天然产物中植物原料提取前的处理
化学先生 / 2019-07-26
植物是复杂基质，能产生大量具有不同官能团和极性的次级代谢产物。天然产物的类型包括蜡和脂肪酸、聚炔、萜类(如单萜、环烯醚萜、倍半萜、二萜、三萜)、甾体.挥发油(如低萜类和苯丙素)、多酚[如简单多酚、苯丙素、黄酮、单宁(糅质)、花青素、醌类、香豆素、木脂素],生物碱和糖衍生物(如皂苷、强心苷、黄酮苷)。
植物原料的提取可以采用几种新技术。尽管在许多传统方法中用水作为提取剂,但在现代提取方法中通常选择各种极性的有机溶剂用于研究不同溶解性质的植物成分。应用于植物天然产物的溶剂提取技术(方法)包括:浸渍法、渗漉法、索式提取法、加压溶剂提取法、超声协助溶剂提取法、回流提取法和水蒸气蒸馏法等。
1.植物原料的选择
任何随机收集的植物品种和植物部位都能采用适当的植物化学方法进行研究。然而,通常进行有目的选择而非随机选择。可以将传统民族医学的某些特定应用经验作为选择植物原料的依据。从植物中得到的提取物被用作传统药物治疗某些疾病更能让人相信其中含有药用价值的生物活性成分。或者,依据化学分类学数据选择被研究的植物。这意味着如果已研究的植物有关种属中明确存在某特定类型化合物，那么所选的植物本身也期望含有相似的化合物。另一种思路是以研究特定药理活性为目的选择植物。此外,研究工作也可以针对某些天然产物、植物科属或某一国家成地区的植物进行。 有些植物能够通过对上述情况综合考虑进行选择。在选择植物品种的初期，查阅文献数据库可获得一些前 人研究该植物的资料，从中了解已从该植物中分离得到的天然化合物类型及相应采用的提取分离方法。
2.采集和鉴定
采集植物全株或特定的植物部位取决于所要研究代谢物的存在状态。因此，地上部分(如叶、茎、花枝、果实、种子、皮)和地下部分(如鳞茎、块茎、根)可以分别采集。植物样晶应无病虫害。真菌、细菌或病毒感染可能导致代谢产物整体特征发生改变。植物样品的采集也受其他因素的影响，如植物生长年限和环境条件(如温度、降水量、日照量、土壤特性和纬度)。在某些情况下.这种工作可能具有挑战性。假如采集的目标植物是雨林深处可到达地区的种生长于树冠 上(高出地面60 m)的本 土藤蔓植物，这种挑战性特别现实。 考察上述样晶采集中存在的问题,对于保障代谢物特征具有可重现性(性质和数量)是很重要的。
应该强调植物样品也必须进行正确的鉴定。应该经过专业的植物分类学家对植物进行详细的证实(即进行种、属、科、目和纲的分类)。任何与植物采集相关的特征，如植物名称、植物采集部位的特征、采集的地点和日期等应该作为凭证(压在纸板间的干燥样本)的一部分记录下来，保留在标本集中留作以后查验。
3.干燥和粉碎
如果已知植物中含有挥发性或热不稳定化合物，建议采集后尽快将样品速冻。采集的样品一到实验室 就要进行清洗或轻轻刷去泥土和其他碎片。冷冻样品可储存在冰箱中(一20C以下)或进行冷冻干燥。接下来,通常将其在装有液氮的研钵中磨碎。立即对研碎的粉末进行提取或建议储存于冰箱中以防代谢产物的总体特征发生改变。
然而，更实际的做法是将样品放在盘子中在室温和适当通风的室内干燥。干燥条件必须防止样品霉变和代谢物的进-一步降解。植物材料应切成小块并均匀分散以利于干燥状况均匀一致。避免阳光的直接照射，最大限度地减少由紫外线引起的化学反应及人为产生的成分变化。为了加快干燥处理过程(特别是在相对湿度较大的地区),样品可以在烘箱中干燥。这样也可以最大限度地降低酶促反应(如糖营水解),只要在植物样品中残存一点水分，酶促反应就会发生。干燥好的植物样品应该放人密闭的容器内，并将容器置于干燥和凉爽的地方。应避免储存时间过长,某些成分在储存期间可能分解。
粉碎(即将植物破碎成更小的颗粒)的目的是通过使样品更均匀、增大样品表面积和使溶剂更易于渗人细胞来改善后续的提取效果。机械粉碎(如锤子和粉碎机)是将植物组织粉碎成不同大小颗粒最便于采用的方法。机械粉碎可能遇到的问题是:①某些样品(如富含脂肪和挥发油的种子和果实)可能堵塞筛子;②粉碎过程中产生的热可能使热不稳定的代谢物降解。
在固液提取中,将植物原料与溶剂相接触。由于整个过程是动态的，可以把此过程简化成几个步骤来描述。首先,溶剂扩散进人细胞，然后溶解代谢物，最后再从细胞中扩散出来并被富集于提取物中。-般来讲，通过粉碎(因为粉碎使细胞大量被破坏，提取主要依赖于代谢物的溶解度)和提高温度(有利于增大溶解能力)使样品更易于提取。有机溶剂挥发后或水溶液通过冷冻干燥即可得到干燥的粗提取物。
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