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    中藥有效成分提取新技術(shù)研究進(jìn)展

    2015-02-12 10:39:42陳文婷
    臺(tái)灣農(nóng)業(yè)探索 2015年2期
    關(guān)鍵詞:有效成分提取中藥

    陳文婷,林 嫻

    (生物工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院,福建 福州 350002)

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    中藥有效成分提取新技術(shù)研究進(jìn)展

    陳文婷,林嫻

    (生物工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院,福建福州350002)

    摘要:中藥有效成分的提取是制藥過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié),提取技術(shù)的選擇決定著成藥的質(zhì)量。隨著科技水平的不斷提升,提取技術(shù)也日新月異。該文介紹幾種中藥有效成分提取中常用的技術(shù),包括超臨界流體萃取、超聲提取、微波提取、內(nèi)部沸騰法提取、酶分離等技術(shù),介紹了這些技術(shù)的特點(diǎn)、原理及研究進(jìn)展。

    關(guān)鍵詞:中藥;有效成分;提取

    中藥中成分復(fù)雜,含有多種有效成分,如何找到一種行之有效的提取方法將中藥中的有效成分進(jìn)行分離、純化,最終得到有效的單體是中藥研究領(lǐng)域中一項(xiàng)重要的內(nèi)容。傳統(tǒng)的提取方法如浸漬法、煎煮法、滲漉法、回流提取法等,由于選擇性差、提取范圍廣、容易浸出大量雜質(zhì)且有效成分易分解,直接影響到藥品的質(zhì)量、生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益,所以傳統(tǒng)的提取工藝已經(jīng)不能夠滿足現(xiàn)代化藥品生產(chǎn)的需求。近年來(lái),隨著越來(lái)越多新的提取技術(shù)如超臨界流體萃取、超聲提取技術(shù)、微波提取技術(shù)、酶分離提取技術(shù)等的合理應(yīng)用,使得中藥中有效成分的純度和收率越來(lái)越高,加快了中藥制劑向“三效”(速效、高效、長(zhǎng)效)、“三小”(毒性小、劑量小、副作用小)和“三方便”(攜帶、服用、儲(chǔ)存)方向發(fā)展的步伐。本文就中藥提取新技術(shù)的研究進(jìn)展進(jìn)行介紹。

    1 超臨界流體萃取

    超臨界流體萃取(Supercritical fluid extraction)技術(shù)源于20世紀(jì)60年代,是近年來(lái)新興的研究熱點(diǎn)。超臨界流體是指溫度和壓力都超過(guò)臨界溫度和臨界壓力的高密度流體。這種高密度流體既有和氣體相近的低粘度、高擴(kuò)散性、低表面張力等特性,又有和液體相近的密度和強(qiáng)的溶解能力,是一種極好的溶劑。而超臨界流體萃取技術(shù)就是利用這種超臨界狀態(tài)下的流體與待分離物質(zhì)接觸,有選擇性地將不同分子量、極性、和沸點(diǎn)的成分萃取出來(lái),之后升高溫度或者降低壓力,使超臨界流體變成氣體逸出,這樣被萃取出來(lái)的成分就可以完全析出,從而實(shí)現(xiàn)中藥中有效成分的提取和分離。

    目前較為常用的超臨界流體是CO2,與傳統(tǒng)的提取技術(shù)相比,該技術(shù)具有以下個(gè)優(yōu)點(diǎn)[1]:①分離工藝簡(jiǎn)單;②可以在接近常溫的條件下提取不同沸點(diǎn)、不同極性的有效成分,適合熱敏物質(zhì)的提取;③萃取物質(zhì)和萃余物中均無(wú)有機(jī)溶劑殘留;④選擇性好,萃取速率快;⑤可以保留產(chǎn)品中全部的有效成分。

