1 引 言
高速逆流色譜(high-speed countercurrent chromatography,簡稱HSCCC) 是一種較新型的液—液分配色譜,由美國國立健康研究院(National Institute of Health, U.S.A.)Ito博土研制開發(fā),其原理是基于樣品在旋轉(zhuǎn)螺旋管內(nèi)的互不混溶的兩相溶劑間分配不同而獲得分離,因而無須任何固體載體或支撐體,能達(dá)到在短時間內(nèi)實(shí)現(xiàn)分離和制備,并且可以達(dá)到幾千個理論塔板數(shù)。與其他柱色譜相比較,它克服了固定相載體帶來的樣品吸附、損失、污染和峰形施尾等缺點(diǎn)[3]。目前此項(xiàng)技術(shù)已被應(yīng)用于生化、生物工程、醫(yī)藥、天然產(chǎn)物化學(xué)、有機(jī)合成、環(huán)境分析、食品、地質(zhì)、材料等領(lǐng)域[5]。我國是繼美國、日本之后最早開展逆流色譜應(yīng)用的國家,俄羅斯、法國、英國、瑞士等國也都開展了此項(xiàng)研究。美國FDA及世界衛(wèi)生組織(WHO)都引用此項(xiàng)技術(shù)作為抗生素成分的分離檢定,90年代以來,高速逆流色譜被廣泛地應(yīng)用于天然藥物成分的分離制備和分析檢定中。本文對高速逆流色譜的原理特點(diǎn)及應(yīng)用作一綜述。
2 高速逆流色譜儀及溶劑體系簡介
2.1 高速逆流色譜儀原理及特點(diǎn)
HSCCC利用了一種特殊的流體動力學(xué)(單向流體動力學(xué)平衡)現(xiàn)象。具體表現(xiàn)為一根100多米長的螺旋空管,注入互不相溶的兩相溶劑中的一相作為固定相,然后作行星運(yùn)動;同時不斷注入另一相(流動相),由于行星運(yùn)動產(chǎn)生的離心力場使得固定相保留在螺旋管內(nèi),流動相則不斷穿透固定相;這樣兩相溶劑在螺旋管中實(shí)現(xiàn)的接觸、混合、分配和傳遞。由于樣品中各組分在兩相中的分配比不同,因而能使樣品中各組分得到分離。
2.2 HSCCC的優(yōu)點(diǎn)
HSCCC主要具有以下幾個方面的優(yōu)點(diǎn)。
2.2.1 應(yīng)用范圍廣,適應(yīng)性好。由于溶劑系統(tǒng)的組成與配比可以是無限多的,因而從理論上講HSCCC適用于任何極性范圍的樣品的分離,所以在分離天然化合物方面具有其獨(dú)到之處。并因不需固體載體,而消除了氣液色譜中由于使用載體而帶來的吸附現(xiàn)象,特別適用于分離極性物質(zhì)和其它具有生物活性的物質(zhì)。
2.2.2 操作簡便,容易掌握。分離過程中對樣品的前處理要求低,僅需一般的粗提物即可進(jìn)行HSCCC的制備分離或分析。
2.2.3 回收率高。由于沒有固體載體,不存在吸附、降解和污染,理論上樣品的回收率可達(dá)100%。在實(shí)驗(yàn)中只要調(diào)整好分離條件,一般都有很高的回收率。
2.2.4 重現(xiàn)性好。如果樣品不具有較強(qiáng)的表面活性作用,酸堿性也不強(qiáng),那么多次進(jìn)樣,其分離過程穩(wěn)定性都保持很好、峰的保留相對標(biāo)準(zhǔn)偏差也小于2%,重現(xiàn)性相當(dāng)好。
2.2.5 分離效率高,分離量較大。由于其與一般色譜的分離方式不同,能實(shí)現(xiàn)梯度操作和反相操作、亦能進(jìn)行重復(fù)進(jìn)樣,使其特別適用于制備性分離,產(chǎn)品純度高。研究結(jié)果表明:一臺普通的高速逆流色譜儀一次進(jìn)樣可達(dá)幾十毫升,一次可分離近10g的樣品。因此,在80年代后期被廣泛地應(yīng)用于植物化學(xué)成分的分離制備研究。
最初的高速逆流色譜儀只有一個分離柱,用配重平衡離心體系。最近的儀器在設(shè)計上有較大突破,采用多個分離柱,不用配重,性能和實(shí)用能力大大提高。目前高速逆流色譜儀有分析型和半制備、制備型三大系列,較大的制備型HSCCC,柱容積可達(dá)1000mL,一次最多進(jìn)樣可達(dá)20g粗品。不但適用于非極性化合物的分離,也適用于極性化合物的分離,對檢測器的靈敏度要求不高。在制備分離方面,可用于天然產(chǎn)物中各組分的分離,也可進(jìn)一步精制,甚至直接從粗提物一步純化到純品。
2.3 溶劑體系的選擇
