（食品科学专业论文）超高压提取山茱萸有效成分及其机理研究.pdf

浙江工商大学顼士学位论文 超高压提取山茱萸有效成分工艺及机理研究 摘要 超高压加工技术是一种非热加工技术，在食品工业中主要用于灭 菌和保藏。超高压提取技术是一种毅颖的提取技术，它能够在常温下， 利用高压对溶剂及细胞结构产生的影响进行快速、高效的提取，具有 提取时问短，提取得率高等特点。山茱萸是一味名贵的中药材，含有 多种生理活性成分，其主要生理活性成分为总皂甙、熊果酸和马钱素。 本文研究了超高压提取山茱萸总皂甙、熊果酸和马钱素的提取工艺及 超高压提取机理，主要研究内容及结果如下： 以山茱萸总皂甙的提取得率为指标，对影响超高压提取的各个因 素进行了考察。单因素试验结果显示：适宜提取压力为4 0 0m p a ；提 取时间6m i n 为适；料液比为1 ：2 0 ，9 5 乙醇提取效果较其它溶剂要 好，样品颗粒适宜粉碎度为6 0 目。根据单因素试验对超高压提取山 茱萸中总皂甙、熊果酸和马钱素的提取工艺进行了优化，同时对微波 提取和溶剂回流提取山茱萸中总皂甙、熊果酸和马钱素的提取工艺进 行优化，对三种提取工艺及提取得率进行了对比，横向考察了超高压 提取技术的优劣，并建立了高效液相( r p h p l c ) 检测山茱萸中熊果 酸和马钱素的方法。 同时，与微波提取和溶剂回流提取山茱萸中总皂甙、马钱素和熊 浙江工商大学硕士学位论文 果酸的提取得率进行了对比，实验结果表明：相比微波提取和溶剂回 流提取，超高压提取所用时间短，总皂甙、马钱素和熊果酸三者提取 总得率高，提取得率分别为总皂甙1 7 6m g 、熊果酸1 1 4m g 鹰和马 钱素1 2 0 4m g 。超高压提取总皂甙、马钱素和熊果酸所需时间均为 8m i n ，而溶剂回流和微波提取需要更长的时间才能达到同样的提取 得率。从提取液的色泽上观察，超高压提取液色泽较淡，更为透明。 本文对超高压提取的机理进行了探讨，使用电子扫描显微镜对未 处理、超高压处理和溶剂回流处理的山茱萸粉末的细胞结构进行了观 察。观察结果表明：超高压提取对细胞结构的影响比传统工艺更大。 超高压提取具有短时、高效、低杂质、低能耗、环保的特点，它 的使用为传统中药制药的现代化提供了一条新的途径。 关键词：超高压提取，山茱萸，有效成分，工艺条件，机理 浙江工商大学硕士学位论文 s t u d l e so nu l t r a h i g hp r e s s u r ee x t r a c t i n g c o n d i t i o n sa n dm e c h a n i s m o fo fa c t e c o m p o u n d sf r o mc d r 嬲d f 聊删l 五譬s i e b e t z u c c a b s t r a c t u l t r a h i g hp r e s s u r ei sn o n t h e r m a lp r o c e s st e c h n o l o g y w h i c hh a s b e e s u c c e s s f h n ya p p u e di n t h ep r o c e s s i n go fp a s t e u r i z a t i o na n d s t e r i l i z a t i o n i nt h ef o o di n d u s t r i e s u l t r a h i g hp r e s s u r e e x t r a c t i o n ( u p e ) i san o v e le x t r a c t i o nt e c h n o i o 鼢u s i n gf o ra c t i v e c o m p o u n de x t r a c t i o nt h r o u g hi n n u e n c i n go fc o n f i g u r a t i o no fp l a n t s c e u c b ，w s6 m 阿c 伽j 妇s i e b e tz u c c i so n ek i n d so fi m p o r t a n t t r a d i t i o n a lc h i n e s em e d i c i n a lh e r b s a p o n i n 、l o g a n i na n du r s o l i ca c i d o fc 口埘h s 仍孵c 伽口臌a r et h ea v a i l a b l ec h e m i c a li n g r e d i e n t sw i t h c o r l d n gp h a r m a c o l o g ：i c a i a n ds a n i t a r i a nl h n c t i o n - i h eu p eo f s a p o n i n 、l o g a n i na n d u r s o i i ca c i di ni 0 蹦“s 0 蝤f i c 