紫杉醇提取工艺研究

紫杉醇提取工艺研究 1．紫杉醇简介

紫杉醇（C

47H 51NO 14）是红豆杉属植物中的

一种复杂的次生代谢产物,是目前所了解的

惟一一种可以促进微管聚合和稳定已聚合微

管的药物。同位素示踪表明, 紫杉醇只结合

到聚合的微管上, 不与未聚合的微管蛋白二

聚体反应。细胞接触紫杉醇后会在细胞内积

累大量的微管，这些微管的积累干扰了细胞

的各种功能,特别是使细胞分裂停止于有丝分裂期，阻断了细胞的正常分裂。 通过Ⅱ-Ⅲ临床研究，紫杉醇主要适用于卵巢癌和乳腺癌，对肺癌、淋巴瘤、脑瘤等也都有一定疗效[1]。

紫杉醇是一种无臭，无味的白色结晶

体粉末，熔点为213-216℃，不溶于水，

易溶于氯仿、丙酮等有机溶剂，主要由红

豆杉的树皮中提取。由于紫杉醇的质量分

数极低(仅为干质量的0.01％左右)，杂

质多，为后续的分离纯化带来困难，因此，

紫杉醇初分离除杂过程是分离纯化工艺

的关键步骤。国内外提取紫杉醇的方法主要有溶剂浸提法、索氏提取、固相提取法等。这些方法能耗少、紫杉醇回收率高、易于操作，但工艺周期长、溶剂用量大、提取选择性差，且紫杉醇在长时间的受热过程中易引起结构变化[2]。因此，近年来国内外科研人员纷纷研究开发快速高效的紫杉醇提取方法，研发的重点集中在沉淀法、超声波、柱层析、超临界流体萃取等新型方法。

2．紫杉醇提取的工艺流程

红豆杉枝叶、树皮、树枝——干燥与粉碎——有机溶剂提取——浸膏——固液萃取——液液萃取——己烷沉淀——硅胶柱层析——结晶——TLC 检测——高效液相色谱检测

3．常见提取操作介绍

3.1有机溶剂提取

紫杉醇的粗提阶段常用有机溶剂进行提取。李春斌等人[3]研究发现，在氯仿、

甲醇、乙醇、V （甲醇）：V （乙醇）=1：1、V （氯仿）：V （丙酮）=1：1和V(乙酸乙酯)：V(丙酮)=1；1溶剂中，以V(乙酸乙酯)：V(丙酮)=1：1的提取效果最好，基本无毒且可回收再利用，因此有望用于紫杉醇的工业化生产中。通过综合对比普通浸提、冷浸法、渗漉法和索氏回流法，发现采用索氏提取方法提取其浸膏得率达20.7%。

3.2固液萃取

红豆杉的粗提浸膏中往往含有一些无极性或低极性的物质如油脂、蜡等，常采用一些低极性有机溶剂进行去除。李春斌等人[3]采用石油醚对浸膏进行固液萃取，发现当石油醚用量达到浸膏的5倍时，浸出的杂质数量不再有明显的增加。

惠俊峰[4]采用正己烷对浸膏进行除杂，发现和原始浸膏的量相比，6倍体积的正己烷是一个优化值。

3.3液液萃取

红豆杉的粗提浸膏中也含有一些强极性物质如鞣质、氨基酸、糖和盐等，常采用液液萃取的方式进行去除。周浩然等人[5]采用甲醇和正己烷及甲醇和乙酸乙

酯体系进行萃取；郭立佳[6]采用甲醇和正己烷及三氯甲烷和0.5mol／L的Na

2CO

3

溶液体系进行萃取。液液萃取简单易行，不需要特殊设备，但提取物杂质含量高，

回收率低、分离效果差，还常常伴随乳化现象。

3.4沉淀法

由于紫杉醇有在正己烷中沉淀这一特性，所以向液液萃取后得到的紫杉醇乙酸乙酯溶液中加入正己烷溶剂，将紫杉醇沉淀下来。李春斌等人[3]通过研究表明，正己烷与乙酸乙酯溶液的体积比以10：1为好，较少时，紫杉醇不能完全沉淀；较多时，不但没有提高杂质去除量，还会造成正己烷使用量过大，溶剂浪费。沉淀法设备简单、成本低廉且技术较为成熟，可广泛应用于紫杉醇的规模化生产中，但一般只能达到初步纯化的目的，还需要进一步的精制[7]。