正確地選擇溶劑體系是HSCCC分離成功的關(guān)鍵。通常所用的溶劑體系分為三類:親水體系,由極性小的非水相與水相組成,兩相極性相差很大;親油體系,由高極性的非水相與水相組成,兩相極性相差不大;還有一類處于兩者之間,為中間體系。選擇溶劑體系時遵循兩個原則[6,9]:(1)溶劑體系的分層時間小于30S ;(2)目標(biāo)樣品的分配系數(shù)K接近于1,容量因子大于1.5。選擇的方法有三種:參考前人體系、薄層色譜、液相。正己烷/乙酸乙酯/正丁醇/甲醇/水和氯仿/甲醇/水是比較經(jīng)典的兩個體系。對于未知樣品混合物,推薦先采用正己烷/乙酸乙酯/甲醇/水(1∶1∶1∶1)或氯仿/甲醇/水(10∶3∶7)嘗試,再根據(jù)目標(biāo)組分的分配系數(shù)調(diào)整溶劑組成[9]。如可用乙醇代替甲醇增加體系的疏水性;加入鹽(乙酸銨等)或酸(三氟乙酸或乙酸)增加體系親水性。有文獻(xiàn)報道:正丁醇/乙酸乙酯/水(3∶2∶5)適于分離極性大的物質(zhì),而正庚醇/乙酸乙酯/甲醇/水(6∶1∶6∶1)適于分離弱極性和非極性物質(zhì)[10]。
近年來,溶劑體系的選擇范圍越來越廣泛。有人用超臨界二氧化碳(SFCO2)作流動相[11],利用SFCO2高擴(kuò)散性、低粘度、流體特性、環(huán)境友好等優(yōu)勢[12]。還有人用制冷劑R134a(1,1,1,2—tetrafluoroethane)作流動相。由于B134a這種流動相在常溫常壓下是氣體,不必再富集或蒸干溶劑收集,從而避免了純品的損失。有人提出當(dāng)了解兩相組成后,可以獨(dú)立配制上下兩相,避免溶劑的浪費(fèi)[15]。
3 研究進(jìn)展
3.1 天然產(chǎn)物
HSCCC使用的溶劑體系的組成是千變?nèi)f化的,各溶劑的性質(zhì)也各不相同,因而具有很強(qiáng)的適應(yīng)性,為從復(fù)雜的天然產(chǎn)物中提取成分提供了有利條件。因此,國際上HSCCC被大量用于天然產(chǎn)物各類化學(xué)成分的分離純化,如生物堿、黃酮類、萜類、木脂素、香豆素類等,以下為一些成功應(yīng)用實(shí)例:
3.1.1 銀杏 Gingkgo biloba
采用氯仿/甲醇/水(4:3:2)體系,可從銀杏葉粗提物中一次分離得到白果內(nèi)酯單體 [2]。(萜類)此外利用HSCCC與HPLC相結(jié)合,以水為固定相,乙酸乙酯為流動相,梯度增加異丁醇,至乙酸乙酯與異丁醇之比為(6:4),可一次分離出7個黃酮苷,純度達(dá)98%以上。(黃酮)
參照蔡定國等論述的沙棘黃酮成分分離條件,從銀杏葉浸膏水解物中分離得到異鼠李素、山奈酚和槲皮素,經(jīng)HPLC分析,純度達(dá)98%以上。(黃酮)
3.1.2 丹參
Salvia miltiorrhiza 使用三種溶劑系統(tǒng),經(jīng)HSCCC分極梯度洗脫,從丹參粗提物中一次分離純化得到丹參酮IIA(tonshinone II A ) ,丹參酮I(tanshinoneI),隱丹參酮(cryptotanshinone)[3]。(蒽醌)
采用正己烷/乙醚/甲醇/水(8/5/10/4)體系,上相為固定相,分離丹參乙醚提取物,用丹參酮IIA標(biāo)準(zhǔn)品對照,經(jīng)HPLC檢測,得到的丹參酮IIA純度達(dá)到99%。(蒽醌)
3.1.3 粉防己
Stephania tetrandra 粉防己主要含生物堿類。用正己烷/乙酸乙酯/甲醇/水(3:7:5:5)為溶劑系統(tǒng),從粉防己干燥根提取物中分離了粉防己堿(tetrandrine)、去甲粉防己堿(fangchinoline)和輪環(huán)藤酚堿(cyclanoline)。(生物堿)
3.1.4 黃連 Cotis chinensis 主要含小檗堿等生物堿。利用制備型HSCCC從黃連根生物堿粗提物中分離純化得到巴馬亭(palmatine)、小檗堿(epiberberine)及黃連堿(coptisine)[4]。(生物堿)
3.1.5 虎杖
Polygonum cuspidatwn 含蒽醌類化合物等成分。分別用氯仿/甲醇/水(4:3:2)、乙酸乙酯/乙醇/水(10∶1∶10)溶劑體系,經(jīng)MS與1HNMR鑒定,從虎杖根的乙酸乙酯提取物及水提物中分離得白藜蘆醇(resveratrol)、虎杖甙(polydatin)單體 [5]。
3.1.6 葛
Pueraria lobata 用乙酸乙酯/正丁醇/水(2:1:3)溶劑系統(tǒng),可從葛根粗提物中一步分離得到包括葛根素(puerarin)在內(nèi)的七個異黃酮類化合物[6]。(黃酮)