胁仃脑 a d m e c h a n i s mo fu p ew e r es t l l d i e di t h i sp a p e r t h eo p e r a t i o np a r a m e t e r so fu p ew e r ee v a l u a t e df o rt h e p e r c e n t a g ee x t r a c t i o n o fs a p o i n ，l o g a n i na n du r s o u ca c i d t h e r e s u i t ss h o w e dt h a tt h es u i t a b l e o p e r a t i o np a r a m e t e r s w e r e l 浙江工商大学硕士学位论文 e x t r a c t i o np r e s s u r e4 0 0m p a ，e x t r a c t i o nt i m e 8m i ，e x t r a c t i o n s o l v e n te t h a n o l ， r a t i oo fs o i v e n tt om a t e r i a l2 0 ：la n ds a m p l es i z e6 0 m e s h t h eo p t i m u mo p e r a t i o nc o n i 眦i o n so fe x t r a c t i o no fs a p o n i n ， l o g a i a n du r s o u ca c i dw e r es t u d i e db yo r t h o g o n a le x p e r i m e n t s t h ee x t r a c t so fl o g a n i na n du r s o i i ca c i dw e r ea n a l y z e db yh i g h p e r f o r m a n c eu q u i dc h r o m a t o g r a p h ym p l c ) e x t r a c 缸o nm e t h o d s u s i n g s o x h i e te x t r a c t i o n a n d m i c r o w a v e - a s s i s t e de x t r a c t i o n( m a e )w e r ee v a i u a t e df o rt h e p e r c e t a g ee x t r a c t i o n o fs a p o n i n ，l o g a n i na n du r s o b ca c i d t h e r e s u l t ss h o w st h a tt h ep e r c e n t a g ee x t i 。a c t i o no fs a p o n i n ，l o g a n i na n d u r s o l i ca c i db yu p ew a sm o r ee 位c i e ti s h o nt i m ef o o w e db y s o x h l e te x t r a c t i o na n dm i c r o w a v e - a s s i s t e dm e t h o d s m a x i m u m p e r c e n t a g ee x t r a c t i o no fl o g a n i nw a so b t a i n e db yu p et e c h n i q u e - u p eh a sn e e d s8m i n w h e r e a sm i c r o w a v e a s s i s t e de x t r a c t i o a n d s o x h l e te x t r a c t i o nt e c h n i q u e sr e q u i r e1 5a n d2 4 0m i n ，r e s p e c t i v e l yt o l e a c hh i g h e rp e r c e n t a g ee x t r a c t i o no fl o g a n i n t h et i m e st a k e nb yt h e u l t r ah i g hp r e s s u r ee x t r a c t i o np r o c e 髂w a sa b o u t2 0t i i n e sl e s st h a n t h e s o x h i e te x t r a c t i o nf b rp e r c e n t a g ee x t r a c t i o no fl o g a n i n t h e p r e s e n tr e s u l t ss h o wt h a tt h ee