新型提取聯(lián)用技術(shù)在中藥提取中的應(yīng)用進(jìn)展

蔡延渠， 朱盛山， 李潤(rùn)萍

(廣東藥學(xué)院中藥開(kāi)發(fā)研究所，廣東廣州 510006)

中藥化學(xué)成分非常復(fù)雜，有效物質(zhì)多種多樣，為提取工作帶來(lái)巨大的困難。目前，對(duì)中藥有效物質(zhì)的提取仍停留于采用單一技術(shù)的階段，未能實(shí)現(xiàn)理想的效果，也無(wú)法體現(xiàn)出中醫(yī)藥治病的特色。雖然先水(醇)提后醇(水)提法、酸/堿水解后有機(jī)溶劑提取法等不同溶劑提取聯(lián)用技術(shù)早已運(yùn)用到中藥提取中［1-3］，并成為現(xiàn)今產(chǎn)業(yè)化的主體，但存在溶劑用量大、提取率低、耗時(shí)耗能等缺點(diǎn)。

近年來(lái)，許多新技術(shù)方法應(yīng)用到中藥提取中，如超臨界流體萃取法、超聲波提取法等，均顯示出良好的應(yīng)用前景［4-5］。如何綜合利用新型提取技術(shù)各自的優(yōu)點(diǎn)，針對(duì)提取物的特點(diǎn)，通過(guò)集成方式進(jìn)行技術(shù)間的聯(lián)用，以更低能耗、更短時(shí)間、更快速率提取得到更高產(chǎn)率物質(zhì)，已成為藥學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。為此，筆者就酶法、超臨界流體法、半仿生法、微波法、超聲法等新型提取技術(shù)間的聯(lián)用及其在中藥有效物質(zhì)提取方面的國(guó)內(nèi)外應(yīng)用與研究進(jìn)展作一綜述，以期為藥學(xué)工作者在中藥提取研究中提供有價(jià)值的參考。

1 酶法的提取聯(lián)用技術(shù)

酶法輔助提取法(Enzyme-assisted extraction，EAE)是指在傳統(tǒng)溶劑法的基礎(chǔ)上，利用酶反應(yīng)具有高效、高度專屬等特性，根據(jù)藥材細(xì)胞壁的構(gòu)成，選擇相應(yīng)酶進(jìn)行水解或降解以破壞結(jié)構(gòu)，從而充分提取細(xì)胞內(nèi)有效物質(zhì)的一種新型提取方法。

植物細(xì)胞壁是中藥提取有效物質(zhì)的主要屏障，通過(guò)選用相關(guān)酶，如纖維素酶、果膠酶等，利用酶反應(yīng)使細(xì)胞壁及間質(zhì)中的組成成分等發(fā)生水解或降解，降低溶劑傳質(zhì)阻力，加速有效成分釋放，從而提高提取率。因此具有反應(yīng)條件溫和、提取率高、能選擇性改變提取目標(biāo)成分的性質(zhì)、加強(qiáng)藥物生理活性等特點(diǎn)。目前，酶提取法已廣泛運(yùn)用到多糖、黃酮類、生物堿、皂苷等物質(zhì)的提?。?-8］。

1.1 酶法-半仿生提取聯(lián)用技術(shù)

酶法輔助半仿生提取法(Enzyme-assisted Semi-bionic extraction，ESBE)是將半仿生法與生物酶結(jié)合起來(lái)進(jìn)行中藥提取的一種聯(lián)用技術(shù)。即選擇適宜的酶破壞中藥材細(xì)胞壁，再按半仿生法，于第1煎和第3煎的溶劑中加入消化酶，在優(yōu)選溫度下進(jìn)行提取。該法是半仿生法的進(jìn)一步仿生化，但與單純酶提取法并不相同。