3.1.7 蘋果 Malus pumila
蘋果皮含有色素類成分。以乙酸乙酯/水(1:1)為溶劑系統(tǒng)(上層為流動相),一次進(jìn)樣得到了聚合程度不同的原矢車菊素(procyanidin);用正丁醇/乙酸乙酯/乙腈/0.1%三氟乙酸(2:4:3:8)溶劑系統(tǒng)細(xì)分得Procyanidin A及procyanidin B[7]。
3.1.8 牛膝
Achyranthes bidentata 多糖類為牛膝活性成分之一。以12.5% PEG1000及65%磷酸鉀緩沖液組成的水性二相系統(tǒng),在正交軸式HSCCC上,實(shí)現(xiàn)了牛膝多糖的分離和純化[8]。(多糖)
3.1.9 寬葉羌活
Notopterygium forbessi 以石油醚/乙酸乙酯/甲醇/水(比例從5:5:4.8:5至5:5:5:4)為溶劑系統(tǒng),從中分離得到notopterol、isoimperatorin,純度在98%以上[9]。
3.1.10 紅豆杉粗提物
采用正己烷/乙酸乙酯/乙醇/水(2:5:2:5)及正己烷/氯仿/甲醇/水(5:25:34:20)為溶劑系統(tǒng),分離純化得到10-脫乙酰漿果紫杉素(10-deacelylbaccatin),純度在98%以上[10]。此外,分別用正己烷/乙酸乙酯/乙醇/水(6:3:2:5)和正己烷/乙酸乙酯/甲醇/水(1:1:1:1)為溶劑系統(tǒng),從粗提物中分離純化了三個結(jié)構(gòu)相似的紫杉烷類二萜化合物質(zhì)紫杉醇(taxel)、三尖杉寧堿(Cephalomannine)、漿果紫杉素(baccatin)。以石油醚(bp. 40~65ºC)/乙酸乙酯/甲醇/水(50:70:80:65)為兩相體系,從紫杉醇的混合物中分離得到了純的紫杉醇和三尖杉寧堿。
3.1.11 大黃
Rheum officinale 大黃含蒽醌類化合物,以氯仿/甲醇/水(6:3:2)為溶劑系統(tǒng),從大黃根莖中分離出大黃素(aloe-emodin)、大黃酸(rhein)、大黃酚(chrysophanol)、和大黃素(cmodin);用正己烷/乙酸乙酯/甲醇/水(9:1:5:5)梯度洗脫,從掌葉大黃Rheun palmatum的根莖中也分離了大黃素甲醚、蘆薈大黃酸、大黃酸、大黃酚和大黃素,純度在98%以上[11]。
3.1.12 鹽生肉蓯蓉
以乙酸乙酯/正丁醇/乙醇/水(4:0.6:0.6:5,v/v)為溶劑系統(tǒng),從鹽生肉蓯蓉提取物中分離得到phenylethanoid glycosides(PhGs)、acteoside、2`-acetylacteoside,純度在98%以上[12]。
3.1.13 山茱萸
以乙酸乙酯/正丁醇/水(5:1.8:6)及乙酸乙酯/乙醇/水(5:0.5:6),從1g山茱萸果實(shí)的正丁醇提取物中分離得到60mg沒食子酸(gallic acid),純度為97%[13]。
3.1.14 積雪草
Centella asiatica 主要含多種α-香樹脂醇型的三萜成分。以氯仿/甲醇/異丁醇/水(7:6:3:1)為溶劑系統(tǒng),從積雪草的抽提物中分離純化得到結(jié)構(gòu)非常相似的兩種成分,積雪草苷(asiaticoside)和羥基積雪草甙(madecassoside),它們僅在同一支鏈上有差別,前者是H,后者是OH。(萜類)
3.1.15 山楂
從山楂葉粗提物中分離金絲桃苷(hypericin)、槲皮素(quercetin)、蘆丁(rutin)、牡荊素(vitexin)、異牡荊素(isovitexvin);另外以氯仿/甲醇/水(33:40:27)體系,利用梯度洗脫技術(shù),從山楂黃酮粗提物中分離出槲皮素、四羥基黃酮和槲皮黃酮。
3.1.16 唐古特山莨菪
Antsodus luridus 又稱塞莨菪,主要含生物堿類。用氯仿/磷酸鹽(0.07mol/L、pH6.4)(1:1)為溶劑系統(tǒng),從唐古特山莨菪粗提物中分離出了山莨?fàn)I菪堿(anisodamine)、樟柳堿(anisodine)等4個生物堿。
3.1.17 葡萄
Vitis vinifera 有人采用合適的溶劑系統(tǒng),從葡萄皮及葡萄酒中分離出了各種色素,包括malvidin-3-glucoside(vitisin A、acetylvitisin A)、peonidin-3, 5-diglucosides、anthocyanins等[14]。
