天然產(chǎn)物的常溫高壓連續(xù)提取技術(shù)及工業(yè)化設(shè)備研究課件

1、 歡迎專家教授領(lǐng)導 光臨指導天然產(chǎn)物的常溫高壓連續(xù)提取技術(shù)及工業(yè)化設(shè)備研究 廣東裝備制造工業(yè)研究院中山市理科生化藥業(yè)有限公司華南師范大學一、項目的目的及意義資源、環(huán)境與持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略問題已成為人類社會所面臨的全球性熱點問題，要求精細、高效利用生物資源。我國生物資源豐富，每種生物又由多種物質(zhì)組成，它們都屬于動物、植物、昆蟲、海洋生物及微生物主代謝和次代謝的化學物質(zhì)，也叫天然產(chǎn)物，這就構(gòu)成了豐富多彩的天然產(chǎn)物資源。據(jù)世界衛(wèi)生組織估計，天然產(chǎn)物的開發(fā)利用在未來的10年內(nèi)將在世界全面興起。 據(jù)“第二屆中醫(yī)藥現(xiàn)代化國際科技大會”組委會介紹，目前全球使用天然藥物的人數(shù)約為40億，使得世界各國不斷放寬對中醫(yī)藥

2、的限制，其銷量也逐年攀升，中醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)在全球正迎來一個新的發(fā)展機遇。 受世界潮流的影響，包括中醫(yī)藥在內(nèi)的天然藥物受到各國普遍的關(guān)注，很多國家從戰(zhàn)略的角度引導這些產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，一些國家把此類藥物作為發(fā)展重點。如日本的漢方藥、韓國的韓藥，都從國家角度提出發(fā)展戰(zhàn)略，支持產(chǎn)業(yè)發(fā)展，并把中國作為競爭對手和戰(zhàn)略上的趕超目標。 “回歸自然”、“綠色”消費成為時尚，這也使天然植物藥物或提取物理所當然地成為現(xiàn)代醫(yī)療保健產(chǎn)品、食品、保健品、化妝品等行業(yè)的良好選擇。從上世紀90年代末開始，天然產(chǎn)物提取物越來越受到醫(yī)藥界、食品界、化妝品、保健品、農(nóng)產(chǎn)品深加工等行業(yè)的關(guān)注，已成為國內(nèi)發(fā)展最快的行業(yè)之一。中藥提取物的出口額在

3、1999年已超過中成藥，2002年2005年三年出口增長率在20以上，2006年出口增長率更是達到30。2007年的產(chǎn)值更將突破350億美元。 在行業(yè)長足發(fā)展的同時，提取技術(shù)還存在不少問題：天然產(chǎn)物提取物的生物學活性和藥理作用低；天然產(chǎn)物的有效成分的提取率低，有很多名貴天然產(chǎn)物被白白浪費；無法實現(xiàn)自動化流水線生產(chǎn)；通常使用加熱回流的提取方法，時間長，能耗高，使用重油加熱，環(huán)境污染大； 提高天然產(chǎn)物提取物的產(chǎn)品價值必須：從技術(shù)上來講，尋找高效、節(jié)能、快速的提取方法，提高天然產(chǎn)物的提取效率，降低生產(chǎn)成本提高產(chǎn)量，實現(xiàn)天然產(chǎn)物提取物的規(guī)?；a(chǎn)，通過規(guī)?；a(chǎn)降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效益。高壓提取技術(shù)

4、，是一種全新的植物提取技術(shù)。高壓提取技術(shù)，是近年來開始探索的高壓浸取技術(shù)。高壓浸取是將預處理過的原料置于高壓容器中進行高壓處理，使原料中的功效成分溶解到溶劑中。在受到高壓作用時，天然產(chǎn)物的功效成分會從生物細胞中釋放出來。具有提取率高，提取時間短的特點，是值得關(guān)注的新技術(shù)。二、提取工藝流程中藥材 粉碎 浸泡 研磨 常溫高壓連續(xù)提取 固液分離 三、實驗結(jié)果分別選取黃酮、蒽醌、生物堿、皂苷、多糖等五類代表性中藥，共十三種藥材，在各自最佳提取條件下進行提取從總提取率、指紋圖譜、渣掃描電鏡等幾方面對提取對高壓提取、微波提取、回流提取進行比較研究利用常溫高壓連續(xù)提取方法，制備部分中藥提取物黃酮：山楂葉回流

5、提取、超聲提取、高壓提取的指紋圖譜圖1 回流提取色譜圖 圖2 超聲提取色譜圖 圖3 高壓提取色譜圖殘渣顆粒的比較（放大500倍） 圖4 三種不同提取方法提取山楂葉顆粒的比較回流提取超聲提取常溫高壓提取 生物堿：苦參回流提取、超聲提取、高壓提取的指紋圖譜 圖5 回流提取色譜圖圖6 超聲提取色譜圖 圖7 高壓提取色譜圖 殘渣顆粒的比較（放大1000倍）回流提取超聲提取圖8 三種不同提取方法提取苦參后顆粒的比較常溫高壓提取蒽醌：大黃回流提取、超聲提取、高壓提取的指紋圖譜圖9 回流提取色譜圖 圖10 超聲提取色譜圖 圖11 常溫高壓提取色譜圖殘渣顆粒的比較（放大1000倍）回流提取超聲提取圖13 三種

