中药现代提取新技术

中 药 现 代 提 取 新 技 术 一 超 临 界 流 体 萃 取 流 体 是 液 体 和 气 体 的 总 称 ,因 两 者 都 富 有流 动 性 ,又 有 相 似 的 运 动 规 律 ,故 合 称 流 体 。 超 临 界 流 体 是 指 物 质 处 于 其 临 界 温 度 和 临界 压 强 以 上 而 形 成 的 一 种 特 殊 状 态 的 流 体 。 超 临 界 流 体 萃 取 的 定 义 ： 超 临 界 流 体 萃 取 （ SFE） 是 一 种 以 超 临 界流 体 代 替 常 规 有 机 溶 剂 对 中 药 有 效 成 分 进行 提 取 分 离 的 新 型 技 术 。 2、 超 临 界 萃 取 的 萃 取 剂 非 极 性 （ 二 氧 化 碳 等 ） 萃 取 剂 极 性 （ 甲 醇 等 ）最 常 用 的 是 二 氧 化 碳 ， 为 什 么 选 用 二 氧 化 碳 ？ 临 界 温 度 （ 31.1 ） 温 和 的 临 界 条 件 无 毒 临 界 压 力 （ 7.38MPa） 阻 燃 价 廉 易 得 超 临 界 CO2溶 解 能 力 强 适 用 于 化 工 、 医 药 、 食 品 等 工 业 二 、 超 临 界 CO2流 体 萃 取1、 超 临 界 CO2的 溶 解 性 能2、 使 用 夹 带 剂 的 超 临 界 CO2萃 取（ 1） 夹 带 剂 的 定 义（ 2） 夹 带 剂 的 影 响增 加 被 分 离 组 分 在 超 临 界 流 体 中 的 溶 解 度 ，降 低 萃 取 过 程 的 操 作 压 力 ；通 过 选 择 适 当 的 夹 带 剂 ， 可 使 溶 质 的 选 择 性大 大 提 高 ；考 虑 三 个 方 面 的 选 择 原 则 三 、 超 临 界 CO2操 作 工 艺 参 数 及 其 优 选1、 工 艺 参 数 对 提 取 效 果 的 影 响 萃 取 过 程（ 1） 压 力 解 析 过 程 溶 质（ 2） 温 度 溶 剂（ 3） CO2流 量（ 4） 萃 取 时 间萃 取 时 间 越 长 ， 萃 取 率 越 高 。（ 5） 药 材 粉 碎 度药 材 粉 碎 越 细 ， 萃 取 速 度 越 快 。2、 工 艺 参 数 的 优 选 压 缩 机 萃 取 釜 热 交 换 器 二 氧 化 碳 循 环 泵 (六 )、 超 临 界 流 体 萃 取 在 中 药 提 取 中 的 应用优 点 ：溶 剂 可 循 环 作 用 ， 且 能 实 现 无 溶 剂残 留 ；特 别 适 合 于 提 取 热 敏 性 物 质 ；选 择 性 好 ；萃 取 效 率 高 ， 速 度 快 ；操 作 参 数 易 于 控 制 ； 缺 点 ：E萃 取 范 围 较 窄 ；E设 备 要 求 高 ；E基 础 研 究 需 深 入 ；E复 方 形 式 药 物 尚 待 研 究 。 二 氧 化 碳 超 临 界 流 体 萃 取 技 术 的 应 用 超 临 界 CO2萃 取 技 术 在 国 内 天 然 药 物 研 制 中 的应 用 超 临 界 CO2萃 取 技 术 在 食 品 方 面 的 应 用 超 临 界 CO2萃 取 技 术 在 医 药 保 健 品 方 面 的 应 用 超 临 界 CO2萃 取 技 术 在 天 然 香 精 香 料 的 提 取 的应 用 超 临 界 CO2萃 取 技 术 在 化 工 方 面 的 应 用 超 临 界 CO2萃 取 技 术 的 展 望 超 临 界 二 氧 化 碳 流 体 作 为 一 种 新 型 的 溶 剂或 介 质 ,由 于 自 身 的 众 多 优 点 而 倍 受 青 睐 ,随 着 对 其 研 究 工 作 的 深 入 ,特 别 是 有 关 基 础数 据 的 逐 步 完 善 和 工 程 技 术 难 题 的 克 服 ,超临 界 二 氧 化 碳 流 体 萃 取 和 超 临 界 二 氧 化 碳流 体 中 的 化 学 反 应 必 将 获 得 新 的 发 展 。 