槐定碱晶体溶解于水溶液搅拌，再次减压浓缩，加入3倍量石油醚进行重结晶得槐定碱纯品。
进一步地，步骤(6)所述与金属离子络合和纯化的方法为：
D1、向脱色后的苦参碱和槐定碱粗提液中加入金属离子以及络合剂，如Cu离子使之形成金属离子苦参碱络合物；
D2、然后通过强酸性离子交换树脂细纯化，将离子交换树脂填充入玻璃柱中，压实，每次上样2％-5％；
D3、纯化后在75-90℃加热进行络合物分解反应、调节溶液pH使金属离子沉淀去除，过滤、减压浓缩、蒸干得到槐定碱精品、苦参碱精品。
本发明有益的技术效果在于：
1、本发明首先使用索氏提取器技术先将苦豆子中的脂类油脂部分分离出来，制备出苦豆子油，与不进行脱脂工艺比较，降低了后期大孔吸附及离子交换树脂工艺阶段的流速、吸附压力等问题，降低吸附过程中堵塞问题，大大增加了放大工艺的运行稳定性，且获得了苦豆子油，因此提升了苦豆子资源化综合利用的利用率。
2、本发明在步骤(2)中采用酸性乙醇提取苦豆子生物碱，与单独乙醇提取、单独酸水提取、增大了苦豆子总碱、槐定碱和苦参碱含量。
3、本发明采用大孔吸附树脂树脂分离纯化槐定碱、苦参碱的生产工艺。与现有技术相比，本发明采用大孔吸附树脂对苦豆子总碱进行吸附、水洗、洗脱，并且经过还原处理得到槐定碱和苦参碱提取混合液，通过可重复利用的离子交换系统，使苦参碱与Cu金属离子发生络合反应，根据离子交换系统对于金属离子的选择性以及吸附量，将槐定碱与苦参碱混合液分离得到各自单体液，且通过络合分解反应与氢氧化物沉淀法将溶液中金属离子去除，最后通过一定的结晶与重结晶的方法得到槐定碱精品和苦参碱精品。本发明采用大孔吸附树脂偶联金属络合离子交换系统，取代了传统液液萃取工艺，更加安全高效，安全，大大提高了生产效率以及槐定碱和苦参碱纯度；
4、与现有技术相比，本发明提取溶剂未采用氯仿，甲苯等毒性大、价格昂贵的有机溶剂。
5、本发明采用大孔吸附树脂偶联金属络合离子交换系统，工艺流程简单，效率更高，且更有利于企业工业化生产。
附图说明
图1为苦参碱与槐定碱混合粗提液HPLC检测图；
图2为槐定碱重结晶HPLC检测图；
图3为苦参碱重结晶HPLC检测图；
图4为重结晶纯化后槐定碱产品质谱图；
图5为重结晶纯化后苦参碱产品质谱图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进行具体描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
(1)取苦豆子果实，粉碎后过50目筛，然后用滤纸将粉末进行包裹，放入索氏提取器中，加入8倍苦豆子干重(w/w)的石油醚溶剂，进行脱脂，将脱脂石油醚液减压浓缩，得苦豆子油以及脱脂处理的苦豆子粉末。
(2)取脱脂后的苦豆子粉末，用8倍苦豆子粉末干重(w/w)的质量分数为80％的盐酸酸性乙醇溶液进行提取，于70℃下提取三次，每次0.5h，完成后合并三次滤液，然后进行减压浓缩除去乙醇，得苦参总碱提取液。
(3)在苦参总碱提取液中加入过量的亚硫酸氢钠，将苦参总碱提取液进行还原处理。
(4)以还原后的苦参总碱提取液为原料，加入NaOH调节pH＝7，过滤，然后采用LX-3020大孔吸附树脂富集吸附至饱和；
然后采用5倍柱体积量的去离子水洗去未吸附的非生物碱和可溶性的杂质；
随后采用3倍量的15％的乙醇水溶液以1BV/h洗去极性较大的生物碱杂质，再用3倍柱体积的65％乙醇的水溶液以1BV/h洗脱目标物质；
洗脱液经过-0.08MPa、50℃条件下经过减压浓缩，得苦参碱和槐定碱混合浓缩液。
(5)对褐色的槐定碱和苦参碱混合浓缩液先进行稀释处理，稀释12倍，然后过LX-6073脱色树脂处理，得到无色或浅黄色的苦参碱与槐定碱的混合提取液，HPLC检测图如图1所示。
(6)向脱色后的槐定碱与苦参碱的混合提取液中加入200mL浓度为1mol/L的Cu(ClO4)·6H2O以及30mL无水乙醇，在60℃下加热反应6h，直至形成蓝色溶液；
将形成的蓝色溶液真空浓缩除去有机试剂，采用强酸性阳离子交换树脂TulsimerCH-90进行吸附，纯化之前将Tulsimer CH-90强酸性阳离子交换树脂转型成Na+型，将所得苦参碱金属络合溶液作为吸附液，利用恒流泵将其抽入玻璃层析柱中，从玻璃层析柱顶部向下通过玻璃层析柱，流速控制在5mL/min，以每次10mL收集流出液；
当检测到有苦参碱络合物流出时，停止上样，用去离子水水洗2BV，再用0.05mol/LHCl以1BV/h速度洗脱，洗脱液在75℃下进行络合物的分解；