3.1.18 茶
以適當(dāng)?shù)娜軇┫到y(tǒng)從茶葉中分離純化了兒茶酚(catechins)、黃酮醇葡萄糖苷類(flavonol glycosides)、strictinin、proanthocyanidins,并經(jīng)1H NMR和HPLC-ESI-MS鑒定[15],此外還從紅茶中分離了茶黃素(theaflavine)、表茶黃酸(epitheaflavic acids)、thearubigins[16 ]。
3.1.19 黃柏
氯仿/甲醇/0.5mol/LHCl(2:1:1)體系,在不到2小時的時間內(nèi),經(jīng)過TLC分析,一次分離得到6種單一的生物堿,一種含有兩個成分的生物堿,并檢出了小檗堿。
3.1.20 苦參
以氯仿/甲醇/NaH2PO4緩沖液(pH5.4)(27/20/13)為溶劑系統(tǒng),上相為固定相,從中藥苦參的總生物堿中共分得10個成分,其中9個與碘化鉍鉀試劑反應(yīng)生成桔紅色的化合物,并硅膠薄層板驗(yàn)證了分離效果,用MS證實(shí)了其中的苦參堿成分。
在考察NaH2PO4緩沖液的pH(5.4,5.1,5.5,5.9)對分離結(jié)果的影響時,發(fā)現(xiàn)pH5.4時分離效果,其余隨pH的增大或減少,會使峰形消失。
另有人從苦參總堿中分離了苦參堿和氧化苦參堿。
3.1.21 青葉膽(云南獐牙菜)
以氯仿/甲醇/NaH2PO4緩沖液(pH4.8)(3/2.5/1)為溶劑系統(tǒng),上相為固定相,從青葉膽總生物堿中分得5個成分,其中3個成分與碘化鉍鉀試劑反映顯桔紅色,用TLC驗(yàn)證了分離效果,并用紅外光譜法證實(shí)其中一個為龍膽堿。
3.1.22 中藥復(fù)方桂枝湯部分A
證實(shí)其主要成分是生物堿,采用二氯化碳/四氯化碳/甲醇/水(10/4/7/4)上相做固定相,經(jīng)HPLC檢測,得到一純度98%以上的生物堿。
3.1.23 蘆薈
以氯仿/甲醇/水(9/10.5/8)為溶劑體系,上相做固定相,從蘆薈生藥中一次性分離得到蘆薈甙(99.99%)和蘆薈大黃素(95.83%),分別達(dá)到定量和鑒別用化學(xué)對照品品要求。
3.1.24 洋地黃毒甙的純化
采用正己烷/乙酸乙酯/乙醇/水(6/3/2/5)體系,上相為固定相,經(jīng)過同體系兩次分離,對結(jié)構(gòu)不太穩(wěn)定的洋地黃毒甙,能的從含量72.5%提高到98.6%(HPLC、UV、IR)。在另外一次研究中,還成功分離純化了異羥基洋地黃毒甙。
3.1.25 鬼臼毒素的純化
用氯仿/甲醇/水(6.5/3.5/1)體系,下相做流動相,35min內(nèi)得到鬼臼毒素和4/-去甲基鬼臼毒素的純品。
3.1.26 香芹菜
用正己烷一乙腈一叔丁基甲基醚(10:10:1)從香芹菜中分離falcarind和falcarindiel;還從香芹菜中分離得到了2個C20化合物。
3.1.27小蔓長春花
用正己烷一乙醇一水(6:5:5)體系,從小蔓長春花植物的葉子中分離了長春胺和長春辛。
3.1.28委內(nèi)瑞拉箭毒
以正丁醇一丙酮一水[8:1:10]體系,用于從委內(nèi)瑞拉的箭毒中分離了馬枯素和Panarine。
3.1.29 洋金花總堿
從洋金花總堿中分離了莨菪堿、東莨菪堿及待定成分。
3.1.30蛾眉干里光
從蛾眉干里光粗堿中分離了金緣干里光堿、闊葉干里光堿和新闊葉干里光堿。
3.1.31三尖杉總堿
從三尖杉總堿中分離了異三尖杉酯堿、高三尖杉酯堿和三尖杉酯堿。
3.1.32 芫花總黃酮
用氯仿一甲醇一水(4:3:2)體系從芫花總黃酮中一次進(jìn)祥100mg分離得到了3/羥基芫花素、洋芹素、木犀草素。
3.1.33大黃羥基蒽醌總甙元
從大黃羥基蒽醌總甙元中分離了大黃酸、蘆薈大黃素、大黃素、大黃素甲醚、大黃酚等。
3.1.34Epilobiumparviflorum(柳葉菜屬)
以兩相系統(tǒng)氯仿一甲酵一水(7:13:8),從Epilobiumparviflorum(柳葉菜屬)的甲醇萃取物中分離得到了槲皮甙、楊梅甙、異楊梅甙和沒食子酸。
3.1.35 黃酮混合物
以氯仿一甲醇一水(33:40:27)體系,在70min內(nèi)從黃酮混合物中分離出橙皮素,四羥基黃酮和槲皮黃酮,并地利用了梯度洗脫技術(shù);利用氯仿一甲醇一水(4:3:2)的兩相系統(tǒng)對5個黃酮類化合物進(jìn)行了分離并進(jìn)行了定量分析。
3.1.36 Garcinia Kola(藤黃屬)