    梁燕明等[2]利用超臨界CO2萃取方法、傳統(tǒng)的滲漉法和溫浸法分別提取山豆根中的苦參堿成分,結(jié)果表明,用超臨界CO2萃取山豆根中的苦參堿,萃取出的苦參堿含量比溫浸法高出0.105%,比滲漉法高出0.072%;陳明等[3]利用超臨界CO2萃取方法萃取茶葉中的多糖成分,在茶顆粒為40目、萃取壓力為35 MPa、萃取溫度45℃,以20%無(wú)水乙醇為夾帶劑,萃取時(shí)間為2 h的條件下進(jìn)行初步研究,最終茶多糖的提取率高達(dá)92.5%,說(shuō)明利用超臨界CO2萃取茶多糖,可以很好地保持提取茶多糖的生物性;韓紅梅等[4]采用超臨界CO2萃取沙姜中的沙姜精油,萃取之后的產(chǎn)物通過(guò)GC-MS檢測(cè)結(jié)果顯示,對(duì)甲氧基肉桂酸乙酯的相對(duì)含量提高了16%以上;關(guān)建等[5]采用超臨界CO2萃取新疆產(chǎn)薰衣草花中的化學(xué)成分,將萃取獲得的產(chǎn)物過(guò)色譜柱進(jìn)行分離,最終獲得了9個(gè)化合物,這是傳統(tǒng)提取方法所無(wú)法達(dá)到的。超臨界CO2萃取與光譜技術(shù)、柱色譜法等技術(shù)聯(lián)合可以用于新藥的開(kāi)發(fā)。

    2 超聲提取技術(shù)

    超聲波是一種具有空化效應(yīng)、高速、強(qiáng)烈振動(dòng)等特點(diǎn)的機(jī)械振動(dòng)波,早在20世紀(jì)50年代人們就已發(fā)現(xiàn)超聲波可以應(yīng)用于提取工藝中。超聲提取技術(shù)(Ultrasonic extraction technology)原理主要利用超聲波的空化效應(yīng)使植物細(xì)胞的細(xì)胞壁破裂,讓中藥中的有效成分暴露出來(lái),之后通過(guò)超聲波的熱效應(yīng)使得藥材或者分散介質(zhì)的溫度升高,促進(jìn)有效成分的溶解。另外超聲波的機(jī)械效應(yīng)可以強(qiáng)化介質(zhì)的傳質(zhì)和擴(kuò)散,提高有效成分的提取率。與傳統(tǒng)提取工藝相比,超聲提取技術(shù)具有溶劑用量少、提取速率快、提取率高等特點(diǎn),且超聲提取不會(huì)影響有效成分的化學(xué)結(jié)構(gòu)和生物活性的變化[6]。

    超聲波可以單獨(dú)用于提取中藥的有效成分,也可以與微波技術(shù)、復(fù)合酶技術(shù)、超臨界萃取技術(shù)等相結(jié)合,效果更好。胡斌杰等[7]用超聲波提取靈芝中的多糖,并與傳統(tǒng)工藝的熱水法進(jìn)行對(duì)比研究,結(jié)果表明使用超聲波提取時(shí)間僅需25 min,而傳統(tǒng)熱水法則至少需要2 h,而且在提取率方面,超聲波比傳統(tǒng)熱水法提高了30%以上。陳虹靜等[8]采用超聲波輔助減壓回流技術(shù)、微波提取技術(shù)、常規(guī)手段提取淫羊藿總黃酮,三者比較之后發(fā)現(xiàn),使用超聲輔助減壓回流提取率最高,可達(dá)94.16%,而且污染小、操作簡(jiǎn)易。黃秀香等[9]采用超聲波技術(shù)與酶提取技術(shù)相結(jié)合的超聲波復(fù)合酶法提取半枝蓮中的多糖成分,在pH4.5、復(fù)合酶用量0.25 g、酶解溫度50℃、料液比1∶60(m∶V)、超聲時(shí)間15 min的條件下,多糖的提取率可達(dá)2.166%,是一種簡(jiǎn)便、省時(shí)、高得率的方法。

    3 生化提取技術(shù)

    近年來(lái),生化提取技術(shù)在中藥有效成分提取中的應(yīng)用也十分廣泛。

    3.1 酶分離提取技術(shù)