然后加入氢氧化钠去除解络合后的金属离子，减压浓缩至过饱和，得到苦参碱精品液。
其中，在步骤(6)中，混合提取液中的槐定碱部分未发生金属络合，在通过离子交换树脂柱时直接从树脂柱中泄露，泄露部分收集起来即为槐定碱精品液；
(7)将苦参碱精品液调节pH＝9，浓缩，加2倍量石油醚进行结晶，得到苦参碱晶体；
将得到的晶体溶解于水溶液搅拌，再次减压浓缩，加入3倍量石油醚进行重结晶得苦参碱纯品，经HPLC检测纯度达98.06％，HPLC如图3所示，质谱图如图5所示。
将之前经过阳离子交换树脂玻璃层析柱流下的槐定碱精品液调节pH＝13，减压浓缩，加2倍量石油醚进行结晶，得到槐定碱晶体；
得到的晶体溶解于水溶液搅拌，再次减压浓缩，加入3倍量石油醚进行重结晶得槐定碱纯品，经HPLC检测纯度达97.96％，HPLC如图2所示，质谱图如图4所示。
实施例2：
将实施例1步骤(1)中的石油醚替换成乙醚，其他操作和实施例1相同。计算粗脂肪的提取量，收集除去有机溶剂的油脂，放入90℃真空干燥箱内，直至恒重，测量油脂重量。结果如表1所示。
表1不同醚类试剂油脂提取量
| 试剂 | 油脂提取量 |
| 石油醚 | 0.190％ |
| 乙醚 | 0.106％ |
由表2可以看出，采用石油醚作为脱脂有机溶剂，油脂的提取量效果大于乙醚，所以优选石油醚作为脱脂溶剂。
对比例1：还原剂的选择。
按照实施例1所述的方法，将酸性乙醇所添加的还原剂亚硫酸氢钠用抗坏血酸、碘化钾和焦亚硫酸钠替换，按实施例1进行实验。研究表明，对比例1所使用的亚硫酸氢钠作为还原剂，其它几种还原效果都比亚硫酸氢钠的还原效果差，且将氧化苦参碱于氧化槐定碱还原为苦参碱或槐定碱效率低。
对比例2：大孔吸附树脂的选择。
按照实施例1所述的方法，将大孔吸附树脂用LX-T83、XDA-8G、HP816、、LX-361替换LX-3020，按照实施例1所述的方法进行实验。研究结果如表2所示。
表2不同大孔吸附树脂对于苦参碱的吸附量
| 大孔吸附树脂型号 | 吸附量mg/g |
| LX-T83 | 11 |
| XDA-8G | 16 |
| HP816 | 22 |
| LX-3020 | 30 |
| LX-361 | 25 |
由表2可以看出，LX-3020树脂在实施例1条件下较其它树脂有较高的吸附量，所以优选LX-3020。
对比例3：脱色树脂的优选
按照实施例1所述的方法，将使用的脱色树脂LX-6703用A-100、ASD-115、LSA-700B、LX-50替换，按照实施例1所述的方法进行实验。脱色后的颜色与标准比色液(2020药典专用)进行比色研究结果如下表3所示。
表3
| 脱色树脂型号 | 提取液稀释10倍初始色号 | 脱色树脂脱色结束色号 |
| A-100 | OY-10# | OY-6# |
| ASD-115 | OY-10# | OY-7# |
| LSA-700B | OY-10# | OY-3# |
| LX-6703 | OY-10# | OY-1# |
| LX-50 | OY-10# | OY-8# |
由表3可以看出，当使用LX-6703该树脂作为脱色树脂进行脱色处理时，可以将粗提液的颜色从标准比色液色号OY-10#变为OY-1#，脱色效果优于其他脱色树脂，所以优选LX-6703作为脱色树脂。
对比例4：阳离子交换树脂的优选
按照实施例1所述的方法，将使用的强酸性阳离子交换树脂Tulsimer CH-90用LX-1850、XR13B、XR157替换，并且全部转型成Na型离子交换树脂，按照实施例1所述的方法进行实验。利用层析柱和高效液相色谱检测，得到几种不同的强酸性阳离子交换树脂纯化后的的苦参碱的纯度情况如表4所示。
表4
由表4可以看出，当使用Tulsimer CH-90该离子交换树脂时，从脱色后的液体中分离纯化苦参碱和槐定碱的分离效果远远优于其他三种树脂，所以优选Tulsimer CH-90作为使用的离子交换树脂。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。
Claims (8)
1.一种从苦豆子中提取、分离、纯化苦参碱及槐定碱的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)采用有机溶剂从苦豆子原料粉末中抽提油脂类化合物，得苦豆子油以及脱脂处理后得到的苦豆子粉末；