x t r a c t i o ne f 右c i e n c ya n dc o n s i d e r a b l e s a v i n go ft i m eb yu p ew a s m o r ec o m p e t e tt h a nt h es o x m e t e x t r a c t i o t e c h n i q u e s t h ee x t r a c t i o n k q u i do fu p ew a sm o r e l i m p i d i 毋a c c o r d i n gt oo b s e r v i n g 浙江工商大学硕士学位论文 t h em i c r o c o s m i cm e c h a n i s ma b o u tu p ew a sa i s os t u d i e di nt h i s p a p e r t h es e m ( s c 柚e l e c t r o nm i c r o s c o p e ) m i c m g r a p h so f ( b m h s ( 刁e 阿c 伽n z 妇i i r u i t sp o w d e rw h i c hw a sp r o c e s s i n gb yu p e ，r e n u x e x t r a c o a n d o n p r o c e s s e dw e r et a k e nt o 矗n dt h ec h a n g i n go fc e u s i tw a sd j s c o 阿e r e d l a tn l es n c t l i r eo f c e u sw a sm o r ed i s t c i r t i o ni n u p et h a ni i ic o n v e n t i o a ir e n u xe x t r a c t i o n b e c a u s eo fm a n ya d v a n t a g e so fu p e ，s u c ha ss h o r t e re x t r a c t i o n t m e ， l e s s i m p u r i t y ，h i g h e ry i e l d ， l o w e n e r g yc o n s u m p t i o n ， e c o f r i 蚰d l ya n ds oo n ，i t sa p p c a t i o nc a nb e 娌p e c t e dt oan e ww a y f o rm o d e r n i z a t i o no f p h a r m a c e u t i c a le n g i n e e r i n go ft r a d i t i o n a l c h i n e s eh e r b a lm e d i c i n e k e y w o r d s ： u l t r a h i g hp r e s s u r e ， e x t l a c “o n ， a c t i v e c o m p o u d ， p r o c e s s i n gc o n d i t i o n s ，m e c h a n i s m v 浙江工商大学硕士学位论文 引言 第一节超高压加工技术的发展现状 超高压加工技术( h i g l l h y d m s t a t i cp r c s s u r cp m c e s s i n g ，h p p ) 【l 】，是指将食 品以一定形式包装以后，放入密封的、高强度的压力容器中，以水和矿物油等为 传压介质，施加1 0 0 1 0 0 0m p a 的压力，并维持一定的时间，通过物料的变性来 达到加工目的的一种新颖的冷加工技术。超高压加工技术在食品工业中的应用较 早，1 9 世纪末，b e r th i t e 证明了牛奶【”、果蔬( 包括香蕉、梨、桃子、李子、大 豆、西红柿、豌豆等) f 3 】及其他食品和饮料中的微生物对压力敏感，并证明高压 处理能延长食品的货价期【4 1 。1 9 1 4 年，美国物理学家b r i a g i n u mp w 提出了静水 压( 5 0 0 m p a ) 下蛋白质凝固，7 0 0 m p a 形成凝胶的报告【5 】。1 9 8 6 年，日本京都 大学林立九教授提出超高压在食品工业上的应用，引起世界各国的相关人员的关 注。目前，包括我国在内的许多国家的科研人员对超高压加工技术进行了深入研 究，已取得不少的成果。超高压在食品领域的应用主要有以下几个方面： 一、超高压杀菌 微生物的热力致死是由于细胞膜结构变化r 损伤) ，酶的失活，蛋白质的变性， d n a 直接或间接的损伤等主要原因引起的。而食品超高压杀菌是将食品物料以 某种方式包装好之后，放入液体介质中，在1 0 0 1 0 0 0 m p a 压力下作用一段时间， 使之达到灭菌要求。