利用正己烷一乙酸乙酯一甲醇一水(1:4:2.5:2.5)從Garcinia Kola(藤黃屬)種子中也分離出了多個雙黃酮。
3.1.37青蒿
以異辛烷一乙酸乙酯(7:3)為固定相,甲醇一水(6:4)作為流動相,從青蒿中純化出了Artemisinin;以異辛烷一甲醇一水(10:7:3)為固定相和流動相從青蒿中分離了epideox-yarteannuin。
3.1.38 Cochlospermum tinctorium(卷胚屬)
利用四氯化碳一甲醇一水(5:4:1)的溶劑系統(tǒng),將Cochlospermum tinctorium(卷胚屬)的根的甲醇萃取物500mg溶解在10ml的1:1的兩相溶劑系統(tǒng)中一次進(jìn)樣得到純的cochloxan-thin和dihydrocochloxanthin。
3.1.39龍膽
以氯仿一甲醇一水(9:12:8)從龍膽的根的甲醇萃取物中分離得到了1個裂環(huán)烯醚萜甙。
3.1.40江花五味子
以正己烷一甲醇一水(6:5:5)的兩相系統(tǒng)在80 min內(nèi)從江花五味子果實(shí)的核的乙醇萃取物中分離了2個結(jié)構(gòu)十分相似的木脂素的成分一schisanhend和它的乙酸化物。
3.1.41人參
以氯仿一甲醇一水的溶劑系統(tǒng)從西伯利亞人參的根中分離得到了純的eleutheroside。
3.1.42香豆素混合物
用氯仿一甲醇一水(13:7:8)的兩相體系,分離并分析了香豆素混合物中甲醚散形酮、7-甲氧(基)香豆素、7—羥基—6—甲氧基香豆素和7—羥基香豆素。
3.1.43毛地黃皂甙
以氯仿一甲醇一乙酸—水(5:3:1:3)的兩相系統(tǒng),從90mg的商品毛地黃皂甙中分離出幾個強(qiáng)心甙的化臺物。
A 生物堿
正丁醇一丙酮一水[8:1:10]曾用于從委內(nèi)瑞拉的箭毒中分離馬枯素和Panarine,樣品進(jìn)樣達(dá)700mg;正丁醇一氯化鈉[0.1mol/L]〔1:1〕的兩相溶劑體系用于從Strychnos Usambarensis(馬錢科)的樹干和村皮中分離10—經(jīng)基—Nb—甲基—柯楠醇;用四氯化碳一甲醇一水(20:20:2)從Aniso—cycla cymosa的根中分離得到了一個季銨鹽生物堿和5個叔芐基異喹啉生物堿,用正己院一乙酸乙脂一甲醇一水(3:7:5:5)在70min內(nèi)以1800r/min的轉(zhuǎn)速從粉防已干根的提取物中分離了粉防己堿、去甲粉防己堿和輪環(huán)藤酚堿;從唐古持山莨菪粗提物中,用氯仿一磷酸鹽[0.07mol/L、pH 6.4](1:1)的系統(tǒng)分離出了4個生物堿;從小蔓長春花植物的葉子中用正己烷一乙醇一水(6:5:5)體系分離長春胺和長春辛;將HSCCC與Ms聯(lián)用分析長春胺和長春辛堿。分別用正己烷一乙酸乙脂一乙醇一水(6:3:2:5)和正己烷一乙酸乙脂一甲醇一水(1:1:1:1)從紅豆衫的粗提物中分離純化了紫杉醇、
cephalomannine、巴卡亭Ⅱ,以石油醚(bp,40一65℃)一乙酸乙脂一甲醇一水(50:70:80:65)為兩相體系從紫杉醇的混合物中分離得到了純的紫杉醇和cephalomannine。
有學(xué)者對粉防己的粗提物也進(jìn)行了分離;從苦參總堿中分離了苦參堿和氧化苦參堿。從洋金花總堿中分離了莨菪堿、東莨菪堿及待定成分;從蛾眉干里光粗堿中分離了金緣干里光堿、闊葉干里光堿和新闊葉干里光堿;從三尖杉總堿中分離異三尖杉酯堿、高三尖杉酯堿和三尖杉酯堿。
氯仿一甲醇一水(5:4:3)體系曾用于感染了枝頂孢屬內(nèi)部寄生菌的睡眠草,分離得到了麥角生物堿。Ito于1994年用新型的pH區(qū)帶提取ccc技術(shù)從Crinum moores的抽取物中進(jìn)祥3g得到了3個純的生物堿,此技術(shù)是HSCCC的一個較大的突破,它使植物的分離提取每次很方便地就達(dá)到了克量級。
B 黃酮類似物