    酶是一類(lèi)具有高度專(zhuān)一性、高催化效率、催化條件溫和等特點(diǎn)的特殊生物催化劑。在中藥有效成分的提取中,有效成分必須要通過(guò)細(xì)胞間質(zhì)和細(xì)胞壁雙重阻力才能擴(kuò)散到溶解介質(zhì)中。酶分離提取技術(shù)(Enzyme extraction technology)就是利用酶的高度專(zhuān)一性,根據(jù)藥材植物細(xì)胞壁的構(gòu)成,選擇適當(dāng)?shù)拿富蛘邚?fù)合酶,在適宜溫度下催化破壞藥材植物的細(xì)胞壁,使得藥材中的有效成分暴露在介質(zhì)當(dāng)中,實(shí)現(xiàn)有效成分的提取。

    與傳統(tǒng)的提取工藝相比,酶分離提取技術(shù)具有低耗能、環(huán)保程度好、產(chǎn)物收率高、產(chǎn)物純度高等特點(diǎn),在提取有效成分低甚至痕量,受溶劑影響較大,易發(fā)生結(jié)構(gòu)變化的藥材中效果更佳。酶分離提取技術(shù)的利用可以改變生理活性低,甚至無(wú)生理活性成分的結(jié)構(gòu),使其變成高活性分子,大幅度提高提取物的應(yīng)用價(jià)值,而且酶提取技術(shù)與其他技術(shù)手段相結(jié)合(如微波技術(shù)、超臨界技術(shù)等),可以獲得更多更純的產(chǎn)物。

    鄭立穎等[10]用纖維素酶提取黃芪多糖,并與常規(guī)水提法進(jìn)行了比較,結(jié)果發(fā)現(xiàn)在溫度40~60℃、pH4.5~6.0時(shí),用0.3%、0.4%、0.5%纖維素酶進(jìn)行處理后的黃芪,多糖的提取率比常規(guī)水提法高3倍以上,甲苷提取率為水提法的1.5倍;李元波等[11]利用復(fù)合酶提取法(纖維素酶和果膠酶)和冷浸法相結(jié)合提取三七中的總皂苷,所得的皂苷含量為12%,提取物得率為35.8%,明顯高于傳統(tǒng)的提取工藝;陶濤等[12]采用超聲波、纖維素酶協(xié)同提取九華山黃精中的皂苷和多糖,結(jié)果表明在底物與纖維素酶的質(zhì)量比為1%時(shí),皂苷和多糖的得率分別為11.69%、39.36%,較傳統(tǒng)提取方法有明顯的提高。

    3.2 分子印跡提取技術(shù)

    20世紀(jì)末,隨著生物技術(shù)的快速發(fā)展,分子印跡提取技術(shù)(Molecular imprinting extraction technology)也隨之誕生。分子印跡技術(shù)源于抗體對(duì)抗原的專(zhuān)一性,利用了一種具有分子識(shí)別功能的聚合物材料對(duì)藥材中的有效成分進(jìn)行分離提取。其基本原理是利用一種功能性單體,這種單體能夠與印跡分子通過(guò)共價(jià)鍵或者非共價(jià)鍵相互作用,形成印跡分子—功能性單體復(fù)合物,然后在溶劑中加入交聯(lián)劑,使其與功能性單體的特殊基團(tuán)發(fā)生聚合反應(yīng),形成印跡分子—功能性單體—交聯(lián)劑三維聚合物,最后利用合適的溶劑將印跡分子從三維聚合物中除去,這樣功能性單體—交聯(lián)劑聚合物網(wǎng)絡(luò)就會(huì)形成一個(gè)空穴,這個(gè)空穴就能夠與印跡分子或者與印跡分子結(jié)構(gòu)相似的分子實(shí)現(xiàn)特異性識(shí)別[13]。這種技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)相比較,具有選擇性好、制備簡(jiǎn)單、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等特點(diǎn)。