超高压产生的极高的静压不仅会影响细胞的形态【6 】【7 1 ，还能 破坏氢键之类弱结合键，使基本物性变异，产生蛋白质的压力凝固及酶的失活， 使菌体内成分产生泄漏和细胞膜破裂等多种菌体损伤1 8 l 。 超高压抑菌是由于压力对酶的影响引起酶类的变性。一般说来，超过3 0 0 m p a 压力引起酶类的变性是不可逆的【9 1 。酶失活的主要原因是酶分子内部结构的 破坏和活性部位上构象的变化，这些效应受p h 值、底物浓度、酶中脂质的性质、 酶亚单元结构和温度的影响。 二、超高压食品保藏 食品贮存技术越来越受到人们的重视，一些行之有效的方法，如风干法、冷 浙江工商大学硕士学位论文 冻法、罐头封装法等，都会使食品的鲜味受到不同程度的损害。超高压加工法是 一种具有划时代意义的食品贮藏技术，加工食品为超高压食品。超高压加工就是 把食品置于数千个大气压之中，在不损害食品材料本质的情况下对其进行调和、 加工、杀菌。在超高压环境中，淀粉变成糊状，蛋白质变成凝胶状，类似蜂蜜。 虽然淀粉和蛋白质失去了本来的面目，变得表面发光、质地细腻，但色香味都不 失原有风味。对新鲜的鳕鱼加4 0 0 0 个大气压，就能变成新鲜鱼糕。把水果和砂 糖装入塑料袋中，加高压能制成果酱。超高压加工食品，还会产生奇特的效果， 比如对陈米加1 0 0 0 个大气压，它便具有新米的味道。超高压食品不但无菌，保 鲜时问长，而且还能增添食品的附加值，成为人们理想的食品l 。 超高压技术还能缩短酒类陈化时间，励建荣等对超高压催陈进行了相应的研 究，结果表明：对黄酒用5 0 1 5 0 m p a 高压，处理3 0 m i n 左右，其酸度、色泽、 风味不变，挥发酯含量提高l o 2 0 ，呈苦、涩味的氨基酸比重下降，呈甜、鲜 昧氨基酸比重上升，从总体效果看，超高压处理后的酒口味变得更加鲜美、醇和、 爽口、醇香更加浓郁，总体催陈效果达1 年以上，经对白酒的催陈研究，总挥发 酯含量可提高3 0 左右，催陈效果比黄酒更明显【1 2 】。鼬曲b e s 等人对绿豆进行2 次脉冲高压处理，贮藏1 个月后，与常规保藏方法相比，绿豆的硬度和维生素c 保留较好，且能使9 9 以上的过氧化物酶失澍”l 。 三、超高压果蔬加工 水果加工时频繁的使用高温会使产品产生烹调昧，从而失去它们本身的质 地、颜色和天然的特性。超高压加工技术的出现使果蔬加工产品质量更好、更安 全、货架期更长。而采用超高压这种非热力加工技术，即可给消费者提供几乎新 鲜的水果产品同时又能钝化病原菌及酵母。b u t s p 等人证明了高压处理不会使果 蔬中的有益成分丢失【1 4 】。h o r i e 曾报道，经过超高压处理的草莓酱可保留9 5 的 氨基酸，在口感和风味上明显优于经加热处理的果酱。b o y t o n 等人将切片芒果 进行真空包装，于3 0 0m p a 和6 0 0m p a 处理一段时间后置于3 下贮藏，在贮藏 期间鲜芒果的风味下降、异味增加，但色泽、质构及其它感官指标基本没有变化， 经9 周的贮藏后，微生物指标分别为l0 2c f u m l 和1 0 3c f u m l 。超高压处 理鲜芒果，风味只轻微降低，异味和甜度略有增加【1 6 l 。潘见等发现在温度为2 9 、压力为3 5 0m p a 时，草莓汁中大肠菌群对压力非常敏感，保压3m i n 即可全部 浙江工商大学硕士学位论文 杀灭；霉菌和酵母菌较大肠菌群耐压，压力为3 5 0m p a ，保压l om i n 可全部杀灭； 果汁中虽含多种耐压菌，但经5 0 0m p a ，保压1 5m i n 处理，菌落总数可降至3 0c f u m l ，达到了国家食品卫生标准要求】。由于高压促进了果实、砂糖及果胶混 合物的凝胶化，实际生产时，在室温下，加4 0 0 9 0 0m p a 的压力，保持l o 3 0m i n 即可得到这些产品。感官评价结果表明，加压处理的果浆比加热法的味道更好 【1 8 】。果汁经过4 0 0m p a 压力处理后，就能保持微生物的稳定【1 9 】。在压力高于5 0 0 m p a ，时问少于2m i n 条件下，就可以降低橙汁微生物的活性，荠使其数量降低 至检测限以下的水平2 0 1 。超高压技术比一般热处理技术更能提高果汁的货架期 2 i 】，n i e n a b e r 等指出，果汁经过高压杀菌加工( 8 0 0m p a ，2 5 ) ，4 能储 存3 个月，1 5 能贮存2 个月，维生素c 损失均低于2 0 吲；m e p 撕s h 指出高 压处理后的橙汁，4 能储存1 6 周，8 下能贮存4 周，且风味比热处理后的果 汁更接近新鲜果汁2 3 1 。 四、超高压提取技术【2 4 l 超高压提取技术( u l t r a l l i 曲p r e s s u r ee x t m c t i o n ，u p e ) 就是指超高压技术在天 然产物提取中的应用技术。超高压提取示意图如图t 1 所示： l 2 、 3 4 。 