酶在中藥提取中的應(yīng)用淺析

關(guān)金龍

酶在中藥提取中的應(yīng)用淺析

關(guān)金龍

（西華大學(xué)，四川成都610039）

就酶在中藥有效成分提取中的作用機(jī)制、影響提取效果的因素以及酶在中藥提取中的應(yīng)用進(jìn)行了探討與綜述。

酶；中藥提取；中藥純度

0 引言

現(xiàn)代中藥提取方法是在傳統(tǒng)中藥提取方法的基礎(chǔ)上通過不斷創(chuàng)新和優(yōu)化而形成的，具有科學(xué)、合理、有效等特點。采用現(xiàn)代中藥提取技術(shù)提取的中藥，純度較高且藥效不易被破壞。相較于傳統(tǒng)中藥提取方法對有效成分的損失較大、周期長、工序多、提取效率不高的缺點，酶提取技術(shù)以其催化條件簡單、催化效果好、專一性強的特點，在我國醫(yī)藥行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。

1 酶法提取的原理

中藥中的植物藥占90%，植物細(xì)胞由細(xì)胞壁及原生質(zhì)體組成。細(xì)胞壁是由纖維素、半纖維素、果膠質(zhì)、木質(zhì)素等物質(zhì)構(gòu)成的致密結(jié)構(gòu)，一般分為3層，即胞間層、初生壁和次生壁。胞間層的主要成分為果膠質(zhì)。初生壁主要由纖維素、半纖維素和果膠質(zhì)組成。初生壁的結(jié)構(gòu)甚為復(fù)雜，由纖維素分子組成的微纖絲構(gòu)成了其基本骨架，在微纖絲之間的空隙中，填有果膠質(zhì)和半纖維素的膠體狀物質(zhì)。和初生壁一樣，次生壁的骨架也是由纖維素分子組成的微纖絲構(gòu)成[1]。

在中藥提取過程中，細(xì)胞原生質(zhì)體中的有效成分向提取介質(zhì)擴(kuò)散時，必須克服細(xì)胞壁及細(xì)胞間質(zhì)的雙重阻力。通過選用一些恰當(dāng)?shù)拿割?，如纖維素酶、半纖維素酶、果膠酶等作用于藥用植物細(xì)胞，使細(xì)胞壁及細(xì)胞間質(zhì)中的纖維素、半纖維素、果膠等物質(zhì)降解，破壞細(xì)胞壁的致密結(jié)構(gòu)，引起細(xì)胞壁及細(xì)胞間質(zhì)之間的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生局部疏松、膨脹、崩潰等變化，減小細(xì)胞壁、細(xì)胞間質(zhì)等傳質(zhì)屏障對有效成分從胞內(nèi)向提取介質(zhì)擴(kuò)散的傳質(zhì)阻力，從傳質(zhì)角度促使有效成分提取率的提高[2]。

中藥酶提取技術(shù)是在傳統(tǒng)的溶劑提取方法的基礎(chǔ)上，根據(jù)植物藥材細(xì)胞壁的構(gòu)成，利用酶反應(yīng)所具有的高度專一性等特點，選擇相應(yīng)的酶，將細(xì)胞壁的組成成分水解或降解，破壞細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，使有效成分充分暴露出來，溶解、混懸或膠溶于溶劑中，從而達(dá)到提取細(xì)胞內(nèi)有效成分的目的的一種新型提取方法。由于植物提取過程中的屏障——細(xì)胞壁被破壞，因而酶法提取有利于提高有效成分的提取率[3]。

2 影響酶提取的因素

2.1 藥材顆粒度

為利于酶解，需對藥材進(jìn)行預(yù)處理。如用粉碎機(jī)作預(yù)處理，粉碎顆粒越細(xì)，越易懸浮在酶解液中，增加有效面積而易被酶水解，加快水解速度。但粉碎過細(xì)，吸附作用過強，反而會影響擴(kuò)散作用。因此，通常在提取前適當(dāng)粉碎，可提高酶解效率。

2.2 提取溶劑

酶提取的關(guān)鍵，是選擇適當(dāng)?shù)娜軇Ｈ軇┻x擇適當(dāng)，就可以比較順利地將需要的成分提取出來，并且可溶解較多的有效成分。

選擇溶劑主要注意以下3點：

（1）溶劑對有效成分溶解度大，對雜質(zhì)溶解度??；

（2）溶劑不能與中藥的成分起化學(xué)變化；

（3）溶劑要經(jīng)濟(jì)、易得、使用安全等。

現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)及實驗室主要采用水、乙醇等作為提取的溶劑。

2.3 溫度及pH

溫度增高，分子運動加快，溶解、擴(kuò)散速度也加快，有利于有效成分的提出，所以熱提常比冷提效率高。但是，溫度過高，有些有效成分被破壞，酶的活性降低，甚至失活，同時雜質(zhì)的溶出也增多。故一般加熱不超過60 ℃，最高不超過100 ℃。過高或過低的pH都會導(dǎo)致酶失活，pH不僅影響酶立體構(gòu)象，也影響底物解離狀態(tài)。在最適宜的pH下進(jìn)行提取，效率最高。