半仿生提取法(Semi-bionic extraction，SBE)是張兆旺等［9］利用“灰思維方式”，從生物藥劑學(xué)角度為經(jīng)消化道給藥的中藥及其復(fù)方所創(chuàng)立的一種提取新技術(shù)。即采用選定pH的酸性水和堿性水依次連續(xù)提取，以得到含指標(biāo)成分高的“活性混合物”。既符合藥物經(jīng)胃腸道轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程，適合工業(yè)化生產(chǎn)，又體現(xiàn)中醫(yī)治病綜合成分作用的特點(diǎn)。目前，半仿生提取法已應(yīng)用到有機(jī)酸、黃酮類、苷類、生物堿、多糖等物質(zhì)的提?。?0-11］。因此，在進(jìn)行半仿生提取過(guò)程中先加入酶進(jìn)行預(yù)處理，可以促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)向酸/堿性水溶液中溶出，更進(jìn)一步仿生化。

孫福東等［12］以天麻素等為評(píng)判指標(biāo)，優(yōu)選半夏白術(shù)天麻湯的半仿生－酶法提取工藝條件:先用酶對(duì)藥材進(jìn)行預(yù)處理，再按SBE法，于第1煎和第3煎的溶劑中加入消化酶，在適宜溫度下進(jìn)行提取。所得提取液的天麻素平均質(zhì)量濃度為1.671 mg/mL。同樣，王淑玲等［13］也優(yōu)選出半夏白術(shù)天麻湯的半仿生-酶法最佳提取工藝，并測(cè)得提取液中甘草次酸質(zhì)量濃度為0.025 06 mg/mL。實(shí)驗(yàn)均表明，優(yōu)選出的半仿生－酶法提取工藝條件，能體現(xiàn)出中藥復(fù)方整體、綜合、客觀、模糊的特點(diǎn);而HPLC法測(cè)得的含量結(jié)果也驗(yàn)證了其可行性。

1.2 酶法-微波提取聯(lián)用技術(shù)

微波輔助酶法(Microwave-assisted enzyme extraction，MAEE)是將微波法和生物酶結(jié)合起來(lái)進(jìn)行中藥提取的一種聯(lián)用技術(shù)。一般先采用酶解法充分破壞藥材細(xì)胞壁，然后利用微波處理提取細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)。

微波輔助提取(Microwave assisted extraction，MAE)是指利用微波場(chǎng)的特性和優(yōu)點(diǎn)來(lái)強(qiáng)化天然藥物(中藥)有效物質(zhì)浸出的新型提取方法。具有很強(qiáng)的穿透性、很高的加熱效率和破碎細(xì)胞壁的能力，同時(shí)具有設(shè)備簡(jiǎn)單、提取率高、省時(shí)省溶劑、污染小等特點(diǎn)。目前，微波提取技術(shù)也多應(yīng)用于多糖、黃酮類、萜類、生物堿、有機(jī)酸、苷類、揮發(fā)油等物質(zhì)的提取［14-16］。將生物酶與微波相結(jié)合，不僅提取溫度低，而且可縮短酶解和微波作用時(shí)間，使有效物質(zhì)溶出而不分解，顯著提高產(chǎn)率。

蘭天路等［17］研究比較虎杖中白藜蘆醇的提取工藝發(fā)現(xiàn)，纖維素酶－微波聯(lián)合提取法比酶法縮短近2/3的酶解時(shí)間，相對(duì)于微波法則減少5/6的微波時(shí)間，且提取率最高(1.23%)。劉曉庚等［18］進(jìn)行松針精油的提取研究，結(jié)果顯示，微波輔助酶法的精油得率為0.46% ～0.517%，微波輔助離子液體酶法的提取率為0.493% ～0.530%，均高于水蒸氣蒸餾法(0.28% ～0.36%)、微波法(0.35% ～ 0.45%)和酶法(0.46% ～0.50%)。王穎莉等［19］優(yōu)選出遠(yuǎn)志總皂苷的微波－酶法最佳提取工藝:pH7，溫度45℃，酶解時(shí)間1 h，料液比1∶25，微波功率255 W，提取4 min，乙醇濃度95%，酶濃度為0.30%;所得提取率達(dá)2.03%。不僅比乙醇回流提取法大大縮短提取時(shí)間、降低有機(jī)溶劑用量，且提高收率。

1.3 酶法-超聲提取聯(lián)用技術(shù)