(2)用含有机溶剂的水溶液从脱脂处理后得到的苦豆子粉末中提取苦参型总生物碱，得到苦参总碱提取液；
(3)在苦参总碱提取液中加入还原剂，得到还原后的苦参总碱提取液；
(4)然后采用大孔吸附树脂将还原后的苦参总碱提取液吸附饱和，用去离子水洗去未被吸附的残余成分和水溶性杂质，然后采用醇溶液进行目标产物的洗脱，洗脱液经减压浓缩后得苦参碱和槐定碱的混合浓缩液；
(5)苦参碱和槐定碱的混合浓缩液经过脱色树脂处理，得到无色或浅黄色的苦参碱与槐定碱的混合提取液；
(6)脱色后的苦参碱与槐定碱的混合提取液中的苦参碱成分可以与金属离子络合形成苦参碱金属络合溶液，苦参碱金属络合溶液经过离子交换树脂纯化；纯化后通过络合分解反应与氢氧化物沉淀法将金属离子去除，分别得到苦参碱精品液和槐定碱精品液；
(7)最后通过结晶和重结晶的过程获得苦参碱纯品和槐定碱纯品；
步骤(6)具体的操作方法包括：
D1、将脱色后的苦参碱与槐定碱的混合提取液与金属离子进行络合；
D2、然后用强酸性阳离子交换树脂进行精细纯化；
D3、纯化之后进行络合分解反应，然后采用氢氧化物沉淀法使金属离子沉淀去除，得到苦参碱精品液；
其中，在步骤D2中，混合提取液中的槐定碱部分未发生金属络合，在通过离子交换树脂柱时直接从树脂柱中泄露，泄露部分收集起来即为槐定碱精品液；
所述金属离子为Cu离子，所述强酸性阳离子交换树脂为Tulsimer CH-90。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述苦豆子油的制备方法为：
A1、将苦豆子粉碎处理，过20-50目筛，得到苦豆子原料粉末；
A2、然后采用滤纸包将苦豆子原料粉末包裹，放入索氏提取器中，加入脱脂醚类有机溶剂进行脱脂；
A3、随后进行减压浓缩，去除醚类有机溶剂，得苦豆子油；
其中，步骤A2所述醚类有机溶剂为石油醚。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述提取苦参型总生物碱的方法为：
B1、将脱脂处理后得到的苦豆子粉末烘干，用质量为8-12倍的苦豆子粉末的含有机溶剂的酸性极性水溶液于50-90℃条件下提取三次，每次0.5-2.5h；
所述含有机溶剂的酸性极性水溶液中的有机溶剂的质量分数为55％-85％；
B2、合并三次滤液，然后减压浓缩，回收有机溶剂，得到苦参总碱提取液；
其中，B1所述酸性极性水溶液为盐酸溶液，所述有机溶剂为乙醇。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述的还原剂为亚硫酸氢钠。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)具体的操作方法包括：
C1、以步骤(3)得到的还原后的苦参总碱提取液为原料液，调节pH为7-9，过滤，然后采用大孔吸附树脂富集吸附至饱和；
C2、用不少于5倍量的水进行洗涤，洗去非生物碱以及未被吸附的水溶性杂质；
C3、用5-6倍树脂量的醇溶液以2-4倍树脂量/小时的流速洗脱吸附的苦参碱与槐定碱得到混合洗脱液；所述倍数为体积比值；
C4、将所得混合洗脱液在-0.06～-0.09MPa、40～45℃条件下，经减压浓缩，即得苦参碱和槐定碱的混合浓缩液。
6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，步骤(4)所述大孔吸附树脂为LX-3020。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(5)所述脱色树脂处理的方法为：将褐色的苦参碱和槐定碱的混合浓缩液稀释10-15倍，然后经过脱色树脂处理；其中所述的脱色树脂是LX-6703。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(7)所述结晶和重结晶的过程包括以下步骤：
E1、调节苦参碱精品液的pH为8.5-9.5，减压浓缩，加2-3倍量石油醚进行结晶，得到苦参碱晶体；
E2、将得到的苦参碱晶体溶解于水溶液搅拌，再次减压浓缩，加入3-4倍量石油醚进行重结晶，得苦参碱纯品；
E3、调节槐定碱精品液的pH为12-13，减压浓缩，加2-3倍量石油醚进行结晶，得到槐定碱晶体；
E4、将得到的槐定碱晶体溶解于水溶液搅拌，再次减压浓缩，加入3-4倍量石油醚进行重结晶得槐定碱纯品。
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