二 超 声 提 取 技 术一 、 定 义 超 声 波 是 指 频 率 为 20千 赫 50兆 赫 的电 磁 波 ,它 是 一 种 机 械 波 ,需 要 能 量 载体 (介 质 )来 进 行 传 播 。 微 激 波二 、 超 声 提 取 技 术 原 理 (空 化 效 应 ) 介 质 内 部 溶 解 的 微 气 泡 在 超 声 波 的 作 用 下 增 大 ，形 成 共 振 腔 ， 然 后 瞬 间 闭 合 ， 即 超 声 波 的 空 化 效应 。 超 声 波增 大 形 成植 物 细 胞破裂瞬 间 闭 合 组 织 细 胞 变 形植 物 蛋 白 变 性生 物 分 子 解 聚二 、 超 声 提 取 技 术 原 理 (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 质 ， 即 超 声 波 的 机 械 效 应 。辐射压强分子摩擦 成 分溶 出介 质 及药 材 组 织二 、 超 声 提 取 技 术 原 理 (热 效 应 )超声波在传播过程中，声能不断被介质所吸收，并全部或大部分转化成热能，导致介质本身和药材组织温度升高，促使有效成分的溶解，这就是超声波的热效应。声 能 热 能介 质吸 收 温 度 升 高 三 、 影 响 超 声 提 取 效 果 的 因 素1、 超 声 波 的 频 率 ； 不 同 药 材 的 不 同 指 标 成 分 有 其 适 宜 的 提 取 频 率 ， 应 针 对 具 体药 材 品 种 进 行 筛 选 。2、 超 声 波 的 强 度 ；3、 超 声 时 间 ； 一 般 为 10-100min以 内 即 可 得 到 较 好 的 提 取 效 果4、 超 声 温 度 ；5、 药 材 组 织 结 构 。 改 。 四 、 超 声 提 取 技 术 优 点提取过程不需要加热提取过程为物理过程溶剂用量少提取物有效成分含量高适 用 于 热 敏 物 质节 省 能 源不 影 响 有 效 成 分 的 生 理 活 性有 效 成 分 的 提 取 率 高 利 于 精 制 第 三 节 微 波 提 取 技 术一 、 定 义 微 波 是 一 种 频 率 在 300MHZ至 300GHZ之 间的 电 磁 波 。 微 波 辅 助 提 取 又 称 微 波 提 取 ， 是 微 波 和传 统 的 溶 剂 提 取 法 相 结 合 后 形 成 的 一 种新 的 提 取 方 法 。 由 于 微 波 具 有 很 强 的 穿 透 力 ， 可 以 在 反 应物 内 外 部 分 同 时 均 匀 、 迅 速 地 加 热 ， 用 以提 取 天 然 植 物 有 效 成 分 ， 具 有 简 便 、 快速 、 高 效 、 加 热 均 匀 的 优 点 。 传 统 加 热 法 的 热 传 递 公 式 为 ： 热 源 器 皿 样 品 ， 因 而 能 量 传 递 效 率 受 到 了 制 约 。 微 波 加 热 则 是 能 直 接 作 用 于 被 加 热 物 质 ，其 模 式 为 ： 热 源 样 品 器 皿 。 空 气 及 容器 对 微 波 基 本 上 不 吸 收 和 反 射 ， 从 根 本上 保 证 了 能 量 的 快 速 传 导 和 充 分 利 用 。 