超聲輔助酶法(Ultrasound-assisted enzyme extraction，UAEE)是指將超聲法和酶法聯(lián)合進(jìn)行中藥提取的一種聯(lián)用技術(shù)。通常先加入適宜的酶對(duì)中藥材進(jìn)行預(yù)處理，繼而置于超聲儀中利用超聲波進(jìn)行有效物質(zhì)提取。

超聲波是一種在水等介質(zhì)中具有良好穿透性、以震動(dòng)波形式傳播的一種機(jī)械能量，可以產(chǎn)生擴(kuò)散、擊碎和攪拌等多種作用，增強(qiáng)溶劑滲透力，從而提高產(chǎn)率、縮短提取時(shí)間、節(jié)約溶劑以及避免高溫對(duì)成分的影響。故與生物酶聯(lián)用，可以在低溫環(huán)境下加速胞內(nèi)物質(zhì)溶出，使提取時(shí)間、速率和產(chǎn)率都得到最優(yōu)化。目前，超聲提取技術(shù)常用于多糖、黃酮類、生物堿、苷類、蒽醌及有機(jī)酸等物質(zhì)的提?。?0-21］。

王艷等［22］采用超聲波協(xié)同復(fù)合酶法提取姬松茸多糖，即超聲波作用20 min，再分步加入各種酶(果膠酶、加纖維素酶、木瓜蛋白酶依次加入);多糖提取率達(dá)14.51%，高于超聲水提法(8.79%)。徐艷等［23］研究超聲－酶法提取黃柏中小檗堿的過(guò)程中發(fā)現(xiàn):水浴2.5 h、超聲功率80%、加酶量25 mL、水浴溫度60℃的條件下，提取率最高2.025 mg/g，比單純酶法1.445 mg/g高。顯示出提取率高、省時(shí)、高效等優(yōu)點(diǎn)。周琳等［24］以 8 倍量 pH4.5 的水，50 ℃酶解 2.5 h，纖維素酶、果膠酶用量分別為15 U/g、140 U/g，超聲90 min等為工藝條件;測(cè)得三七提取液中總皂苷為10.33%，顯著高于乙醇回流法(7.94%)、超聲法(8.57%)等傳統(tǒng)方法。

2 超臨界流體的提取聯(lián)用技術(shù)

超臨界流體萃取法(Supercritical fluid extraction，SFE)是以超臨界流體作為萃取介質(zhì)的一種集提取、分離為一體的新型技術(shù)。超臨界流體具有與氣體相近的低黏度和高擴(kuò)散系數(shù)，以及與液體接近的高密度和強(qiáng)溶劑化能力，對(duì)許多物質(zhì)均具有良好的溶解能力，常用CO2超臨界流體提取中藥。

調(diào)節(jié)壓力和溫度便可改變?nèi)軇┬再|(zhì)等獨(dú)有的特點(diǎn)，使超臨界流體萃取法具備提取速度快、提取能力強(qiáng)、提取溫度低、產(chǎn)品質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)。目前，超臨界流體萃取技術(shù)多用于生物堿、醌類及其衍生物、黃酮類、皂苷、多糖及揮發(fā)油等物質(zhì)的提取，亦初步具備工業(yè)化生產(chǎn)的設(shè)備條件［25-26］。

2.1 超臨界CO2-溶劑法提取聯(lián)用技術(shù)

超臨界CO2-溶劑法是將超臨界提取法和水煎煮/滲漉法結(jié)合起來(lái)進(jìn)行中藥提取的一種聯(lián)用技術(shù)。絕大部分中藥都具有脂溶性和水溶性物質(zhì)，故可先利用超臨界CO2法提取脂溶性物質(zhì)，再以水煎煮法或滲漉法對(duì)藥渣進(jìn)行水溶性物質(zhì)的提取。該聯(lián)用技術(shù)克服了傳統(tǒng)方法溶劑用量大、耗時(shí)、提取率低等缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)以更低能耗、更快速度、更加全面地提取有效物質(zhì)，從而提高藥材綜合利用率。