用氯仿一甲醇一水(4:3:2)體系曾從芫花總黃酮中一次進(jìn)祥100mg分離得到了3/羥基芫花素、洋芹素、木犀草素;氯仿一甲醇一水(6:3:2)以1800r/min的轉(zhuǎn)速在15min內(nèi)從大黃根莖中分離出大黃素甲醚、蘆薈大黃素、大黃酸、大黃酚和大黃素;從山楂葉粗提物中分離金絲桃甙、槲皮素、蘆丁、牡荊素、異牡荊素;以氯仿一甲醇一水(33:40:27)體系,700r/min轉(zhuǎn)速,在70min內(nèi)從黃酮混合物中分離出橙皮素,四羥基黃酮和槲皮黃酮,并地利用了梯度洗脫技術(shù);Vanhaelen等將HSCCC與HPLC相結(jié)合從500mg的Ginkgo biloba(銀杏屬)的葉子萃取物中一次分離出了7個黃酮甙,其以水為固定相,開始以乙酸乙酯為流動相,然后在流動相中逐漸添加異丁醇,到分離結(jié)束時乙酸乙酯與異丁醇之比為(6:4);Oka等以氯仿一甲醇一水(4:3:2)的體系在3500r/min下在8min內(nèi)從See buckthourn的果實(shí)萃取物中分離得到了5個主成分,其分離速度可與HPLC相比較;還有學(xué)者也從大黃羥基蒽醌總甙元中分離了大黃酸、蘆薈大黃素、大黃素、大黃素甲醚、大黃酚等;用正己烷一乙酸乙酯一甲醇一水(9:1:5:5)在1800r/min轉(zhuǎn)速下在70min內(nèi)從掌葉大黃的根莖中分離出大黃素甲醚、蘆薈大黃酸、大黃酸、大黃酚和大黃素;將Epilobiumparviflorum(柳葉菜屬)的甲醇萃取物進(jìn)樣2g分離得到了槲皮甙、楊梅甙、異楊梅甙和沒食子酸,兩相系統(tǒng)為氯仿一甲酵一水(7:13:8)。
Chenl992年利用氯仿一甲醇一水(4:3:2)的兩相系統(tǒng)對5個黃酮類化合物進(jìn)行了分離并進(jìn)行了定量分析,Kapadial994年利用正己烷一乙酸乙酯一甲醇一水(1:4:2.5:2.5)從Garcinia Kola(藤黃屬)種子中也分離出了多個雙黃酮。
C 萜類
萜類是具有(C5H8)n通式的天然化合物,以及含氧及飽和程度不等的衍人物。Wallach曾提出異戊二烯法則,根據(jù)分子中可分異戊二烯的多少分別稱為單萜、倍半萜、二萜、三萜等,植物中存在的橡膠、某些色素、揮發(fā)油、樹脂、苦味素等類型成分,大多屬于萜類或含有萜類成分。
從青蒿中純化出了Artemisinin,實(shí)驗(yàn)以異辛烷一乙酸乙酯(7:3)為固定相,甲醇一水(6:4)作為流動相;以異辛烷一甲醇一水(10:7:3)為固定相和流動相從青蒿中分離了epideox-yarteannuin;利用四氯化碳一甲醇一水(5:4:1)的溶劑系統(tǒng)以800r/min的轉(zhuǎn)速,將Cochlospermum tinctorium(卷胚屬)的根的甲醇萃取物500mg溶解在10ml的1:1的兩相溶劑系統(tǒng)中一次進(jìn)樣得到純的cochloxan-thin和dihydrocochloxanthin;以氯仿一甲醇一水(9:12:8)從龍膽的根的甲醇萃取物中分離得到了1個裂環(huán)烯醚萜甙,從Halenia campanu-lata中分離得到了2個裂環(huán)烯醚萜甙類,以氯仿一甲醇一水(7:13:8)從Abrus fruticulosus的葉中分離出了4個甜味三萜甙;從非洲植物Sesamum alat um中分離出了18,l 9-secoursane clisaccharide,兩相系統(tǒng)為氯仿一甲醇一戊醇-2—水(5:6:1:4);用氯仿一甲醇—異丁醇一水(7:6:3:1)的系統(tǒng)從積雪草的抽提物中分離了2個結(jié)構(gòu)非常相似的皂角甙,1個是積雪草甙、1個是madecassoside,它們僅在同一支鏈上前者是H,后者是OH 。
D 木脂素
Marrston等以1g的進(jìn)樣較大范圍地分離制備了肉掛酸、阿魏酸和咖啡酸,采用的溶劑系統(tǒng)為正己烷一乙酸乙酯一甲醇一水(3:7:5:5),轉(zhuǎn)速700r/min。
以正己烷一甲醇一水(6:5:5)的兩相系統(tǒng)以1500r/min的轉(zhuǎn)速在80 min內(nèi)曾從江花五味子果實(shí)的核的乙醇萃取物中分離了2個結(jié)構(gòu)十分相似的木脂素的成分一schisanhend和它的乙酸化物,以氯仿一甲醇一水的溶劑系統(tǒng)從西伯利亞人參的根中分離得到了純的eleutheroside。
Nitao等于1991年用正己烷一乙腈一乙酸乙酯一水(8:7:5:1)的兩相系統(tǒng)從Magno1ia virginian中進(jìn)行neelignans的最初純化,它比傳統(tǒng)的柱色譜更快、更、更經(jīng)濟(jì)。
E 香豆素類
