中藥有效成分提取方法的衍變與發(fā)展

王艷芳，劉亞林，李世財，張 玲，李清梅

(1.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)生物反應(yīng)器與藥物開發(fā)教育部工程研究中心，130033；2.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)中藥材學(xué)院，130033；3.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，130033)

中藥是中華民族數(shù)千年來實踐總結(jié)出的醫(yī)學(xué)瑰寶，它一直以療效顯著，副作用少，標(biāo)本兼治而聞名于世。隨著藥學(xué)中西并進式的飛速發(fā)展，研究并證明中藥有效成分的存在已經(jīng)成為中藥獲得世界通行證不可或缺的一步[1]。中藥提取分離是依據(jù)中藥有效成分及有效群體的存在狀態(tài)、極性、溶解性等,設(shè)計一條科學(xué)、合理、可行的工藝,采用一系列分離技術(shù)來完成[2]。伴隨著現(xiàn)代化工技術(shù)的迅猛發(fā)展,中藥提取工藝已經(jīng)從傳統(tǒng)的溶劑提取法、水蒸氣蒸餾法、升華法發(fā)展成為更加省時省力，高提取率的現(xiàn)代提取工藝。

1 傳統(tǒng)分離方法

中藥制藥業(yè)中最關(guān)鍵的工序是提取和分離有效成分，傳統(tǒng)的提取分離方法主要是溶劑提取法、水蒸氣蒸餾法、升華法[2]。

1.1 溶劑法分類

溶劑提取法基本原理是“相似相溶”，選擇適當(dāng)?shù)娜軇⒒瘜W(xué)成分從原料中提取出來。

1.1.1 浸漬法

是在常溫或者低溫(<80 攝氏度)條件下用適當(dāng)?shù)娜軇┙n藥材以溶出其中成分的方法。本法適合于有效成分預(yù)熱不穩(wěn)定的或含大量淀粉、樹膠、果膠、的藥材的提取。但本法出膏率低，當(dāng)水為溶劑時，其提取液易于發(fā)霉變質(zhì)，須注意加入適當(dāng)防腐劑。

1.1.2 滲漉法

是不斷地向粉碎的原料中添加新鮮浸出溶劑，使其滲過藥材，從滲漉口下端流出浸出液。該法耗溶劑量大、費時長、操作麻煩。

1.1.3 煎煮法

顧名思義，在藥材中加入水后加熱煮沸，提取有效成分。此法，雖然簡便，但是揮發(fā)性成分或遇熱變性成分不宜用該法。

1.1.4 回流提取法用易揮發(fā)的有機溶劑加熱回流提取藥材成分的方法。同樣不適合于熱不穩(wěn)定性成分的提取，且耗溶劑量大。

1.2 水蒸氣蒸餾法

原理是兩種互不相溶的液體存在時，混合體系的總壓等于兩種純組分的蒸汽壓之和，由于體系的總蒸汽壓低于任何單一組分的蒸汽壓，所以混合物的沸點比任何組分的沸點低。適合于揮發(fā)性，難溶于水的成分的提取，不適合蒸餾易破壞的組分。

1.3 升華法

利用中藥中有一些成分具有升華的性質(zhì)，即可直接從中藥中提取。

2.現(xiàn)代提取分離方法

鑒于傳統(tǒng)方法普遍存在著有效成分提取率低、雜質(zhì)清除率低、能耗高、生產(chǎn)周期長等缺點,直接制約了中藥制藥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[3]?，F(xiàn)代分離技術(shù)被應(yīng)用到中藥生產(chǎn)中來,促進了中藥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[3]。

2.1 溶劑提取法的發(fā)展

2.1.1 超聲波溶劑提取法

前面已經(jīng)介紹了溶劑提取法的原理，在此基礎(chǔ)上，現(xiàn)在又添加了新的技術(shù)。超聲波萃取簡稱UE，是利用超聲波振動產(chǎn)生并傳遞強大的能量，并在提取介質(zhì)中產(chǎn)生的強烈空化效應(yīng)、擾動效應(yīng)、高加速度、擊碎和攪拌等作用，增大物質(zhì)分子運動頻率和速度，增加溶劑穿透力，同時產(chǎn)生瞬時高溫和極大壓力造成被破碎物細(xì)胞壁及整個生物體瞬間破裂，加速植物有效成分溶出，促進萃取的進行[4-5]。

