11級生物製藥一班
第一組成員：徐玉秋，李詩贊，黃飛華，祁博，黃星星，蔡東東，楊孝剛
摘要：綜述近年來天然產物中活性成分提取的生物技術方法研究的進展情況，重點討論超臨界流體萃取等技術的原理、特點以及在該領域的應用的情況，並對天然產物中活性成分提取的生物技術的發展方向做出展望。
關鍵詞：活性成分，生物技術，天然產物
近年來，隨著人們對天然藥物的藥用的營養價值認識的逐步深入，世界範圍內掀起了天然產物中活性成分研究的熱潮，國家自然科學**資助專案中就有多項是關於此課題的研究。然而天然產物的成分十分複雜且有些物質含量甚微，提取時又要求活性成分不能被破壞，溶劑萃取等傳統提取方法已經遠遠不能滿足對天然藥物進行深入研究的需要。如何快速、有效地將活性成分提取出來以及對提取物的進一步分離純化已成為天然產物研究的「瓶頸」，特別是近年來人們環保意識的迅速提高和國家可持續發展戰略的實施，更使得開發的天然產物提取技術成為大勢所趨。
1. 傳統方法
對天然產物中活性成分進行提取，最常用的是溶劑萃取法。所用溶劑包括水和有機溶劑，水能夠溶出的成分較多，導致後處理困難；有機溶劑分親水性和親脂性兩種，選擇性好，但揮發性大且一般有毒。提取方法主要有浸漬、滲漉、煎煮、回流和連續提取：
浸漬和滲漉簡單易行，一般在常溫或溫熱條件下操作，適用於熱不穩定成分的提取，但溶劑消耗量大，費時長，提取效果差；水煎煮法是我國最早使用的傳統方法，大部分成分可被不同程度的煎出，但具有揮發性以及遇熱易破壞的成分不宜用此法；用易揮發的有機溶劑加熱提取，則需採用回流法；為了彌補回流提取中溶劑消耗量大，操作麻煩的不足，可採用連續提取(又稱索氏提取)法，這是溶劑萃取中最常使用的方法，提取效率較高，但提取液受熱時間長，熱不穩定成分易分解。近來發展的自動索氏提取，將高溫滲漉與常規索氏提取相結合，溶劑用量比常規索氏提取少一半，且所需時間大幅度縮短。
水蒸氣蒸餾也是一種常用的提取方法。被提取的成分應具備以下條件：具有揮發性，沸騰期間與水長時間共存而不發生化學變化，難溶或不溶於水。
顯而易見 ，上述傳統方法具有許多缺點：(1)大量使用有機溶劑，產生的廢液廢渣嚴重汙染環境，且不可避免的溶劑殘留會影響產物的質量和穩定性。(2)提取效率低、步驟多、選擇性差，較難實現自動化或聯用。
(3)提取溫度高，時間長，使得能耗大且易造成熱敏性成分分解和揮發性成分損失。因此，發展快速、高效、盡量不用或少用有害試劑、將環境汙染減到最低限度的綠色樣品處理技術已成為該領域科學工作者追求的目標。
2. 新興提取技術
2.1 超臨界流體萃取分離過程的原理是超臨界流體對脂肪酸、植物鹼、醚類、酮類、甘油酯等具有特殊溶解作用，利用超臨界流體的溶解能力與其密度的關係，即利用壓力和溫度對超臨界流體溶解能力的影響而進行的。在超臨界狀態下，將超臨界流體與待分離的物質接觸，使其有選擇性地把極性大小、沸點高低和分子量大小的成分依次萃取出來。
當然，對應各壓力範圍所得到的萃取物不可能是單一的，但可以控制條件得到最佳比例的混合成分，然後借助減壓、公升溫的方法使超臨界流體變成普通氣體，被萃取物質則完全或基本析出，從而達到分離提純的目的,所以超臨界流體萃取過程是由萃取和分離組合而成的。
超臨界流體co2萃取與化學法萃取相比有以下突出的優點：
(1)可以在接近室溫(35-40℃)及co2氣體籠罩下進行提取，有效地防止了熱敏性物質的氧化和逸散。因此，在萃取物中保持著藥用植物的全部成分，而且能把高沸點，低揮發度、易熱解的物質在其沸點溫度以下萃取出來；
