低溫高壓差提取抗敏中藥復(fù)方的工藝研究

黃　裕　周錦珂

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低溫高壓差提取抗敏中藥復(fù)方的工藝研究

黃裕周錦珂

【摘要】通過對比研究低溫高壓差、煎煮、滲漉、超聲以及酶法提取抗敏中藥復(fù)方的效果，以復(fù)方多糖為指標(biāo)進行評價，結(jié)果顯示低溫高壓差提取率最高、用時最短。同時，優(yōu)化了低溫高壓差的提取工藝參數(shù)，在壓差變化范圍－0.1～50.0 mPa、溫度20～35 ℃條件下提取1次，有效成分提取率達100%。說明在中藥水溶性成分提取中，采用低溫高壓差技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢。

【關(guān)鍵詞】低溫高壓差；抗敏中藥復(fù)方；提取工藝；多糖

廣州市絡(luò)捷生物科技有限公司，廣東廣州510663

中藥所含成分十分復(fù)雜，常用的傳統(tǒng)提取方法如煎煮法、回流法、浸漬法、滲漉法等在提取有效成分方面，存在著損失大、周期長、工序多、提取率不高等缺點。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，在中藥提取方面涌現(xiàn)出了許多現(xiàn)代化的中藥材分離提取方法，如超臨界提取技術(shù)、超聲提取技術(shù)、微波提取技術(shù)、低溫高壓差提取技術(shù)等，這些新工藝的應(yīng)用，加快了提取過程，提高了提取效果。也使得中藥提取既符合傳統(tǒng)的中醫(yī)理論，又能達到提高有效成分的收率和純度的目的[1]。

低溫高壓差技術(shù)是一種新型的提取技術(shù)，其原理為利用瞬間的高壓差變化產(chǎn)生的強大機械力并形成高速流，使原料組織細胞破裂，胞內(nèi)成分與溶媒充分接觸、直接溶解，從而達到高效提取的效果，連續(xù)的“瞬時”達到宏觀的連續(xù)[2]。主要用于天然動植物的高效提取，尤其適宜于以室溫下條件實現(xiàn)高效的全成分提取。其主要優(yōu)點有：①提取過程無相變，無外來雜質(zhì)產(chǎn)生，產(chǎn)品質(zhì)量可控、安全；②室溫以下條件實現(xiàn)高效的全成分提取，無加熱過程，因此藥物成分不會發(fā)生各種不可預(yù)知的變化。本研究使用不同工藝提取抗敏中藥復(fù)方，結(jié)果顯示低溫高壓差技術(shù)優(yōu)勢明顯?，F(xiàn)報道如下。

1　儀器與試劑

抗敏中藥復(fù)方由黃芪、洋甘菊、防風(fēng)、甘草、合歡皮、白術(shù)6味藥材按一定比例組成，藥材均購自廣州南北行中藥飲片有限公司；濃硫酸（AR級，廣州化學(xué)試劑廠）；苯酚（AR級，廣州化學(xué)試劑廠）；D-無水葡萄糖（批號：110833，中國藥品生物制品檢定所）；食品級纖維素酶（酶活力20萬u/g，濟南金輝化工有限公司）；數(shù)控超聲波清洗器（KQ-100DB，昆山市超聲儀器有限公司），HHLSE低溫高壓差提取器（自制），Thermo Scientific GENESYS 10S紫外-可見分光光度計（美國，賽默飛世爾科技公司）。

2　方法與結(jié)果

2.1多糖含量測定及計算[3]按苯酚-濃硫酸法，以D-無水葡萄糖為標(biāo)準(zhǔn)品。抗敏中藥復(fù)方藥材測得多糖含量為121 mg/g。提取過程提取率計算采用公式所示：

多糖提取率（%）=提取液多糖總量/藥材多糖總量×100%

2.2不同提取工藝對比中藥復(fù)方的提取方法有很多，實驗選用常用的煎煮法、滲漉法以及代表近年來技術(shù)比較先進的超聲提取、酶法提取進行提取效果對比，具體過程如下，結(jié)果見表1。

