中草药有效成分提取技术的研究进展.doc

中草药有效成分提取技术的研究进展中草药有效成分提取技术的研究进展 2011年06月20日重要提醒：系统检测到您的帐号可能存在被盗风险，请尽快查看风险提示，并立即修改密码。 | 关闭 网易博客安全提醒：系统检测到您当前密码的安全性较低，为了您的账号安全，建议您适时修改密码 立即修改 | 关闭 摘要 中药有效成分的提取是指从原料药材中分离有效成分的单元操作，直接关系到中药有效成分的得率和后续加工的难易程度。中药有效成分的提取技术是中药有效成分研究的基础，从中药中提取有效成分的传统方法主要有溶剂提取法、水蒸汽蒸馏法以及升华法等1。近年来, 一些新的技术, 如超声波提取技术、超临界流体萃取技术以及微波辅助提取技术等被广泛应用于中药有效成分的提取过程中。研究结果表明, 应用这些新技术提取中药的有效成分具有产率高、纯度高、提取速度快等优点，有着广阔美好的应用前景。 关键词 中草药; 有效成分; 提取技术；研究进展 1 中草药有效成分的传统提取方法 1.1 浸渍法 浸渍法是将中草药粉末或碎块装人适当的容器中，加入适宜的溶剂(如乙醇、稀醇或水)，浸渍药材以溶出其中有效成分的方法。本方法简单易行，但浸出率较差，且如果用水作为溶剂，其提取液容易发霉变质，须加入适当的防腐剂。 1.2 渗漉法 渗漉法是将中草药粉末装在渗漉器中，不断添加新溶剂，使其渗透过药材，自上而下从渗漉器下部流出浸出液的一种方法。该方法能随时保持相当的浓度差,故提取效率高，浸出液较澄清，缺点是溶剂消耗量大，费时，操作麻烦。 1.3 煎煮法 煎煮法是我国最早使用的传统浸出方法。此法简便易行，能煎出大部分有效成分，但煎出液中杂质较多，且容易发生霉变，一些不耐热挥发性成分易损失。 1.4 回流提取法 在应用乙醇等易挥发的有机溶媒提取时，为减少溶媒消耗，提高浸出效率可采用回流热浸法。在回流时需要加热，故对热敏感性成分不适用，操作也较繁琐。 1.5 连续回流提取法 连续回流提取法是实验室用有机溶剂提取中草药有效成分时的常用方法。常用脂肪提取器或索氏提取器来完成。该提取法所用溶剂量较少，提取成分含杂质少，一般需数小时才能完成，所以遇热不稳定的中药成分不宜采用此法。 1.6 水蒸气蒸馏法 水蒸汽蒸馏是分离纯化液体或固体化合物的常用方法之一，水蒸气蒸馏装置及操作均较简单，但若被蒸馏物是细碎粉末时不宜用此法，因为在蒸馏过程中会产生大量泡沫，或者被蒸馏物的粉末会被直接冲入冷凝管中。 1.7 升华法 升华法简单易行，但中草药炭化后，往往产生挥发性的焦油状物粘附在升华物上，不易精制除去。其次，有效成分升华不完全，有时还伴随有分解现象，产率低。 2 中草药有效成分提取的新技术 2.1 超声波提取技术 超声波提取技术是利用超声波具有的机械效应，空化效应和热效应，通过增大介质分子的运动速度、增大介质的穿透力以提取生物有效成分的方法。 2.1.1提取原理 （1）机械效应 超声波在介质中的传播可以使介质质点在其传播空间内产生振动，从而强化介质的扩散、传播，这就是超声波的机械效应。超声波在传播过程中可产生一种辐射压强，沿声波方向传播，对物料有很强的破坏作用，可使细胞组织变形，植物蛋白质变性；同时，它还可以给予介质和悬浮体以不同的加速度，且介质分子的运动速度远大于悬浮体分子的运动速度，从而在两者间产生摩擦，这种摩擦力可使生物分子解聚，使细胞壁上的有效成分更快地溶解于溶剂之中。 （2）空化效应 通常情况下，介质内部或多或少地溶解了一些微气泡，这些气泡在超声波的作用下产生振动，当声压达到一定值时，气泡由于定向扩散（rectieddiffvsion）而增大，形成共振腔，然后突然闭合，这就是超声波的空化效应。这种气泡在闭合时会在其周围产生几千个大气压的压力，形成微激波，它可造成植物细胞壁及整个生物体破裂，而且整个破裂过程在瞬间完成，有利于有效成分的溶出。 （3）热效应 和其它物理波一样，超声波在介质中的传播过程也是一个能量的传播和扩散过程，即超声波在介质的传播过程中，其能量不断被介质的质点吸收，介质将所吸收的能量全部或大部分转变成热能，从而导致介质本身和药材组织温度的升高，增大了药物有效成分的溶解速度。由于这种能量吸收引起的药物组织内部温度的升高是瞬间的，因此可以使被提取的成分的生物活性保持不变。 此外，超声波还可以产生许多次级效应，如乳化、扩散、击碎、化学效应等，这些作用也促进了植物体中有效成分的溶解，促使药物有效成分进入介质，并于介质充分混合，加快了提取过程的进行，并提高了药物有效成分的提取率。 2.1.2超声波提取的特点 （1）超声波提取时不需加热，避免了中药常规煎煮法、回流法长时间加热对有效成分的不良影响，适用于对热敏物质的提取；同时，由于其不需加热，也节省了能源。 （2）超声波提取提高了药物有效成分的提取率，节省了原料药材，有利于中药资源的充分利用，提高了经济效益。 （3）溶剂用量少，节约了溶剂。 （4）超声波提取是一个物理过程，在整个浸提过程中无化学反应发生，不影响大多数药物有效成分的生理活性。 （5）提取物有效成分含量高，有利于进一步精制。 2.1.3超声技术在中草药有效成分提取应用中的新进展 中草药所含成分相当复杂，随着“中药现代化”进程的加快，超声技术表现出较强的优势。目前超声技术在中草药有效成分的提取上主要采用单频超声，但单频超声在应用上仍存在一定缺陷。如声场不够均匀，比较容易产生驻波，从而影响提取效果。近年来双频2-3、三频超声技术的应用，以及超声波和其他技术的耦合，使中草药的有效成分得到更有效的提取4。 2.2 超临界流体萃取技术 2.2.1提取原理 超临界流体萃取（SFE）是以超临界状态下的流体为萃取剂，利用超临界状态下的流体所具有的高密度、低粘度等特征，从液体或固体中萃取中药材中的有效成分然后通过降压的方法将溶剂与溶质相分开的技术。 2.2.2 超临界流体萃取的特点 （1）超临界流体（SF）不仅具有与液体溶剂相当的萃取能力，而且具有优良的传质效果，尤其SF 在其临界点附近的压强或温度的微小变化均会导致流体密度相当大的变化，从而使溶质在流体中的溶解度也产生相当大的变化，故通过调节温度和压力可改变溶剂性质，使萃取物得到更加有效的分离。 （2）SFE 技术与传统方法相比具有萃取能力强、提取率高、操作温度低、生产周期短、中药有效成分不被破坏、无有机溶剂残留和工艺简单等优点。邱琴等5采用超临界CO2萃取法从荆芥穗中提取挥发油，并与水蒸气蒸馏法进行了比较。发现超临界法较水蒸气法更加稳定可靠， 重现性好，适用于中药挥发油的化学成分分析。 （3）SFE技术可与其它分析分离技术相结合，对萃取物进行成分分析和含量测定以及提供高纯度样品。 （4）SFE技术对中草药中酚类、酮类、生物碱类、酯类、萜类、脂肪酸油、蒽醌、皂苷、多糖等有效成分的提取分离基本上可以独立完成，具有其他技术无可比拟的优越性。对中草药复杂体系的研究及中药现代化具有重要意义。 