黄酮类化合物(Flavonoides)的基本母核可认为是无苯基色原酮,有的具有良好的心脑血管药理活性,有的具有抗菌消炎作用,有的具有保肝作用。一般讲,游离苷元难溶或不溶于水,易溶于乙醇,因此,常用不同浓度的乙醇提取,黄酮苷类一般可溶于水也可溶于醇,可用水或不同浓度的乙醇提取,用水煎煮提取,亦将蛋白质、糖类等水溶性杂质一同提出,常用醇沉法、丁醇萃取法、聚酰胺柱层析法进行分离纯化;用乙醇回流提取,亦将树脂、蜡质、叶绿素、植物甾醇等脂溶性杂质提出,常用水沉法、碱溶酸沉法、丁醇萃取法、聚酰胺吸附层析法、交联PVP吸附层析法等分离纯化。上述是一般情况,对某一含黄酮的具体药材而言,应根据所含黄酮的水溶性及其含量的多少,除黄酮外的其有效部分及其性质、所含蛋白质、鞣质、树脂等杂质的情况以及药材所属植物部位不同(全草、根、茎、叶)等具体情况设计出不同的溶剂提取和不同的分离纯化工艺,经筛选试验,最终才能获得适宜的溶剂提取工艺和分离纯化工艺。
例如,我公司开发含银杏叶、淫羊霍、黄芩药材的注射剂,尽管以上三位药均含黄酮为主要有效成分,但使用的提取溶剂和提取工艺是不同的,分离纯化工艺亦是不同的。
银杏叶使用的药用部位是叶,淫羊霍为全草、黄芩为根茎;银杏叶除含黄酮有效成分外,还含有难溶于水的萜类内酯有效成分,银杏叶既含有游离黄酮也含有黄酮苷,因此,不宜用水提取,经试验,用水煎煮提取3次,黄酮的提取率仅为45%左右,而萜类内酯仅为30%;用70%乙醇回流提取3次,黄酮提取率和内酯提取率均可达90%,然后采用水沉、乙酸乙酯和丁醇萃取、聚酰胺吸附层析等分离纯化,提得的银杏叶提取物(中间体),质量可达国际标准,含黄酮醇苷大于24%,一般在28%左右,含总内酯大于6%,一般在8%左右,杂质(包括银杏酚酸类)均符合规定,烷基酚酸类限量,以氢化白果酸计,一般均在1ppm以下。
淫羊藿药用部位为全草,所含黄酮类有效成分以黄酮苷类形式存在,此外还含有多糖类有效成分,这些成分均溶于水。因此,可设计用水煎煮提取。经试验,用水煎煮提取3次,以总黄酮计,提取率可达90%以上,经醇沉、丁醇萃取、聚酰胺吸附层析,所得淫羊藿提取物(中间体)总黄酮纯度可达30%以上,用于制备注射液澄明度好,色度浅,久置不变色不析出沉淀;同时,用水煎者可同时将淫羊藿多糖提出,经醇沉而可将黄酮与多糖分离,不但有利于后续对黄酮和多糖的纯化,而且省时省事,降低成本。如果采用乙醇回流提取,提取率与水基本一致,但水沉分离困难,即使冷藏,亦难以澄清,不但操作麻烦、费时费工,而所提取物(中间体)纯度低,仅为15%左右,中间体制备的注射液,放置数周即产生混浊、沉淀;只用乙醇提取则不能将多糖提出,浪费资源。
黄芩(Scutellaria baicalensis Georgi)的药用部位为干燥根,主要有效成分为黄酮类化合物,主要以苷的形式存在,其抗菌消炎以黄芩苷(Baicalin)为主,其含量一般在4~5%。黄芩苷类可溶于水,黄芩苷接有葡萄糖醛酸,显弱酸性,溶于碱,遇较强的无机酸易析出。因此,黄芩苷的提取可采用水煎煮提取3次,提取转移率可达90%以上,然后采用酸碱处理,乙醇洗涤,得到的黄芩苷类提取物(中间体),以黄芩苷计,其纯度可达80%以上。
1.1.3 含生物碱药材提取、分离纯化辅料的选用
生物碱(alkaloids)是一类含氮的天然有机化合的,具广泛的生理活性。大多数生物碱呈碱性反应,分子中的氮原子与氨分子中的氮原子一样,有一对孤电子,对质子有一定程度的亲和力,当与酸反应中和后,氮原子可由三价转为五价而成盐;大多数生物碱不溶或难溶于水,但可溶于乙醇、乙醚、丙酮等有机溶剂,而生物碱盐类则相反;在药材中,大多数生物碱与有机酸结合成盐的形式存在,少数与无机酸结合成盐,有些生物碱碱性弱,以游离状态存在,还有部分与糖结合成苷类的形式存在。因此,药材中生物碱的提取,涉及到溶剂、浸出辅助剂等药剂辅料。应根据药材药用部位、所含生物存在的形式以及生物碱的溶解性,选择适宜溶剂或同时使用浸出辅剂进行提取。一般讲,游离存在的生物常用乙醇等有机溶剂回流提取;必要时加入一定的有机酸或无机酸作浸出辅助剂,使生物碱转成盐,用水作溶剂提取;以盐的形式存在或以苷的形式存在的生物既可用水提取亦可用稀醇提取,应根据提取转移率、 与随之提出杂质的多少以及后续分离纯化的难易选择适宜的溶剂和工艺进行提取。