    Lai等[14]以苦參堿作為分子印跡的模板制作分子印跡膜,利用制作的分子印跡膜去提取苦參中的苦參堿,結(jié)果發(fā)現(xiàn)利用分子印跡膜對(duì)苦參堿進(jìn)行回收,回收率可達(dá)71.4%;程紹玲等[15]以丙烯酰胺為功能單體、葛根素為印跡分子,二甲基丙烯酸乙二醇酯為交聯(lián)劑制作分子印跡膜,用于分離溶液中的葛根素,結(jié)果表明分子印跡膜對(duì)葛根素的分離提取十分有效,回收率達(dá)到83%;雷建都等[16]利用丙烯酰胺為功能單體、(S)-萘普生為印跡分子、二甲基丙烯酸乙二醇酯為交聯(lián)劑制作分子印跡膜,提取分離(S)-萘普生,并過(guò)HPLC進(jìn)行檢測(cè),結(jié)果表明產(chǎn)物中含有萘普生及和萘普生結(jié)構(gòu)相似的酮洛芬和布洛芬,并未發(fā)現(xiàn)萘普生外消旋混合物。

    4 微波提取技術(shù)

    1986年微波提取技術(shù)(Microwave extraction technique)首次是用于棉酚的提取,提取效率高于超聲法。微波提取技術(shù)的原理主要是利用具有熱特性的微波(波長(zhǎng)在1~0.001 m、300~3000 GHz頻率的電磁波)使藥材植物細(xì)胞中的極性分子加熱,特別是水分子在吸收微波的能量后,快速升溫汽化,使細(xì)胞內(nèi)部壓力增大,進(jìn)而使細(xì)胞膜和細(xì)胞壁破裂形成微小的孔洞;另一方面,由于水分的流失,使得細(xì)胞收縮,表面產(chǎn)生裂紋。裂紋和孔洞的存在使得細(xì)胞內(nèi)有效成分更容易逃溢出來(lái)。

    微波提取技術(shù)目前廣泛應(yīng)用于中藥有效成分的提取,主要是由于它具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn):①穿透性強(qiáng)??焖俅┻^(guò)細(xì)胞膜和細(xì)胞壁,從而破壞其結(jié)構(gòu),使有效成分快速被提取出來(lái)。②較好的選擇性。選擇不同波長(zhǎng)和頻率的微波,可以對(duì)藥材中不同的有效成分進(jìn)行選擇性的加熱,使目標(biāo)物質(zhì)直接從機(jī)體分離。③設(shè)備簡(jiǎn)易。用于萃取的設(shè)備主要有微波萃取罐和連續(xù)微波萃取線,設(shè)備簡(jiǎn)易,操作方便。④節(jié)能、省時(shí)。

    喻世濤等[17]分別用超聲法、回流法及微波法提取赤芍黃芩配伍中的黃芩苷和芍藥苷,并用HPLC檢測(cè)芍藥苷和黃芩苷的含量,結(jié)果表明回流法提取芍藥苷和黃芩苷的提取率為1.67%、2.72%,超聲法提取率分別為1.71%、2.78%,而微波法的提取率最高,分別為1.84%和2.91%;樊愛(ài)萍等[18]用微波技術(shù)提取齊墩果酸,相較于熱回流法和冷浸法,微波提取率最高,達(dá)到84.8%;李耀玲等[19]采用微波輔助乙醇法提取決明子黃酮,確定了最優(yōu)工藝:pH為8、乙醇濃度60%、料液比1∶15,中火微波提取10 min,提取到的決明子黃酮濃度為0.05174 mg/mL。

    5 內(nèi)部沸騰法

    內(nèi)部沸騰法(Inner ebullition extraction technology)指將被提藥材先浸泡在低沸點(diǎn)的有機(jī)溶劑中,使藥中的有效成分充分吸收解吸劑,然后再往其中加入高于解吸劑的高沸點(diǎn)熱溶劑(或是采取降壓提取),使被吸收的解吸劑來(lái)不及擴(kuò)散就已經(jīng)被加熱至沸騰,這樣沸騰產(chǎn)生的對(duì)流就強(qiáng)化了有效成分的提取過(guò)程。要實(shí)現(xiàn)內(nèi)部沸騰需要滿足三點(diǎn)[20]:①被藥材吸收的解吸劑的沸點(diǎn)要低于外部加熱的熱溶劑;②外部熱溶劑能夠?yàn)榻馕鼊┨峁┳銐虻臒崃?;③傳熱速度要快?/p>

