中藥提取新技術(shù)研究概述

1、中藥提取新技術(shù)研究概述 作者：李軍紅劉淑芝金日顯【關(guān)鍵詞】 中藥提取提取工藝綜述中藥材提取是中藥生產(chǎn)過程中最基本和最重要的環(huán)節(jié)之一。中藥提取的目的是最大限度地提取出藥材中的目標物質(zhì),避免藥效成分的分解流失,并且最低限度地浸出無效甚至有害的成分。藥材的浸取過程是由濕潤、滲透、解吸、溶解及擴散、置換等幾個相互聯(lián)系、相互交錯的階段所組成的。不同的提取技術(shù)影響到提取的不同階段,對提取過程中溶劑對目標成分的溶解性、藥材狀態(tài)、浸取的溫度、壓力、濃度差、固液兩相的相對運動速度等產(chǎn)生影響,導(dǎo)致不同的提取速度和效果,也直接影響到藥材資源的利用率和生產(chǎn)效率及經(jīng)濟效益,最終影響的是藥品質(zhì)量。筆者現(xiàn)對近年研究較多的幾

2、種新技術(shù)新工藝在中藥提取中的應(yīng)用作一概述。1 超臨界CO2流體萃取技術(shù) 超臨界流體萃取(SFE)是一種以超臨界流體(SF)代替常規(guī)有機溶劑對中草藥有效成分進行提取和分離的新型技術(shù)。超臨界流體(溶劑)在臨界點附近某區(qū)域(超臨界區(qū))內(nèi)與待分離混合物中的溶質(zhì)具有異常相平衡行為和傳遞性能,且對溶質(zhì)的溶解能力隨壓力和溫度的改變而在相當寬的范圍內(nèi)變動,利用這種SF作溶劑,可以從多種液態(tài)或固態(tài)混合物中萃取出所需成分。常用的SF為CO2,無毒無害、不易燃易爆、低粘度、低表面張力、低沸點、有較低的臨界壓力和溫度,是最為常用的超臨界流體。超臨界CO2萃取法對于揮發(fā)性成分、脂溶性成分、小分子萜類及熱敏物質(zhì)等的提取較

3、之傳統(tǒng)方法有很多優(yōu)越性,但CO2超臨界流體限制了對分子量較大或極性較強物質(zhì)的應(yīng)用。加入夾帶劑能夠調(diào)節(jié)流體的極性,提高溶解能力,拓寬萃取目標組分的極性范圍1。超臨界CO2萃取法最大的優(yōu)點是可以在近常溫的條件下提取分離,幾乎保留產(chǎn)品中全部有效成分,萃取效率高,無有機溶劑殘留,選擇性好,產(chǎn)品純度高,節(jié)能, CO2價廉易得,并可循環(huán)利用,環(huán)境污染小。 影響超臨界流體萃取效果的因素主要有：萃取條件,包括壓力、溫度、時間、溶劑流量等；原料的性質(zhì),如顆粒大小、水分含量、細胞破裂程度；目標組分的極性；夾帶劑的性質(zhì)及加入量。 超臨界CO2流體萃取法已被研究用于揮發(fā)油、黃酮類、生物堿、香豆素及醌類等多類成分的提取

4、和分析中。宋氏等2用超臨界CO2流體萃取法從川芎中提取揮發(fā)油,萃取壓力1025 MPa、萃取溫度3348 、CO2流量24 L/min,并考察了萃取壓力、溫度、流量對萃取過程的影響,對萃取過程進行了模型描述。唐氏等3用正交試驗優(yōu)選了超臨界流體萃取地鱉蟲活性物質(zhì)的工藝,并與水提物做了藥效學比較,認為超臨界流體萃取物劑量小,藥效強,有應(yīng)用的潛力。 劉氏等4優(yōu)選了甲醇為夾帶劑,用超臨界CO2從云南紅豆杉枝葉中萃取紫杉醇,藥材粉碎至直徑0.60.8 mm,萃取壓力34 MPa,萃取溫度40 ,較傳統(tǒng)溶劑法提取率有所提高,且使用有機試劑少,有利于環(huán)境保護,高效省時。 蔡氏等5研究了超臨界CO2流體萃取法

5、提取藿香正氣方揮發(fā)性成分,并以薄層色譜和GC-MS對照普通工藝制劑,認為超臨界法能夠較全面的提取藿香正氣方的揮發(fā)性成分,作為中間體來說,該提取方法是可行的。 作為一項新技術(shù),SFE法在中藥中的應(yīng)用也有其局限性。對極性大或分子量偏大的有效成分提取效率較差,必須選用合適的夾帶劑。超臨界CO2流體萃取對成分選擇性過強,不符合中醫(yī)復(fù)方多成分多靶點用藥的特點。在中藥復(fù)方中的應(yīng)用研究尚未有詳細的報道。對其在中藥復(fù)方中的應(yīng)用評價,應(yīng)該以藥效、臨床評價為最終的依據(jù)。目前亦未見有行政許可生產(chǎn)的新藥上市的報道,僅處于研究階段,有待于進一步深入探討5-8。SFE萃取過程中工藝條件的控制方面等還有待進一步研究。超臨界

