中药有效成分提取新技术的研究进展

　　中药提取的传统方法有浸渍法、渗漉法、煎煮法、回流提取法、连续回流提取法、水蒸气蒸馏法等。传统方法往往各自存在较多的缺点，如高温操作引起热敏性有效成分的大量分解，提取液中除有效成分外杂质较多等等。随着技术的进步和发展，近年来中药提取过程不断从环境、化工、食品等行业引入新方法，并结合自身特点发展了一些新的技术，如动态连续逆流提取、超临界二氧化碳提取、亚临界水提取、超声强化提取、微波提取、超声波强化超临界流体萃取以及半仿生提取等。

　　1、动态连续逆流提取技术

　　动态连续逆流提取是通过多个提取单元之间物料和溶剂的合理的浓度梯度排列和相应的流程配置，结合物料的粒度、提取单元组数、提取温度和提取溶媒用量，循环组合，对物料进行提取的一种新的中药提取技术。该提取工艺设计原理是利用固液两相的浓度梯度差，逐级将药料中有效成分扩散至起始浓度相对较低的套提溶液中，达到最大限度转移物料中溶解成分的目的。专利指出该工艺确保了各提取单元的物料与溶剂始终保持较大的有效成分浓度差，大大增加提取推动力，加快提取速率，提高最终溶剂有效成分的浓度，降低后续浓缩能耗，同时可有效地控制料渣中有效成分的含量，确保物料中的有效成分被提净，具有有效成分提取率高的优点。每个提取单元中的溶剂参与对所有罐内药材的提取，通过循环，大大降低了溶剂的绝对用量。

图表 248  四效逆流提取过程示意图

　　中药提取的传统方法有浸渍法、渗漉法、煎煮法、回流提取法、连续回流提取法、水蒸气蒸馏法等。传统方法往往各自存在较多的缺点，如高温操作引起热敏性有效成分的大量分解，提取液中除有效成分外杂质较多等等。随着技术的进步和发展，近年来中药提取过程不断从环境、化工、食品等行业引入新方法，并结合自身特点发展了一些新的技术，如动态连续逆流提取、超临界二氧化碳提取、亚临界水提取、超声强化提取、微波提取、超声波强化超临界流体萃取以及半仿生提取等。

　　成都中医药大学韩丽根据丹参酚酸类有效成分对热不稳定的性质，采用阶段连续逆流提取新技术对丹参提取工艺进行了系统研究，考察了物料粒度、提取溶媒、提取温度、提取时间、提取单元组数等对提取效果的影响，并与普通温浸、煎煮方法进行了比较，确定了丹参阶段连续逆流提取的工艺条件。作者本身也研究了一套实验室模拟动态连续逆流提取过程，以四罐为例，如上图所示。图中1、2、3…22等数字表示提取顺序步骤，正方形右侧的l、2…7等数字表示放溶剂的锥形瓶的编号，P1、P2、P3、P4代表一个循环中的四个提取阶段，A、B、C、D表示四个提取单元，圆柱形表示药材，正方形表示溶剂，而黑点代表有效物质的含量。下图可以清楚的表示出药材和提取液中药效成分的变化与转移。实验步骤如下：1、称取定量丹参粉末，用给定体积水浸润设定时间，随后移入三口烧瓶，加入一定量的水(第一次加入新鲜溶剂)，提取t时间。2、将提取液与药材过滤分离，药材放回烧瓶中，提取液放入一号锥形瓶中。加入新鲜提取液(第二次加新鲜溶剂)至烧瓶中，提取t时间。3、将提取液与药材过滤分离，药材放回烧瓶中，提取液放入二号锥形瓶中。加入新鲜提取液(第三次加新鲜溶剂)至烧瓶中，提取t时间。4、将提取液与药材过滤分离，药材放回烧瓶中，提取液放入三号锥形瓶中。加入新鲜提取液(第四次加新鲜溶剂)至烧瓶中，提取t时间。将提取液与药材过滤分离，药材弃去，提取液放置四号锥形瓶中。随后依5-22编号的提取顺序进行提取。当某一阶段(如P1)提取过程结束后，按下规律进行药材和提取液的操作：a。列有效成分被提净的单元进行排渣和加料；b。其他未提净的单元，有效成分被提净的单元的下一单元的提取液排至浓缩工序；不饱和提取液按有效成分含量递减的反方向隔一个的单元进行迁移；新鲜溶剂加入到无溶剂的单元中。