煎煮提取：稱取抗敏中藥復(fù)方藥材細粉50 g，加入20倍的純水加熱提取1 h，過濾，藥渣再加入10倍純水加熱提取1 h，過濾，合并兩次提取液，測定多糖含量。

滲漉法提?。悍Q取抗敏中藥復(fù)方藥材細粉50 g，置φ5×60 cm帶砂芯的玻璃層析柱中，加入30倍純水（分次加入），以1 BV/h流速提取，收集提取液，測定多糖含量。

超聲提?。悍Q取抗敏中藥復(fù)方藥材細粉50 g，加入20倍的純水，在60℃條件下，提取30 min；過濾，藥渣加入10倍純水，同前操作提取30 min，合并兩次提取液，測定其多糖含量。

酶法提取[4]：稱取抗敏中藥復(fù)方藥材細粉50 g，加入30倍純水，在40℃保溫攪拌條件下加入3.0%纖維素酶，3 h后升溫至80℃保持0.5 h，然后濾除藥渣，測定濾液中的多糖含量。

低溫高壓差提?。悍Q取抗敏中藥復(fù)方藥材細粉50 g，加入30倍純水?dāng)嚢?，泵入壓差提取器中，在室溫下以?.1～60.0 mPa壓差變化條件進行提取1次，濾除藥渣，測定濾液中的多糖含量。

滲漉法提取率最低，過程耗時最多；酶法提取率雖然比較高，但過程比較長。在相同條件下，低溫高壓差提取率最高而過程最短，具有比較明顯的優(yōu)勢。見表1。

表1　不同工藝提取效果對比

2.3低溫高壓差提取溫度優(yōu)化低溫高壓差提取技術(shù)，其溫度條件介于－35～40 ℃。中草藥的傳統(tǒng)工藝中大部分都是經(jīng)過高溫處理來提取的，說明溫度對其提取效率的影響較大。因此，在實驗提取過程中，設(shè)定提取溫度梯度，對抗敏中藥復(fù)方進行提取溫度的優(yōu)化。因本工藝采用水為溶媒介質(zhì)進行提取，所以溫度要求大于0 ℃。實驗設(shè)計5℃為一個梯度等級進行單因素考察，以多糖為指標(biāo)進行對比研究，提取溫度5、10、15、20、25、30、35、40 ℃時的多糖提取率分別為60%、69%、78%、95%、96%、92%、85%、76%；初步發(fā)現(xiàn)溫度介于20～35 ℃時，該復(fù)方提取有效成分的含量相對最高，見圖1。

圖1　溫度與提取率的關(guān)系

2.4低溫高壓差提取壓力優(yōu)化低溫高壓差提取技術(shù)，其壓差變化范圍為－0.1～75.0 mPa。溫度調(diào)控可以提高抗過敏中藥復(fù)方的提取率，但是提取設(shè)備的壓力是提取速度和提取效率的另一個主要限制因素。實驗針對低溫高壓差的提取壓力進行調(diào)控與優(yōu)化。在上述選定的提取溫度范圍內(nèi)進行上限壓力調(diào)節(jié)研究，上限壓力為70、60、50、40、30、20、10 mPa時，多糖提取率分別為98%、96%、95%、83%、78%、77%、60%。見圖2。

從圖2可以看出，隨著壓力升高，提取率升高，這是由于本復(fù)方的植物細胞在壓差變化越大情況下越易破碎，進而提取率越高，在壓力高于50 mPa時，該復(fù)合物的有效成分多糖提取效率相對最高。50～ 70 mPa范圍內(nèi)，提取率變化不明顯，認為低溫高壓差瞬時的最高壓力上限在區(qū)間比較合適，但從生產(chǎn)實際操作出發(fā)，壓力越低，能耗越低，故上限定為50 mPa為宜。