6、CO2流體萃取技術(shù)的設(shè)備一次性投資較大,高壓容器,操作復(fù)雜,要求高,給普及帶來一定困難。但也有認為操作費用較傳統(tǒng)方法低,產(chǎn)品質(zhì)量高,后處理費用低,經(jīng)濟上仍是劃算的。高壓設(shè)備容量有限,間歇投料、頻繁拆卸影響密封件的壽命和安全,所以難以適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)。對于高附加值、高純度要求的產(chǎn)品,如對照品的生產(chǎn)或分析檢測應(yīng)用比較適宜9-10。2 微波強化提取技術(shù) 微波是一種非電離的電磁輻射。微波加熱的原理有兩個方面,一是通過“介電損耗”(或稱為“介電加熱”),具有永久偶極的分子在2 450 MHz的電磁場中所能產(chǎn)生的共振頻率高達4.9109次/s,使分子超高速旋轉(zhuǎn),平均動能迅速增加,從而導(dǎo)致溫度升高；二是通過離

7、子傳導(dǎo),離子化的物質(zhì)在超高頻電磁場中以超高速運動,做轉(zhuǎn)向及定向排列,從而產(chǎn)生撕裂和相互摩擦引發(fā)熱效應(yīng)。在微波萃取物質(zhì)時,輻射導(dǎo)致細胞內(nèi)的極性物質(zhì)尤其是水分子吸收微波能量產(chǎn)生大量的熱量,使胞內(nèi)的溫度迅速上升,液態(tài)水氣化產(chǎn)生的壓力將細胞膜和細胞壁沖破,形成微小的孔洞。隨后,細胞內(nèi)部和細胞壁水分減少,細胞收縮,表面出現(xiàn)裂紋?？锥春土鸭y的存在使細胞外溶劑進入細胞內(nèi)溶解并釋放細胞內(nèi)的物質(zhì)11。 微波強化提取中的影響參數(shù)包括提取溶劑、微波功率和提取時間等,而溶劑pH值、物料含水量、溫度等也對萃取效果產(chǎn)生影響,不同的中藥所要求的提取工藝參數(shù)會有所不同。 目前,微波強化提取的研究已應(yīng)用于黃酮、蒽醌、皂苷、多糖

8、、萜類和揮發(fā)油、生物堿、有機酸等多類化學成分的提取。馮氏等12對葛根、羅布麻葉、紫花地丁等幾種含黃酮類成分中藥進行了微波萃取技術(shù)的應(yīng)用考察,結(jié)果表明,微波萃取快速、高效,且分析顯示與常規(guī)方法的提取物成分一致。王氏等13用微波輔助提取忽地笑中的生物堿,結(jié)果在微波功率為450 W、以甲醇為提取劑、時間為6 min時效果最佳。 郝氏等14、韓氏等15利用改良的微波萃取器間歇輻射提取黃花蒿中的青蒿素,優(yōu)選了最佳溶劑；并且發(fā)現(xiàn)提取率隨溶劑介電常數(shù)的增大而增大,趨勢較為明顯。與其它提取法相比,微波輔助能夠大大提高提取速度。龔氏等16、陳氏等17的研究都認為,微波萃取比傳統(tǒng)的煮提或回流節(jié)省溶媒、節(jié)約時間、節(jié)

9、約能源,操作簡單。 傅氏等18對含多糖類中藥枸杞、麥冬、黨參、玉竹、茯苓、五味子、女貞子等的研究發(fā)現(xiàn),水煎法多糖溶出率高,而微波照射法易引起多糖糖鏈的裂解。認為微波萃取技術(shù)不利于中藥中多糖的溶出,并有一定的破壞作用。但也從另一方面說明,在以多糖、黏液質(zhì)為雜質(zhì)的藥材有效成分提取中,微波提取物可能會含雜質(zhì)少、質(zhì)量穩(wěn)定。 微波輔助強化提取技術(shù)是一種很有潛力的萃取技術(shù),在中藥提取方面有著廣闊的應(yīng)用前景。微波萃取由于能對體系中的不同組分進行選擇性加熱,因而能使目標組分直接從基體分離,具有較好的選擇性。微波輻射穿透力較強,內(nèi)外同時均勻加熱,因而熱效率高,升溫快速均勻,可以大大縮短萃取時間。另外,微波萃取具