用氯仿-甲醇一水(13:23:16)的兩相系統(tǒng)一次進(jìn)樣140mg來自于Lomatium dissectum的樣品得到了3個香豆素的甙和1個黃酮甙;用氯仿一甲醇一水(13:7:8)的兩相體系分離并分析了香豆素混合物中甲醚散形酮、7-甲氧(基)香豆素、7—羥基—6—甲氧基香豆素和7—羥基香豆素;俞維樂等從Artemisia dalailamae kraschen中以氯仿一甲醇一水(2:1:1)分離出了純的7—羥基—6—甲氧基香豆素以及isofraxdin和taxaxery1-acetate,達(dá)到了很好的分離效果。
F 其它
以氯仿一甲醇一乙酸—水(5:3:1:3)的兩相系統(tǒng),以800r/min的轉(zhuǎn)速從90mg的商品毛地黃皂甙中分離出了幾個強(qiáng)心甙的化臺物;用HSCCC分離鞣酸;用正己烷一乙腈一叔丁基甲基醚(10:10:1)從香芹菜中分離falcarind和falcarindiel;還從香芹菜中分離得到了2個C20化合物。
HSCCC使用的溶劑體系的組成是千變?nèi)f化的,各溶劑的性質(zhì)也各不相同,因而具有很強(qiáng)的適應(yīng)性,為從復(fù)雜的天然產(chǎn)物中提取成分提供了有利條件。因此,國際上HSCCC被大量用于天然產(chǎn)物各類化學(xué)成分的分離純化,如生物堿、黃酮類、萜類、木脂素、香豆素類等,以下為一些成功應(yīng)用實(shí)例:
3.2 抗生素
液-液分配的技術(shù)特別適合于抗生素的分離,HSCCC的應(yīng)用也是最早從抗生素的分離開始的。采用疏水性體系,HSCCC能很好的分離抗生素混合物,例如:用苯/氯仿/甲醇/水(15∶15∶23∶7)分離依羅霉素(efortomycin)混合物[9];用乙醚/正己烷/甲醇/水(5∶1∶4∶5)分離放線菌素(actinomycin)混合物[9];用氯仿/甲醇/水(4∶4∶3)體系分離殺念菌素(candicidin)衍生物[9];四氯化碳/甲醇/0.01mol/L磷酸鉀緩沖液( pH=7)(2:3:2)分離伊維菌素(ivermectin)[9];用氯仿/乙酸乙酯/甲醇/水(3∶1∶3∶2)分離普那霉素(pristinamycins)[9]等等。
3.3 蛋白質(zhì)和肽
最早人們用HSCCC分離一些小分子的肽,如:用氯仿/苯/甲醇/水(15∶15∶23∶7)分離短桿菌肽等等,隨著雙水相體系引入到HSCCC中,HSCCC開始應(yīng)用到分離大分子蛋白。雙水相分離的液-液分配原理,與高速逆流色譜有共性。但人們發(fā)現(xiàn)在行星平行軸式HSCCC上,雙水相體系很難保留,也難以讓雙水相保持分層。隨著正交軸式的HSCCC的發(fā)明,較好解決了平行軸式HSCCC的難題,但正交軸式的儀器,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,很難技術(shù)實(shí)現(xiàn)。最近深圳市同田生化技術(shù)有限公司在平行軸式HSCCC上做了一些關(guān)鍵技術(shù)的改進(jìn)解決了雙水相在平行軸儀器上保留難及不易分層的難題,此時雙水相體系保留可達(dá)70%以上。這樣就使大分子蛋白分離成為了可能。
3.4 食品
HSCCC應(yīng)用于食品分離的最大優(yōu)勢是粗品或復(fù)雜樣品可直接進(jìn)樣,一般用于食品除毒去雜或制備生物活性物質(zhì)。例如用HSCCC檢測食品中的毒素含量,分離SEA(導(dǎo)致食品污染的常見毒素)[28];用正已烷/乙腈/叔丁基甲基醚(10∶10∶1)從香芹菜中分離falcarind和falcarindiel [29];糖和PNP衍生物用HSCCC正交螺旋管行星式離心分離,溶劑體系是正丁醇/乙酸/水(4∶1∶5)或正丁醇/甲醇/水(4∶1∶4).分離體系通過衍生可以增加分子的疏水性,從而用HSCCC實(shí)現(xiàn)分離[30]。
3.5 無機(jī)物
HSCCC在分離無機(jī)物方面的應(yīng)用主要集中于稀土元素或重金屬元素。例如用混溶的0.5mol/LDEPHA (二乙基已基磷酸鹽)和十二烷作固定相,鹽酸作流動相,富集稀有元素[31];用鹽酸和氯仿(溶有0.15mol/L DEPHA)(1:1)溶劑體系分離鑭系元素Sm、Gd、Tb、Dy、Er、Yb,效果良好[32];用EHPA(乙基已基磷酸鹽)和單-2-乙基已基醚的甲苯溶液體系作固定相[33],含有鑭系元家如鈥和鉺的溶液(相當(dāng)于流動相)從上洗脫,在固定相中金屬元素富集,并發(fā)現(xiàn)了稀有元素的復(fù)合物的保留值與流動相的pH有較大關(guān)系, pH升高,保留體積提高,但是理論塔板數(shù)下降,另外,在流動相中加入銨鹽并不影響固定相保留值。根據(jù)上述方法,HSCCC可用于環(huán)境分析檢測或控制污染。雖然靈敏度較低,但是固定相能夠富集干擾的金屬離子[34]。
