中草藥有效活性成分提取分離技術(shù)

（1.河南廣電計量檢測有限公司，河南 鄭州 450001；2.河南省動物衛(wèi)生監(jiān)督所）

中草藥有效活性成分提取分離技術(shù)

李艷芳1，劉凡2

（1.河南廣電計量檢測有限公司，河南 鄭州 450001；2.河南省動物衛(wèi)生監(jiān)督所）

綜述中草藥有效活性成分提取分離技術(shù)的原理和特點，以及這些新技術(shù)在中草藥活性成分提取研究中的應(yīng)用，為綜合開發(fā)利用中草藥資源提供一定依據(jù)。

中草藥；活性成分；提取技術(shù)；分離技術(shù)

我國中草藥資源豐富,價格低廉,含有蛋白質(zhì)、維生素、油脂、樹脂、糖類、植物色素、各種常量元素和維生素等多種營養(yǎng)物質(zhì)。相對化學(xué)合成藥來說,它們有毒性低、無抗藥性、無殘留及不易產(chǎn)生副作用等特點,并含有更多的天然有效成分。

中草藥提取分離是依據(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。近年來伴隨著現(xiàn)代工業(yè)工程技術(shù)的迅猛發(fā)展，一些現(xiàn)代高新工程技術(shù)正在不斷地借鑒到中草藥提取分離工藝中來。文章在介紹傳統(tǒng)的提取分離技術(shù)和近年來興起的新技術(shù)的基礎(chǔ)上，分述了中藥主要活性成分的常用提取純化方法。

1 提取技術(shù)

1.1 傳統(tǒng)的提取方法

1.1.1 滲漉法

滲漉法［1］具體操作是將中草藥粉末先裝在滲漉器中使藥材浸漬24～48 h膨脹，然后不斷添加新溶劑，使其自上而下滲透過藥材，從滲漉器下部流出、收集浸出液的一種浸出方法。當(dāng)溶劑滲透進藥材細胞內(nèi)溶出成分后，由于其比重加大而向下移動時，上層新加入的溶液置換其位置，造成良好的濃度差，使擴散能較好地進行，提取的過程是一種動態(tài)過程，故浸出的效果優(yōu)于浸漬法。但流速應(yīng)該加以控制（宜呈滴不宜成線），在滲漉過程中應(yīng)該隨時從藥面上補充加入新的溶劑，使藥材中有效成分充分浸出為止。當(dāng)滲漉流出液的顏色極淺或滲漉液的體積相當(dāng)于原藥材重的10倍時，便可認為基本上已提取完全。

1.1.2 回流提取法

應(yīng)用有機溶劑加熱提取時，必須采用回流加熱裝置，以免溶劑揮發(fā)損失并減少有毒溶劑對實驗操作者的毒害。小量操作時，可在圓底燒瓶上連接回流冷凝器，加熱前先開冷凝水。裝藥材量約為圓底燒瓶容量的1/3～1/2，溶劑浸過藥材表面約1～2 cm，實驗室多采用水浴加熱，比較安全。第1次提取以保持沸騰回流約1 h為宜，放冷后過濾，再在藥渣中添加新的溶劑，做第2次、第3次加熱回流提取，分別約半小時，或通過薄層檢測有效成分基本提盡為止。此法提取效率較冷浸法高，但由于操作的局限性，大量生產(chǎn)中也少被應(yīng)用，而是多采用連續(xù)提取法。

1.1.3 連續(xù)提取法

連續(xù)提取法［2］是用有機溶劑提取中常用的方法，通常用脂肪提取器或稱索氏提取器來完成。這種提取法，需用溶劑量較少，提取成分也少，但一般需數(shù)小時（常6～8 h）才能完成，所以遇熱不穩(wěn)定易變化的中藥成分不宜采用此法。盡管如此，在揮發(fā)性有機溶劑提取中草藥有效成分時，不論小型實驗或大型生產(chǎn)，均以連續(xù)提取法為好。

這些提取方法盡管各有其優(yōu)越性，但都有一些缺點或需要改進的地方，如提取時間長，或效率低，或溶劑用量大，或操作煩瑣，或揮發(fā)性成分的提取等。因此，人們一直在研究探索更有效的方法?，F(xiàn)階段，人們應(yīng)用一些現(xiàn)代提取技術(shù)進行分析樣品的預(yù)處理，一定程度上提高了分析靈敏度及分析結(jié)果的準(zhǔn)確度。

