深层共晶溶剂在生物活性天然产物提取中的综合评价外文翻译资料

 2022-08-08 14:45:35

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深层共晶溶剂在生物活性天然产物提取中的综合评价

摘要：深层共晶溶剂(DESs)是一种绿色、可持续的有效提取生物活性化合物或药物的溶剂。这项工作旨在综合评价DESs在从生物质中提取不同类型天然化合物方面的潜力和有效性。选取小檗、淫羊藿、三七、大黄、丹参等5种中草药，分别评价DESs对生物碱、黄酮类、皂苷类、蒽醌类和酚酸类的提取效果。通过对43种不同极性、粘度、组成和增溶能力的氯化胆碱、甜菜碱和l -脯氨酸的DESs进行筛选，考察其提取效率，并利用响应面法对操作条件进行统计优化，得出最有效的提取工艺。本文首次介绍了溶剂萃取法提取生物碱和蒽醌类化合物。结果表明，制备的萃取溶剂大多是生物碱的有效提取溶剂，但蒽醌类化合物的萃取率较低。DES的萃取能力可能与其物理化学性质有关，包括H键相互作用、极性、粘度和ph值。该研究表明，DESs是合适的绿色萃取溶剂，可选择性地、有效地从生物材料中提取生物活性化合物。

关键词：采购产品深层共晶溶剂，绿色萃取，天然产物，生物碱，乙酰丙酸

介绍：

开发低毒性、低成本的绿色溶剂是制药工业的一个关键问题。现在，传统的有机溶剂，如甲醇，酒精，氯仿，乙酸乙酯，被广泛用于从植物中提取生物活性天然化合物。然而，大量使用这些挥发性和有害的有机溶剂可能造成环境污染，并在提取物中留下不可接受的溶剂残留。

自2003年Abbott等人引入低共熔溶剂(DESs)以来，作为一种新型的绿色可持续溶剂迅速崛起。DESs的制备方法是简单地将两种或两种以上自然产生的、廉价的、可生物降解的成分混合在一起，得到共晶混合物。可获得性强，低成本，生物降解性和环境友好性的组成部分，使DESs通用替代传统的有机溶剂。

由于其优异的性能，DESs已被广泛应用于制备纳米材料、提取DNA和脱硫燃料产品。最近，DESs被用于从植物中提取和分离生物活性酚类化合物、皂苷或黄酮类化合物。然而，应用DESs提取天然产物的报道数量有限，DESs提取其他类型活性天然化合物(如生物碱、蒽醌类)的效率仍然未知。据我们所知，目前还没有关于综合评价DESs作为绿色溶剂从天然资源中提取不同生物活性化合物的潜力和有效性的报道。

扩展应用程序的一部分在提取生物活性的天然化合物,在这项研究中,五艘中国草药(HMs)包括BR、EF、NRR、RRR和SMR都被选用去全方面的评估DES对物质的提取效率。首先对一系列基于氯化胆碱(ChCl)-、甜菜碱(Bet)-和脯氨酸(Pro)的DESs进行了调整，并利用响应面法(RSM)对操作条件进行了统计优化，得到了最有效的工艺。研究了DESs与天然产物之间的相互作用，并对其进行了优化,采用高效液相色谱法对提取条件进行了分析。

实验部分：

材料和试剂：EF、NRR、RRR、SMR和BR均购自当地一家中药市场(中国南京)。参比化合物(图1)

包括芦荟大黄素、大黄酸、大黄素、大黄酚、大黄素、人参皂苷RG1、人参皂苷RB1、三七皂苷R1、迷迭香酸、草精酸、丹酚酸B、盐酸苦参碱(Jat)、盐酸小檗碱(Ber)、盐酸巴马汀(Pal)、淫羊藿苷购自成都生物科技有限公司(中国成都)。从Aladdin试剂公司(上海)获得了用于制备DES的化合物包括ChCl、Bet、Pro、尿素、1 -甲基脲、N,N -二甲基脲、乙酰胺、甘油、木糖醇、d -山梨醇、乙二醇、蔗糖、d -葡萄糖、麦芽糖、柠檬酸、丙二酸、左戊酸、草酸、dl -苹果酸和乳酸。hplc级乙腈购自TEDIA (TEDIA Company, Inc.， USA)。实验中使用的去离子水是用Millipore - q系统(Millipore, Milford, MA, USA)净化的。所有其他的试剂和化学品都是分析级的

准备的一部分：自然DESs的合成如前所述。简单地说，DESs的制备方法是，在80.0°C下，将氢键受体(HBAs)和氢键供体(HBD)按适当的摩尔比混合在一起，用磁力搅拌，直到形成透明均匀的液体，必要时加入一定量的水。

提取过程：提取溶剂的初步筛选，超声辅助提取(UAE)在2 mL微管中，加入25 mg植物粉末和1.0 mL DES - water(3:1)溶剂。在50℃下超声(KQ5200B, 200W, 40 kHz，中国昆山)30分钟，然后16200 G离心10分钟，用水或甲醇稀释10倍后进行HPLC分析。每次提取重复三次。

