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中草药提取新技术的开发应用

   中草药所含成分十分复杂,既有有效成分,又有无效成分和有毒成分。为了提高中草药的治疗效果,就要尽最大限度提取有效成分,去除无效成分及有毒成分。因此,中草药提取对于提高中药制剂的内在质量和临床疗效最为重要。但常用的提取方法(如煎煮法、回流法、浸渍法、渗漉法等)在保留有效成分,去除无效成分方面,存在着有效成分损失大、周期长、工序多、提取率不高等缺点。近10年来,在中药提取方面出现了许多新技术、新方法,这些新技术和方法的应用,使得中草药提取既符合传统的中医理论,又能达到提高有效成分的收率和纯度的目的。本文就这方面作一综述。
    1 超临界流体萃取技术
    超临界流体萃取(简称SCFE)是一种以超临界流体(简称SCF)代替常规有机溶剂对中草药有效成分进行萃取和分离的新型技术,其原理是利用流体(溶剂)在临界点附近某区域(超临界区)内与待分离混合物中的溶质具有异常相平衡行为和传递性能,且对溶质的溶解能力随压力和温度的改变而在相当宽的范围内变动,利用这种SCF作溶剂,可以从多种液态或固态混合物中萃取出待分离组分。常用的SCF为CO2,因为CO2无毒,不易燃易爆,价廉,有较低的临界压力和温度,易于安全地从混合物中分离出来。超临界CO2萃取法与传统提取方法相比,最大的优点是可以在近常温的条件下提取分离,几乎保留产品中全部有效成分,无有机溶剂残留,产品纯度高,操作简单,节能。
    廖周坤等用不同浓度的乙醇作夹带剂,对藏药雪灵芝进行了总皂苷粗品及多糖的萃取试验,与传统溶剂萃取工艺相比较,收率分别提高至18.9倍和1.62倍。何春茂、梁忠云利用超临界CO2卒取技术从黄花蒿中萃取所得的萃取物中杂质(蜡状物)含量低,青蒿素提纯精制简单,收率高,产品质量好。雷正杰等利用超临界CO2流体萃取技术,对厚朴的有效成分进行萃取和分离,萃取物为淡黄色膏状物,经分析该萃取物由厚朴酚等11个化学成分组成,其中厚朴酚和厚朴酚的相对含量高达46.81%和45.00%。葛发欢等探讨了从黄山药中萃取薯蓣皂素的最佳条件,同时进行了中试放大,证明应用超临界CO2萃取薯蓣皂素进行工业化生产是可行的,与传统的汽油法相比较,收率提高1.5倍,生产周期大大缩短,避免使用汽油有易燃易爆的危险。葛发欢等研究了超临界CO2萃取柴胡挥发油和皂苷的工艺,SFE-CO2法提取柴胡挥发油,与传统水蒸气蒸馏法相比较,能大大提高收率,缩短提取时间,而挥发油组成一致,只是各成分含量有差异。原永芳等通过五因素—四水平正交试验法,用超临界流体萃取技术对川芎的挥发油萃取条件进行了优化选择,结果最佳萃取条件为压力34.5mPa,温度60℃,改性剂乙醇0.3ml,静态萃取时间10min,动态萃取量10ml,以水作为吸收。与水蒸气蒸馏法相比较,该法具有耗时少,提取安全等优点。
    SCFE技术对于提取分离挥发性成分、脂溶性物质、高热敏性物质以及贵重药材的有效成分显示出独特的优点,但SCFE设备属高压设备,一次性投资较大,运行成本高,因此这一技术目前在工业生产中还难以普及。
    2 超声提取技术
    超声提取技术的基本原理主要是利用超声波的空化作用加速植物有效成分的浸出提取,另外超声波的次级效应,如机械振动、乳化、扩散、击碎、化学效应等也能加速欲提取成分的扩散释放并充分与溶剂混合,利于提取。与常规提取法相比,具有提取时间短、产率高、无需加热等优点。
    郭孝武考察了超声提取时间和超声频率分别对从黄芩中提取黄芩苷提出率的影响,结果表明用20kHz以上的超声频率提取10min以上,其黄芩苷提出率都比煎煮法提取3h时的提出率高,且两种方法所提取的黄芩苷结构是一致的。林翠英等用超声波提取白头翁总皂苷,大大简化了操作程序,缩短了提取时间,提高了产品产量和纯度,改进了既繁琐费时又易乳化的常用提取方法。郭孝武、杨锐以95%乙醇为溶媒,分别用不同频率的超声波及不同的提取时间从益母草中提取益母草总碱,并与回流提取法作比较,超声提取法工艺简单,无需加热,只用110kHz超声波提取40min,其提取率比回流法提取2h所得提出率约高1倍。郭孝武用不同频率的超声从大黄中提取大黄蒽醌类成分,与常规煎法提取相比,结果表明超声无需加热,且随超声频率不同而得率不同,尤以20kHz频率超声提取后的大黄蒽醌类成分得率最高。李美琴、张敏红比较了超声法与浸渍法对排毒养颜胶囊内容物提出率的影响,结果用超声波提取10min比浸渍法提2h的提出率还高,并且超声波对浸出物的成分无影响。李益福、张美玲采用高效液相色谱法,以煎煮、超声、半仿生提取方法,对四物汤中阿魏酸和芍药苷的溶出量进行比较,结果超声技术提取方法简单,提取率高,低耗高效,作为提取的一种手段有着广阔的应用前景。