二 、 微 波 的 特 性1、 似 光 性2、 反 射 性 和 透 射 性3、 热 特 性4、 非 热 特 性 （ 生 物 效 应 ） 三 、 微 波 提 取 的 原 理 微 波 透 过 对 微 波 透 明 的 溶 剂 ， 到 达 植 物 物 料 内 部 维管 束 和 腺 细 胞 内 ， 细 胞 内 温 度 突 然 升 高 ， 连 续 的 高温 使 其 内 部 压 力 超 过 细 胞 空 间 膨 胀 的 能 力 ， 从 而 导致 细 胞 破 裂 ； 细 胞 内 的 物 质 自 由 流 出 ， 传 递 到 周 围被 溶 解 。 微 波 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 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 ， 从 而 有效 成 分 被 提 取 。 四 、 影 响 微 波 提 取 效 果 的 因 素1、 萃 取 剂 的 选 择2、 辐 射 时 间3、 物 料 的 含 水 量4、 微 波 功 率 的 影 响5、 药 材 的 性 质6、 固 液 比 五 、 微 波 萃 取 设 备 微 波 萃 取 的 展 望一 、 进 一 步 探 讨 微 波 萃 取 机 理 鉴 于 基 体 物 质 和 萃 取 物 质 的 复 杂 性 ， 在 萃取 机 理 方 面 还 有 大 量 工 作 需 要 做 ， 因 为 搞 清机 理 将 进 一 步 促 进 微 波 在 天 然 产 物 萃 取 中 的应 用 。 二 、 将 微 波 萃 取 的 实 验 室 研 究 扩 大 为 产 业 化研 究近 几 年 ， 有 用 于 中 试 生 产 的 微 波 提 取 设 备 问 世 ， 主要 分 两 类 ：一 为 微 波 提 取 罐 ； 另 一 类 为 连 续 微 波 萃 取 设 备 。 我们 相 信 ， 一 旦 这 些 设 备 应 用 于 大 生 产 ， 必 将 对 传 统中 药 制 药 业 带 来 巨 大 的 革 命 。 四 生 物 酶 解 技 术一 、 酶 法 提 取 及 精 制 的 原 理1、 酶 法 提 取 的 原 理 大 部 分 中 药 的 细 胞 壁 是 由 纤 维 素 构 成 ， 植物 的 有 效 成 分 往 往 包 裹 在 细 胞 内 ， 纤 维 素则 是 -D-葡 萄 糖 以 1,4-D-葡 萄 糖 苷 键 连接 ， 用 纤 维 素 酶 解 可 破 坏 -D-葡 萄 糖 苷 键 ，进 而 有 利 于 有 效 苷 元 的 提 取 。 2、 酶 法 精 制 的 原 理 中 药 制 剂 中 的 杂 质 大 多 为 淀 粉 、 果 胶 、 蛋白 质 等 ， 可 选 用 相 应 的 酶 予 以 分 解 ， 针 对根 中 含 有 的 脂 溶 性 、 难 溶 于 水 或 不 溶 于 水的 成 分 多 的 特 性 ， 通 过 加 入 淀 粉 部 分 水 解产 物 及 葡 萄 糖 苷 酶 或 转 糖 苷 酶 ， 可 使 脂 溶性 或 难 溶 与 水 或 不 溶 于 水 的 有 效 成 分 转 移到 水 溶 性 苷 糖 中 。 酶 反 应 较 温 和 地 将 植 物 组 织 分 解 ， 可较 大 幅 度 提 高 效 率 。 