張虹等［27］先利用SFE技術(shù)從丹參藥材中(工藝條件:35%乙醇，55℃，30 MPa，萃取2.5 h)提取丹參酮ⅡA等脂溶性指標(biāo)成分，再采用水煎法(工藝條件:以殘?jiān)?倍量的水煎煮3次，每次1.5 h)提取藥渣中丹參素、原兒茶醛等水溶性指標(biāo)成分;結(jié)果顯示，丹參中已有超過(guò)99%的丹參酮ⅡA、97%的丹參素及92.064%的原兒茶醛被提出。表明其可全面提取藥材脂溶性和水溶性成分，提取率高、省時(shí)且無(wú)有機(jī)溶劑殘留。

2.2 超臨界CO2-微波提取聯(lián)用技術(shù)

微波輔助超臨界流體萃取法(Microwave-assisted supercritical fluid extraction，MSFE)是指將超臨界流體法與微波法聯(lián)用進(jìn)行中藥提取的一種聯(lián)用技術(shù)。一般先用超臨界CO2流體法萃取脂溶性物質(zhì)，再利用微波提取殘?jiān)械钠渌煞帧?/p>

藥材經(jīng)過(guò)超臨界預(yù)處理后，出料時(shí)可使細(xì)胞壁內(nèi)外形成瞬間極大的壓差而擊破細(xì)胞壁，減少后續(xù)微波法提取的阻力，更有利于目標(biāo)成分的提取，也便于后期精制［28］。

李湘洲等［29］對(duì)超臨界CO2-微波法提取姜黃進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)在45℃下、料液比1∶11、乙醇體積分?jǐn)?shù)80%、提取2 min的最佳條件下，姜黃油、姜黃色素得率分別為8.95%，3.22%。實(shí)現(xiàn)了有效物質(zhì)的同時(shí)提取、分離，且效果比微波法更佳。陳叢瑾等［30］建立了香椿油及總黃酮的超臨界－微波提取工藝條件:提取溫度70℃、50%乙醇12 mL/g、提取3～4次(每次15 min)，得到總黃酮65.114 0 ～72.934 4 mg/g。黎明晴［31］在35℃下，以壓力20 MPa、微波功率600 W萃取30 min，提取所得桃葉珊瑚苷的萃取率為2.651%，比溶劑萃取法［32］(60%乙醇，80 ℃，提取 1 h，連提兩次，提取率1.88%)節(jié)省時(shí)間、提高收率和藥材利用率，并可防止活性成分分解或降解。

2.3 超臨界CO2-超聲提取聯(lián)用技術(shù)

超聲波強(qiáng)化超臨界流體提取技術(shù)(Ultrasound-assisted supercritical fluid extraction，USFE)是指通過(guò)超聲場(chǎng)來(lái)強(qiáng)化超臨界流體萃取分離中藥有效物質(zhì)能力的一種聯(lián)用技術(shù)，可以降低萃取壓力溫度、減少流體流量、縮短萃取時(shí)間、降低能耗及放寬對(duì)原料粒徑的要求，且萃取率高。目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于超聲波如何強(qiáng)化超臨界流體的研究正在開(kāi)展，如超聲的頻率、功率、時(shí)間等［33-36］。

丘泰球等［37］考察超聲波強(qiáng)化超臨界流體萃取薏苡仁中薏苡仁油和薏苡仁酯的效果，得到最佳工藝:溫度40℃、壓力20 MPa、時(shí)間3.5 h，分別比SFE法降低5℃溫度、5 MPa壓力及節(jié)省0.5 h，萃取率提高約10%;當(dāng)萃取率相同時(shí)，流體流量還可減少 0.5 L/h，放寬原料粒徑。E.Riera等［38］在壓力280 bar、溫度55℃、二氧化碳流速為20 kg/h的超聲波強(qiáng)化超臨界流體萃取條件下進(jìn)行杏仁油脂提取，發(fā)現(xiàn)當(dāng)大約50 W的超聲能作用在超臨界流體中時(shí)，提取速度和提取率分別提高30%和20%;有無(wú)超聲強(qiáng)化萃取的平均時(shí)間分別為30 min和8 h，明顯縮短時(shí)間。羅登林等［39］研究發(fā)現(xiàn)，超聲強(qiáng)化超臨界CO2萃取的溫度比無(wú)超聲時(shí)的低10℃;在各自合適的萃取壓力下，USCE法的皂苷萃取率是SCE法的1.64倍;CO2流體的流量大有利于USCE。