3.5柱层析法[8]

柱层析法是目前分离纯化紫杉醇最广泛采用的方法。常用的层析柱有：正相柱如硅胶、氧化铝，反相柱有C

18

、苯基柱等，还包括其他一些吸附剂如树脂等。

3．5．1苯基-硅胶色谱柱

硅胶柱色谱在色谱中应用很广泛。一般情况下，紫杉醇在硅胶柱上的保留

较强，用CHCI

3

和甲醇的混合溶液洗脱可分离出两个峰。如果在色谱流动相中添加0.05％水时，分离出的紫杉醇纯度有所提高，分离速度加快，经常压硅胶柱

可获纯度14％，回收率98％的紫杉醇。在中压快速硅胶柱的条件下用CH

2Cl

2

、

甲醇梯度洗脱，可使紫杉醇的纯度达到40％-60％。由于苯基反相介质在分离多环化合物方面有独特的作用，因此可用于紫杉醇分离。苯基-硅胶介质以硅胶为基质，r-氨丙基三氧基硅烷为连接臂，通过液相法和气相法合成。采用甲醇-水(65：35)为流动相，由于采用的催化剂不同，用液相法合成的苯基-硅胶介质分离紫杉醇纯度可达49.8%-60.2％，回收率可达40.8％-98.6％；用气相法合成的苯基-硅胶介质分离紫杉醇的纯度达77.4％，回收率达92％。

3．5．2 氧化铝-C

18

色谱柱

用氧化铝柱色谱可以去除极性比紫杉醇弱的物质，然后再通过C

18

固相萃取便可除去极性比紫杉醇稍强的杂质。当用碱性氧化铝，含水0.03％、甲醇1.5％的流动相，反应30 min左右，洗脱速度在1-3 mL／min之间时，可以使紫杉醇的含量大于27％，紫杉醇回收率大于170％，这说明有其它非游离的紫杉醇转化成了游离紫杉醇。研究表明通过碱性氧化铝柱色谱后，有50％的7-表-紫杉醇可以转化成游离紫杉醇，使紫杉醇的回收率可达170％。

3．5．3 大孔吸附树脂

紫杉醇具有多环结构，容易被带苯环的吸附剂特异性吸附。在静态吸附的条件下，采用201×4型树脂在pH为6.4时效果最好。在动态吸附的条件下，采用50％甲醇水溶液为初始溶剂(调pH为6．4)溶解试品及淋洗，紫杉醇被完全吸附于201×4型树脂上，以80％的甲醇溶液洗脱，经一步树脂吸附色谱，除去了紫杉醇浸膏中的脂、蜡等杂质，样品颜色由棕黑色转成浅黄色，紫杉醇含量提高到2.15％，紫杉醇的回收率为99.6％。

4．其他提取操作介绍

4.1超声波法

超声方法用于紫杉醇的提取不仅可以可强化传质过程，缩短浸提时间，还可以使提取在低温下进行，从而避免了紫杉醇在高温下转化为其他物质而造成收率降低[9]。满瑞林[10]等人针对红豆杉枝条中紫杉醇的超声提取研究，确定浸提的最佳工艺条件为：浸提总时间为120min(三次浸提，每次30min)，浸提温度为5O℃，原料粉碎粒径为0.154mm左右。

4.2膜分离法[7]

膜分离法膜分离法也是一种用于分离紫杉烷类化合物的有效方法。Weathers 等人研究发现，利用加热或化学渗透等方法，对组织膜进行可逆性渗透，可以从红豆杉属植物中提取紫杉醇及其他紫杉烷类化合物。组织膜渗透提取可以使紫杉醇在提取过程中活性损失减至最小。Carver等人采用平板式、中空纤维式和管式膜组件，对超滤膜和反渗透膜在紫杉烷类物质的分离过程中的应用进行了研究,发现膜分离技术可使浸膏中紫杉烷类物质的浓度提高5倍左右，从而减少了后续色谱分离的负担。采用膜分离法分离紫杉醇可省去液液萃取步骤，节省溶剂，但膜面易污染，膜孔堵塞，使通量下降，生产效率降低，成本上升。