2.2.3超临界流体萃取技术的应用 (1)挥发油的提取 挥发油由于其沸点较低，相对分子质量和极性较小，因而在SFE-CO2有良好的溶解性，它们大多数不需要加夹带剂而直接可通过萃取得到。又由于萃取过程的操作温度低，避免了挥发油中有效成分的氧化分解，因此挥发油是一类最适于用SFE-CO2提取的成分。 (2)生物碱的提取 近年来，有关超临界流体萃取技术提取中药中的生物碱的报道很多。葛发欢等6利用超临界萃取 技术提取益母草中的总生物碱，提取率可达常规法的10倍。 (3)苷类和糖类化合物的提取 苷类和糖类化合物的分子量较大、羟基较多、极性较大，因而难溶于低极性溶剂，故用超临界萃取时常需提高操作压力或加入夹带剂以提高收率。王俊等7用3乙醇为夹带剂，压力为35MPa、温度为40，用超临界萃取穿山龙中的薯蓣皂苷元，结果表明该法具有速度快、收率高、提取完全等优点。葛发欢等8对超临界萃取薯蓣皂素的工艺条件进行 了研究，并进行了中试放大，结果表明该工艺具有收率高、生产周期短、易于工业化生产等优点。 2.3 微波萃取技术 2.3.1微波萃取技术的原理 微波萃取(ME)又称微波辅助提取是指使用适合的溶剂在微波反应器中，从天然药用植物、矿物、动物组织中提取各种化学成分的技术和方法。基本原理是在微波场中利用中药不同成分吸收微波能力的差异，使中药组织内的某些成分被选择性加热，被萃取的物质从药材中分离，进人到介电常数较小，微波吸收能力相对校差的萃取剂中，从而完成有效成分的提取并达到较高收率。 2.3.2微波萃取技术的特点 （1） 提取率高 微波提取时，物料是极性分子在快速振动的微波电磁场中吸收电磁能，使物料快速升温，减少了操作时间。传统提取法需几个小时甚至十几个小时以上才能完成提取，而微波提取只需几秒到几分钟就可完成。 （2）选择性好 微波萃取可选择性加热不同极性分子和不同分子的极性部分，从而使其从其体系中分离，进入到介电常数较小微波吸收能力相对较差的溶剂中，使有效成分被提取。还可以在同一装置中采用两种以上萃取剂分别萃取所需组分，降低工艺费用。 （3）能耗低 （4）设备简单，操作简便 目前绝大部分微波萃取都是在家用微波炉内完成的，造价低，体积小，适用于实验室应用。 （5）产品质量好 微波萃取可避免长时间高温引起样品分解，与水提相比有利于热不稳定成分萃取。 2.3.3微波萃取技术在中药及天然药物中的应用 自微波提取技术面世以来，国内外学者对微波萃取技术用于提取中药及天然产物有效成分的相关研究很多，已涉及到数大类天然产物。 （1）用于多糖、黄酮和皂苷类成分的提取 鲁建江等9运用微波技术从佩兰中提取挥发油，并测定其含量。结论表明运用微波技术提取速度大大加快，收率提高。刘志勇等10应用微波萃取技术提取红景天根中总黄酮和多糖，结果表明提取时间明显减少，收率提高。用微波萃取提取三七的有效成分人参皂甙11、丹参酮12、重楼皂苷13、丁香油14、雪莲黄酮15、植物样品中的单宁16、银杏黄酮17等也均取得了较好效果。 (2)用于其他成分提取 韩伟等18 用微波提取法提取青蒿素，并与传统提取法相比，发现反应时间缩短，提取率也有明显的提高。王威等用微波法从高山红景天根茎中提取红景天苷，表明此法快速，高效，安全，节能，并与传统法相比，提取率较高,同时大大缩短了提取过程所用的时间，并显著降低提取液中杂蛋白含量。 2.4 酶解提取法 2.4.1酶解法提取的原理 酶解法是一种能够最大限度从植物体内提取有效成分的方法之一。