1.2 提取新技術(shù)

1.2.1 超臨界流體萃取

超臨界流體萃取技術(shù)是利用超臨界流體的特殊性質(zhì)，在高于臨界溫度和臨界壓力條件下與待分離的固體或液體混合物接觸，萃取出所需要的物質(zhì)，隨后通過降壓或升溫或兩者兼用等方法，降低超臨界流體的密度，從而降低其對被萃取物的溶解度，或用吸附的方法，使二者得到分離。當(dāng)氣體處于超臨界狀態(tài)時，成為性質(zhì)介于液體和氣體之間的單一相態(tài)，具有和液體相近的密度，黏度雖高于氣體但明顯低于液體，擴散系數(shù)為液體的10～100倍。因此對物料有較好的滲透性和較強的溶解能力，能夠?qū)⑽锪现心承┏煞痔崛〕鰜?。在各種超臨界流體萃取劑中，由于CO2的臨界溫度（Tc=31.3℃）和臨界壓力（Pc=7138MPa）較低［3］，可在接近室溫條件下萃取，不會破壞生物活性物質(zhì)和熱敏性物質(zhì)；加上CO2具有低沸點、低黏度、低表面張力、無毒無害等優(yōu)點，故CO2成為一種最常用的超臨界萃取劑。

超臨界流體萃取（簡稱SFE）作為一種高新萃取技術(shù)，具有快速高效、選擇性好、條件溫和、安全無污染等優(yōu)點被應(yīng)用于生物工程、化工、石油、食品、醫(yī)藥工業(yè)等各個領(lǐng)域。目前，超臨界流體萃取技術(shù)已經(jīng)在中藥提取中得到了較多應(yīng)用。

目前超臨界CO2萃取已廣泛應(yīng)用于多種單味藥如砂仁、厚樸、補骨脂、靈芝、茵陳、紫草、肉桂、胡椒、姜黃、丹參、蛇床子、苦參、金銀花、紅豆杉、桑白皮、穿心蓮、紫蘇子以及月見草油、薄荷油、青蒿素、大麻醇、姜黃油、寬葉纈草油、杏仁脂肪油、薯蕷皂苷等的提取分離或二次開發(fā)及新藥研究中；并在中藥復(fù)方制劑如丹參酮及大蒜注射液的工藝改革中有所作為。

1.2.2 微波輔助萃取

微波輔助萃取是用微波能加熱與樣品相接觸的溶劑，將所需化合物從樣品基體中分離，進入溶劑中的一個過程。1986年，有關(guān)專家首先報道了微波用于天然產(chǎn)物成分的提取。10多年來，此項技術(shù)已廣泛應(yīng)用于食品、生物樣品及環(huán)境樣品的分析與提取。微波提取的研究表明，微波輻射誘導(dǎo)萃取技術(shù)具有選擇性高、溶劑耗量少、有效成分吸收率高的特點，已被成功應(yīng)用在藥材的浸出、中藥活性成分的提取方面。它的原理是利用磁控管所產(chǎn)生的每秒24.5億次超高頻率的快速震動，使藥材內(nèi)分子間相互碰撞、擠壓，這樣有利于有效成分的浸出，提取過程中，藥材不凝聚、不糊化，克服了熱水提取易凝聚、易糊化的缺點［4］。

1.2.3 酶法

酶工程技術(shù)是近幾年來用于中藥工業(yè)的一項生物技術(shù)。中草藥成分復(fù)雜，不僅有有效成分，也有如蛋白質(zhì)、果膠、淀粉、植物纖維等非有效成分。這些非有效成分一方面影響植物細胞中活性成分的浸出，另一方面也影響中藥液體制劑的澄清度。傳統(tǒng)的提取方法（如煎煮、有機溶劑浸出方法）提取溫度高，提取率低，成本高，不安全，而用適當(dāng)?shù)拿福赏ㄟ^酶反應(yīng)較溫和地將植物組織分解，加速有效成分的釋放提取。選用適當(dāng)?shù)拿缚蓪⒂绊懸后w制劑的雜質(zhì)如淀粉、蛋白質(zhì)、果膠等分解除去，也可促進某些極性低的脂溶性成分轉(zhuǎn)移到水溶性溶劑中而有利于提取。這是一項很有前途的新技術(shù)，完全適于工業(yè)化大生產(chǎn)［5］。