(2)使用sfe是最乾淨的提取方法,由於全過程不用有機溶劑,因此萃取物絕無殘留溶媒,同時也防止了提取過程對人體的毒害和對環境的汙染,是100%的純天然；
(3)萃取和分離合二為一，當飽含溶解物的co2-scf流經分離器時，由於壓力下降使得co2與萃取物迅速成為兩相（氣液分離）而立即分開，不僅萃取效率高而且能耗較少，節約成本；
(4)co2是一種不活潑的氣體,萃取過程不發生化學反應,且屬於不燃性氣體,無味、無臭、無毒，故安全性好；
(5)co2**便宜，純度高，容易取得，且在生產過程中迴圈使用，從而降低成本；
(6)壓力和溫度都可以成為調節萃取過程的引數。通過改變溫度或壓力達到萃取目的。壓力固定，改變溫度可將物質分離；反之溫度固定，降低壓力使萃取物分離，因此工藝簡單易掌握，而且萃取速度快。
2.2 凝膠色譜技術
凝膠色譜法又叫凝膠色譜技術，是六十年代初發展起來的一種快速而又簡單的分離分析技術，由於裝置簡單、操作方便，不需要有機溶劑，對高分子物質有很高的分離效果。凝膠色譜法又稱分子排阻色譜法。凝膠色譜法主要用於高聚物的相對分子質量分級分析以及相對分子質量分布測試。
根據分離的物件是水溶性的化合物還是有機溶劑可溶物，又可分為凝膠過濾色譜（gfc）和凝膠滲透色譜（gpc）。gfc一般用於分離水溶性的大分子，如多醣類化合物。凝膠的代表是葡萄糖系列，洗脫溶劑主要是水。
凝膠滲透色譜法主要用於有機溶劑中可溶的高聚物(聚苯乙烯、聚氯已烯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等)相對分子質量分布分析及分離，常用的凝膠為交聯聚苯乙烯凝膠，洗脫溶劑為四氫呋喃等有機溶劑。凝膠色譜不但可以用於分離測定高聚物的相對分子質量和相對分子質量分布，同時根據所用凝膠填料不同，可分離油溶性和水溶性物質，分離相對分子質量的範圍從幾百萬到100以下。近年來，凝膠色譜也廣泛用於分離小分子化合物。
化學結構不同但相對分子質量相近的物質，不可能通過凝膠色譜法達到完全的分離純化的目的。凝膠色譜主要用於高聚物的相對分子質量分級分析以及相對勿子質量分布測試。目前已經被生物化學、分子生物學、生物工程學、分子免疫學以及醫學等有關領域廣泛採用，不但應用於科學實驗研究，而且已經大規模地用於工業生產。
2.3 高效液相色譜與聯用技術
高效液相色譜適宜於分離、分析高沸點、熱穩定性差、有生理活性及相對分子量比較大的物質，因而廣泛應用於核酸、肽類、內酯、稠環芳烴、高聚物、藥物、人體代謝產物、表面活性劑，抗氧化劑、殺蟲劑、除莠劑的分析等物質的分析。
高效液相色譜法，只要求試樣能製成溶液，而不需要氣化，因此不受試樣揮發性的限制。對於高沸點、熱穩定性差、相對分子量大（大於400以上）的有機物（這些物質幾乎佔有機物總數的75%～80%）原則上都可應用高效液相色譜法來進行分離、分析。據統計，在已知化合物中，能用氣相色譜分析的約佔20%，而能用液相色譜分析的約佔70～80%。
隨著生物技術的不斷發展，越來越多的人接觸到了生物技術並喜歡上這門學科。伴隨著人們健康意識的不斷提高，對生物**的諸多生物活性物質重要性的認識也不斷提高，人們回歸自然界的呼聲逐漸強烈，從天然資源中尋找新藥或者其他生活用品變得熱門起來。並且與我們的生活息息相關，如生病了吃的藥，人們用的化妝品等等，因此生物技術方法研究生物活性物質必然會成為一種趨勢，深入人們的生活。
參考文獻
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生物技術實踐
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