天然產(chǎn)物中植物原料提取前的處理
化學(xué)先生 / 2019-07-26
植物是復(fù)雜基質(zhì)，能產(chǎn)生大量具有不同官能團(tuán)和極性的次級代謝產(chǎn)物。天然產(chǎn)物的類型包括蠟和脂肪酸、聚炔、萜類(如單萜、環(huán)烯醚萜、倍半萜、二萜、三萜)、甾體.揮發(fā)油(如低萜類和苯丙素)、多酚[如簡單多酚、苯丙素、黃酮、單寧(糅質(zhì))、花青素、醌類、香豆素、木脂素],生物堿和糖衍生物(如皂苷、強(qiáng)心苷、黃酮苷)。
植物原料的提取可以采用幾種新技術(shù)。盡管在許多傳統(tǒng)方法中用水作為提取劑,但在現(xiàn)代提取方法中通常選擇各種極性的有機(jī)溶劑用于研究不同溶解性質(zhì)的植物成分。應(yīng)用于植物天然產(chǎn)物的溶劑提取技術(shù)(方法)包括:浸漬法、滲漉法、索式提取法、加壓溶劑提取法、超聲協(xié)助溶劑提取法、回流提取法和水蒸氣蒸餾法等。
1.植物原料的選擇
任何隨機(jī)收集的植物品種和植物部位都能采用適當(dāng)?shù)闹参锘瘜W(xué)方法進(jìn)行研究。然而,通常進(jìn)行有目的選擇而非隨機(jī)選擇?？梢詫鹘y(tǒng)民族醫(yī)學(xué)的某些特定應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)作為選擇植物原料的依據(jù)。從植物中得到的提取物被用作傳統(tǒng)藥物治療某些疾病更能讓人相信其中含有藥用價(jià)值的生物活性成分。或者,依據(jù)化學(xué)分類學(xué)數(shù)據(jù)選擇被研究的植物。這意味著如果已研究的植物有關(guān)種屬中明確存在某特定類型化合物，那么所選的植物本身也期望含有相似的化合物。另一種思路是以研究特定藥理活性為目的選擇植物。此外,研究工作也可以針對某些天然產(chǎn)物、植物科屬或某一國家成地區(qū)的植物進(jìn)行。 有些植物能夠通過對上述情況綜合考慮進(jìn)行選擇。在選擇植物品種的初期，查閱文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫可獲得一些前 人研究該植物的資料，從中了解已從該植物中分離得到的天然化合物類型及相應(yīng)采用的提取分離方法。
2.采集和鑒定
采集植物全株或特定的植物部位取決于所要研究代謝物的存在狀態(tài)。因此，地上部分(如葉、莖、花枝、果實(shí)、種子、皮)和地下部分(如鱗莖、塊莖、根)可以分別采集。植物樣晶應(yīng)無病蟲害。真菌、細(xì)菌或病毒感染可能導(dǎo)致代謝產(chǎn)物整體特征發(fā)生改變。植物樣品的采集也受其他因素的影響，如植物生長年限和環(huán)境條件(如溫度、降水量、日照量、土壤特性和緯度)。在某些情況下.這種工作可能具有挑戰(zhàn)性。假如采集的目標(biāo)植物是雨林深處可到達(dá)地區(qū)的種生長于樹冠 上(高出地面60 m)的本 土藤蔓植物，這種挑戰(zhàn)性特別現(xiàn)實(shí)。 考察上述樣晶采集中存在的問題,對于保障代謝物特征具有可重現(xiàn)性(性質(zhì)和數(shù)量)是很重要的。
應(yīng)該強(qiáng)調(diào)植物樣品也必須進(jìn)行正確的鑒定。應(yīng)該經(jīng)過專業(yè)的植物分類學(xué)家對植物進(jìn)行詳細(xì)的證實(shí)(即進(jìn)行種、屬、科、目和綱的分類)。任何與植物采集相關(guān)的特征，如植物名稱、植物采集部位的特征、采集的地點(diǎn)和日期等應(yīng)該作為憑證(壓在紙板間的干燥樣本)的一部分記錄下來，保留在標(biāo)本集中留作以后查驗(yàn)。
3.干燥和粉碎
如果已知植物中含有揮發(fā)性或熱不穩(wěn)定化合物，建議采集后盡快將樣品速凍。采集的樣品一到實(shí)驗(yàn)室 就要進(jìn)行清洗或輕輕刷去泥土和其他碎片。冷凍樣品可儲存在冰箱中(一20C以下)或進(jìn)行冷凍干燥。接下來,通常將其在裝有液氮的研缽中磨碎。立即對研碎的粉末進(jìn)行提取或建議儲存于冰箱中以防代謝產(chǎn)物的總體特征發(fā)生改變。
然而，更實(shí)際的做法是將樣品放在盤子中在室溫和適當(dāng)通風(fēng)的室內(nèi)干燥。干燥條件必須防止樣品霉變和代謝物的進(jìn)-一步降解。植物材料應(yīng)切成小塊并均勻分散以利于干燥狀況均勻一致。避免陽光的直接照射，最大限度地減少由紫外線引起的化學(xué)反應(yīng)及人為產(chǎn)生的成分變化。為了加快干燥處理過程(特別是在相對濕度較大的地區(qū)),樣品可以在烘箱中干燥。這樣也可以最大限度地降低酶促反應(yīng)(如糖營水解),只要在植物樣品中殘存一點(diǎn)水分，酶促反應(yīng)就會發(fā)生。干燥好的植物樣品應(yīng)該放人密閉的容器內(nèi)，并將容器置于干燥和涼爽的地方。應(yīng)避免儲存時(shí)間過長,某些成分在儲存期間可能分解。
粉碎(即將植物破碎成更小的顆粒)的目的是通過使樣品更均勻、增大樣品表面積和使溶劑更易于滲人細(xì)胞來改善后續(xù)的提取效果。機(jī)械粉碎(如錘子和粉碎機(jī))是將植物組織粉碎成不同大小顆粒最便于采用的方法。機(jī)械粉碎可能遇到的問題是:①某些樣品(如富含脂肪和揮發(fā)油的種子和果實(shí))可能堵塞篩子;②粉碎過程中產(chǎn)生的熱可能使熱不穩(wěn)定的代謝物降解。
在固液提取中,將植物原料與溶劑相接觸。由于整個(gè)過程是動態(tài)的，可以把此過程簡化成幾個(gè)步驟來描述。首先,溶劑擴(kuò)散進(jìn)人細(xì)胞，然后溶解代謝物，最后再從細(xì)胞中擴(kuò)散出來并被富集于提取物中。-般來講，通過粉碎(因?yàn)榉鬯槭辜?xì)胞大量被破壞，提取主要依賴于代謝物的溶解度)和提高溫度(有利于增大溶解能力)使樣品更易于提取。有機(jī)溶劑揮發(fā)后或水溶液通過冷凍干燥即可得到干燥的粗提取物。
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