中药的有效成分经常与蛋白质、果胶、淀粉、植物纤维等杂质混合，这些杂质不但影响植物细胞中活性成分的浸出，而且影响中药液体制剂的澄清度。酶法提取是通过酶解反应强化传质过程，从而提高提取效率。选择恰当的酶, 不但可以将这些杂质祛除， 而且可以通过酶反应较温和地将植物组织分解，加速有效成分的释放提取， 还可以促进脂溶性成分转化为易溶于水的成分而有利于提取。 2.4.2酶解法提取的特点 酶解法有反应特异性高、快速、高效、反应条件温和且易于控制等优点，特别适合有效成分含量很低，为微量甚至痕量以及受溶剂影响较大且发生结构变化的有效成分提取。但酶法提取对实验要求较高，需通过实验确定酶的最适温度、pH值以及最佳作用时间。目前能否应用于工业化中药提取还要综合考虑酶的浓度、底物的浓度、抑制剂和激动剂的影响，影响因素较多，机制较为复杂。 2.4.3酶解法的应用进展 近年来酶技术应用于中药有效成分的提取、分离和纯化的研究开发取得很大进展，如破坏植 物细胞壁，促进有效成分提取；改变提取目标成分的性质，加强药物活性；去除体系内杂质，提高提取体系澄清度、改变药材质地等。 2.4.4酶解法的优越性 通过已有文献可知酶工程技术在中药提取过程可显著提高其提取率并可生产出高活性有效分，在中药现代化研究中具有很大的开发前景和应用潜力。酶技术可以在温和的条件下对有效成分进行高选择性转化，不仅可以克服工业中常用的醇水提取方法中有效成分提取率低、工序复杂等问题，还可以在提取中改变原有天然成分的结构，增加提取物的生理活性。但酶技术因对反应条件的控制较高、生产成本高等因素常用于特殊药材的提取。 3 结论与展望 综上所述，根据中药材与期望的目标产物特性，选择不同方法进行提取或多种提取方法的联合运用，最大可能保留活性成分，提高有效组分的提取效率，对于传统中药的继续开发、现代药理学研究、中药新剂型研制、提高中药产品生产效率均有重要意义。 在中药现代化的进程中，中药提取分离工艺的发展将成为影响传统中医药发展和生存的关键因素。但目前一些新工艺的原理和参数还在完善阶段，因此对工艺以及工艺参数的优化、革新和强化将是工作重点，同时继续探索新的技术和方法，使之广泛地应用于工业化生产中，以促进中药向现代化、科学化、产业化、精标准化的方向迈进。 对于有效成分已知的中药的研究,可以根据需要选择某种方法进行提取, 以缩短提取时间, 提高提取效率; 对于有效成分未知的中药的研究, 可以选用不同的提取方法, 以期尽可能完全地提取出中药中的成分。虽然中药有效成分的提取方法的研究已取得了一定的进展, 然而中药现代化任重而道远, 陕西又是我国的中药大省, 我们应不断地开发、采用新方法和新技术, 让中药走向世界! 参考文献 1王秀丽植物组织培养的应用及进展J 山东农业科学，2005，(3) ：7880 2曾荣华，丘泰球，陆海勤，等双频超声空化效应强化提取中药有效成分的实验研究声学技术，2005，24(4)：219 3贲永光，丘泰球，李金华，等双频超声强化对三七总皂苷提取的影响江苏大学学报，2007，28(1)：12 4王铮敏超声波在植物有效成分提取中的应用三明高等专科学校学报，2002，19(4)：45 5邱琴，凌建亚，丁玉萍， 等 超临界CO2流体萃取法与水蒸气蒸馏法提取荆芥穗挥发油化学成分的研究 J 2005，23 (6)：646650 6葛发欢，史庆龙，许静芬，等超临界CO2萃取益母草总