中草药提取分离技术的研究

中草药有效成分的提取分离技术院系:专业：学号：姓名：目录概述3一、中草药传统提取分离方法1. 煎煮法32.浸渍法43 渗漉法54、回流法6二、中草药现代提取分离方法1. 超临界流体萃取法72.超声波提取技术73微波萃取84高速逆流色谱提取技术85双水相萃取技术86酶法提取87膜提取分离技术88半仿生提取法99分子印迹技术910分子蒸馏法9三、中药提取分离发展方向10概述中药有效成分的提取是中药生产过程重要的单元操作，其工艺特点、工艺流程的选择和设备配置都直接关系到被提取有效成分的数量和质量，从而进一步影响到产品的质量、经济效益等。因此探明中药提取的机理、优化提取工艺参数等逐渐成为中药生产和研究的重点内容。广义的中药提取也称为分离，是指从中药材原料开始，经过一道或多道操作工序，最终的到所需要的药物或其半成品的全过程。按照分离手段的不同，溶质分离方法重要包括机械方式和化工传质方式。机械方式即是榨取发法，通过机械方法使含液固体组织发生体积变化和破裂，进而分离液体和固体。化工传质方式是用液体溶媒从固体药材中浸出有效成分的操作过程，称为浸提、浸出或浸取，它是现代中药生产的重要提取方法。 由于中药材的药性、有效派成分的不同，所适用的浸取方式显然不同，选择合适的浸取方法与工艺对浸出生产是保持中药有效成分的生物活性非常重要。目前浸取生产的传统方法按固液接触状态可分为静态方式和动态方式，具体有煎煮法、浸渍法、渗漉法、回流法等。一、中草药传统提取分离方法根据生产规模、溶剂种类、药材性质及所制的剂型可采用不同的浸出方法。按药材在设备内加入方式可分为间歇式、半连续式和连续式。按药材在设备内处理方式的不同，药材浸出在药厂常称为提取、浸渍(对静态浸出)、煎煮(水提热回流)等。工艺流程方框简图投料 提取 分离 浓缩 干燥 包装三十万级提取：水提、醇提；动态、静态提取；多能提取、索氏提取等。分离：筛网分离；离心分离；膜分离等。浓缩：三效浓缩；球形真空浓缩；蒸发浓缩；膜浓缩等。干燥：喷雾干燥；真空干燥；烘干；冻干等。1. 煎煮法煎煮法是以水为提取溶剂，将药材加热煮沸一定时间而获得煮出液，并重复进行若干次，以提取其有效成分的一种传统方法，又称煮提法或煎取法。本质上，水煎煮法是一种强化的浸渍提取方法，只是操作温度较高，达到了溶媒沸点，是中药最早、最常用的制剂方法之一。但水煎煮法的操作工艺基本上是依据经验指导，其工艺参数，如浸泡及煎煮时间、次数、煎出量等均无蒸馏出渣 醇沉最佳操控标准，往往导致产品质量或疗效的显著性差异；另外，水作为一种溶媒并不能完全提取所有有效成分；实际上现代中药理论研究表明，许多中药的生物活性对加热都有不同程度的敏感，因此使煎煮法的应用受到一定限制。1-提取罐 2-冷凝器 3-冷却器 4-油水分离器 5-滤渣器该流程可进行水提，也可进行醇提。一般投料与水为 1:10 。由于非有效成分的浸出，热回流提取液澄明度较差，一般用于固体口服制剂或外用药。2. 浸渍法浸渍法属于静态提取方法，是在常温或在加热条件下浸泡药材，使其所含的有效成分被浸出的方法。通过浸渍法所得到的浸出液在不低于浸渍温度下能较好地保持其澄清度；操作简单易行，但所需时间较长，溶剂用量大，出液系数高，有效成分浸出率低；另外，浸渍状态下固液间常呈静止状态，溶剂的利用率低，有效成分浸出不完全。3. 渗漉法将药材粉碎后装入特制的渗漉筒或渗漉罐中，从渗漉罐上方连续通入溶媒，使其渗过罐内药材积层，发生固液传质作用，从而浸出有效成分，自罐体下部出口排出浸出液，这种方法叫渗漉法。由于浸出液浓度在渗漉过程中不断提高而密度增大，逐渐向下移动，由上层溶剂或更稀浸出液置换其位置，连续造成较大浓度差，使扩散能较好地进行。1-计量罐 2-提取罐 3-缓冲罐渗漉提取前药材需经适当粉碎才能装筒。通常，渗漉提取的药材颗粒多为中等粒度以上，不宜过细，负否则增加吸附性，溶剂将难以顺利通过，不利于溶质的浸出,生产中药材切片厚度一般为 0.5 mm。颗粒过粗则会减少接触面积，降低浸出效率；浸润的目的在于装筒前就使药材组织充分膨胀，避免装罐后堆积过紧或膨胀不均，防止溶剂的流动不畅或不均匀通过，影响提取效果，通常浸润溶剂量为药材量的 0.7-1 倍，充分均匀后放置时间为 1-4 h；装筒时要注意压力要均匀，松紧合适。装的过松，溶媒通过速度过快，造成短路，浸提效果不好，且占用容积大，溶媒耗用多。