3 超聲-微波提取聯(lián)用技術(shù)

超聲-微波協(xié)同提取法(Ultrasound-Microwave synergistic extraction，UMSE)是將超聲振動(dòng)和開(kāi)放式微波兩種作用方式相結(jié)合進(jìn)行中藥提取的一種聯(lián)用技術(shù)。主要利用超聲振動(dòng)的空化作用以及微波的高能作用，降低目標(biāo)物與樣品基體的結(jié)合力，加速目標(biāo)物溶出，實(shí)現(xiàn)低溫常壓環(huán)境下對(duì)固體樣品進(jìn)行快速、高效、可靠的預(yù)處理。除具有省時(shí)、節(jié)能、高效的特點(diǎn)外，還具備生產(chǎn)成本低、無(wú)污染等優(yōu)勢(shì)，有利于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)［40］。

唐仕榮［41］采用超聲波－微波協(xié)同萃取法提取銀杏黃酮，在微波處理后水浴回流提取2 h所得提取液的黃酮提取率達(dá)到81.76%，比直接水浴提取提高了1.3倍;而在微波－超聲波協(xié)同處理下，黃酮提取率達(dá)到83.54%。楊勝丹等［42］確定超聲－微波協(xié)同萃取川木通中齊墩果酸的最佳工藝條件:乙醇濃度90%，微波功率為60 W，提取時(shí)間5 min，料液比1∶9。所得提取液中齊墩果酸的含量與原材料質(zhì)量的比值為0.1132 mg/g，比微波法提高7.1%;比乙醇回流法提高20%，提取時(shí)間是它的1/36;比浸提法提高36%，提取時(shí)間是浸提的1/288。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，新型提取聯(lián)用技術(shù)在中藥有效物質(zhì)提取方面具備了針對(duì)性強(qiáng)、提取效率高、成分損失少、周期短、耗能低等優(yōu)點(diǎn)，更能滿足產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的需求。如酶法聯(lián)用技術(shù)能夠高效、有選擇性地破壞中藥所特有的細(xì)胞壁，加速溶劑滲透，提高胞內(nèi)物質(zhì)的溶出率;超臨界流體聯(lián)用技術(shù)能夠同時(shí)提取中藥脂溶性和水溶性物質(zhì)，萃取率高、產(chǎn)品質(zhì)量好且無(wú)溶劑殘留;超聲聯(lián)用技術(shù)能在低溫條件下使物質(zhì)快速均勻受熱，提高提取率而不破壞極性、熱不穩(wěn)定性物質(zhì)等有機(jī)物質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)?？梢灶A(yù)見(jiàn)，提取聯(lián)用技術(shù)的廣泛應(yīng)用，必將極大地推動(dòng)中藥產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展和中藥現(xiàn)代化進(jìn)程。

但是，新型提取聯(lián)用技術(shù)目前仍處于探索階段，缺乏系統(tǒng)性理論的指導(dǎo)，也存在一定的操作困難:如酶法聯(lián)用技術(shù)使用過(guò)程中，對(duì)酶的選用較為困難，直接影響物質(zhì)的溶出;超臨界流體聯(lián)用技術(shù)費(fèi)用昂貴，設(shè)備條件要求較高，成為推廣應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的瓶頸;而超聲-微波聯(lián)用技術(shù)仍處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，還未具備適合產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的設(shè)備條件。為此，只有通過(guò)廣大工作者的不斷研究，才能夠逐步實(shí)現(xiàn)和發(fā)展新型提取聯(lián)用技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)備、信息、能量等的集成，最終形成自動(dòng)化控制，真正實(shí)現(xiàn)中藥提取的現(xiàn)代化。

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