圖2　壓力與提取效果

2.5低溫高壓差提取溶媒量與提取次數(shù)優(yōu)化低溫高壓差提取技術(shù)，其溶媒的添加量根據(jù)被提取物與溶媒的重量體積比在1:1～1:100的范圍選擇。中草藥有效成分非常復(fù)雜，但是其中的有效成分大部分能溶解于水中，例如有機酸等抗菌活性成分。因此，在進行抗過敏中藥復(fù)方的提取中選擇純水為溶媒?；旌系木鶆蛐耘c溶媒量是關(guān)鍵的技術(shù)條件。一般情況下，被提取物與溶媒可以通過攪拌等機械方式保持動態(tài)均勻。在本實驗中，將針對添加水量的多少對提取效率的影響進行研究。

初步發(fā)現(xiàn)，水添加量大于25倍（重量比，以下同）時，該復(fù)方的提取效率相對較高，再增大提取率變化不大，見圖3。故提取時水添加可定為25倍。在確定水添加量情況下，進行提取次數(shù)考察，見圖4。從圖4可以看出，經(jīng)第一次低溫高壓差提取后，各有效成分提取率已達90%以上，故提取次數(shù)認為1次即可，無需再進行第2、3次提取。

圖3　水添加量與提取率的關(guān)系

圖4　提取次數(shù)與提取率的關(guān)系

2.6最優(yōu)工藝驗證經(jīng)優(yōu)化，低溫高壓差提取工藝為：藥材粉碎后置前處理罐中加25倍純水在攪拌情況下泵入低溫高壓差提取器中提取1次，壓差條件為壓力－0.1～50.0 mPa、溫度20～35 ℃。重復(fù)進行3次提取，多糖提取率分別為99.1%、98.7%、102.0%，其平均提取率為99.9%。結(jié)果顯示，經(jīng)優(yōu)化后的工藝已將抗敏復(fù)方多糖提取完全。

3　討論

中藥復(fù)方傳統(tǒng)的提取方法主要是水煎煮法，傳統(tǒng)法存在有效成分損失較多、容易引起熱敏性有效成分的大量分解等問題。實驗采用“低溫高壓差提取與多級膜分離集成系統(tǒng)”的技術(shù)進行抗敏復(fù)方的提取分離研究開發(fā)，是在常溫下將一定細度的中草藥或植物原料與選定的一定溫度的溶媒混合均勻；通過約0.2 s瞬時的真空—加壓—真空的循環(huán)變化，高壓差變化產(chǎn)生強大機械力并形成高速流，使原料組織細胞破裂；胞內(nèi)相關(guān)成分與溶媒充分接觸、直接溶解，從而達到高效提取的效果。復(fù)方提取液采用多級膜分離及濃縮技術(shù)進行后續(xù)純化處理，通過微濾膜、超濾膜、納濾膜及反滲透的有機結(jié)合，在分子水平上進行選擇性的分離，從而可最大程度富集有效成分。此提取方法能有效防止中藥材復(fù)雜成分的變化。

本實驗采用低溫高壓差提取，通過單因素實驗優(yōu)化出最佳的提取工藝：藥材粉碎后置前處理罐中加25倍純水在攪拌情況下泵入低溫高壓差提取器中提取1次，壓差條件為壓力－0.1～50.0 mPa、溫度20～35 ℃。與傳統(tǒng)提取工藝相比，低溫高壓差提取中有效成分幾乎完全提取出來。本工藝經(jīng)中試放大驗證，切實可行，值得進一步推廣應(yīng)用。

參考文獻

[1] 劉明言,王幫臣.用于中藥提取的新技術(shù)進展[J].中草藥,2010, 2(41):169-175.

[2] 宋力飛,李曼莎,劉鄉(xiāng)鄉(xiāng).天然產(chǎn)物多級膜與高壓差提取器聯(lián)用的設(shè)計與開發(fā)[J].世界科技技術(shù)(中醫(yī)藥現(xiàn)代化),2009,11(6):897-900.

[3] 郭志燁,韓麗,楊明,等.中藥多糖定量測定方法的探討[J].中成藥, 2014,10(36):2172-2176.

[4] 陳棟,周永傳.酶法在中藥提取中的應(yīng)用和進展[J].中國中藥雜志,2007,2(32):99-119.

【中圖分類號】R943

【文獻標(biāo)志碼】A【DOI】10.12010/j.issn.1673-5846.2016.01.002