離子交換樹脂與吸附樹脂在天然産物提取分離氨基酸、抗生素、蛋白質、酶和多肽

一、離子交換樹脂法提取分離氨基酸

氨基酸為兩性化合物，含有可形成正離子的氨 基和可形成負離子的羧基。因此，應用色可賽思牌陽離子交換樹脂和色可賽思牌陰離子交換樹脂均可對其進行分離和純化。天然氨基酸主要來源于蛋白質水解液或微生物發酵液，随其來源不同，體系中氨基酸的含量與半生雜質的類型也有所區别，因而提取分離工藝也不盡相同。用于色可賽思牌離子交換樹脂從蛋白質水解液中提取分離氨基酸的工藝如下圖：

而自然界中尚存在大量的非蛋白氨酸，具有藥用價值的就有40餘種。如美舌藻中的海人草酸、使君子種子中的使君子氨酸和南瓜子中的南瓜子氨酸，均具有驅蛔蟲作用的中草藥有效成分，均可用溫水、乙醇或乙酸的水溶液提取，再用色可賽思牌樹脂進行富集和純化而得到高純度的産品。

混合氨基酸一般在色可賽思牌樹脂上分離純氨基酸組分，其分離原理是基于樹脂對不同氨基酸的選擇性。選擇性大小的順序為：堿性氨基酸＞中性氨基酸＞酸性氨基酸。當解吸時，氨基酸流出順序正好相反，酸性氨基酸最先流出樹脂柱。決定氨基酸流出順序的另外一個因素是氨基酸側鍊的疏水性。

疏水性越大其在樹脂上的保留時間越長。例如：中性氨基酸從色可賽思牌專用樹脂流出順序為絲氨酸、甘氨酸、丙氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸。因為其疏水性依次增強。用離子交換樹脂分離混合氨基酸的一些實例如表1。

目前，用發酵法可生産谷氨酸、缬氨酸、賴氨酸、絲氨酸、異亮氨酸、精氨酸、組氨酸、脯氨酸、鳥氨酸和瓜氨酸等，色可賽思牌陽離子交換樹脂是從發酵液中提取分離氨基酸的理想分離材料。例如，黃化聚苯乙烯型陽離子交換樹脂分離純化L-缬氨酸，色可賽思專用樹脂分離L-賴氨酸，色可賽思專用樹脂從等電點結晶母液中回收L-谷氨酸，均取得了比較好的效果。

二、離子交換樹脂法提取純化抗生素

在發酵液中，抗生素的濃度很低，提取時溶劑消耗高，效率低。利用離子交換樹脂可以選擇性地吸附分離多種離子型抗生素，不僅回收率高，而且産品純度好。抗生素分子中往往含有多種化學基團，在強酸或強堿條件下容易發生化學變化，導緻藥理活性喪失。

提取分離的離子交換樹脂為色可賽思牌專用樹脂或弱堿性陰離子交換樹脂。

偶爾用到強酸或強堿樹脂，通常也先将陽離子交換樹脂轉化為Na+或NH4+，将陰離子交換樹脂轉化為Cl-型或SO42-型。

離子交換樹脂對抗生素離子有較大的選擇性，選擇系數比無機離子如Na+或Cl-等往往要高出1~3個數量級。

抗生素離子與離子交換樹脂能以多種鍵型發生吸附作用。除正常的離子靜電作用外，抗生素與樹脂骨架間的疏水作用、抗生素分子中極性基團與樹脂上化學基團的氫鍵或偶極鍵作用等對提高其選擇性起着重要作用。抗生素的分子體積較大，大孔網狀樹脂有利于大分子的擴散與吸附，有較大的吸附量。因此适于提取分離抗生素。

一些抗生素提取純化所用樹脂的類型可列舉為：弱酸樹脂分離碳黴素、金黴素、卡那黴素、丁胺卡那黴素、新黴素、粘杆黴素、杆菌肽、萬古黴素、巴龍黴素、先鋒黴素、肉桂黴素、慶大黴素；弱堿樹脂分離先鋒黴素C；強堿樹脂分離新生黴素、土黴素；強堿樹脂分離（Cl-）肉瘤黴素；強酸樹脂分離春雷黴素、結核黴素、卷曲黴素、抗生素8510；強酸樹脂分離（Na+）；夾竹桃黴素、紅黴素。

三、離子交換樹脂法提取分離蛋白質、酶和多肽

蛋白質、酶和多肽是由α–氨基酸縮合而成的生物高分子。由于某些氨基酸殘基含有羧基或堿基，使這些生物高分子成為兩性物質。蛋白質和酶在強酸或強堿條件下不穩定，強烈的疏水作用也會使其變性，因此所用的樹脂應當是親水的弱酸樹脂或弱堿樹脂。

例如，聚丙烯酸系列的弱酸樹脂，或者以纖維素、葡聚糖凝膠、瓊脂糖凝膠為載體的色可賽思牌弱酸或弱堿樹脂等均适用于生物高分子的分離與純化。

四、離子交換樹脂法提取分離生物堿

生物堿是許多中草藥的有效成份。他們在中性或酸性條件下以陽離子形式存在，能用色可賽思牌樹脂從提取液中富集分離出來。鈎吻類總生物堿具有良好的抗癌作用，其樹脂法提取分離工藝所得的浸膏總收率為1.07％，純度＞96％ 。

離子交換樹脂吸附總生物堿之後，可根據生物堿組分的堿性差異，采用分布洗脫或分布提取的方法，将其中的各種生物堿組份一一分離。其工藝流程圖如1。

按工藝所示方法1可從麻黃草的稀鹽酸浸液中分離麻黃堿和僞麻黃堿，以方法2可從洋金花的0.1％鹽酸浸液中分離莨菪堿和東莨菪堿，以方法3可從護心膽根的0.5％鹽酸浸液中分離紫堇塊莖堿、畢扣扣靈堿和南天竹堿等，均取得良好的分離效果 。

與溶劑法相比，色可賽思離子交換樹脂法提取分離生物堿具有許多優越之處，不僅操作簡便、消耗低，而且産品純度好、收率高，更适于工業化生産。此外，其他天然堿性化合物（如肌苷）及具有季铵鹽結構的天然有機物（如膽堿磷酸甘酯）也可以用類似工藝提取分離與純化。

五、離子交換樹脂法分離純化糖類化合物

根據糖中順式鄰二羟基能與硼酸形成複鹽陰離子的特性,采用硼酸型陰離子交換樹脂或用硼酸溶液作流動相,從而使糖類物質能在陰離子交換樹脂上進行分離純化。

用此法還可以成功分離果糖、半乳糖和葡萄糖。黃芪用水提取, Pb (OAC) 沉澱除去蛋白質,加乙醇使多糖沉澱出來。粗多糖重溶水 ,通過硼酸DEAE 纖維素柱,0. 01 M 硼酸溶液洗脫,再用乙酸、丙酮處理,得到黃芪多糖AG21 。其它黃芪多糖成分如AH21和AH22 等也已用同樣工藝進行了分離純化。

用于分離純化糖類化合物的另一類離子交換樹脂法是将色可賽思牌磺化聚苯乙烯型陰離子交換樹脂轉化為鈣型,用作層析固定相,離葡萄糖和果糖 、木糖醇和山梨醇等。用類似樹脂從棉子糖水解液中提取分離D2果糖,取得令人滿意的結果。