采用溶劑法從植物中提取有機物質(zhì)，若經(jīng)超聲波處理，提取率將得到明顯改善[6-7]。

萃取中藥材中的生物堿。蒲含林等[8]利用超聲對金雞納生物堿的提取進行工藝研究，實驗采用正交試驗，根據(jù)極差分析和生產(chǎn)實際情況確定了硫酸奎寧超聲波提取的影響因素，確定了最佳工藝條件，并證明該提取工藝方法經(jīng)濟合理。

2.1.2 微波溶劑萃取技術(shù)

微波場中，吸收微波能力的差異使得基體物質(zhì)的某些區(qū)域或萃取體系中的某些組分被選擇性加熱，從而使得被萃取物質(zhì)從基體或體系中分離，進入到介電常數(shù)較小、微波吸收能力相對差的萃取劑中[9]。

微波輔助萃取技術(shù)主要是依賴微波加熱的特性來實現(xiàn)物質(zhì)的提取或分離。由于物質(zhì)吸收微波能，細(xì)胞內(nèi)部溫度迅速上升，使其細(xì)胞內(nèi)部壓力超過細(xì)胞壁膨脹承受能力，細(xì)胞破裂。細(xì)胞內(nèi)有效成分自由流出，在較低的溫度條件下被取介質(zhì)捕獲并溶解。通過進一步過濾和分離，便獲得提取物料。

對中藥材中皂苷的提取。郭子杰等[10]應(yīng)用正交實驗法，以皂苷含量為指標(biāo)研究微波對三七中皂苷浸取作用的影響效果。實驗表明，經(jīng)過微波處理后，三七中皂苷物質(zhì)的浸取速度至少是未經(jīng)微波處理的4 倍，因此提取效率得到了較大的提高。

2.1.3 內(nèi)部沸騰溶劑提取法

內(nèi)部沸騰法是采用少量有低沸點的機溶劑潤濕被提物料，使有效成分充分解吸，然后加入溫度高于解吸劑沸點的熱溶劑（或者降低提取的操作壓強），使被提物料內(nèi)部的解吸劑來不及擴散就被加熱至沸騰，沸騰產(chǎn)生的對流強化了有效成分的擴散，強化提取過程?？梢苑譃槌簝?nèi)部沸騰法、減壓內(nèi)部沸騰法、內(nèi)部沸騰水提法、內(nèi)部沸騰醇提法[11]。

文獻(xiàn)[12，13，14]采用常壓內(nèi)部沸騰水提提取了金銀花、黃連及肉桂皮，提取2 次時間在6～10min 左右，比回流提取法快4～10 倍；提取得率及浸膏中有效成分的含量都比傳統(tǒng)水提高。文獻(xiàn)[15]采用常壓內(nèi)部沸騰醇提提取了銀杏葉，提取2 次時間在6～10min 左右，比回流提取法快4～10 倍。

2.1.4 超高壓溶劑提取法

超高壓提取過程壓力對溶劑提取效率的影響可以分成三個階段。升壓階段，首先壓力迅速升高，細(xì)胞破裂，胞內(nèi)物質(zhì)流出溶于溶劑，或者提取溶劑在高壓作用下,進入植物細(xì)胞內(nèi),有效成分溶解在提取溶劑中。保壓階段時間很短，推動了化學(xué)平衡的移動。卸壓階段，組織細(xì)胞的壓力從幾百兆帕的超高壓迅速減小為常壓,在反方向壓力作用下，如果沒有超過其變形極限，細(xì)胞內(nèi)部已經(jīng)溶解了有效成分的溶劑在高滲透壓差下快速轉(zhuǎn)移到細(xì)胞外,達(dá)到提取的目的[16]。

劉春明等[17]用70%乙醇水溶液作溶劑, 采用超高壓技術(shù)從朝鮮淫羊藿中提取淫羊藿總黃酮,提取率為9.67%,提取時間5 min,而70%乙醇回流提取率為6.14%,提取時間為4 h。