2.4 酶解時間

有效成分的提取率通常隨提取時間的延長而增加，直到藥材細(xì)胞內(nèi)外有效成分的濃度達(dá)到平衡為止。所以，不必?zé)o限制地延長提取時間，一般用水加熱提取以每次0.5～1 h為宜，用乙醇加熱提取每次以1 h為宜。

2.5 酶的用量

隨著酶的濃度的升高，與底物的接觸面積增大，酶解反應(yīng)速率增大。但是，當(dāng)酶的濃度達(dá)到過分飽和時，底物濃度相對較低，酶與底物競爭，會對酶產(chǎn)生抑制作用，酶得不到充分利用，造成浪費。

3 酶技術(shù)在中藥提取中的應(yīng)用特點

3.1 催化效果較好

在中藥提取中應(yīng)用酶技術(shù)主要是通過酶的催化作用，將生物中藥中的重要成分提取出來。此過程中酶技術(shù)對于催化環(huán)境、催化溫度等都沒有嚴(yán)格的要求，并且能夠快速地完成催化過程，從而有效地完成中藥的提取。這充分體現(xiàn)了酶技術(shù)具有較好的催化效果。

3.2 專一性強

在中藥提取中應(yīng)用酶技術(shù)是就某一種中藥成分進(jìn)行提取，并不會一次性進(jìn)行多種中藥成分的提取，這大大提高了中藥成分的純度。相應(yīng)的也充分體現(xiàn)了酶技術(shù)專一性強這一特點。

3.3 減少污染物的排放

應(yīng)用酶技術(shù)進(jìn)行中藥提取主要是應(yīng)用酶技術(shù)的催化作用，在常溫、常壓下提取出中藥成分。整個過程中不摻雜任何的化學(xué)品，能夠大大降低污染物的排放。酶技術(shù)提取中藥相當(dāng)于綠色中藥生產(chǎn)。

4 酶在中藥提取中的應(yīng)用

4.1 用于中藥有效成分的提取

酶提取的原理是利用酶反應(yīng)的高度專一性，將細(xì)胞壁組成成分水解或降解，破壞細(xì)胞壁，從而提高有效成分的提取率。選用恰當(dāng)?shù)拿福瑹o需高溫即可將影響液體制劑的雜質(zhì)如淀粉、蛋白質(zhì)、果膠等分解去除，較溫和地分解植物組織，加速有效成分的釋放提取，也可促使某些水溶性不好的成分轉(zhuǎn)化為糖苷等易溶于水的成分，有利于提取。

茶多糖是茶葉中的重要生物活性成分之一。傳統(tǒng)提取方法通常采用水或有機(jī)溶劑浸出，但多糖難以從細(xì)胞內(nèi)釋放，得率低而成本高。王元風(fēng)[4]等將復(fù)合酶（ViscozymeL，含纖維素酶、半纖維素酶和果膠酶等）和果膠酶用于茶多糖的提取，使茶葉細(xì)胞壁破裂，促進(jìn)多糖溶出，以提高提取率、縮短提取時間。試驗獲得了復(fù)合酶的最佳處理條件，于40 ℃、pH5.5、加酶量0.5%條件下提取3 h，茶多糖的提取率為3.29%，是水提法的2.7倍。

4.2 用于提取液的精制

中藥水提液含有多種類型的雜質(zhì)，如淀粉、蛋白質(zhì)、鞣質(zhì)、果膠等。采用常規(guī)提取法時，煎煮過程中藥材里的蛋白質(zhì)遇熱凝固、淀粉糊化，影響有效成分煎出，分離困難。針對中藥水提液中所含的雜質(zhì)類型，采用相應(yīng)酶將其降解為小分子物質(zhì)或分解除去，可解決上述問題，并改善中藥口服液、藥酒等液體制劑的澄清度，提高成品質(zhì)量。

5 結(jié)語

在20世紀(jì)90年代，酶就被應(yīng)用于中藥提取中，并取得了良好的應(yīng)用效果。隨著科研技術(shù)水平的不斷提高，酶提取技術(shù)需要進(jìn)一步做深入研究。在酶類方面，需進(jìn)一步研究不同種中藥提取的酶類選擇的依據(jù)，并且通過基因工程等技術(shù)構(gòu)建高產(chǎn)高酶活的產(chǎn)酶菌株，降低酶法提取成本[5]。

[1] 李雄彪，吳奇.植物細(xì)胞壁[M].北京：北京大學(xué)出版社，1993：6.

[2] 余洪波，張曉昱.酶法在中藥提取中的研究進(jìn)展[J].中成藥，2005，27（5）：1591.

[3] 何際嬋.淺談酶法在中草藥提取中的應(yīng)用[J].中醫(yī)藥學(xué)刊，2005，23（9）：1713.

[4] 王元鳳，金征字.酶法提取茶多糖工藝的研究[J].江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)，2005（3）：122-124.

[5] 陳棟，周永傳.酶法在中藥提取中的應(yīng)用和進(jìn)展[J].中國中藥雜志，2007，32（2）：99-101.

2015-04-22

關(guān)金龍（1989—），男，黑龍江寧安人，助理工程師，研究方向：中藥制備。