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1、中药提取新技术综述摘要：提取是中药制药的关键环节,影响着最终药物制剂的质量和成本 , 以及中药制药业的现代化水平。在传统的提取方法中，普遍存在有效成 分提取率低、杂质清除率不高、生产周期过长、能耗高、溶剂用量大等 缺点。因此提取工艺的改进、提取工艺条件的优化对中药的发展尤为重 要。本文对几种中药提取新技术超临界流体萃取 (SFE) 、微波萃取 (MAE)、超声提取(UAE)、酶提取(ETE)、连续逆流提取(CCE)、压 榨提取(PE)、组织破碎提取(STE)、免加热提取(HFE)、空气爆破提 取(AEE)、常温超高压提取(U HPE)等新技术的原理和特点，以及这些新 技术在中药研究中的应用作一
2、综述。关键词： 中药 提取技术中药制药过程一般包括提取、分离、浓缩、干燥和制剂等环节。其中，提取 单元是中药制药现代化的关键环节之一，影响着最终药物制剂的质量和成本以及 制药业的现代化水平1 ，2 。根据有关文献分析，3提取仍是当今国内中药制药 工业现代化的瓶颈。目前主流的仍是渗漉罐、多功能提取罐和热回流提取浓缩机 组等一类间歇式提取设备。传统的提取方法，普遍存在着有效成分提取率低、杂 质清除率不高、生产周期过长、能耗高、溶剂用量大等缺点。因此改进提取工艺、 优化提取工艺条件对中药的发展尤为重要。近年来，国内在中药提取生产中推出 了一些新工艺、新设备，如超临界流体萃取技术、酶工程技术和微波萃取
3、技术等。 现在就些技术的特点及工艺进展作如下阐述。1超临界流体萃取技术(SFE)超临界流体萃取是利用处于临界温度、临界压力以上的超临界流体具有特异 增加溶解物质能力的性质，将 SCF 作为萃取剂，从液体或固体中萃取分离特定 成分的新型分离技术4。已研究的超临界流体溶剂有多种，如己烷、正戊烷、 丁烷等烃类，一氧化二氮，六氟化硫，氟化烃类等5。然而，目前研究和应用 最多的是 CO2 作为溶剂，它不仅安全，能出色地替代许多有害、有毒、易挥发 易燃的有机溶剂，而且容易获得，价格便宜，可用于化工过程后再回到环境中去， 无任何毒副作用，具有完全“绿色”的特性，最重要的是它较温和的临界条件(临 界温度=31
4、 C，临界压力=7.48 MPa),可使超临界操作在一个相对较低的压力及 接近室温的条件下进行6。从天然资源中提取化合物是超临界CO2流体萃取应 用最广泛的领域之一7-10。1.1 超临界流体萃取的特点超临界萃取过程主要包括萃取阶段和分离阶段。在萃取阶段,超临界流体将 所需组分从原料中萃取出来;在分离阶段,通过改变参数,使萃取组分与超临界流 体分离,得到所需组分,并可使萃取剂循环使用。根据分离方法的不同,超临界萃 取流程分为等温变压流程、等压变温流程和等温等压吸附流程。影响超临界流体 萃取结果的因素较多。从化学工程科学与技术角度考虑,可以把影响因素分为 3 类:(1) 原料的物性,包括药材粒度
5、、含水量、超临界流体和夹带剂的物性等;(2) 工艺操作条件,包括操作压力、温度、流量、萃取时间等;(3) 设备特性,如设备 几何尺寸等。为了取得较好的超临界流体萃取结果,应控制这些变量使其在一个 优化的范围内 11 。1.2 超临界流体在中药提取中的应用1.2.1 挥发油的提取挥发油具有较低的沸点，在传统的提取技术中主要是依靠水蒸气蒸馏法。挥发油 具有分子量较小且在二氧化碳中有良好的溶解性能，因而现在通常采取超临界流 体技术进行直接萃取。有专家通过实验比较了超临界流体萃取技术和传统水蒸气 蒸馏法的收率，结果表明，在苕叶细辛挥发油的萃取中，前者是后者的7倍；而 在荷叶挥发油的萃取中，前者约是后者
