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模擬移動床技術在天然產物分離制備中的應用

近年來,隨著對SMB技術研究的深入,其應用領域也進一步擴大,從單一的石油化工制品的分離逐步涉及到精細化工、制糖業、化妝品和香料工業等領域。天然產物的資源豐富、品種繁多、潛在活性功能強,一直是科研學者關注的重點。但是,天然產物的成分復雜、有效活性成分含量低,要制備成分明確、藥效清楚、活性成分含量可控的產品,必須利用現代科學技術建立有效的分離工藝。而SMB技術具有連續分離、易于操作、條件可控的特點,對于天然產物活性成分的大量制備有著重要的應用意義。我國的科研學者運用該技術在天然產物活性成分提取方面進行了許多研究,主要包括黃酮類、多酚類、氨基酸、肽類以及糖類等化合物的分離研究。

黃酮類的分離制備

槲皮素是黃酮類化合物中具有代表性的一種,具有抗自由基、抗氧化、抗癌、抗糖尿病并發癥等多種生物活性及藥理作用,對呼吸道疾病,特別是哮喘病、支氣管炎有較好作用。張麗華等對銀杏提取物進行兩次SMB分離,得到了純度大于90%的槲皮素。甘草甙是甘草黃酮類化合物中重要的單體活性成分,具有抗氧化、抗HIV等多種藥理作用。叢景香[1]等采用4柱3區的SMB對甘草提取物進行了分離制備。柱連接方式為1-1-2,反相ODS為分離填料,15%乙醇為洗脫溶劑,樣品濃度0.2g/mL,進樣流速0.1mL/min,洗脫流速1.5mL/min,萃取流速1.0mL/min,切換時間20~21min。對收集的樣品進行乙醇水重結晶,可以得到純度為98%的甘草甙。

多酚類的分離制備

白藜蘆醇廣泛存在于虎杖、葡萄、花生、松樹等植物中,具有抗腫瘤、抗炎、抗菌、抗氧化、抗自由基、保護肝臟、保護心血管和抗心肌缺血等功能。張建超[2]等采用4柱3區的SMB對虎杖提取物進行分離制備,得到了高純度的白藜蘆醇。采用的柱連接方式為1-2-1,反相ODS為分離填料,50%甲醇為洗脫溶劑,進樣流速0.1mL/min,洗脫帶流速1.0mL/min,精制帶流速1.5mL/min,吸附帶流速1.6mL/min,切換時間19min。

氨基酸的分離制備

L-苯丙氨酸是具有生理活性的芳香族氨基酸,是人和動物不能靠自身自然合成的必需氨基酸之一。L-苯丙氨酸是苯丙氨芐、甲酸溶肉瘤素等氨基酸類抗癌藥物的中間體,也是生產腎上腺素、甲狀腺素和甜味劑阿斯巴甜的原料。吳昊[3]等對濃度為12g/LL-苯丙氨酸酶轉化液進行了SMB分離。采用5根色譜柱的4區式SMB,各功能區配置為1-1-2-1,WH-6苯乙烯系強酸性陽離子交換樹脂為分離填料,洗脫液為0.5mol/L的氨水。區Ⅰ切換時間1.8h,區Ⅱ切換時間0.5h,區Ⅲ切換時間7.32h,區Ⅳ切換時間2.44h,進樣流速1L/h,洗脫流速1.74L/h。經分離,L-苯丙氨酸的濃度可達35g/L,回收率為97.6%,樣品經活性炭脫色、結晶、干燥后可得到純度大于98.5%的L-苯丙氨酸。

肽的分離制備

替考拉寧是一種新糖肽抗生素,其抗菌譜及抗菌活性與萬古霉素相似。對革蘭陽性菌如葡萄球菌、鏈球菌、腸球菌和大多厭氧性陽性菌敏感。在臨床中主要用于金黃葡萄球菌及鏈球菌屬等敏感菌所致的嚴重感染,如心內膜炎、骨髓炎、敗血癥及呼吸道、泌尿道、皮膚、軟組織等。林炳昌[4]等對替考拉寧原料進行了SMB分離制備的研究,通過單柱實驗,采用自行設計的三帶SMB,色譜柱徑為ф=5cm,經C18分離填料,以65%甲醇為流動相,進樣濃度為50mg/mL,進樣流速為5mL/min,洗脫流速50mL/min,萃取流速21mL/min,切換時間7min。對兩批樣品進行分離制備,得到替考拉寧的純度均大于87%。根據上述的實驗方法,將SMB設備進一步放大,即色譜柱徑ф由5cm放大為l0cm;采用進樣流速12mL/min,洗脫流速200mL/min,萃取流速132mL/min,切換時間415s,可以得到純度為87.1%的替考拉寧。

糖的分離制備

果糖是最甜的天然營養型甜味劑,具有高甜、冷甜和純正爽口的甜味特征及代謝不依賴胰島素、不會引起血糖過大波動等優良的代謝特征。果糖與葡萄糖互為同分異構體,屬于己酮糖,富含于菊芋等菊科植物和蜂蜜、水果中。工業上常以果葡糖漿為原料開展果糖的分離制備工作。李良玉[5]等使用模擬移動床對F42果葡糖漿進行分離制備。使用的色譜填料為Ca2+型離子交換樹脂,進料流速3.0mL/min,洗脫流速7.5mL/min,循環流速12.0mL/min,切換時間400s,可以得到純度為95%的果糖,其回收率高達85%。

結論

天然產物活性成分作為藥物的重要來源之一,其有效成分分離純化的制備技術已經受到全世界研究人員的重視。SMB技術作為分離技術中的一次革新,是一種真正的連續制備色譜技術。一方面,SMB具有分離效率高、填料和洗脫劑消耗少的優點,大大降低活性成分分離制備的成本;另一方面,SMB分離操作的靈活性有利于天然產物中不同類型化合物的分離。同時,隨著順序式SMB技術的發展,對于多組分、復雜天然產物的分離將起到積極的推動作用。

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