二 、 常 用 酶 的 酶 解 机 理1、 纤 维 素 酶 （ 作 用 及 适 用 条 件 ）2、 半 纤 维 素 酶 （ 作 用 ）3、 果 胶 酶 （ 作 用 及 适 用 条 件 ） 三 、 影 响 酶 法 提 取 效 果 的 因 素酶 的 种 类酶 解 温 度酸 碱 度降 解 时 间其 他 影 响 因 素 四 、 酶 解 技 术 的 特 点 酶 可 在 较 温 和 的 条 件 下 将 植 物 组 织 及 提 取 分解 大 分 子 成 分 ， 较 大 幅 度 提 高 药 物 成 分 ， 改善 中 药 生 产 过 程 中 的 滤 过 和 纯 化 难 度 ， 提 高产 品 的 纯 度 和 制 剂 的 质 量 。 五 、 酶 解 技 术 的 不 足由 于 酶 的 种 类 、 酶 解 温 度 、 酸 碱 度 等 对 酶 的 催 化 能力 影 响 较 大 ， 因 此 ， 针 对 具 体 药 物 ， 研 究 酶 反 应 的最 佳 条 件 非 常 重 要 ， 另 外 ， 酶 提 取 对 复 方 有 效 成 分疗 效 影 响 及 酶 残 留 问 题 等 尚 需 进 一 步 深 入 研 究 。 五 半 仿 生 提 取 法一 、 半 仿 生 提 取 法 的 概 念 及 特 点 从 生 物 药 剂 学 的 角 度 ， 将 整 体 药 物 研 究 法 与 分 子药 物 研 究 法 相 结 合 ， 模 拟 口 服 给 药 后 经 胃 肠 道转 运 的 环 境 ， 为 经 消 化 道 给 药 的 中 药 制 剂 设 计的 一 种 新 的 提 取 工 艺 。 因 提 取 条 件 不 可 能 与 人 完 全 相 同 ， 所 以 称 为“ 半 仿 生 提 取 ” 半 仿 生 提 取 法 -特 点E提 取 过 程 符 合 中 医 配 伍 和 临 床 用 药 的 特 点和 口 服 药 物 在 胃 肠 道 运 转 吸 收 的 特 点 ；E在 具 体 工 艺 选 择 上 ， 既 考 虑 活 性 混 合 成 分又 以 单 体 成 分 作 指 标 ， 这 样 不 仅 能 充 分 发挥 混 合 物 的 综 合 作 用 ， 还 能 利 用 单 体 成 分控 制 中 药 制 剂 的 质 量 ；E有 效 成 分 损 失 少 ， 成 份 低 ， 生 产 周 期 短 。 二 、 半 仿 生 提 取 法 的 基 本 研 究 模 式1、 具 体 操 作 将 提 取 液 的 酸 碱 度 加 以 生 理 模 仿 ， 分 别用 近 似 胃 和 肠 道 的 酸 碱 水 溶 液 煮 煎 23次 。 先 将 药 粉 以 一 定 的 pH值 的 酸 水 提 取 ，再 用 一 定 的 pH值 的 碱 水 提 取 ， 提 取 液 分别 滤 过 、 浓 缩 、 制 剂 。 2、 研 究 模 式方 剂 用 SBE法 提 取 条 件 的 优 选 ；方 剂 用 SBE法 提 取 药 材 组 合 方 式 的 优 选 ；方 剂 指 纹 图 谱 -模 式 识 别 研 究 ；方 剂 SBE提 取 液 醇 沉 浓 度 的 优 选 ；方 剂 4种 方 法 提 取 液 的 成 分 、 药 效 、 毒 性 的比 较 ；方 剂 不 同 方 法 提 取 液 的 药 代 动 力 学 研 究根 据 上 述 16项 各 项 研 究 资 料 ， 综 合 分 析 ，作 出 科 学 评 价 ， 指 出 该 方 剂 是 否 以 SBE法 提取 为 佳 。 三 、 半 仿 生 提 取 法 在 中 药 提 取 中 的 应 用半 仿 生 提 取 法 一 般 只 适 合 水 溶 性 大 的 极性 有 效 成 分 的 提 取 。SBE法 能 体 现 中 医 临 床 用 药 的 综 合 作 用特 点 ， 符 合 口 服 给 药 经 胃 肠 道 转 运 吸 收的 原 理 。