6、不同提取方法提取大黃后顆粒的比較常溫高壓提取皂苷：人參殘渣顆粒的比較（放大1000倍）回流提取超聲提取圖13 三種不同提取方法提取人參后顆粒的比較常溫高壓提取多糖：香菇殘渣顆粒的比較（放大1000倍）回流提取超聲提取圖14 三種不同提取方法提取香菇后顆粒的比較常溫高壓提取 中藥決明子三種提取方法及藥效實驗決明子為豆科植物決明等植物的干燥成熟種子，為臨床常用中藥。始載于神農(nóng)本草經(jīng)，性味甘、苦、咸、微寒，有清肝明目、清熱益火、利水通便之功效?，F(xiàn)代研究證明決明子具有降血壓、降血脂、保肝及抑菌等活性，同時又可作為食品，是保健飲料的良好原料。蒽醌：決明子回流提取、超聲提取、高壓提取的指紋圖譜 圖15 回

7、流提取色譜圖 圖16 超聲提取色譜圖 圖 17 常溫高壓提取色譜圖殘渣顆粒的比較（放大1000倍）回流提取 超聲提取圖18 三種不同提取方法提取決明子后顆粒的比較常溫高壓提取三種提取方法動物藥效實驗結(jié)果圖19 圖19可見，模型組肝指數(shù)明顯比正常組要高，高壓提取組（高）提取液有降低血脂的作用，而回流和超聲提取液與高壓提取液（高）相比作用明顯不如甚至未見明顯作用，同樣是高壓提取液，高濃度劑量對降低肝指數(shù)比低劑量效果要明顯。1. 大鼠肝指數(shù)測定結(jié)果 2. 大鼠血清總膽固醇測定結(jié)果 圖20 由圖20可見，各組提取液對降低大鼠血清膽固醇都有比較明顯效果，其中回流提取液效果最好，高壓提取液次之。3. 大鼠

8、高密度脂蛋白（HDL）水平測定結(jié)果 從圖21反映的結(jié)果看，高壓提取液對大鼠高密度脂蛋白（HDL）有明顯的升高作用，超聲和回流提取液作用效果很小。 圖214. 大鼠低密度脂蛋白（LDL）水平測定結(jié)果 由圖22可見，各組提取液對降低大鼠低密度脂蛋白（LDL）都有明顯效果，高壓提取液效果最明顯。其中又以高劑量的效果尤為顯著。圖225. 大鼠血清甘油三酯（TG）含量測定結(jié)果 圖23由圖23可見，各組提取液都有降低大鼠血清甘油三酯（TG）含量的作用，而且效果相當。結(jié)論通過提取率和HPLC譜圖對照，我們知道常溫高壓技術(shù)在提取效率方面確實優(yōu)于回流超聲兩種提取方法。通過不同提取方法提取后得到的顆粒，對它們的大

9、小通過電鏡放大進行比較也可得出相同的結(jié)論。除了血清甘油三酯（TG）含量回流、超聲和常溫高壓三種提取方法所得提取液效果相當外，其它幾種皆以高壓提取液效果顯著。三種劑量的常溫高壓提取液，又以低劑量提取液的結(jié)果為最好。常溫高壓提取技術(shù)是一種高效很有發(fā)展前景的提取技術(shù)， 可應用于各種類型的天然產(chǎn)物的提取，與回流超聲提取方法比較，的確具有獨特的優(yōu)勢。四、設(shè)備特點：提取效率高：由于高壓提取可使組織細胞及亞細胞結(jié)構(gòu)解體，細胞內(nèi)的化學成分與溶媒充分接觸直接溶解，與熱回流、超聲等常規(guī)提取技術(shù)相比，提取效率提高約30%，是一種高效的提取技術(shù)。提取時間短、自動化程度高：常規(guī)的回流提取時間較長，一般需要8-10小時，

10、而超聲提取需要時間較短，但大規(guī)模工業(yè)應用，范圍有限常溫高壓連續(xù)提取技術(shù)采用附帶高壓連續(xù)功能的設(shè)備，該設(shè)備可以在常溫下進行提取，一邊進料一邊出料，連續(xù)生產(chǎn)，提取時間可以在一個小時內(nèi)完成，從浸泡粉碎高壓提取離心分離等全部自動化控制。常溫提取，保持有效成分原有活性：熱回流由于提取罐采用夾套蒸汽加熱，物料的溫度通常在80 （醇提） 100（水提）左右。微壓下溫度還要高些。這對許多熱敏性的但具有藥用價值生物活性的組分會遭受不同程度的破壞，從而影響了提取組分的質(zhì)量。常溫提取通常采用低溫浸漬或滲漉的方法，但提取時間很長，一般需要幾天甚至幾十天，生產(chǎn)效率較低，而且有效成分還不一定能完全提出。常溫高壓提取在常溫