　　2、超临界流体提取

　　超临界流体(Supercrti CalFluid，SCF)是指热力学状态处于：临界点之上的流体。这种流体具有十分独特的物理化学性质，粘度接近于气体，密度接近于液体，扩散系数介于气体和液体之间，兼有气体和液体的优点。既象气体一样容易扩散，又象液体一样有很强的溶解能力，因而SCF具有高扩散性和高溶解性。超临界萃取就是利用SCF在临界点附近体系温度和压力的微小变化，使物质溶解度发生几个数f级的突变性质来实现其对中药有效成分的提取和分离。二氧化碳作为超临界溶剂具有较大的优越性。二氧化碳无毒、无嗅、无味、不燃烧，化学性质稳定，不会与溶质反应，纯度高，易与溶质分离，使用安全，基本上能满足非极性提取剂的要求，是中草药超临界萃取中的一种较理想和使用较普遍的溶剂。

　　尽管用超临界CO2流体萃取中草药有效成分的方法起步较晚，但已经取得了很多科研成果。如应用超临界CO2流体提取萜类、挥发油、生物碱、香豆素、木脂素、黄酮类化合物、醌及其衍生物、糖及其苷类以及一些脂溶性的种子油、天然维生素、植物甾醇、酚类等药用有效成分。大量研究表明：就中草药的原材料而言，SCF-CO2萃取既可用于各种植物的固体原料(如根、茎、皮、叶、果实、种子以及全草等)，又可用于常规提取后的固体及液体粗制品的原料。就提取对象而言，可用于挥发油、各种含氧化物(如醇、醛、酚、酮、酸、内酯等)、色素及生物碱等物质的提取，可用于各种常规提取粗产品的纯化，除去有机溶剂和有害杂质。此外，SCF-CO2流体技术为绝对无有机溶剂残留的高纯度注射剂的获取提供了极大的方便。

　　3、亚临界水提取技术

　　水是一种环境友好的萃取剂。常温下水对非极性有机化合物溶解性非常小，然而水的极性可以通过升高温度使其达到超临界(T>374℃，P>22.1MPa)或亚临界状态而大大降低，使其对在室温下水中溶解度很低的疏水性有机物具有良好的溶解能力。由于超临界水产生的实验条件较为苛刻，并具有强腐蚀性，提取的有机物会由于热力学稳定性差而分解，使其应用受到限制，而亚临界水的产生条件较为温和，它与常温常压下的水在性质上有较大差别，更类似于有机溶剂，因而亚临界水提取的应用国外报道较多，多用在开展环境样品测定、处理污水和污染的土壤等领域。对中草药有效成份的提取也有报道。

　　国内针对亚临界水提取中药材中挥发油的研究未有报道，即使是应用于中药方面的研究报道也较少。近两年，四川大学华西药学院徐志宏教授对黄芩中黄芩苷的亚临界水色谱进行了分析方面的研究，其后研究丹参中脂溶性成分亚临界水提取工艺。

　　国际上使用亚临界水对中药材中有效成分进行提取研究较多的是西班牙Cordoba大学M。D。Luque deCastro教授和美国North Dakota大学的Steven B。Hawthorne教授领导和衍生的课题组。J。Gonzalez drlgues等使用超高热水与乙醇(10~60%乙醇含量)混合溶剂研究从橡树木材中提取非挥发性化合物，得到了最佳工艺条件，并且发现通过调节溶剂压力、温度和乙醇浓度可控制提取物成分组成。P。Karek进行了高压•有机液体、亚临界水和传统索氏提取方法在啤酒花中苦味酸分析过程中的应用，认为水作为一种环境友好的萃取剂，在其分析研究过程中表现出很好的前景。Mu stafa。Z。Ozel等研究了从百里香穗中亚临界水提取挥发油的过程，研究了不同温度、压力和流速情况下的提取效率，得到了挥发油最佳提取得率的工艺条件。Alena Kubatova等开展亚临界水从卡瓦胡椒中提取内酯的研究，分别得到粉碎和未粉碎的卡瓦胡椒中内酯完全提取的工艺条件，并且与索氏提取、沸水提取、丙酮超声提取方法进行了对比，发现无论粉碎与否，它们的提取率均远远低于亚临界水提取方法。M。M。Ji menez-Carmona等对牛至属植物的挥发油进行亚临界水提取工艺条件优化，采用气相色谱-氢焰离子化检测器进行测定，使用质谱进行成分鉴定。亚临界水提取中药挥发油相比水蒸气蒸馏法提取效率更高，有效成分保留的更好，并且大大降低能耗，而相比超临界二氧化碳萃取和索氏提取也均有很好的优势。因此，M。DLuque de Castro认为亚临界水提取的出现相比常规提取(水蒸气蒸馏、索氏提取)和新提取技术(超临界二氧化碳萃取)，是一种非常有前景和强有力的变革技术，显示出很强和决定性的优势。