目 前 仍 采 用 高 温 煎 煮 法 ， 长 时 间 高 温 会影 响 许 多 有 效 成 分 活 性 成 分 ， 降 低 药 效 。 超 临 界 CO2萃 取 技 术 在 国 内 天 然 药 物研 制 中 的 应 用 目 前 ， 国 内 外 采 用 CO2超 临 界 萃 取 技 术 可 利用 的 资 源 有 ： 紫 杉 、 黄 芪 、 人 参 叶 、 大 麻 、香 獐 、 青 蒿 草 、 银 杏 叶 、 川 贝 草 、 桉 叶 、 玫瑰 花 、 樟 树 叶 、 茉 莉 花 、 花 椒 、 八 角 、 桂 花 、生 姜 、 大 蒜 、 辣 椒 、 桔 柚 皮 、 啤 酒 花 、 芒 草 、香 茅 草 、 鼠 尾 草 、 迷 迭 香 、 丁 子 香 、 豆 蔻 、沙 棘 、 小 麦 、 玉 米 、 米 糠 、 鱼 、 烟 草 、 茶 叶 、煤 、 废 油 等 。 超 临 界 CO2萃 取 技 术 在 食 品 方 面 的 应用 目 前 已 经 可 以 用 超 临 界 二 氧 化 碳 从 葵 花 籽 、红 花 籽 、 花 生 、 小 麦 胚 芽 、 可 可 豆 中 提 取 油脂 ， 这 种 方 法 比 传 统 的 压 榨 法 的 回 收 率 高 ，而 且 不 存 在 溶 剂 法 的 溶 剂 分 离 问 题 超 临 界 CO2萃 取 技 术 在 医 药 保 健 品 方面 的 应 用 在 抗 生 素 药 品 生 产 中 ， 传 统 方 法 常 使 用 丙 酮 、甲 醇 等 有 机 溶 剂 ， 但 要 将 溶 剂 完 全 除 去 ， 又不 是 要 变 质 非 常 困 难 。 若 采 用 SCFE法 则 完全 可 符 合 要 求 。 另 外 ， 用 SCFE法 从 银 杏 叶 中 提 取 的 银 杏 黄酮 ， 从 鱼 的 内 脏 ， 骨 头 等 提 取 的 多 烯 不 饱 和脂 肪 酸 （ DHA， EPA） ， 从 沙 棘 籽 提 取 的 沙棘 油 ， 从 蛋 黄 中 提 取 的 卵 磷 脂 等 对 心 脑 血 管疾 病 具 有 独 特 的 疗 效 。 超 临 界 CO2萃 取 技 术 在 天 然 香 精 香 料的 提 取 的 应 用 用 SCFE法 萃 取 香 料 不 仅 可 以 有 效 地 提 取 芳香 组 分 ， 而 且 还 可 以 提 高 产 品 纯 度 ， 能 保 持其 天 然 香 味 ， 如 从 桂 花 、 茉 莉 花 、 菊 花 、 梅花 、 米 兰 花 、 玫 瑰 花 中 提 取 花 香 精 ， 从 胡 椒 、肉 桂 、 薄 荷 提 取 香 辛 料 ， 从 芹 菜 籽 、 生 姜 ，莞 荽 籽 、 茴 香 、 砂 仁 、 八 角 、 孜 然 等 原 料 中提 取 精 油 ， 不 仅 可 以 用 作 调 味 香 料 ， 而 且 一些 精 油 还 具 有 较 高 的 药 用 价 值 。 超 临 界 CO2萃 取 技 术 在 化 工 方 面 的 应用 在 美 国 超 临 界 技 术 还 用 来 制 备 液 体 燃 料 。 以甲 苯 为 萃 取 剂 ， 在 Pc=100atm, Tc=400-440 条件 下 进 行 萃 取 ， 在 SCF溶 剂 分 子 的 扩 散 作 用 下 ， 促 进 煤 有 机 质 发 生 深 度 的 热 分 ，能 使 三 分 之 一 的 有 机 质 转 化 为 液 体 产 物 。 此外 ， 从 煤 炭 中 还 可 以 萃 取 硫 等 化 工 产 品 。