6、的26倍。1.2.2 生物碱的提取 近年来超临界流体萃取技术在生物碱的提取中也得到了广泛的应用。有专家指 出，在益母草的生物碱提取中，利用超临界流体提取技术比用常规法提取的收率 提高了10 倍。如从光茹子提取秋水仙碱的收率，超临界流体约是回流提取法的 1.25 倍。2微波萃取技术(MAE)微波辐射导致细胞内的极性物质尤其是水分子吸收微波能量而产生大量的热 量,使细胞内温度迅速上升,液态水气化产生的压力将细胞膜和细胞壁冲破,形成 微小的孔洞。再进一步加热,细胞内部和细胞壁水分减少,细胞收缩,表面出现裂 痕。孔洞和裂痕的存在使细胞外溶剂容易进入细胞内,溶解并释放细胞内的物质。 微波具有很强的穿透力
7、,可以在反应物内外部分同时均匀、迅速的加热,故提取效 率较高。因此微波提取中药有效成分具有简便、快速、加热均匀等优点。但不适 用于热敏性成分的提取。2 .1 微波萃取的特点 12 微波萃取技术作为一种新型的萃取技术，有着明显的特点。首先，通过介质 从内部加热萃取，可有效地保护物料中的有效成分,纯度高、萃取率高;其次,对萃 取物有高选择性，因其对极性分子的选择性加热从而选择性地溶出；第三,速度 快，省时。传统方法需要几小时或十几小时，而微波萃取只需要几秒到几分钟, 可节省50 %90 %的时间；最后，安全、节能、无污染、生产设备简单、节省投 资。2 .2 微波萃取在中药提取中的应用132.2.1
8、 用于提取植物皂苷 有专家以罗汉果作为原料，以水为溶剂利用微波技术萃取罗汉果皂苷。经过实验 发现，利用微波萃取技术比用简单的水提取法时间缩短了一半，而提取率高出了 45%。2.2.2 用于植物果胶提取在传统的植物果胶提取中，需要的时间大约是90mi n,而经过实验发现，利用微 波萃取技术可以加快植物组织的水解，果胶提取的时间只需5min左右，并且还提 高了果胶质量。2.2.3 用于多糖和黄酮的提取 王莉和顾成志等人指出，利用微波萃取技术提取天花粉多糖的提取率比常规方法 的提取率提高了17.46%，而所需时间是常规方法的1/12。而孙萍等人指出，利用 微博萃取技术提取景天总黄酮，经过比色法测定，
9、总黄酮的总含量 为0.56%，并且还提高了提取的速度。中药新的提取技术普遍存在着针对性强、 提取效率高、成分损失少、周期短等优点，使得这些新的技术在中药的提取中有 着广阔的应用前景。但是目前，这些新技术大多还停留在实验室阶段及对工作原 理、参数的完善阶段，要使其广泛地应用于现代化的药材工业生产中，还需要进 一步的探索和创新。3超声提取技术(UAE)超声波是一种弹性波，其振动能产生强大的能量，给予媒质点以很大的速度 和加速度，加速度随着声波频率的增大而增大，声波在植物组织细胞里，比电磁 波穿透更深,停留时间也较长。大能量的超声波作用于液体使其被撕裂成很多小 空穴，小空穴(又称微气压泡) 闭合时产
10、生高达几千个大气压的瞬时压力，作用 于叶肉组织，称为空化。空化可加速植物中的有效成分进入溶剂，增加有效成分 的提取率。除空化作用外，超声波还具有机械振动、乳化、扩散、击碎等多级效 应，有利于植物中有效成分的转移，并充分和溶剂混合,促进提取的速度。3.1 超声提取的特点研究表明,超声波技术具有省时,节能,避免常规提取法对热敏性物质的破坏, 溶剂用量少,提取效率高等优点,可用于皂苷、生物碱、黄酮、多糖等绝大多数中 药有效成分的提取, 对一些受热易被破坏、分解、氧化的物质,是一种较好的提 取方法。3.2 超声提取的应用3.2.1 用于植物有效成分的提取 从植物中用常规方法提取有效成分一般费时、费工、
11、效率低，而借助超声技术却 可收到显著效果。Demagglo等14从曼陀罗叶中提取曼陀罗碱，用超声波提取 30min比用常规煎煮法提取3h的样品含碱量高9%。Rose等15从罗芙木属植物的 根中将其生物碱全部提出，用常规法浸渍需8h,而用超声波提取法只需15min。 Ovadia等16从吐根中提取生物碱，用超声波提取30s比用索氏法提取5h的碱量 还多。超声波用于从黄连中提取小檗碱，所得到的小檗碱提取率比碱性浸泡高。3.2.2 用于海洋藻类植物的提取 藻胆体是某些藻类的捕光色素，研究藻胆体的光谱性质必须得到完整的藻胆体。 在采用化学及机械破碎方法均不能从龙须藻中获得理想的藻胆体时，采用频率为 2