5 l 活塞2 压力容器3 传压媒介 4 耐压包装 5 药材原料液6 媒介进出口 图1 1 超高压提取装置示意圈 f i g 1 - 1s k e t c ho f u p ee q u i p m e n t 超高压加工技术是冷加工技术，将其应用到天然产物提取方面不仅能有效地 保留其有效成分，提高药效，而且能提高得率，减少能耗，降低成本，是一种具 有广阔应用前景的新技术。超高压提取一般在常温或低温条件下进行，即将包装 好的样品爱于提取容器中，迅速施加1 0 0 1 0 0 0m p a 的液压，保压一段时间后卸压， 取出样品就完成了整个提取过程。提取过程中，超高压条件下溶剂利用细胞的通 浙江工商大学硕士学位论文 透性( 或称渗透性) ，快速进入细胞内部，和细胞内的有效成分充分结合后，在 很短的时间内快速地达到溶解平衡；卸压时以同样的压差冲出细胞外，从而达到 高效提取的目的。超高压能够对非共价键，如氢键、离子键等产生影响，对共价 键则不敏感，故大分子生物经超高压作用会发生变性；超高压对小分子物质的分 子结构没有影响1 2 ”。超高压技术用于提取具有以下特点： 1 、提取时间短：超高压提取所用压力较大，能产生较强的渗透压，提供较 高的传质动力，加速溶剂的扩散，因此提取时间短； 2 、常温提取：超高压提取一般在常温下进行，与传统热提取技术相比，能 够有效地保护一些对热敏感的有效成分，使其不会产生因高温而引起的破坏，提 高药效； 3 、能耗低：超高压提取是在常温下进行的，在提取过程中，整个提取体系 与外界环境能量的交换少，温度变化不大，因此整个提取过程中能量消耗很低。 4 、安全、环保：超高压提取所采用的是液压技术，液体媒介一般为水或矿 物油，这类介质的压缩比相对气体而言较小，不会带来气体那样的危害；超高压 提取的物料一般用耐压物质包装，物料与传压媒介不发生直接接触，不会产生污 染，且传压媒介可以回收使用。 第二节山茱萸主要成分及其药理作用研究进展 山茱萸( c d m 淞何c 加口凰s i e b e t z u c c ) 是山茱萸科植物的干燥果肉，主产于 我国的浙江、陕西、河南等省为我国传统的珍贵中药材。2 0 0 0 年版中华人民 共和国药典汜载山茱萸果肉药性微温，味酸涩，归肝，肾经，具有补益肝肾、 涩精敛汗，固虚脱等功效，用于治疗眩晕耳呜，腰膝酸痛、阳痪遗精、遗尿尿频、 虚汗不止、神经衰弱、内热消渴、月经不调等病症“1 。其主要成分及药理成分综 述如下： 一、山茱萸主要成分 山茱萸的果肉和果核中均含有多种有机化学物质和微量元素。研究结果表 明，山荣萸果肉、果实中含有的主要成分可分为： ( 1 ) 环烯醚萜类：马钱素( 1 0 9 a i l i n ，即番木鳖甙) 、7 - 脱氢马钱素 ( 7 一d 曲y d r o l o g a j l i n ) 、莫诺甙( m o 舯n i s i d e ) 、7 0 - 甲基莫诺甙 4 浙江工商大学硕士学位论文 ( 7 0 一m e i h v l m a h o i i i s i d e ，可能为苹果酸与莫诺甙热提取过程中起反应的人工产 物) 、马鞭草甙( v e f b e i l a l i n ) 、獐牙菜甙( s w e r o s i d e ) 、山茱萸新甙( c o n m s i d e ， 该甙为双环环烯醚萜甙类化合物，其中马钱素和莫诺甙两部分通过醚键相连接) 等【2 7 】【2 8 】【2 9 l 【3 0 】【3 l 】。 ( 2 ) 五环三萜及其酯类：齐墩果烷系皂甙水解后所形成的熊果酸( 又名乌 索酸，l l r s o l i ca c i d ) 、齐墩果酸( o l e a n o i ca d d ) 等甙元【3 2 1 。 ( 3 ) 皂甙类：山茱萸总皂甙中人参二醇型皂甙含量较多，是由甙元人参二 醇( d a i l a ) 【a d i 0 1 ) 加不同糖配基构成的【3 3 】【3 4 l 。 ( 4 ) 鞣质类：特里马里i ( t d l m a 铲a n d i ni ) 、特里马里l i ( t e l l m a g r a n d i n i i ) 、 异诃子素( i s o t 蹦出e b i n ) 、水杨梅素d ( g e i n i nd ) 、2 ，3 一二一氧一没食子酰一b d 一葡 萄耱、l ，2 ，3 三氧一没食子酰一b d 一葡萄糖、l ，2 ，3 ，6 一四一氧一没食子酰一b d 一葡萄糖、 楝木鞣质a ( c o m u s i i n a ) 、楝木鞣质b ( c o m u s i i n b ) 、株木鞣质c ( c o m l l s i i n c ) 、 楝木鞣质d ( c o m u s i i nd ) 、楝木鞣质e ( c o m u s i i ne ) 、楝木鞣质f ( c o n m s i i nf ) 、 楝木鞣质g ( c o m u s i i n g ) 、喜树鞣质a ( c 啪p t o t h i n a ) 和喜树鞣质b ( c 锄p t o t l l i n b ) 等【2 7 】【2 9 】f 3 5 l 3 6 1 。 ( 5 ) 其他成分类：山茱萸中富含多种维生素和矿物质，其中含有维生素a ( t 椰i na ) 、维生素c ( 、，i t a m i nc ) 、维生素b 2 ( v i t 锄i nb 2 ) 和维生素b 1 2 ( t a m i n b 1 2 ) 等；含有天冬氨酸( a s p ) ，谷氨酸( g l u ) 、丝氨酸( s e r ) 、苏氨酸( r 1 1 l r ) 、 亮氨酸( l e u ) ，丙氨酸( a l a ) 、赖氨酸( l y s ) 、组氨酸( h i s ) 和精氨酸( a r g ) 等1 4 种氨基酸；含有c a ，m g ，f e ，c u ，z n ，s e ，n a ，p 等2 1 种矿质元素口o l 【3 5 】1 3 7 】【3 8 1 。 二、山菜萸的药理作用 山茱萸果肉中含有多种具有一定药理和生理功能的化学成分，备受人们的 关注和青睐。我国历代中医都是以山茱萸的干果肉直接入药。近代相关的药理研 究表明，山茱萸含挥发油、有机酸和环烯醚萜苷类等多种化学成分，具有多种药 理作用： ( 一) 免疫调节作用 山茱萸水提物或醇提物均能增强体液免疫功能，促进正常与应激所致免疫功 能低下及环磷酰胺引起免疫功能抑制小鼠的溶血空斑形成细胞数，并能调节免疫 抑制剂一环磷酰胺一受抑制小鼠的皮肤迟发超敏反应恢复至接近正常水平3 9 】。 浙江工商大学硕士学位论文 山茱萸糖类亦有明显促进免疫反应作用【舯1 。抑制山茱萸提取液对免疫系统有一 定的影响，戴岳等研究表明山茱萸对体液免疫有一定的增强作用4 1 】；苗明三等 对山茱萸多糖的研究表明，山茱萸多糖在山茱萸中的含量较高，有较好的免疫兴 奋作用4 2 】； ( 二) 降血糖作用 山茱萸六味地黄丸制成的粉剂对偶氮磺胺性大鼠糖尿病有明显的降低血糖 和尿糖的作用。山原条二研究发现山茱萸中有效成分对链佐霉素形成的糖尿病大 鼠有降血糖作用，刘保林等报道山茱萸醇提取物有降低血糖、血清胆固醇、甘油 三酯的作用及抑制血小板集聚和降低血液粘滞度，进而治疗糖尿病的作用【4 3 1 。 ( 三) 抗炎、杀菌作用 山茱萸果实煎剂在体外能抑制金黄色葡萄球菌的生长，其1 ：l 煎剂对志贺 氏菌有抑制作用，用平板环杯法测得其抑菌圈直径可达1 3 1 8 姗。从山茱萸新 鲜果肉中可得一黑红色酸味液体，对伤寒、痢疾杆菌有抑制作用【3 9 】。其中没食 子酸是多种中草药抑菌的活性成分，同时熊果酸、齐墩果酸、b 一谷甾醇也是山茱 萸中起到抗炎、杀菌作用的主要物质4 ”。 ( 四) 抗休克、强心作用 山茱萸肉注射液有增加心肌收缩力，提高心脏效率，扩张外周血管，增强心 脏泵血，抑制血小板聚集和血栓形成的作用，对改善失血性休克有重要意义。有 实验研究表明，山茱萸注射液静注，有迅速明显升高血压的作用，对临床抢救有 肯定意义。 ( 五) 抗氧化作用 山茱萸鞣酸能抑制脂质过氧化，阻止脂肪分解，抑制肾上腺素和肾上腺皮 质激素促进脂肪分解的作用。山茱萸增加h b 的含量作用明显，且能抗疲劳、耐 缺氧和增强记忆力。 ( 六) 抗癌作用 山茱萸在体外能杀死腹水癌细胞。临床上用于放疗、化疗后白细胞减少症、 原发性肝癌、转移性肝癌等。熊果酸在体外能杀死培养细胞，o 1 2 5m 咖l 熊果 酸可杀死7 0 艾氏腹水癌细胞、8 7 s p 2 0 细胞和9 7 的小鼠淋巴细胞，使培养 的淋巴细胞几乎完全淋转、l l 一2 生成及l a k 细胞产生的能力；但腹腔注射熊果 6 浙江工商大学硕士学位论文 酸的小鼠以上三免疫指标明显升高。适宜浓度的马钱素在体内外对三指标有促进 作用，高浓度有抑制作用。 ( 七) 山茱萸总皂甙药理作用 山茱萸总皂甙是山茱萸主要成分之一，具有很强的药理作用，研究表明：山 茱萸总皂甙具有很明显的抑制免疫反应能力，赵武述等研究了山茱萸总皂甙抑制 小鼠免疫的体内效应及其对移植心脏存活的延长作用。体外实验表明：山茱萸总 皂甙可以抑制淋巴细胞转化、m l r ( 混合淋巴细胞反应) 、i l 2 ( 白细胞介素2 ) 产生、i l 2 受体表达及l a k ( 淋巴因子激活的杀伤细胞) 细胞诱导：尤其是对 细胞毒性t 细胞( c t l ) 在外源l l 2 推动下的增殖，或有t p a ( 组织多肽抗原) 存在下的增殖，山莱萸总皂甙的抑制作用会更加有效，且可以达到完全抑制 【4 4 l 【4 5 】。 山茱萸总皂甙可抑制t ，b 淋巴细胞的增殖，抑制犬鼠佐剂性关节炎的腹腔巨 噬细胞产生促炎性细胞因子t n f n 、i l 1 、i l 6 等，具有免疫抑制作用。总皂甙 还可明显抑制r r f n 和r i l i 诱导血管内皮细胞系e c v 3 0 4 表达粘附分子工 c a m l 和c d 4 4 ，并呈明显的量效关系【4 6 1 。 ( 八) 山茱萸马钱素药理作用m f 4 8 l 【4 9 】 马钱素又称番木鳖甙( 1 0 9 a j l i n ) ，有研究报道马钱素为白色粒状结晶，熔 点为1 8 2 ；其结构式如下： 图l - 2 马钱暴结构式 f 堙1 2s t n i c t l l r eo f l o g a n i i l 马钱素是一种重要的心血管活性物质，在预防心血管疾病、抗休克等方面效 果明显，同时马钱素在高浓度时还具有明显抑制小鼠淋巴细胞转化、i l 一2 的产生 和l a k 细胞生成的作用，浓度低时有促进作用，其临界浓度为o 1 2 5 咖l 。