HPLC-UV法对提取的生物活性成分进行定量分析：HPLC- uv分析采用岛津高效液相色谱系统，配有泵(LC-20AT)，自动进样器(SIL-20A)，二极管阵列检测器(SPD-M20A)和自动柱温控制箱(CTO-20A)。色谱柱为Thermo BDS Hypersil C18 (100 mm times; 4.6 mm, 2.4 mu;m)。分析英孚,NRR、存款准备金率和,水的流动相由含0.1%甲酸(洗脱液)和乙腈(洗脱液B)。BR的分析,流动相由0.02 mol / L磷酸氢钾(洗脱液)和乙腈(洗脱液B)。(1)BR提取生物碱的高效液相色谱分析。梯度程序为:0 ~ 5 min, 25% ~ 32% B;5 ~ 10分钟，32% B;10 ~ 11分钟，32% ~ 25% B;11minus;15分钟，25% b，流速保持在0.8 mL/min不变，并在265 nm下监测流出物。(2)高效液相色谱法分析SMR提取物中酚酸的含量。梯度程序设置为:0 ~ 7 min, 18% ~ 25% B;7minus;9 min, 25% B;9minus;11 min, 25%minus;95% B;B.流速不变为0.9 mL/min，波长286 nm;(3)黄芪提取物中蒽醌类成分的HPLC分析。梯度方案为:0 ~ 15 min, 35% ~ 65% B;B.流速保持在0.9 mL/min，在254 nm处监测;(4) NRR提取液中皂苷的HPLC分析。梯度程序设置为:0 ~ 13 min, 18% ~ 28% B;13 ~ 17分钟，28% ~ 33% B;17 ~ 24 min, 33% ~ 50% B;b流速为0.9 mL/min，波长为203 nm;(5)高效液相色谱法分析英孚提取物中总黄酮的含量。梯度程序为:0 ~ 10 min, 25% B;B.流速保持在0.7 mL/min，并在265 nm下监测流出物。

实验设计与统计分析：响应面法使用Design-Expert版本8.0.6 (Stat-Ease Inc.，Minneapolis, MN,USA)进行。在确定的范围提取变量的基础上初步的单因素试验,盒子minus;Behnken设计(bdd)被用来找到最优值四个独立变量:含水量(%)在选定的DES (A),温度(B),超声波照射时间(C)和固体(粉末样品)液体(萃取剂)比值(D)三个层次(minus;1 0 1)。 整个实验由29个实验部分,其中包括5复制中心的点。以提取量作为设计实验的响应量。根据实验数据进行回归分析。随后，我们进行了三个额外的验证实验来验证统计实验策略的有效性。

结果与讨论：

DES的制备:对于DES的制备，一些可再生、廉价和容易获得的资源中的hba和hbd已被测试为潜在的DES组件。在这项工作中，四组HBDs(酰胺、羧酸、醇和糖)与三种类型的HBAs (ChCl、Bet、Pro)结合使用来生产DESs。共有51种DESs组合进行了初步测试，其中43种最终被发现是稳定的透明粘性液体，经过一段时间没有沉淀

在制备过程中，我们发现HBAs的化学结构对DESs的形成和稳定性起着重要的作用。用乙二醇加热ChCl或Bet可以成功地形成自然的DESs，而用乙二醇加热Pro则不能产生稳定的液体。此外，当HBDs以液体形式(如乳酸、甘油、乙酰丙酸和乙二醇)时，更容易合成一种清澈、粘度较低的DES，不产生任何沉淀。此外，在某些组合中需要加入一定量的水才能形成透明液体，例如，当甜菜碱与乳酸混合并加热时，不加水很难制备出透明的DES。我们还发现,不同比例的hba和HBDs可能影响合成和DES的稳定。例如,乙酰丙酸加热时的摩尔比例1:3 ChCl, 1:2, 3:2, 2:1、3:1,透明的液体可以只准备3:2,2:1或3:1摩尔比。

DES在生物活性天然产物提取中的综合评价：天然生物活性物质的发现遇到了许多挑战，而样品的提取是第一步。选取43种不同极性、粘度、成分和增溶能力的DESs对HMs中5种不同类型的生物活性天然化合物(黄酮、生物碱、蒽醌、皂苷和酚酸)的提取效果进行了测试。综合评价了DESs作为绿色萃取溶剂的潜力和有效性。虽然某些含液态HBDs的DESs(如ChCl-La)相对较流态，但制备的大多数DESs仍然是粘性的。与传统溶剂相比，大多数DES在室温下的高粘度，由于传质缓慢，限制了其应用。在DES中加入水对降低粘度有显著的好处。本文对提取条件进行了调整，通过加热和加入一定量的水来降低粘度。提取温度为50℃，初始筛选采用75% DES水溶液(v/v)。本研究以甲醇为对照萃取溶剂。