　　国内外的亚临界水无论是否应用于提取中药挥发油，大多数研究者都是侧重于开发一种新的分析方法，实验药材和提取溶剂都在几克或几毫升数量级，研究侧重的是分析条件而不是工艺工程应用条件。目前作者己着手从工程应用的角度出发，研究使用亚临界水大容量提取中药有效成份工艺过程以获得共性知识和规律。

　　4、超声波强化超临界流体提取技术

　　超声波强化超临界流体萃取过程，可以降低萃取温度及萃取压力、减少流体流量、缩短萃取时间、改善操作条件、降低能耗、放宽对原料粒径的要求，而且有效成分萃取率高，是一种很有前途的技术。其机理不是超声空化效应，而是由于超声有效地传播至颗粒内部，引起质点快速振动及超声作用力对颗粒内表面进行“冲刷”，对微孔内的超临界流体实行“微搅拌”，从而减小内扩散阻力，加速内扩散，强化物料内部的传质，同时超声对颗粒外部的流体造成湍动作用，破坏颗粒表面滞留层，减薄传质边界层或传质推动力，增大传质系数，促进颗粒外部的传质；另外超声能的传递可使溶质活化，降低过程能垒，增大溶质分子运动，加速其溶解。因此，超声能够对超临界流体萃取过程产生强化效应，使萃取速率增大，萃取率提高。

　　国内华南理工大学丘泰球教授领导的课题小组对这一技术进行较好的研究。丘泰球等人考察了超声波强化超临界流体萃取薏苡仁中的薏苡仁油和薏苡仁酯的效果。结果表明超声强化超临界流体萃取过程，最适宜的萃取温度为40℃，比超临界流体萃取最适宜的萃取温度降低了5℃：最适宜的萃取压力为20Mpa，比超临界流体萃取最适宜的萃取压力降低了5Mpa，最佳萃取时间为3.5h，比超临界流体萃取的最佳萃取时间缩短了0.5h，萃取率提高约10%左右。胡爱军等人研究了超声波强化超临界流体萃取海藻DHA技术，发现超声波强化超临界流体萃取可以降低萃取温度、萃取压力以及超临界流体的流量，还可以缩短萃取时间，提高萃取。

　　高密度超声应用可以产生微小振动，从而增强超临界流体提取过程中的传质。E。Riera等人研究从杏仁中超声波强化超临界流体提取油脂的过程，将20kHz超声换能器安装在5L超临界流体萃取釜中。实验在280 b ar，55℃情况进行，粉碎好的含油量约55%杏仁1500g放置在超临界萃取釜，20kg/h二氧化碳进行萃取研究。结果发现当大约50W的超声能作用在超临界流体中时，油提取速度和提取率分别提高30%和20%。Sethurama，Ravi shankar用超声强化超临界流体萃取(SSFE)辣椒中的辣椒素，取得了很好的效果，萃取率及萃取容器的负载量都明显提高。

　　5、半仿生提取技术

　　“半仿生提取法”是1995年张兆旺等率先提出的中药提取新技术，是将整体药物研究法与分子药物研究法相结合，从生物药剂学角度，模拟口服给药及药物经胃肠道转运的原理，为经消化道给药的中药制剂设计的一种新的提取工艺。它的意义在于既体现了中医临床用药的综合作用特点，又能体现现代科学技术水平，在中药提取中坚持了“有成分论，不唯成分论”。具体做法是，先将药材用酸水提取，再以碱水提取，提取液分别滤过、浓缩，制成制剂。这种提取方法可以提取和保留更多的有效成分，缩短生产周期，降低成本。

　　半仿生提取法突破了几千年来中药及复方水煎工艺，以及近半个世纪水煎醇沉工艺的旧框框，将中药口服给药的传统同现代生物药剂学理论相结合，提供了既符合中医学重视中药及复方以综合成分发挥药效的传统理论与经验，又同西医药学重视单体有效成分和用动物试验指标评价药效与安全性的现代科技相接轨，同时考虑了工业化生产的可行性和适用性。从对多种制剂及单味药进行SBE法的研究。结果表明，SBE法在增加有效成分的提取率，提高某些药效学指标方面明显优于水提法(WE法)，半仿生提取醇沉法也较水提醇沉法提取的有效成分含量高。SBE的局限性在于仍沿袭高温煎煮法，使许多热敏性物质受到破坏，降低了药效。针对半仿生提取法的局限性，人们研制了仿生提取法。它模拟人体胃、肠的内环境，提出用人工胃液、人工肠液在低温下提取中药，并且引进酶催化，使药物转化成人体易综合利用的活性混合物，初步试验已显示比单纯水提的效果好。