3.6 其他
隨著技術(shù)的發(fā)展,HSCCC應(yīng)用范圍逐步拓展。已經(jīng)有人嘗試用HSCCC拆分消旋化合物[35]。例如N-十二烷酰-L-脯氨酸-3,5-二甲基苯胺,成功地用于氨基酸的衍生物的分離[36]。有人用HSCCC分離紫膠染料,溶劑體系是叔丁基甲基醚/正丁醇/乙醇/水(2∶2∶1∶5),得到的物質(zhì)純度在95%左右[37]。Ma和Ito發(fā)現(xiàn)增加有機(jī)固定相中手性選擇性試劑的含量及增大溶劑系統(tǒng)的疏水性可提高色譜峰的分辨率。
4 高速逆流色譜的一些新進(jìn)展
4.1 與其他檢測器的聯(lián)用
目前HSCCC多采用紫外檢測器進(jìn)行在線檢測,但HSCCC選用的有機(jī)溶劑及所分離的組分,有很多不適合用紫外檢測,因而大家把目光投向了各種檢測器與HSCCC聯(lián)用技術(shù)上來。分流器技術(shù)的使用,解決了HSCCC與各種檢測器聯(lián)用的接口問題,目前已有HSCCC與質(zhì)譜(MS)、紅外(FTIR)、蒸發(fā)光散射(ELSD)聯(lián)用的應(yīng)用,從而為HSCCC的應(yīng)用提供了一種新型多維分離分析方法。Rinehart等報道了HSCCC與電噴霧質(zhì)譜(ESIMS)聯(lián)用技術(shù)[4],并評價了色譜分離和質(zhì)譜分析的表現(xiàn),認(rèn)為制備型逆流色譜更適合于天然產(chǎn)物的分離分析。
近兩年,國外有人成功的將HSCCC與ELSD聯(lián)用,分離了7-甲氧基香豆素、橙皮素、莨菪亭、微形酮,效果非常好。深圳市同田生化技術(shù)有限公司應(yīng)用HSCCC與ELSD聯(lián)用,分流收集,成功的制備分離了銀杏中四個內(nèi)酯單體,并將之產(chǎn)業(yè)化。
總之,各種檢測器的優(yōu)點(diǎn)與HSCCC技術(shù)的良好地結(jié)合,為逆流色譜技術(shù)的應(yīng)用開創(chuàng)了一個廣闊的局面。
4.2雙向逆流色譜
雙向逆流色譜[7](dual-mode countercurrent chromatography,簡稱DuCCC),即兩相分別從螺旋管兩端同時流入,又從相對應(yīng)的端口同時流出,兩相形成真正的逆向?qū)α。與常規(guī)的HSCCC相比,DuCCC分離速度更快,分離效率更高,不必預(yù)測溶質(zhì)的保留時間和分配系數(shù),減少了溶劑選擇的繁瑣。該項(xiàng)技術(shù)可應(yīng)用在蛋白分離。
4.3 利用HSCCC建立中藥指紋圖譜
中藥質(zhì)量可控是中藥現(xiàn)代化的一個重要內(nèi)容,中藥以及復(fù)方因其復(fù)雜的成分和未明的作用機(jī)理,阻礙著中藥現(xiàn)代化的進(jìn)程。中藥指紋圖譜技術(shù)已成為研究中藥成分及作用機(jī)理,控制中藥質(zhì)量,推動中藥業(yè)走向世界的關(guān)鍵技術(shù)。HSCCC具有很好的分辨率和重現(xiàn)性,加上不存在固體載體吸咐,對樣品的前處理要求不高或不用前處理,不存在分離過程丟失成分和成分變性的問題,因而可用于中藥成分的定性或半定量分析,并整理出中藥材的特征峰和指紋譜,制定標(biāo)準(zhǔn)圖譜,用于中藥的質(zhì)量控制和測定。在高速逆流色譜指紋圖譜研究方面,目前已對大黃、沙棘、何首烏等一些中藥進(jìn)行了研究[10]。
5 總結(jié)與展望
逆流色譜無需固體載體,能實(shí)現(xiàn)連續(xù)分離,有多種多樣的溶劑系統(tǒng)可采用;不但適用于非極性化合物,而且適用于極性化合物的分離;能實(shí)現(xiàn)從上百毫克量到數(shù)克的制備提純;它可用于天然產(chǎn)物粗提物的去除雜質(zhì),也可用于產(chǎn)物的精制,甚至直接從粗提物進(jìn)一步純化到達(dá)純品;也能與質(zhì)譜儀或紅外光譜儀、蒸發(fā)光散射儀等聯(lián)用,應(yīng)用前景十分廣闊。隨著HSCCC技術(shù)的迅猛發(fā)展,逆流色譜將在分離制備方面發(fā)揮越來越重要的作用。
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