    韋藤幼等[21]采用內(nèi)部沸騰法提取肉桂皮中的肉桂醛,提取一次時(shí)間僅需1~5 min,比回流提取法快4~10倍,且提取率為2.43%,高于傳統(tǒng)水提法;趙鐘興等[22]采用解吸—內(nèi)部沸騰醇提法提取銀杏葉中的黃酮,結(jié)果表明解吸—熱提法提取黃酮得率比水提法高0.57%,含量比水提法高1.89%,時(shí)間比水提法整整少了4~8倍;賈守潔等[23]采用內(nèi)部沸騰法提取葛根中的葛根異黃酮和大豆異黃酮,結(jié)果表明在60%乙醇中解吸20 min,于90℃、80%的正丁醇中,總黃酮得率達(dá)到11.3%,當(dāng)濃縮出去90%的溶劑時(shí),葛根異黃酮與大豆異黃酮的質(zhì)量比為1∶3,經(jīng)液相檢測(cè),大豆異黃酮中的大豆苷含量為6.12%,葛根異黃酮中葛根素含量達(dá)到46%。

    從近年的研究不難看出,內(nèi)部沸騰法具有提取速度快、提取溫度低、后處理工藝簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。但由于目前提取設(shè)備大多不適用于此方法,所以該方法尚未被廣泛使用。

    6 結(jié)語(yǔ)

    中藥有效成分的提取是制藥過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié),有效的提取技術(shù)決定著成藥的質(zhì)量。中藥中含有種類(lèi)豐富的有效成分,而不同的有效成分有其獨(dú)特的理化性質(zhì),所以在提取不同的有效成分時(shí),既要考慮到提取工藝的特點(diǎn),又要考慮有效成分的理化性質(zhì),盡量選擇一種能夠保證其生理活性和理化性質(zhì)不變,而又有很高提取率的提取工藝。如常用的超臨界CO2萃取技術(shù),由于超臨界狀態(tài)下的CO2極性較低,所以適合用于提取醚、酯、揮發(fā)油、環(huán)氧化合物等低沸點(diǎn)、親脂性的物質(zhì),而對(duì)極性高的,還需要加入夾帶劑;超聲提取技術(shù)和微波提取技術(shù)適用于沸點(diǎn)高、揮發(fā)性低的物質(zhì),比如生物堿、苷類(lèi)、黃酮類(lèi)等,應(yīng)盡量避免蛋白質(zhì)、酶、多肽等熱敏性物質(zhì),這些物質(zhì)在微波加熱過(guò)程中易變性失活;酶提取技術(shù)在提取黃酮、苷類(lèi)、多糖等有效成分上都有著很好的表現(xiàn),但是酶法提取對(duì)實(shí)驗(yàn)要求較高,需要尋求最適的溫度、pH、作用時(shí)間,還要考慮底物與酶的濃度比、激動(dòng)劑和抑制劑對(duì)酶的影響等。本文所提及的技術(shù)在有效成分的提取過(guò)程中既有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),又有其局限性,如何去選擇一種合適有效的提取工藝需要研發(fā)人員不斷地嘗試和研究。

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    Research Progress on the New Extractive Techniques for the Effective Components of Chinese Medicine

    CHEN Wen-ting, LIN Xian

    (FujianVocationalCollegeofBioengineering,Fuzhou,Fujian, 350002,China)

    Abstract:The extraction of effective components from Chinese medicine is the key link in pharmaceutical process, and the choice of extractive technique affects the officinal quality. With the development of science and technology, the extractive techniques are changing quickly. This paper summarized the common extractive techniques for the effective components of Chinese medicine, which include supercritical fluid extraction, ultrasonic extraction technology, enzyme extraction technology, molecular imprinting extraction technology, microwave extraction technique and inner ebullition extraction technology, and introduced the characteristics, the theories of these techniques and their research progress.

    Key words:Chinese medicine; effective components; extraction

    作者簡(jiǎn)介:陳文婷(1986-),女,助理實(shí)驗(yàn)師,研究方向:中藥方面. E-mail:59797630@qq.com

    收稿日期:2014-12-29

    doi:10.16006/j.cnki.twnt.2015.02.014

    中圖分類(lèi)號(hào):R284

    文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

    文章編號(hào):1637-5617(2015)02-0063-04

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