10、有溶劑耗量少、節(jié)省能源、有效成分得率高、雜質(zhì)含量少的特點。但是從已有的研究看,微波輔助萃取也存在著一些問題：微波萃取不適于熱敏感的物質(zhì)如蛋白質(zhì)、多肽等,微波加熱可能導(dǎo)致這些成分變性甚至失活。目前微波萃取主要應(yīng)用于單味藥的提取,對于中藥復(fù)方多成分的提取能否適用,需要進一步研究。微波提取物與傳統(tǒng)提取方法提取物的比較、提取成分有無變化、是否會對藥理作用和臨床療效產(chǎn)生影響,未見相應(yīng)報道。目前,微波萃取中藥成分多為實驗室小樣制備,設(shè)備多為家用微波爐、小型微波連續(xù)反應(yīng)器等,工程的放大、大型工業(yè)微波萃取設(shè)備的設(shè)計開發(fā)需要深入的進一步研究。大型微波設(shè)備微波泄漏問題有較大的危害,需要引起足夠重視,在設(shè)計中予以避

11、免。3 超聲強化提取技術(shù) 超聲波是指頻率2080 kHz的機械波,一般認為其空化效應(yīng)、熱效應(yīng)和機械作用是超聲技術(shù)應(yīng)用于植物有效成分提取的理論依據(jù)。超聲作用可以使非常堅硬的固體被粉碎?？刂埔欢ǖ某曨l率和強度,使細胞周圍形成微流,可使植物藥材細胞被擊破,使細胞壁不完整,有利于溶劑浸入細胞中,以增加有效成分在溶劑中的溶解度。另外,超聲波的次級效應(yīng)如機械振動、乳化、擴散等也能加速欲提取成分的釋放、溶解及擴散,利于提?。慌c常規(guī)提取法相比,其具有提取時間短、產(chǎn)率高、無需加熱等優(yōu)點；而且超聲提取是一個物理過程,其間無化學反應(yīng),減少了生物活性物質(zhì)的改變。 超聲技術(shù)在中藥提取中的應(yīng)用已有一定的基礎(chǔ),研究較多。

12、張氏等19研究超聲波技術(shù)對大黃中蒽醌類成分提取率的影響,丁氏等20對香椿葉黃酮類化合物超聲強化提取條件的研究,都表明超聲法能提高產(chǎn)物收率,節(jié)省時間,提高效率。徐氏等21研究超聲提取靈芝多糖的最佳工藝條件：10倍量水,50 超聲提取2次,每次20 min；與常規(guī)提取方法比,時間縮短5倍以上,收率提高60%以上。 目前許多研究采用超聲清洗機等小型設(shè)備,為實驗室結(jié)果,與生產(chǎn)還有一定的距離。但超聲提取顯示了一定的優(yōu)勢,受到日益重視。超聲提取已經(jīng)有大型生產(chǎn)設(shè)備的研究和生產(chǎn)22-23,技術(shù)已趨于成熟。超聲波的噪音是一個比較嚴重的問題,需要在設(shè)備的設(shè)計和生產(chǎn)中加以注意,提高防護。超聲提取需要加強提取機制、應(yīng)

13、用參數(shù)的研究,使其能夠更廣泛的應(yīng)用于中藥的研究與生產(chǎn)。4 酶法輔助提取技術(shù) 植物細胞壁是由纖維素、半纖維素、果膠質(zhì)、木質(zhì)素等物質(zhì)構(gòu)成的致密結(jié)構(gòu),而中藥的有效成分往往包裹在細胞壁內(nèi),因此,植物細胞壁就成為中藥有效成分提取的主要屏障。選用適當?shù)睦w維素酶、果膠酶等,可以使細胞壁及細胞間質(zhì)中的纖維素、半纖維素、果膠質(zhì)等物質(zhì)降解,破壞細胞壁的致密構(gòu)造,減小細胞壁、細胞間質(zhì)等屏障對有效成分從胞內(nèi)向提取介質(zhì)擴散的傳質(zhì)阻力,從而有利于有效成分的溶出。 藥材顆粒的大小影響酶法的提取；而酶的活性受pH值、溫度、酶濃度及酶解作用時間的影響,對提取效率影響較大。 李氏等24考察了三七皂苷的提?。婚Z氏等25研究了黃芪多

14、糖的提取,對酶的加入量、酶解pH、酶處理時間、溫度等條件進行了優(yōu)選。并且結(jié)果都表明纖維素酶提高了提取物的含量,而果膠酶對提取物的得率有較大的影響。 許氏等26利用酶將極性低的黃酮苷元轉(zhuǎn)為黃酮苷,以提高總黃酮在醇水中的溶解率,提取率比未加酶對照組增加了44%。 酶反應(yīng)條件溫和,操作簡便,成本低廉,并且能較大幅度提高藥物有效成分的提取率,近年來受到重視,研究比較活躍。并且研究發(fā)現(xiàn),酶法能夠有選擇地改變提取的目標成分的性質(zhì),加強藥物的生理活性；能夠去除體系內(nèi)雜質(zhì),提高提取液的澄清度,改善質(zhì)量；幾種酶聯(lián)用能夠從不同方面提高提取效率。但酶法技術(shù)也存在著局限性：酶的最佳溫度及最佳pH值必須嚴格控制在一個很