    超声提取技术能避免高温高压对有效成分的破坏,但它对容器壁的厚薄及容器放置位置要求较高,否则会影响药材浸出效果。而且目前实验研究都是处于很小规模,要用于大规模生产,还有待于进一步解决有关工程设备的放大问题。
    3 微波萃取技术
    微波萃取是利用微波能来提高萃取率的一种最新发展起来的新技术。它的原理是在微波场中,吸收微波能力的差异使得基体物质的某些区域或萃取体系中的某些组分被选择性加热,从而使得被萃取物质从基体或体系中分离,进入到介电常数较小、微波吸收能力相对差的萃取剂中;微波萃取具有设备简单、适用范围广、萃取效率高、重现性好、节省时间、节省试剂、污染小等特点。目前,除主要用于环境样品预处理外,还用于生化、食品、工业分析和天然产物提取等领域。在国内,微波萃取技术用于中草药提取这方面的研究报道还比较少。
    王威等采用微波破壁法从高山红景天根茎中提取红景天苷,该方法具有快速、高效、安全、节能等优点,与传统的乙醇回流提取相比,该方法在保持较高的提取率的同时,大大缩短了提取过程所用的时间,并且显著降低了提取液中杂蛋的含量。范志刚等研究微波技术对槐花中芸香苷浸出量的影响,对药材粒径、浸出时间及微波输出功率进行正交试验,优选槐花中芸香苷最佳浸出方案,结果表明微波技术对槐花中芸香苷的浸出量明显优于常规煎煮方法,这一技术应用于药材浸出是一种省时便捷,值得推广普及的中药浸出新方法。
    微波萃取技术与传统煎煮法相比较,克服了药材细粉易凝聚、易焦化的弊病,提取时间极短,设备简单,投资较少。但这一技术用于中草药提取尚属起步,其萃取机理还需进一步研究。
    4 酶法
    中药制剂的杂质大多为淀粉、果胶、蛋白质等,针对杂质可选用合适的酶予以分解除去。酶反应较温和地将植物组织分解,可以较大幅度提高收率,故酶解不失为一种最大限度从植物体内提取有效成分的方法之一。这是一项很有前途的新技术。在国内,上海中药一厂首先应用酶法成功地制备了生脉饮口服液。目前,用于中药提取方面研究较多的是纤维素酶,大部分的中药材的细胞壁是由纤维素构成,植物的有效成分往往包裹在细胞壁内;纤维素则是由β-D-葡萄糖以1,4-β葡萄糖苷键连接,用纤维素酶酶解可以破坏β-D-葡萄糖键,使植物细胞壁破坏,有利于对有效成分的提取。
    吕卫明等介绍了一种从黄芩中提取分离黄芩素的新方法—酶水解法,并且和直接提取法相比较,结果新方法所得粗品中黄芩素达75.67%,收率为2.46%。侯嵘峤等首先将工业纤维素酶应用于中药及药渣中,使中药及药渣的纤维素酶解为β-葡萄糖,变渣为药,变废为宝,这对中药制药工业是一个开源节流的创举。马田田用黄柏提取小檗碱之前经纤维素酶进行预处理,可提高小檗碱收率,并与未加酶的提取进行比较,有显著性差异。因而考虑是否将纤维素酶用于其它天然产物的提取。张彩霞等将纤维素酶应用于穿山龙提取薯蓣皂苷元,其工艺只比原工艺多了一步对原药材饮片的酶解处理,但在纤维素酶的作用下,提高了薯蓣皂苷元的收率,两种方法对比有显著性差异。马桔云等在穿心莲提取穿心莲内酯之前,经纤维素酶进行酶解,与原提取工艺相比较,提高了穿心莲内酯的含量和提取量,经薄层层析检测,两种提取工艺所得成分没有差异,说明酶的加入对所提有效成分没有影响。马桔云、赵晶岩等选用黄连提取小檗碱,研究了其加酶组和未加酶组对有效成分小檗碱提取的影响,新工艺比原工艺只是多了一步向其中加入纤维素酶的酶解过程,但两种工艺提取的小檗碱含量有显著差异,而提取的成分一致,因此,考虑是否将新工艺用于黄连提取的工业化中。
    纤维素酶用于以纤维素为主的中药材提取有效成分,的确能提高有效成分的收率,但要拓宽其应用领域,还需要进一步深入探讨酶的浓度、底物的浓度、温度、酸碱度、抑制剂和激动剂等对提取物有何影响。诚然,酶法目前在动物类药材提取方面应用得较为广泛。