生物碱的提取:Ber、Jat、Pal是三种天然含氮生物活性化合物，属于异喹啉类生物碱中盐酸原小檗碱基团，是中草药小檗的主要生物活性化合物。化合物Ber对真菌和细菌/病毒感染表现出强大的生物活性，而Jat则被证明具有抗黑色素瘤作用。为了扩大DESs的应用范围，减少有机溶剂对环境的污染，采用制备的DESs从BR中提取Ber、Jat和Pal，并进行HPLC测定。

在相同的条件下(固溶比为25 mg/mL;提取时间30分钟)。HPLC指纹图谱显示，与对照物比较，萃取物中的3个峰分别为Jat、Pal和Ber. 如图3a所示，HPLC图谱和BR中Jat、Pal、Ber的计算含量反映出生物碱提取率与测试DESs的显著差异。

显然,测试密不可分的萃取能力变化很大程度上取决于在DES中HBD的类型。alcohols-based密不可分的表现出相对较低的提取能力,能够提取生物碱与甲醇相比,只有75%而amides-based一部分显示类似的收益率与甲醇为Jat相比,萃取Pal和误码率。令人惊讶的是，以羧酸为基础的DESs的萃取效率显著高于其他DESs和甲醇。在基于羧酸的DES中，基于la的DES，如ChCl-La、Bet-La和Pro-La，从自然资源中提取生物碱的提取率最高。DESs和MeOH对生物碱的差异可能是由于与DESs相比，MeOH对部分电离化合物的提取能力较弱，而静电相互作用对生物碱的提取能力有很大的贡献.他们的提取。综上所述，以la为基础的生物碱提取工艺是提取生物碱的最佳工艺。

酚酸的提取:SMR是最常用的HMs之一，已被广泛用于心血管和脑血管疾病的治疗。23酚酸(如:其中，丹参酚酸B、迷迭香酸、紫草酸等)是影响其药理活性和治疗效果的主要有益化合物

本研究对制备的极性、溶解度、扩散度和黏度不同的DESs进行了考察，以确定最佳提取溶剂。采用高效液相色谱法测定三种酚酸的总含量，以评价DESs的提取效率

结果表明，DESs对酚酸提取率的影响较小。如图3b所示，与甲醇相比，大多数DESs的酚酸产率更高。其主要原因可能是DES对极性化合物具有较好的溶解能力。三种hba中，chcl基DESs的提取能力明显高于Bet和pro基DESs。此外，与其他三种类型的hbd相比，基于酰胺的DES效率最高。综上所述，考虑到甲醇的毒性，DES是提取中药材中酚酸的较理想的绿色溶剂。

蒽醌的提取。黄芪是一种广泛用于东方制剂的著名中草药，因其具有泻药、抗菌、止血、止痉等多种药理作用而被公认。25芦荟的主要活性成分是五种蒽醌类化合物，即芦荟大黄素、大黄酸、大黄素、大黄酚和大黄素。

以RRR为例，评价DESs法提取蒽醌的效率。采用高效液相色谱法测定了RRR中芦荟大黄素、大黄酸、大黄素、大黄酚、大黄酮等5种蒽醌类化合物的总含量(图2c)。不幸的是，结果表明大多数DESs的萃取率都低于甲醇，只有四种合成DESs (ChClLa、ChCl-Ox、Bet-La和Pro-La)对蒽醌的萃取效率与甲醇相近(图3c)。我们推测，DES溶剂的低萃取率可能与蒽醌的低极性有关。

提取皂素。云南黄芪是我国重要的中药材，具有很高的药用价值。被广泛用作心血管疾病、炎症、身体疼痛、外伤、外伤引起的内出血的补药和止血剂。26,27达玛烷型皂苷，包括人参皂苷和三七皂苷，是影响其药理活性的主要生物活性成分。

为了了解DES在NRR皂苷提取中的优势，通过比较甲醇和人参皂苷RG1、人参皂苷RB1、三七皂苷R1的提取效率(图2d)。如图3d所示，随着HBD类型的不同，DESs的提取效率差异很大。几种羧基DESs如ChCl-Ca、ChCl-Mal、ChCl-Ox和ChCl-Maa等均难以提取皂苷。相反，基于酰胺的DESs比其他DESs具有更高的皂苷收率。根据数据，12 DESs表明甲醇提取率相当，特别是ChCl-Du和Pro-Mu提取皂苷量较高，但差异显著。总之，一定的DESs可作为提取皂苷的优良溶剂。

类黄酮的提取:在传统中药中，英孚一直与其他草药结合使用来治疗骨骼疾病。其主要活性成分为黄酮类化合物(如淫羊藿碱)，具有促进性功能、保护神经系统、预防心血管疾病等多种生物活性。

为了比较DESs和常规有机溶剂

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