15、小的范圍內(nèi),對實驗設(shè)備要求較高。酶法降解過程中可能存在某些成分的變化,進而是否會影響到藥效作用的變化,需要研究。某些研究中酶解后仍采用高溫提取,周氏等27的研究提供了一些思路：酶解后結(jié)合超聲提取,操作簡便,工藝條件穩(wěn)定,有一定的優(yōu)越性。對于中藥復(fù)方的復(fù)雜性,酶法輔助是否適用于復(fù)方的提取,需要進行哪些方面的工作,未見相應(yīng)報道。5 其它5.1 半仿生提取法 半仿生提取法是在“有成分論,不唯成分論,重在機體的藥效學反應(yīng)”的綜合分析思維與系統(tǒng)思維下,考慮中醫(yī)用藥和口服給藥的復(fù)方、多成分、多靶點的復(fù)雜特點下形成的提取新技術(shù)。張氏等28采用半仿生提取法對芍甘止痛顆粒劑、寒痛定泡騰顆粒劑、黃連解毒顆粒劑、復(fù)

16、壯膠囊、華海乙肝方等多種復(fù)方制劑進行了實驗研究,結(jié)果提示,半仿生提取法對傳統(tǒng)水提取法有一定的優(yōu)越性。但在高溫煎煮過程中,酸、堿環(huán)境是否會促使藥物中某些成分發(fā)生物理或化學變化？且沒有考慮到消化道中環(huán)境酶、膽汁、生物菌叢等對中藥溶解吸收的影響。5.2 連續(xù)的逆流提取技術(shù)29-30 連續(xù)逆流提取就是溶劑和藥材飲片分別從設(shè)備兩端連續(xù)加入,藥材在機械力的推動下向出渣口方向運動,而溶劑從另一端(靠近出渣口一側(cè))加入,向藥材運動的反方向流動,兩者逆流接觸,濃度梯度可以始終保持在較高水平,從而形成較大的傳質(zhì)推動力,藥液出來即可達到較高濃度。連續(xù)逆流提取技術(shù)可廣泛應(yīng)用于各種天然植物有效成分的提取,適合于大批量處

17、理,具有提取效率高、有效成分提取率高、出液系數(shù)小、提取速度快、大幅度節(jié)能等優(yōu)點,可以穩(wěn)定地實現(xiàn)連續(xù)逆流提取和生產(chǎn)過程在線分析與優(yōu)化控制。連續(xù)逆流提取是一項很有發(fā)展前途的技術(shù),有很好的應(yīng)用前景。6 小結(jié) 目前,中藥提取中較為常用的仍然是煎煮法、滲漉法、回流法、蒸餾法等,其優(yōu)點是操作簡便,對工藝、設(shè)備的要求不高,因此,應(yīng)用較為廣泛。但它同時存在著一些缺點,如提取時間長、耗能大、含雜質(zhì)多,已經(jīng)限制了中藥的現(xiàn)代化進程。而超臨界萃取、微波強化萃取、超聲波提取等技術(shù)正是隨著現(xiàn)代科學的發(fā)展,越來越受到重視,在中藥提取中得到應(yīng)用。其提取物純度高、方法簡便、高效節(jié)能,日益顯示其優(yōu)越性。同時,我們也看到,新技術(shù)新

18、設(shè)備目前應(yīng)用有一定局限性,發(fā)展很不平衡,這就需要我們結(jié)合生產(chǎn)實際,對其工藝流程、設(shè)備條件等影響因素等進行全面細致的研究與探索,逐步提高產(chǎn)品質(zhì)量和工藝水平,推進中藥生產(chǎn)的現(xiàn)代化、規(guī)范化和標準化。【參考文獻】 1 余 華,李 萍.提攜劑在中草藥超臨界CO2萃取中的應(yīng)用J.中國藥學雜志,2003,38(5)：331.2 宋應(yīng)華,郁 威,王遠明.超臨界CO2萃取川芎揮發(fā)油過程研究J.中成藥,2005,27(9)：1007.3 唐慶峰,吳振廷,金 濤,等.地鱉蟲活性物質(zhì)的超臨界CO2萃取及其藥效J.昆蟲知識,2006,43(3)：375.4 劉 莉,徐新剛,陳飛龍,等.超臨界CO2萃取云南紅豆杉枝葉中紫

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