天然产物的提取

5.16　天然产物的提取

生物体内的组成成分或其代谢产物以及人和动物体内许许多多内源性的化学成分统称作天然产物，其中主要包括蛋白质、多肽、氨基酸、核酸、各种酶类、单糖、寡糖、多糖、糖蛋白、树脂、胶体物、木质素、维生素、脂肪、油脂、蜡、生物碱、挥发油、黄酮、糖苷类、萜类、苯丙素类、有机酸、酚类、醌类、内酯、甾体化合物、鞣酸类、抗生素类等天然存在的化学成分。

1.生物碱类

此类物质大多存在于植物中，故又称为植物碱，是一类含氮的有机碱性化合物，有复杂的环状结构，氮素多包含在环内，分子中大多含有含氮杂环，如吡啶、吲哚、喹啉、嘌呤等，也有少数是胺类化合物。它们在植物中常与有机酸结合成盐而存在，还有少数以糖苷、有机酸酯和酰胺的形式存在。以未成盐碱（游离生物碱）形式存在的亲脂，以生物碱盐形式存在的亲水。能较好地溶解在氯仿、苯、乙醚、乙醇中，其显著的碱性决定了它可以与各种酸（无机酸、有机酸）成盐。按照生物碱的基本结构，它已可分为60类左右。主要类型有：有机胺类（麻黄碱、益母草碱、秋水仙碱）、吡咯烷类（古豆碱、千里光碱、野百合碱）、吡啶类（菸碱、槟榔碱、半边莲碱）、异喹啉类（小檗碱、吗啡、粉防己碱）、吲哚类（利血平、长春新碱、麦角新碱）、莨菪烷类（阿托品、东莨菪碱）、咪唑类（毛果芸香碱）、喹唑酮类（常山碱）、嘌呤类（咖啡碱、茶碱）、甾体类（茄碱、浙贝母碱、澳洲茄碱）、二萜类（乌头碱、飞燕草碱）、其他类（加兰他敏、雷公藤碱）。含生物碱的中草药很多，如三尖杉、麻黄、黄连、乌头、延胡索、粉防己、颠茄、洋金花、萝芙木、贝母、槟榔、百部等，分布于100多科中，以双子叶植物最多，其次为单子叶植物，生物碱含量一般都较低，大多少于1%。目前已发现生物碱约6　000种，并且仍以每年约100种的速度递增。

2.挥发油

挥发油又称精油，是一类在常温下能挥发的、可随水蒸气蒸馏的、与水不相混的油状液体的总称。大多数挥发油具有芳香气味，在水中的溶解度很小，但能使水具有挥发油的特殊气味和生物活性，挥发油常存于植物组织表皮的腺毛、油室、油细胞或油管中，大多数成油滴状态存在。有时挥发油与树脂共存于树脂道内（如松茎），少数以甙的形式存在（如冬绿甙、其水解后的产物水杨酸甲酯为冬绿油的主成分）。

挥发油在植物体内的分布有多种多样。有的全株植物都含有（荆芥、紫苏）；有的则在根（当归）、根茎（姜）、花（丁香）、果（柑橘）、种子（豆蔻）等部分器官中含量较多。挥发油为多种类型成分的混合物，一种挥发油往往含有几十种到一、二百种成分，其中以某种或数种成分占较大的分量。其基本组成为脂肪族、芳香族和萜类化合物。挥发油中存在的萜类主要是单萜和倍半萜，通常它们含量较高，但无香气，不是挥发油的芳香成分。挥发油易溶于醚、氯仿、石油醚、二硫化碳和脂肪油等有机溶剂中，能完全溶于无水乙醇。

3.色素

根据溶解性能的不同，色素可以分为水溶性色素和脂溶性色素。水溶性色素有柠檬黄、日落黄、苋菜红、靛蓝、亮蓝、甜菜红、花青素、玫瑰茄红、越橘红等，脂溶性色素有胡萝卜素、辣椒红素、姜黄、玉米黄、红曲酶色素等。

4.微生物色素

微生物色素除红、橙、黄、绿、青、蓝、紫、褐和黑色之外，还有介于它们之间的各种各样颜色。这些色素有在细胞内的，有在细胞外的；有自身合成的，也有转化培养基中的某些成分而形成的。

有些色素，如细胞色素C，具有十分重要的生理功能，但许多色素的功能尚未被人们认识。在微生物中，最普遍和常见的色素是黄色和橙色———类胡萝卜素。所有光合微生物都有类胡萝卜素，如光合细菌。许多非光合微生物也含有类胡萝卜素，如红酵母菌、链孢霉菌、藤黄八叠球菌等。许多假单胞菌或一些放线菌可以产生各种颜色的吩嗪类色素，如紫色的碘菌素、蓝绿色的绿脓杆菌素、金黄色的金色菌素等。真菌的色素种类也很多，一种真菌往往可以产生不止一种色素，色素的主要成分是甲苯醌、萘醌和咄吨酮等类型的衍生物。

色素是一种次生代谢产物，一般是在菌体生长后期开始合成，其合成过程可能是在培养基中缺乏某种营养物质，菌体的生长过程受到限制时被启动的。一般是菌体生长繁殖过程中不需要的物质、菌体失去合成这种物质的能力后照常生长。