4.3超临界法

超临界流体萃取是利用处于临界压力和临界温度以上的流体具有特异增加

的溶解能力而发展起来的化工分离新技术，特别适用于高沸点热敏性物质的提取，具有生产周期短、提取物有效成分不易被破坏等特点且可以减少含氯有机溶剂的使用。彭清忠[11]等人针对超临界CO

2

萃取南方红豆杉针叶中紫杉醇的研究，确定

采用乙醇与水混合(含水量1O%-15%)溶剂为萃取夹带剂，V(夹带剂):V（CO

2

流

体)=0.12：1，萃取压力、温度和时间分别为30 MPa、50℃和2h时，紫杉醇萃取率可达95%以上。虽然超临界技术在紫杉醇的提取中具有收率高、节省时间和有机溶剂等优点，但该方法对仪器设备要求较高，限制了其应用。

超临界CO

2萃取分动态萃取和静态萃取两种方式[2]。前者指将CO

2

流体在流

动状况下与被萃物接触进行萃取，是最常见的超临界萃取方式，其流程见图5；

后者指将CO

2

流体与被萃物混合后，流体不循环流动，使其对被萃物充分浸润，

即把图5萃取釜7和分离釜8之间的阀门关闭，阻止CO

2

流体的循环。

图6表明，适当的静态萃取时间对紫杉醇的提取是有利的。这是由于静态萃

取过程中，溶解了夹带剂的CO

2流体在萃取釜内可充分渗透进入原料颗粒，当CO

2

流体开始循环时，渗入原料内部的CO

2

会不断渗出，从而使原料膨化，对传质更有利。整个超临界萃取过程是一个动态萃取主控的过程，静态萃取时间过长会导致萃取效率下降，所以静态萃取时间需适当控制，以达到最好的萃取效果。

展望

随着新技术、新方法的不断引入，紫杉醇提取纯化技术不断取得进步。这些技术必将推动紫杉醇生产的低成本、高效率的产业化进程，促进医药行业的发展及人类健康事业的较大进步。

参考文献

[1]金涛，王伟，刘军等．东北红豆杉内生真菌的分离及产紫杉醇菌的鉴定．中草药，2007，38(5)：770-772．

[2] 满瑞林，乔亮杰，倪网东等．超临界CO

2

萃取曼地亚红豆杉枝条中的紫杉醇．精细化工，2008，25(12)：1206-1211．

[3] 李春斌，佟憬憬，范圣第．东北红豆杉紫杉醇的提取纯化与HPLC检测[J]．大连民族学院学报，2005，7(5)：23.

[4]惠俊峰．从红豆杉中提取紫杉醇及10一DAB的研究[D]．西安：西北大学，2006.

[5]周浩然，王佳祥，粱淑敏，等．高效液相色谱法测定野生东北红豆杉浸膏中紫杉醇的含量[J]．技术交流，2002，3：188.

[6]郭立佳．紫杉醇分离纯化工艺的研究[D]．无锡：江南大学，2006.

[7] 赵广河，张培正. 紫杉醇提取纯化技术研究进展．食品与发酵工业，2008，34(5)：138-142．

[8] 黄语欣．紫杉醇提取纯化技术及市场前景分析．医药化工，2005， (7)：6-11．

[9]吴倩，高庆平，王正平．紫杉醇的提取与初分离工艺研究[J]．化学工程师，2004，110(11)：40.

[10] 满瑞林，乔亮杰，倪网东．曼地亚红豆杉枝条中紫杉醇的超声提取研

究[J]．化学研究与应用，2008，20(12)：1637-1640.

[11] 彭清忠，石进校，易浪波等．超临界CO

流体萃取南方红豆杉针叶中

2

的紫杉醇．吉首大学学报(自然科学版)，2009， 30(5)：93-95．