装的过紧会使通道阻塞而使渗漉无法进行；扩散的效果与时间密切相关，故渗漉前的浸渍是非常必要的。装筒完毕后，自上部缓缓通入溶媒，则罐内药粉间的残存空气便可由罐底部打开的出口排出，至没有气泡为止关闭出口，继续加溶媒至高出药层几厘米处，加盖放置2428h。浸渍时要尽量排出空气，并阻止空气重新渗入。否则残存气泡将冲挤药层，使药粉层原有的松紧改变，产生空隙，溶媒由空隙流过。渗漉过程中，液面应始终保持高于药层，否则表层药粉会产生干涸裂缝，溶媒将同样由空隙流过而影响渗漉。渗漉的特点：a、渗漉提取过程类似多次浸出过程，浸出液可以达到较高的浓度，其浸出效果好。b、不需要加热，可常温操作。C、溶剂用量少，过滤要求低，简化了渣液分离操作过程。d、操作技术要求高，否则影响提取效率。e、工艺操作周期较长。4. 回流法回流法是以乙醇等易挥发的有机溶剂不提取溶剂，对浸出液加热蒸馏，其中挥发性溶剂馏出后又被冷凝，重新回到浸出器中继续参与浸出过程，循环进行，直到有效成分浸提完全。本质上，回流是一种热浸法。因为溶剂的循环使用，回流法较渗漉法的溶媒用量少，浸提较完全，但由于回流提取需要连续加热，浸出液受热时间较长，故不适用于对热敏感型有效成分的浸出。索氏提取流程：1-提取罐 2-冷凝器 3-浓缩罐在热回流基础上增加一提取液浓缩罐，提取液不断进入浓缩罐进行浓缩，其蒸汽经冷凝器再返回提取罐。优点：药材不断与新鲜溶剂接触，从而加快浸出速率和提高了浸出率。缺点：药材和浸出液受热时间很长，使得非有效成分浸出增加，浸出液澄明度较差，也不适于热敏性药材的浸出。二、中草药现代提取分离方法工艺技术 应用举例离子交换树脂分离 辛弗林、石杉碱甲大孔吸附树脂分离 银杏叶提取物、大豆异黄酮连续逆流萃取 绿茶提取物、红车轴草提取物高速逆流分配色谱 茶叶 EGCG（试生产）吸附色谱 紫杉醇、白果内酯超临界萃取 芳香油类、天然维生素 E冷冻干燥 大蒜提取物激素化包合 当归提取物（包合挥发油）酶解 白藜芦醇1. 超临界流体萃取法 超临界流体(SF)是指某种气(或液)体或气(或液)体混合物在操作压力和温度均高于临界点时，其密度接近液体，而其扩散系数和粘度均接近气体，其性质介于气体和液体之间的流体，SFE 技术就是利用超临界流体作为溶剂，从固体或液体中萃取出某些有效组分，并进行分离的技术。 可供作超临界流体的气体如二氧化碳、乙烯、氨、氧化亚氮、一氯三氟甲烷、二氯二氟甲烷等。二氧化碳化学惰性，无毒性，不易爆，临界压力不高(7.374MPa)，临界温度接近室温(31.05)，价廉易得，因而通常使用二氧化碳作为超临界萃取剂。 超临界流体萃取工艺装备示意图1-CO2 钢瓶 2-冷凝器 3-高压泵 4-换热器 5-萃取器 6-减压阀；7-收集器 8-干气计量器 9-水浴 10-压力调节器优点：借助于调节流体的温度和压力来控制流体密度进而改善萃取能力。溶剂回收简单方便，节省能源。可较快达到相平衡。适合于热敏性组分的提取。 缺点：CO2SFE 较适合亲脂性，分子量较小的物质萃取；SFE 设备属高压设备，设备一次性投资较大。 2.超声波提取技术超声提取技术(UE) 是利用超声波的空化作用加速植物有效成分的溶出, 另外超声波的次级效应,如机械振动、乳化、扩散、击碎、化学效应等也能加速欲提取成分的扩散释放并充分与溶剂混合利于提取。优点：提取时间短、产率高、无需加热、低温提取有利于有效成分的保护等L i等在从杜仲中提取绿原酸的研究表明超声处理效率高于传统提取方法。金莹等在苹果多酚超声波提取条件研究中, 研究了苹果多酚的超声波法, 并与与普通的溶剂提取法进行了比较, 发现超声波法提取效率较高,可达9412%。3微波萃取微波萃取(MA) 是Ganzler于1986年首先提出的。微波萃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。由于微波较强的穿透力, 可使反应物内、外部分同时均匀、快速地加热, 可缩短生产时间, 降低能耗, 减少溶剂用量以及废物的产生, 同时可提高收率和提取物的纯度。有报道用微波辅助水提取法提取干罗汉果中的罗汉果皂苷, 结果显示此法提取率为7015% , 比常规水提取法高45% , 还缩短了50%的时间。4高速逆流色谱提取技术高速逆流色谱提取技术(HSCCC) 是一种不用任何固态载体或支撑体的液液分配色谱技术, 具有分离效率高, 产品纯度高, 不存在载体对样品的吸附和污染, 制备量大且溶剂消耗量少等特点, 尤其适用于制备性提取。