马钱 素纯制品特性也有报道，因其含量较高，可以分离其纯品进而对其性质进行深入 浙江工商大学硕士学位论文 的研究，如毒理学评价、抑菌效果等。 ( 九) 山茱萸熊果酸药理作用【5 0 】 熊果酸异名乌苏酸，乌索酸，争u r s o l i ca c i d ，u r s o n ，p n l n 0 1 ，m a l o l ； 化学名为u r s 1 2 - 2 8 - o i ca c i d ，3 h y d m x y _ ，( 3 p ) 一：分子式c 3 0 王4 8 0 3 ，分子量 4 5 6 6 8 ；其结构式如下： 图1 3 熊果酸结构式 f i g 1 3s t m c 眦o f u r s o l i ca c i d 熊果酸作用和用途主要表现在： ( 1 ) 中枢作用：具有明显的安定与降温作用，能明显降低大鼠的正常体温， 减少小鼠活动，协同戊巴比妥的睡眠作用和对抗戊四唑的惊厥作用。 ( 2 ) 抗菌：体外对革兰氏阳性菌，阴性菌和酵母菌有活性。最低抑菌浓度 ( u 咖l ) ：葡萄球菌3 0 0 ，革兰氏阳性菌5 0 4 0 0 ，革兰氏阴性菌2 0 0 一8 0 0 ，酵母 菌1 0 0 一7 0 0 。 ( 3 ) 抗炎：大鼠每天腹腔注射1 2 5m g ，k g 共7 天，有延缓植入羊毛球的发 炎过程，增加肝糖原，降低心和横纹肌糖原，有糖皮质激素样的作用。临床用作 胶原抑制剂。 ( 4 ) 毒性：小鼠腹腔注射l d 5 0 为6 8 0m 眺g ( 5 ) 降酶：动物实验1 0 0m 眺g 具有降低血清转氨酶的作用 ( 6 ) 抗癌：对体外肝癌细胞培养具有非常显著的抑制作用，能延长荷艾氏 腹水癌小鼠的生命。 第三节中草药有效成分的提取技术 中草药是我国宝贵的植物资源，具有多种天然活性成分，如生物碱、多糖、 浙江工商大学硕士学位论文 黄酮类、多酚类、皂甙类、蛋白质、氨基酸等，它们具有不同的分子组成、化学 结构。针对这一特性，人们往往根据不同提取对象采用不同的提取方法以达到最 佳的提取目的。目前，较为常用的几种提取方法如下： 一、溶剂回流提取法 溶剂回流提取法是根据中草药中各种成分在溶剂中的溶解性质，选用对活性 成分溶解度大，对不需要溶出成分溶解度小的溶剂，而将有效成分从药材组织内 溶解出来的方法。当溶剂加到中草药原料中时，溶剂由于扩散、渗透作用逐渐通 过细胞壁透入到细胞内，溶解了可溶性物质，而造成细胞内外的浓度差，于是细 胞内的浓溶液不断向外扩散，溶剂又不断进入药材组织细胞中，如此多次往返， 直至细胞内外溶液达到动态平衡，将此饱和溶液滤出，继续多次加入新溶剂，就 可以把所需要的成分近于完全溶出或大部分溶出【”i 。 在中草药有效成分提取过程中，溶剂的选择应遵循三个原则【5 2 】：溶剂对有 效成分溶解度大，对杂质溶解度小；溶剂不能与中药成分起化学反应；溶剂要经 济、易得、使用安全。常见的提取溶剂可以分为水、亲水性有机溶剂和亲脂性有 机溶剂三类，根据它们对各种物质的溶解性不同而选择作为适当的提取溶剂，可 以实现中草药中有效成分的提取。常用亲水性溶剂为乙醇，亲脂性溶剂如乙醚、 氯仿等，水作为一种强极性溶剂，通常与乙醇等配比使用，以实现某些成分的溶 出。该法一般需要大量有机溶剂，提取时间长，提取后的分离工作较为繁琐。 二、超声波辅助提取法 超声波是指频率高于2 0k h z 且无听觉效应的机械波，超声波提取法是一种 利用外场介入强化提取过程，用溶剂进行中草药中有效化学成分提取的一种方 法。提取过程是通过超声波产生的空化作用、机械效应和热效应实现的。超声空 化是指存在于物质中的微气核在超声场的作用下振动、生长和崩溃的过程，空化 作用产生局部的高温高压，能增强物质在溶剂中的溶解能力，与常规溶剂提取相 比，超声提取时问短、产率高、条件温和，超声波的粉碎、搅拌等特殊作用可打 破植物药材的细胞壁，以使溶媒尽快渗透到药材细胞中，溶出其化学成分 【5 3 l 【5 4 】【5 5 】。相关的研究报道已经很多，如对中药中姜黄素、黄芩昔【5 7 】、曼陀螺 碱【5 龃等的超声提取研究。另外，超声波提取中草药还存在有时测定结果不稳定 9 浙江工商大学硕士学位论文 现象，超声波在提取过程中是否对有效成分及某些物质的性质有影响也要进一步 研究【5 9 】。 三、超临界流体提取技术( s u p e 卜c r i t i c a lf l u i de x t r a c t i o n ，s c f e ) 超临界流体提取技术( s u p e h r i t i c a ln u j de x 仃a c 6 0 n ，s c f e ) 是近二十年来发展起 来的一种高新提取技术，超临界流体是指物质处于临界温度和临界压力以上时的 状态6 0 1 。超临界流体相对液体和气体而言有其特殊的性质，正是因为超临界流 体具有接近液体的密度，和接近气体的黏度，使其兼具气液的性质，因而具有很 好的提取效果。