我公司在研制人参四逆注射剂时,其中四逆汤中含有附片、甘草、干姜三位药材,其中附片是君药,主要有效成分为附子总生物碱,包括乌头碱(Aconitine)、次乌头碱(Hypaconitine)、塔拉乌头胺(Talalisamine)、新乌头碱(Mesaconitine)等多种生物碱,是强心、升压、抗心律失常、抗休克、抗心肌缺血、扩张外周血管的主要有效成分。传统的四逆汤,是将附子、甘草水煎煮提取,干姜采用水蒸气蒸馏芳香油,姜渣用水煎煮提取后与芳香油合并,再与附甘提取液合并。
参照传统的四逆汤提取方法,设计四逆提取液(中间体)如下:
a.首先将干姜进行水蒸气蒸馏,制备芳香水,再重蒸馏,收取重蒸馏的芳香水备用;
b.取附片、甘草、姜渣和重蒸馏后的芳香水残液,用水煎煮提取3次,以附片总生物碱为衡量指标,结果附子总生物碱提取转移率可达85%左右。附子和甘草合煎可达到减毒增效作用,乌头碱转为次乌头碱,毒性大大降低,而药效增强;与甘草合并煎煮,甘草酸类有利于与附子生物碱成盐,增加水中溶解度,有利于附子生物碱的提出。
c.粗提物经醇沉纯化,所得提取物(中间体)与红参提取物(中间体)制得的人参四类注射剂不仅透明度佳,久置不沉淀,而药理试验效果满意,毒性很低。
又如从千金藤(Slophania sinica Diels)根提取生物碱1-四氢巴马丁(Telrahyro palamatine),使用2%硫酸作浸出辅助剂,经渗漉工艺制得含生物碱硫酸盐的水溶液,经浓氨水调节pH值至10左右,让生物碱沉淀,收集沉淀干燥后得粗生物碱, 粗生物用乙醇回流,浓缩,冷藏即可得到较纯的四氢巴马丁。
再如从延胡素中提取延胡素总生物碱,是用14%氨水浸润延胡素粉末,使生物碱盐全部转成碱基,然后用乙醚-乙醇(80:20)复合溶剂渗漉,回收溶剂后,干燥,所得粗生物再用乙醚回流,回收乙醚,干燥即得较纯的总生物碱。
1.1.4含多糖类中药材提取、分离纯化辅料的选择
一般来说,含多糖(Polysaccharides)中药材的提取溶剂只能用水或30%以下浓度的稀醇提取。含多糖中药材的提取,一般情况是用水作溶剂煎煮提取2~3次,但有时亦不尽然,当含多糖的中药还含有其他难以用水提出的有效成分或用较高浓度乙醇才能提出的有效成分或有效部位,则首先用适宜浓度的乙醇将醇溶性有效成分或有效部位提出后,再用水煎煮提取多糖。例如人参含有人参皂苷,也含有多糖,但人参总皂苷更易溶于乙醇,故首先用75%乙醇回流提取人参总皂苷,药渣再用水煎煮提取人参多糖。两种溶剂分别提取,有利于人参总皂苷和人参多糖的进一步分离纯化,人参总皂苷和人参多糖的提取转移率均可达90%以上。黄芪、淫羊霍除含多糖外,还含苷类和黄酮,但黄芪苷类和黄酮以及淫羊霍苷类和黄酮均可溶于热水,因此,这两种药材可用水作溶剂煎煮提取,提取液浓缩后采用醇沉法即可将多糖沉淀分离。醇沉溶液含苷类和黄酮,可采用进一步醇沉、丁醇萃取、聚酰胺柱层析等工艺进一步分离纯化。
多糖的纯化,一般采用多次醇沉法,常采用3次醇沉法即可达到纯化目的,第一次醇沉后一定要干燥,使同时被沉淀的蛋白质、胶质等杂质变性固化,再用水溶解后冷藏或离心,除去水不溶性杂质,浓缩后再用乙醇反复沉淀。使用的乙醇浓度,随多糖的分子量而定,如黄芪多糖的分子量高,可使用75~80%乙醇沉淀,最后一次沉淀用无水乙醇浸洗1~2次即得。人参多糖、麦冬多糖、淫羊藿多糖的分子量相对较低,醇沉时的乙醇浓度应高到85~90%。
第一次醇沉得到的粗多糖,干燥,溶解、冷藏、澄清或离心除去沉淀后,澄清浓缩后用葡聚糖凝胶柱层析或聚酰胺吸附、干燥,上柱,用水洗脱,洗脱液浓缩,再用乙醇沉淀,沉淀用无水乙醇浸洗1~2次,即得。这种葡聚糖凝胶或聚酰胺吸附除杂质的工艺,所得多糖中间体纯度比多次醇沉法高,可将蛋白质、脂类等杂质除尽,含量高5~8个百分点,颜色浅,为白色或类白色,易于过滤澄明。