Lu等应用HSCCC对石榴糠中的没食子酸的分离进行了研究, 其中没食子酸的纯度可达96%。实验表明, HSCCC法是一种高效、简便的制备中草药有效成分纯品的新方法。5双水相萃取技术双水相萃取技术(ATPE) 是利用被提取物质在不同的两相系统间分配行为的差异进行分离。与传统的水煎醇沉相比, ATPE所形成的两相大部分为水, 两相界面张力很小, 为有效成分的溶解和萃取提供了适宜的环境, 相间质量传递快,操作方便, 时间短, 条件温和, 易于工程放大和连续操作。卢俊彩等利用ATPE技术从菠菜中提取蜕皮激素和20 - 羟基蜕皮激素, 方法简便、快捷、经济。双水相萃取技术具有较高的选择性和专一性, 为中草药有效成分的提取提供了新的方法。6酶法提取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。酶法作用条件温和, 通过酶法破壁去除杂质可明显提高收率, 有较大应用价值。Waliszewski等采用酶法从香草豆中提取香兰素, 提取效率是溶剂法的2倍。近期吴素萍等采用酶法提取枸杞中的枸杞多糖, 发现酶法提取所得的枸杞多糖大于空白所得的枸杞多糖。7膜提取分离技术膜提取分离技术是以压力为推动力实现溶质与溶剂的分离, 在常温下操作, 无相变、能耗低。使用膜技术(包括微滤、超滤、纳滤和反渗透等) 可以在原生物体系环境下实现物质分离, 可以高效浓缩富积产物, 有效去除杂质。Vincze等采用膜分离技术收集中草药沙棘中的沙棘汁, 并进一步生产产品(如速茶)。Cai应用选择性膜从甜菜碱样中提取分离甜菜碱, 除盐率达到9914% , 收到卓越的成效。8半仿生提取法半仿生提取法是指从生物药剂学的角度,模仿13 服药物及其在胃肠道的转运过程,采用一定DH 的酸水和碱水依次连续提取,其目的是提取含指标成分高的活性混合物。它与纯化学观点“酸碱法”是不能等同的 又因为此种提取方法的工艺条件要适合工业化生产的实际.不可能完全与人体条件完成相同,仅“半仿生”而已,故称“半仿生提取法”。半仿生提取法的主要特点：1、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转运吸收的特点；2、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,又能利用单体成分控制中药制剂的质量；3、有效成分损失少。总之,它可以提取和保留更多的有效成分,能缩短生产周期,降低成本。在对多个单味中药和复方制剂的研究中,半仿生提取法已经显示出较大的优势和广阔的应用前景。有研究以阿魏酸、苦参碱、苦参总碱及干浸膏为指标,采用半仿生提取法和水提取法对当归苦参丸的提取工艺进行比较研究,经4个指标综合评价发现,半仿生提取法优于水提取法。但目前半仿生提取法仍沿袭高温煎煮方式,容易影响许多有效活性成分,降低药效。因此,有学者建议将提取温度改为近人体温度,在提取液中加入拟人体消化酶活性物质,使提取过程更接近于药物在人体胃肠道的转运吸收过程,更符合辨证施治的中医药理论。林氏等以小檗碱、黄芩苷、栀子苷、总生物碱、总黄酮的含量、干浸膏得率等为指标,采用半仿生法提取法对黄连解毒汤的最佳药材组合方式进行筛选,结果表明,黄连解毒汤以黄连、黄柏与栀子合煎,黄芩单煎的提取方式最佳。9分子印迹技术分子印迹技术是近年来兴起的一种极为方便而有效的制备对不同物质分子具有预定选择性的聚合物的一种技术。近年, Hu等,以秦皮乙素为模板制备的分子印迹聚合物作为固相萃取材料, 从中药灰树皮中提取出秦皮乙素。有关分子印迹技术在药学领域的文献半数以上涉及手性药物的分离和分析, 而其在中药活性成分的分离纯化中的应用虽然还不是很多, 但都收到了较好的效果。10分子蒸馏法分子蒸馏又称短程蒸馏, 是一种较新的液- 液分离技术, 尤其适用高沸点、热敏性及氧化物系的分离。其具有蒸馏温度低于物料的沸点、蒸馏压强低、受热时间短、分离程度口等特点, 可大大降低口沸点物料的分离成本, 极好的保护热敏感物料。利用分子蒸馏对干红葡萄酒进行脱醇, 使成品酒的乙醇含量由11. 5%降至0. 5%以下, 同时最大程度地保持了原酒的风味、口感和色泽。三、中药提取分离发展方向中草药制品的质量在很大程度上依赖于中药提取分离的效果，加大采用先进的提取分离技术和设备对中药产品质量的提高将起到重要的作用。