12、050 kHz,电压为60V超声提取10min就得到完整的藻胆体17。路德明等在20。C 条件下分别采用超声波为30kHz ,150V； 46kHz ,105V ； 46。4kHz ,107V ； 48.2kHz,109V 对盐藻进行破碎，通过显微镜观察计数得到盐藻的完全破碎可达 87%，使胡萝卜素能够快速、高效的进入水溶液等提取介质，同时可避免因采用 化学粉碎方法造成的被提取物结构性质变化而失去活性等。3.2.3 其他应用 研究表明，超声波作用可激活某些酶与细胞参与的生理生化过程，从而提高酶的 活性，加速细胞新陈代谢过程。超声波用于降解壳多糖，速度快、成本低，氨基 酸含量不变；用于提取真菌多
13、糖，如虫草多糖、香菇多糖、猴头多糖等，与传统 工艺相比，提取率高，反应过程无物料损失和副反应。4 酶提取技术( ETE)酶法提取中药中的成分多为植物药。植物的细胞壁是由纤维素、半纤维素、 果胶质构成的, 植物的有效成分往往包裹在细胞壁内。这些纤维素、半纤维素、 果胶质在合适的酶类如纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶等作用下, 可发生物质降 解, 这时细胞壁的结构会遭到破坏, 细胞壁及细胞间质结构产生局部疏松、膨胀、 崩溃等变化, 细胞壁、细胞间质等传质屏障对有效成分从胞内向提取介质扩散的 传质阻力会减少, 从而使有效成分提取率提高。另外, 植物中多含有脂溶性、难 溶于水或不溶于水成分, 通过加入合适
14、的酶如葡萄糖苷酶或转糖苷酶, 可使脂溶 性或难溶于水或不溶于水的有效成分转移到水溶性苷糖中, 从而使有效成分提 取率提高。4.1 酶提取的特点 由于大部分中药材的有效成分都被包裹在植物细胞壁内, 用一般的有机溶 剂提取, 细胞壁难以破坏, 有效成分不易提取或提取率较低, 而酶法可以使细胞 壁疏松、破裂, 减小传质阻力, 加速有效成分的释放, 从而提高提取率, 保持有效 成分药效，提高原料的利用价值。4.2 酶提取法的影响因素影响酶法提取的因素有酶的种类、药材颗粒度、溶剂、酶的用量等。目前常 用的酶类主要是纤维素酶、果胶酶、中性蛋白酶等。由于中药材的种类不同, 有 效成分和生物体细胞结构也有所不
15、同。因此需根据实际情况选用合适的酶类。如 提取三七中的三七皂苷 18 时采用纤维素酶。而在银杏叶中总黄酮的提取时可 采用果胶酶。药材在应用前需先被粉碎, 颗粒越细, 越容易溶解, 但是过细也会 影响扩散速度。溶剂也是重要的影响因素, 如果溶剂合适, 有效成分容易释放出 来。在一定范围内, 酶的浓度的升高, 酶解反应速率会增大, 但当酶的浓度达到 过饱和时, 再增加酶的浓度,反而会产生抑制作用。4.3 酶提取法的应用李梦青等 19 用纤维素酶提取虎杖中白藜芦醇、大黄素,在适宜的酶条件下, 酶用量2mg/ g虎杖,pH= 3. 0,在40。C酶解lh。酶解后用乙醇60%, 50。C提取 2h, 白
16、藜芦醇的提取率( 1. 5%) 比直接提取法( 提取率为0. 56% ) 提高了近2倍, 由0. 56%提高到1. 5%,大黄素的提取率也由0. 27%提高到0. 78%。这是由于酶 解作用破坏了植物细胞壁, 使虎杖中白藜芦醇等活性成分更容易溶出, 从而使白 藜芦醇的提取率增加。张黎明等 20 用酶解结合水浸提法从脱脂胡芦巴种子中 提取薯蓣皂苷元在料液比为1 ：14, pH 值4. 6, 温度在90 。 C 100。 C , 保温水 浸提70min,可使薯蓣皂苷元的提取率由83. 8%提高到92. 9%。王宏志等21 采用H PLC法测定黄苓素、汉黄苓素含量,以提取率为指标分别 考察浸提倍数、加酶量、pH、温度、时间对纤维素酶解反应的影响。研究纤维 素酶法提取黄芩中黄芩素、汉黄芩素的最佳工艺条件。实验确定了纤维素酶解黄 苓药材的最佳工艺条件为浸提倍数20,加酶量