1.2.4 超聲波提取法

超聲波是一種彈性波，它的震動可以產(chǎn)生強大的能量，聲波在植物細胞里穿透力很強，停留時間也比較長。超聲提取的原理［6］：大能量的超聲波作用于液體使其被撕裂成很多微氣壓泡，當(dāng)它閉合時會產(chǎn)生高達幾千個大氣壓的瞬時壓力，稱為“空化效應(yīng)”。“空化效應(yīng)”不斷產(chǎn)生無數(shù)內(nèi)部壓力達到上千個大氣壓的微氣穴，并不斷“爆破”產(chǎn)生微觀上的強大沖擊波作用在中藥材上，對植物藥材的細胞有破壞現(xiàn)象，使溶媒滲透到藥材的細胞中，以便使藥材中的化學(xué)成分溶于溶媒之中，通過分離、提純獲得所需的活性成分，加速植物活性成分的浸出提取，增加活性成分的提取率。研究表明［7］，超聲波技術(shù)具有省時、節(jié)能、避免常規(guī)提取法對熱敏性物質(zhì)的破壞、溶劑用量少、提取溫度低、常壓下操作、提取效率高等優(yōu)點。

1.2.5 動態(tài)逆流提取技術(shù)

天然產(chǎn)物的活性成分的分子量一般都比無效成分的分子量小得多，提取時要求活性成分透過細胞膜滲出，無效成分仍留在細胞組織中以便除去，提取由濕潤、滲透、解析、溶解、擴散和置換等相互關(guān)聯(lián)的過程組成，活性成分的提取過程是物料中的溶質(zhì)由固相傳遞到液相的傳質(zhì)過程。用擴散理論解釋，就是溶質(zhì)從高濃度向低濃度滲透的過程，其浸出擴散力來源于液態(tài)提取溶劑和固態(tài)物料組織內(nèi)活性成分的濃度差，濃度差越大，其擴散傳質(zhì)的動力越大，浸出速度越快，活性成分浸出速率越大。所以，提取過程中，在物料周圍始終保持較大的濃度差是提取的關(guān)鍵。因此，要達到快速完全地提取物料中的活性成分，就必須經(jīng)常更新固液兩相界面層，使?jié)舛炔畋３衷谳^高的水平。動態(tài)逆流提取即是根據(jù)這一原理進行工作的。

動態(tài)逆流提取具有以下優(yōu)點：活性成分得率高；動態(tài)逆流提取設(shè)備適用于大規(guī)模生產(chǎn)，連續(xù)工作不間斷，產(chǎn)量大，節(jié)約能源，安全可靠；提取作業(yè)溫度低，既適用于熱穩(wěn)定性好的藥物的提取，又適用于熱敏性藥物的提取；藥物在提取器中移動速度可調(diào)，可以根據(jù)藥物的特性調(diào)節(jié)提取時間，適用于不同物料的提取；生產(chǎn)成本低。

2 分離技術(shù)

2.1 大孔吸附樹脂技術(shù)

大孔吸附樹脂［8］是20世紀(jì)60年代開發(fā)出的一類新型高分子分離材料。其分離純化的原理是利用特殊的吸附劑——大孔吸附樹脂的吸附性和分子篩相結(jié)合的原理，從中藥煎液中有選擇性地吸附住其中的有效成分，去除雜質(zhì)。特別是非極性吸附樹脂在吸附藥液中的有效成分時，主要是物理結(jié)構(gòu)（如孔徑等）在起吸附作用。具體的操作方法就是將中藥、煎煮液通過大孔樹脂，吸附住其中的有效成分，然后經(jīng)過洗脫，回收溶劑，除掉雜質(zhì)，得目標(biāo)成分。其操作的基本程序大多是:中藥提取液→通過大孔樹脂吸附有效成分→乙醇溶液梯度洗脫→回收溶劑→得到藥液浸膏→干燥→半成品。該技術(shù)目前已比較廣泛地應(yīng)用于中藥新藥的開發(fā)和中成藥的生產(chǎn)中，主要用于分離和純化苷類、生物堿、黃酮類成分及大規(guī)模生產(chǎn)。

