从Worsleya procera中可持续提取生物碱：利用绿色化学技术改进提取方法

《ACS Omega》：Sustainable Extraction of Alkaloids from Worsleya procera: Improving the Method with Green Chemistry

本研究系统比较了传统和绿色提取方法对Worsleya procera生物碱的提取效果，发现绿色方法（乙醇和庚烷）减少溶剂使用46.5%，同时保持高提取效率。共检测到27种生物碱，其中15种被注释，包括galantamine、galanthine等。酶活性分析表明，绿色提取物的BChE抑制活性显著优于传统方法（76.9% vs 56.0%）。该成果为可持续的天然产物研究提供了新方法。

　　绿色化学致力于开发更安全、更高效且环境可持续的工艺，特别是在从天然来源提取生物活性化合物方面。本研究聚焦于一种化学研究较少的百合科植物——*Worsleya procera*，探索其具有治疗潜力的生物碱。据我们所知，这是首次对这一物种进行系统比较多种传统和绿色提取方法的研究。研究中评估了多种提取流程，包括使用传统溶剂（甲醇、己烷）和绿色替代溶剂（乙醇、庚烷），并考虑了提取步骤的优化。最终优化的提取方法将溶剂使用量减少了约46.5%，同时简化了流程，而未影响提取效率。共检测到27种生物碱，其中15种被标注为属于利可宁、同利可宁和塔泽丁子亚型。

研究发现，使用绿色溶剂获得的提取物在对丁酰胆碱酯酶（BChE）的抑制效果上优于传统方法（76.9 ± 5.0% vs 56.0 ± 6.3%），而在乙酰胆碱酯酶（AChE）的抑制方面则表现相似（26.3 ± 2.2% vs 25.7 ± 0.8%）。作为阳性对照的加兰辛（galantamine）对两种酶的抑制均超过97%，这验证了生物活性测定的有效性。这些结果表明，绿色提取策略不仅能够减少环境影响，还能保持生物活性，为天然产物研究提供了一种可持续的替代方法。

绿色分析化学（Green Analytical Chemistry, GAC）是一门旨在促进生物活性化合物研发和研究链中所有过程合理化的新兴领域。该领域基于12项基本原理，包括使用可再生原料、减少废物、使用安全溶剂、能源消耗和流程效率。溶剂是最早被替换的项目之一，以减少过程中的环境影响和成本。近年来，遵循绿色化学原则的创新工艺被广泛讨论，并显示出其在可持续发展中的重要性。传统提取方法通常依赖于有毒的有机溶剂（如甲醇、己烷、二氯甲烷、乙醚）和能源密集型过程（如温度和压力变化、加热、长时间搅拌等），这不仅对环境造成负面影响，还对操作人员的健康构成风险。因此，寻找更可持续的提取方法已成为天然产物和分析化学研究中的优先事项。

为了识别实验室方法的不可持续性，可以使用特定的指标。这些指标允许从采集和处理到获得分析数据的过程中评估过程的可持续性。常用的工具包括绿色分析程序指数（Green Analytical Procedure Index, GAPI）和分析绿色性评估（Analytical GREEnness Evaluation, AGREE）。这些工具可以衡量每种方法的影响，从而便于方法之间的比较。AGREE使用雷达图进行定量分析，评分范围为0到1，数值越高，方法的可持续性越强。此外，AGREE指标与绿色分析化学的基本原则密切相关。

研究中还探讨了绿色化学指标在评估不同提取方法中的应用。通过使用多种工具，研究者能够对每种方法的可持续性进行全面评估。这些工具关注分析过程的不同阶段，例如MoGAPI主要强调物流、安全和环境影响，而AGREE提供对整个分析流程的综合评估。在所有方法中，优化后的绿色提取方法（PMG）表现出最佳的综合性能，因为它使用了绿色溶剂、去除了酸的使用，并且简化了流程，从而减少了溶剂消耗和废物产生。这使得PMG方法在环境友好性和化学效率之间取得了良好的平衡。

通过将绿色化学指标与化学多样性分析相结合，研究展示了如何选择既能优化化学产率又能符合绿色化学原则的提取方法。这种综合方法不仅有助于减少废物和危险溶剂的使用，还为未来的研究提供了方向，以进一步推动可持续的分析化学发展。此外，研究还强调了不同提取方法在化学组成上的差异，以及这些差异如何影响其对特定酶的抑制效果。通过使用生物亲和色谱技术，研究者能够更精确地评估生物碱的生物活性，并揭示其在治疗神经退行性疾病中的潜在价值。

研究还表明，虽然传统方法在某些情况下仍能提供有效的提取，但它们通常涉及更多的步骤和更危险的溶剂。相比之下，绿色方法不仅降低了操作风险，还提高了环境友好性。例如，使用乙醇和庚烷代替甲醇和己烷，不仅减少了溶剂的毒性，还降低了对操作人员的健康危害。同时，这些绿色溶剂的使用也符合绿色化学的基本原则，即选择更安全、更可再生的材料。

研究中还强调了绿色化学指标在评估提取方法时的重要性。通过这些指标，可以更全面地了解每种方法的环境影响和操作安全性。例如，MoGAPI工具在评估方法时，特别关注物流和安全风险，而AGREE则提供了对整个分析流程的综合评分。这些工具的结合使用，使得研究者能够更准确地评估不同提取方法的可持续性，并据此选择最优方案。

研究结果表明，通过使用绿色溶剂和简化流程，可以显著提高提取方法的可持续性，同时保持其对生物碱的高效提取。这不仅有助于减少环境负担，还能够提高实验室操作的安全性。此外，研究还指出，尽管某些传统方法可能在某些方面表现出较高的提取效率，但它们往往涉及更多的步骤和更高的资源消耗，这可能影响其整体的可持续性。

在化学分析方面，研究者使用了多种技术，包括气相色谱-质谱联用（GC-MS）和生物亲和色谱。这些技术的结合使用，使得研究者能够更全面地了解*Worsleya procera*叶片中的生物碱组成及其生物活性。通过GC-MS分析，研究者检测到了27种生物碱，并对其中15种进行了标注。这些生物碱包括利可宁、同利可宁和塔泽丁子亚型，它们在不同的提取方法中表现出不同的提取效率和生物活性。

研究还指出，尽管GC-MS技术在生物碱分析中广泛应用，但它存在一定的局限性，特别是对于不挥发性化合物的检测能力有限。因此，未来的研究应考虑结合其他分析技术，如液相色谱-质谱联用（LC-MS）或核磁共振（NMR），以提供更全面的生物碱组成分析。此外，研究还强调了不同提取方法在化学组成上的差异，以及这些差异如何影响其对特定酶的抑制效果。

通过本研究，研究人员不仅揭示了*Worsleya procera*中生物碱的多样性，还展示了绿色化学在提取过程中的重要性。这些发现表明，绿色化学方法不仅可以减少环境影响，还能保持生物活性，为天然产物研究提供了一种可持续的替代方案。此外，研究还为未来的研究提供了方向，以进一步优化提取方法，使其更加高效和环保。