    5 半仿生提取法
    半仿生提取法(简称SBE法)是将整体药物研究法与分子药物研究法相结合,从生物药剂学的角度,模拟口服给药及药物经胃肠道转运的原理,为经消化道给药中药制剂设计的一种新的提取工艺。即将药料先用一定pH的酸水提取,继以一定pH的碱水提取,提取液分别滤过、浓缩,制成制剂。它将分析思维与系统思维统一起来,形成观察问题的新思路,即在中药提取中坚持了“有成分论,不唯成分论,重在机体的药效学反应。”
    这种新提取法可以提取和保留更多的有效成分,能缩短生产周期,降低成本,多种复方制剂的研究提示,“SBE法”有可能替代“WE法”(即水提取法)。而且这种提取方法在中药饮片颗粒化的研究中,也有着广阔的应用前景。张兆旺等以阿魏酸、苦参碱、苦参总碱及干浸膏为指标,采用SBE法和WE法对当归苦参丸的提取工艺进行比较研究,经4个指标综合评价SBE法优于WE法,因此,当归苦参丸改制成其他口服制剂或选用SBE法提取。战旗等采用SBE法和WE法对麻黄的提取液成分含量进行比较。以麻黄总生物碱、麻黄碱、浸膏得率为指标,结果SBE法显著优于WE法。张兆旺以乌头总生物碱、酯型乌头生物碱、浸膏得率为指标,对川乌用2种提取方法进行比较,结果SBE法优于WE法。孙秀梅等对甘草“饮片颗粒化”研究,SBE提取工艺只是将WE提取工艺中pH7.0的水分别改用pH2.0的水作第1煎,pH6.5的水作第2煎,pH9.0的水作第3煎,依法制得SBE液,并且以甘草次酸、甘草总黄酮、浸膏量为指标,将两种方法进行比较,研究表明SBE法优于WE法,甘草饮片颗粒化以采用SBE法为佳。张学兰等以小檗碱、总生物碱、干浸膏量为指标,对黄柏作SBE法和WE法相比较,结果表明黄柏5种提取液中,以SBE1液明显优于WE液,因此,黄柏饮片制备口服颗粒剂,以采用SBE法盐酸调至水为pH1.0作第1煎,饱和氢氧化钙溶液调至水为pH7.0和pH10.0作第2,第3煎为佳。
    “半仿生提取法”能体现中医临床用药的综合作用特点,符合口服给药经胃肠道转运吸收的原理。但目前这方法仍沿袭高温煎煮法,长时间高温煎煮会影响许多有效活性成分,降低药效。为此有人建议将提取温度改为近人体的温度,并且引进酶催化,使药物转化成人体易吸收的综合活性混合物,这样更符合辩证施治的中医药理论。
    6 破碎提取法
    袁珂等在分析各种传统溶剂提取法优缺点的基础上,提出并建立了一种新的提取方法—破碎提取法,这种方法是通过对植物材料在适当溶剂中充分破碎而达到提取的目的。他们根据流体力学原理,参照国外先进技术,研制出一种新型的破碎提取器,这种提取器主要由高速电机、破碎刀具、容器、底座、主柱及调速开关等组成。电机转速分快、慢两档,破碎提取1次仅需1-2min,提取后药材被破碎成匀浆状。通过选用各种性质的药材,分别进行冷浸提取法、渗漉提取法、回流提取法和破碎提取法所得提取物收得率和薄层层析对比试验。结果表明,破碎提取法提取快速、完全,且不需加热,从而可以节约大量的时间、溶剂和能源。
    袁珂等对冬凌草不同提取工艺进行了研究,并以冬凌草甲素为指标分别对其进行了含量测定,研究表明,破碎提取法较其它提取法提取的冬凌草甲素含量高。胡润淮等对忍冬叶不同提取工艺进行研究,用薄层扫描法分别对不同提取工艺所得提取液进行绿原酸含量测定,在不同提取工艺中,破碎提取法从收率上看略低于回流提取法,但所提取的绿原酸含量比较高,且杂质较少,因此,忍冬叶的提取工艺应优选破碎提取法,袁珂等对车前草采用5种不同的提取方法,对提取物的收率进行比较,并以乌苏酸为考察指标分别对其进行含量测定,结果破碎提取法所提取的乌苏酸含量较高,且这种方法具有提取快速完全,不需加热,节省时间等优点。
    破碎提取法虽然操作简单,避免了高温加热,提取时间也极短,但提取物的收率并不是最高,且也局限于实验研究,要应用于大生产,还需进一步研究。
    许多研究报道表明,这些新技术、新方法在中药提取方面确实具有提出率高、有效成分损失少、周期短等优点,这些优点显示出它们在中药制剂工业生产中具有广泛的应用前景。当前,应加强对这些新技术、新方法用于工业生产方面的研究,以便提高中药制剂的质量。

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