11、下采用高壓技術(shù)將細胞內(nèi)化學成分溶出，保持了提取物原有的活性，避免了提取過程中的有效成分因高溫而遭受破壞因而具有其它技術(shù)不可替代的優(yōu)勢。常溫高壓連續(xù)提取是綠色提取技術(shù)：該提取生產(chǎn)線只使用電能，不需要鍋爐等熱源，因此無灰塵、爐渣等廢物、廢氣排放；在提取過程中溶劑可以回收，因此沒有廢液排放。提取廢渣還可以制作袋泡茶或作為生物有機肥料使用，該技術(shù)是一種完全的綠色制造技術(shù)。常溫高壓提取是工藝創(chuàng)新的技術(shù)：常規(guī)的提取工藝由于是采用回流加熱的方式，而提取物中含有一定的糖分，經(jīng)過加熱后，提取液往往比較粘稠，導致膜分離技術(shù)很難在分離純化過程中使用，而采用常溫高壓提取，提取液中多糖在常溫下溶于水中，不會出現(xiàn)粘稠現(xiàn)象

12、，膜分離非常容易進行。高壓連續(xù)提取技術(shù)是分離純化的前提和基礎(chǔ)：通過高效提取與分離純化兩個單元連接的優(yōu)化研究，把高效提取與工業(yè)化的膜、大孔樹脂分離純化技術(shù)優(yōu)勢結(jié)合起來，實現(xiàn)從天然產(chǎn)物全成分提取到大規(guī)模分離制備的一體化，提高產(chǎn)品的純度和質(zhì)量，為天然產(chǎn)物現(xiàn)代化的創(chuàng)新研究提供新的技術(shù)手段。表1.常溫高壓提取與回流提取工藝比較比較項目常溫高壓工藝回流工藝藥材處理粉碎細度1mm以下粉碎細度35mm以下提取方式常溫高壓加熱煎煮固液分離離心分離過濾生產(chǎn)效率總周期約1小時總周期約4小時提取物與藥材成分、口感、色澤不發(fā)生變化。與藥材成分、口感、色澤易發(fā)生變化。溶媒全部重復利用部分重復利用表2.常溫高壓提取與回流提

13、取經(jīng)濟效益對比(按日產(chǎn)50噸提取液計算） 比較項目常溫高壓提取回流提取設(shè)備投入230萬155萬廠房設(shè)施投入60萬100萬運行費用120元/噸（藥液）200元/噸（藥液）提取效率9565按每天生產(chǎn)產(chǎn)量50噸, 每年生產(chǎn)天數(shù)按280天, 常溫高壓連續(xù)提取與回流提取相比,每年可節(jié)約運行費用:(200元/噸-120元/噸)50噸/天280天 =112萬元 采用常溫高壓提取還可以提高提取率五、產(chǎn)業(yè)化前景中藥行業(yè)：目前我國中藥產(chǎn)業(yè)已初具規(guī)模，國內(nèi)約有中藥生產(chǎn)廠家3000多家，品種有一萬多種，栽培藥材近200種，年產(chǎn)量30萬噸，野生藥材收購品種500多種，年收購量40萬噸，全國中藥材年收購總值160億元人民

14、幣，中藥制藥業(yè)特別是中成藥工業(yè)發(fā)展較快，中成藥工業(yè)的產(chǎn)值平均年增長20，每年產(chǎn)值約為五六百億元，占中國藥品市場年產(chǎn)值的三分之一。近三十年來，中藥提取工藝及設(shè)備基本沒有明顯的改革和突破，水提醇沉除雜的方法仍是主導工藝，致使我國的中藥制藥技術(shù)及裝備技術(shù)已經(jīng)落后國外先進水平近二十年，尤其是中藥提取、精制工藝不夠科學，工藝條件客觀化程度不高，制造工藝及裝備缺乏集成化。此外，有必要以加速中藥高技術(shù)產(chǎn)業(yè)為契機，實施大品種、大品牌戰(zhàn)略，擴大中成藥的生產(chǎn)規(guī)模。食品保健品行業(yè)：目前中國共有保健品企業(yè)3000多家,年產(chǎn)值500多億元，其中投資總額在1億元以上的大型企業(yè)占1%，投資總額在5000萬元1億元的中型企業(yè)占38%，投資在100萬5000萬的企業(yè)占7%，投資在10萬100萬的企業(yè)占41%，投資不足10萬元的作坊式企業(yè)占12.5%。植物提取物行業(yè)：從上世紀90年代末開始，植物提取物行業(yè)已成為國內(nèi)發(fā)展最快的行業(yè)之一，每年增長率都在15以上，同時也是國內(nèi)主要出口行業(yè)之一，特別是2006年上半年，植提產(chǎn)品出口