2.2 膜分離技術(shù)

膜分離技術(shù)是以選擇性的透過膜為分離遞質(zhì)，當(dāng)膜兩側(cè)存在一定的電位差、濃度差或者壓力差時，原料一側(cè)的組分就會選擇性地透過膜，從而達到分離、提純的目的。在工業(yè)上分離膜按分離功能可劃分為微濾（≥0.1 μm）、超濾（10～100 nm）、納濾（1～10 nm）、反滲透（≤1 nm）。重要領(lǐng)域主要采用微濾和超濾兩種方法。在中藥分離過程中，由于重要提取液中含有較多的固體雜質(zhì)和相對分子量較高的膠體、多糖和淀粉，直接使用膜分離技術(shù)分離會造成膜的污染，降低膜通過量，縮短膜的使用壽命。因此藥液的預(yù)處理是不可或缺的工序，主要有以下幾個步驟：①絮凝沉淀。在料液中加入絮凝劑，使大部分懸浮物沉積，從而使懸浮顆粒尺寸變大，更容易被微濾膜、超濾膜分離；②用壓濾或者離心分離去除較大的固體物質(zhì)。膜分離技術(shù)具有以下特點：可常溫操作，適于熱敏感物質(zhì)的分離、濃縮和純化；分離過程不發(fā)生相變化（除滲透汽化外）；能耗低；分離系數(shù)較大。所以，膜分離技術(shù)是現(xiàn)代分離技術(shù)中一種效率較高的分離手段，可以部分取代傳統(tǒng)的過濾、吸附、冷凝、重結(jié)晶、蒸餾和萃取等分離技術(shù)。

2.3 色譜分離

色譜法是分離純化和定性定量鑒定中藥成分的重要方法之一。色譜技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，對于中草藥各類成分的分離鑒定起到了巨大的推動作用。色譜分離的基本原理是利用混合樣品的各組分在互不相溶的兩相溶劑之間的分配系數(shù)之差異（分配色譜）、組分對吸附劑吸附能力不同（吸附色譜）、分子大小的差異（排阻色譜）或其他親和作用的差異，來反復(fù)地吸附或分配，從而使混合物中的各組分得以分離。目前，隨著色譜理論和電子學(xué)、光學(xué)、計算機等技術(shù)的應(yīng)用，新的色譜技術(shù)不斷發(fā)展，色譜技術(shù)也日趨完善，這將對中藥活性成分的研究起到巨大的推動作用。

3 結(jié)語

進入21世紀(jì)后，世界高新技術(shù)發(fā)展突飛猛進，采用迅速發(fā)展起來的生物技術(shù)及相關(guān)方法來生產(chǎn)新的天然化合物，對天然產(chǎn)物的研究（提取、分離、鑒定、合成）起著重要的推動作用。然而，盡管可以運用現(xiàn)代高效分離和分析手段（超臨界流體萃取、超聲波提取法、膜分離技術(shù)、色譜分離）等來分離和確定一個天然化合物的結(jié)構(gòu)，并可以完全合成，但卻很難以一種經(jīng)濟、有效的方式大量制備人們最需要的有效成分。因此，開展天然產(chǎn)物活性成分提取分析技術(shù)的研究仍然是擺在研究者面前長期的攻關(guān)難題。

目前國內(nèi)外對中草藥化學(xué)成分提取分離技術(shù)已有了很大進展，這些進展促進了中草藥結(jié)構(gòu)、藥理、藥效等方面的研究，為我們尋找先導(dǎo)化合物，開發(fā)一、二類新藥提供了有力的幫助。隨著提取分離技術(shù)的進步與完善，中草藥化學(xué)成分的研究必將成為天然藥物化學(xué)中更加誘入的領(lǐng)域。同時，當(dāng)今藥物成分提取技術(shù)已向簡單、快速、高效、無污染、被測組分與基體有效分離以及提高分析靈敏度、準(zhǔn)確度方向發(fā)展，中草藥成分提取技術(shù)也不例外。上述提取、分離技術(shù)有著各自的優(yōu)勢，具體應(yīng)用時應(yīng)根據(jù)被提取組分的性質(zhì)和特點，可以有所選擇。

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