2.1 水蒸氣蒸餾法的發(fā)展

2.1.1 分子蒸餾法

它是一種在高真空度（殘氣分子的壓力<0.1pa）下進行分離操作的連續(xù)蒸餾過程)。液體混合物的分子成為氣體分子而從液面逸出。而隨著液面上方氣體分子的增加，有一部分氣體分子就會返回液體，在外界溫度保持恒定的情況下，最終達(dá)到分子運動的動態(tài)平衡。輕分子的平均自由度大，重分子的平均自由度小，若在離液面小于輕分子的平均自由度而大于重分子平均自由度處設(shè)置一冷凝面，使得輕分子落在冷凝面上被冷凝，而重分子因達(dá)不到冷凝面返回原來液面，破環(huán)了輕分子的動態(tài)平衡，使得輕分子繼續(xù)不斷逸出，而重分子因達(dá)不到冷凝面，很快趨于動態(tài)平衡，這樣就將蒸餾物質(zhì)中的不同組分分離[18]。

類胡蘿卜素一般采用溶劑法浸提，成本高，成分不純。而分子蒸餾法不使用溶劑，成本較低，并且雜質(zhì)含量低。同時，用本方法生產(chǎn)的類胡蘿卜素，色價高達(dá)54 倍左右，色素中類胡蘿卜素含量高達(dá)90%以上，胡蘿卜素含量為16.86rag/100g[19]。

2.2 超臨界流體萃取技術(shù)

超臨界流體萃取技術(shù)是近年來發(fā)展的一種新型分離技術(shù)，是利用超臨界狀態(tài)下的流體作為萃取劑，從液體或固體中萃取植物中的有效成分并進行分離的方法[20]。超臨界流體是指超臨界溫度和臨界壓力狀態(tài)下的高密度流體［21］。

2.2.1 CO2 超臨界流體萃取技術(shù)

超臨界CO2 流體萃取兼有精餾和液液萃取的特點。組分是按沸點高低的順序先后被萃取出來;非極性的超臨界CO2 流體僅對非極性和弱極性物質(zhì)具有較高的萃取能力[22]。

采用超臨界CO2 流體萃取技術(shù)在壓力10Mpa 和萃取溫度45℃時揮發(fā)油品質(zhì)較好，收油率達(dá)41.5%，遠(yuǎn)高于水蒸氣蒸餾法[23]。曾虹燕等比較了超臨界CO2 萃取法和水蒸氣蒸餾法提取荷葉揮發(fā)油的收率，研究發(fā)現(xiàn)，前者的收率約為后者的2.6 倍［23］。錢國平等利用超臨界CO2 流體從黃花蒿中萃取青蒿素，結(jié)果表明，萃取率可達(dá)95%以上，優(yōu)于傳統(tǒng)的溶劑提取法［24］。

3 其他現(xiàn)代提取分離技術(shù)

分子印跡技術(shù)[25]，是將功能單體與模板分子在特定條件下進行交聯(lián)聚合，獲得分子印跡聚合物用以分離、篩選、純化化合物的一種仿生技術(shù)，對目標(biāo)分子有特異的識別能力。

膜分離技術(shù)[26]是利用天然或人工合成的、具有選擇透過性的薄膜，以外界能量或化學(xué)位差為推動力。王世岑[27]研究了超濾法提取黃岑甙的最佳工藝，產(chǎn)率可達(dá) 6.93%-7.68%，比傳統(tǒng)工藝高出近一倍。

酶法提取是通過酶解反應(yīng)強化傳質(zhì)過程,破壁去除雜質(zhì)可明顯提高收率,有較大應(yīng)用價值。Wal iszewski 等[28]采用酶法從香草豆中提取香蘭素,提取效率是溶劑法的2 倍。

半仿生提取法(SBE)是從生物藥劑學(xué)的角度,模擬口服給藥及藥物經(jīng)胃腸道轉(zhuǎn)運情況,來設(shè)計提取工藝的方法[29]。趙瑞芝等[30]采用半仿生法篩選益母草提取工藝,為其生產(chǎn)工藝提供了理論根據(jù)。

4 前景展望

如今回歸自然的熱潮席卷全球，這給天然中草藥的發(fā)展帶來了前所未有的機遇和挑戰(zhàn)。加強新技術(shù)的運用,研究新工藝對不同藥物提取分離的影響,采用多種技術(shù)綜合應(yīng)用，必將迎來我國中藥產(chǎn)業(yè)的國際化飛躍。

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