水溶性生物碱主要指季铵碱，常在提取脂溶性生物碱后的碱液中用沉淀法或溶剂法进行分离。
(一)沉淀法
利用水溶性生物碱可与生物碱沉淀试剂反应，生成难溶于水的复合物而从水中沉淀析出，与留在滤液中的水溶性杂质分离，以获得纯度较高的水溶性生物碱或其盐。
(二)溶剂法
利用水溶性生物碱能够溶于极性较大而又能与水分层的有机溶剂(如正丁醇、异戊醇或三氯甲烷一甲醇的混合溶剂等)的性质，用这类溶剂与含水溶性生物碱的碱水液反复萃取，使水溶性生物碱与强亲水性的杂质得以分离。
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