2 0 世纪4 0 年代有学者专门从事相关研究，7 0 ，8 0 年代各界对 s c f e 逐渐重视起来，欧洲建造了固体物料s c f e 工厂，德国建造了脱咖啡因工 厂，法、英建造了提取啤酒花工厂。近2 0 年来s c f e 在石油、医药、食品、化 工等领域不断应用。在一些新兴的领域如超临界流体成核、超临界条件下酶催化、 水处理等方面也得到广泛应用。很多学者对超临界流体技术进行了报道，著述也 日渐增多。 近年来，超临界流体提取技术在化工、医药、石油和高分子等领域有着广泛 的应用。随着科研工作者的深入研究，超临界流体特别是超临界c 0 2 技术在食 品工业中得到了广泛的应用，主要包括有效成分的提取、有害成分的脱除等方面。 有害成分如脱咖啡因、烟草中尼古丁的脱除，有效成分如各类油脂、生理活性物 质、色素、酶制剂、香精香料的提取及天然活性物质，特别是中草药中有效成分 的提取等。中草药有效成分提取包括生物碱、香豆素和木脂素、黄酮、醌和糖苷 类的提取。现今，超临界流体提取技术已经渗入到食品工业很多方面，在该领域 中的应用还包括啤酒花、色素物质提取、酶类产品应用、食品成分分析等。超 临界流体提取在天然产物提取及食品工业中应用较多流体是c 0 2 ，这是因为c 0 2 操作条件温和，并且具有诸多优点1 6 l 】【6 2 1 ： ( 1 ) c 0 2 无色、无昧、无毒，且通常条件下为气体，无溶剂残留问题； ( 2 ) 提取温度比较低，适于对湿、热、光敏感等成分提取； ( 3 ) 超临界c 0 2 溶解能力和渗透能力强，扩散速度快，且是在连续流动条 件下进行，提取产物不断被分离，提取完全； ( 4 ) c 0 2 价廉易得，临界压力和温度比较低，操作上容易实现，并可循环 使用，使产品成本降低； 0 浙江工商大学硕士学位论文 ( 5 ) c 0 2 只对溶质起作用，不改变溶质之外的任何成分或原料基体，对环 保有利： 在实际提取过程中，单一溶剂如c 0 2 提取效率相对较低，需要加入具有辅 助效应的辅助剂，如水，丙酮，乙醇等，可以很大程度的提高提取效率。 四、微波辅助提取技术( m i c r o w a v e a s s i s t e de x t m c t i o n ，m a e ) 微波辅助提取技术( m i c m w a v e 嬲s i s t e de x t r a c t i o n ，m a e ) 是与传统溶剂提取 法结合而形成的一种新型的提取手段。上个世纪9 0 年代微波技术开始在天然植 物有效成分的提取领域的应用l 。微波是一种电磁波，频率范围在 3 0 0 m h z 3 0 0 g h z 之间。微波提取技术是物料吸收微波能后通过偶极子旋转和离 子传导两种方式由内外同时加热，而传统的热处理是以热传导、热辐射等方式由 外向内进行，温度上升缓慢。因此使用微波提取技术可以大大缩短加热时间，提 高提取率。其提取机理首先是由于微波产生的电磁场加速了被提取成分向提取溶 剂界面扩散的速度。例如以水为提取溶剂时，在微波辐射下水分子处于高能级的 激发态即不稳定态，它通过汽化和释放自身能量回到基态的稳定状态，所释放的 能量传递给其它物质分子即被提取物质从而加速了被提取物质的热运动，缩短了 被提取部分分子由物料内部扩散到提取溶剂界面的时间，从而使提取速率提高数 倍。其次是由于吸收了微波能使得被提取物质的细胞内部温度迅速上升，细胞内 外形成压力差导致细胞壁破裂，从而使细胞内成分在较低温度下便可进入介质即 提取溶剂并溶解【洲。 天然有机化合物的微波提取方法，是通过浸没在提取剂中的微波辐射待提 取的样品，使其超微结构的特性遭到破坏。由于所用的提取剂是微波较容易穿透 的，因而微波可自由地通过提取剂，并迅速加热提取样品的内腺系和维管系中的 残余水，从而在细胞内部产生热应力，使提取物料的细胞结构因为细胞内部产生 的热应力而破裂，且细胞内外的温度差加快了目标产物与溶剂接触的速度。例如： 该技术用于薄荷香精油的典型提取工艺仅费时约3 0 m i n 。相比之下，采用传统的 水蒸汽蒸馏提取法时，若取得相同的收率，则费时超过9 0m i n 【6 5 l 。 另外，在中草药有效化学成分的提取过程中，半仿生提取、旋流提取和加 酶提取【删等新技术也得到了越来越深入的研究和越来越广泛的应用。 浙江工商大学硕士学位论文 第四节本文研究目的与内容 中草药药理作用明显，价值巨大，但目前正面临着加快中药现代化的问题， 其中有效成分的提取与精制是关键。超高压技术用于中草药的提取可以加速有效 成分的溶出、提高提取效率，同时高压处理可以杀灭部分微生物，使提取与杀菌 一步完成。高压可能改变细胞质构，对中草药中各类物质理化性质产生影响。同 时，超高压提取技术是一种冷提取技术，在提取过程中，不会产生高温，可以使 药材的有效成分的活性得到有效的保存，符合人们回归自然的理念，适应现在提 取技术发展趋势。 山茱萸是我国名方“六味地黄丸”、“十全大补丸”的主要原料，具有明显 的药用价值。世界范围内山茱萸共有1 4 属1 0 0 多种，以我国浙江产山茱萸品质 较优，产量较大，而产品多以原料形式出售，经济效益不显著。如能进行深度开 发，生产为保健产品，将弥补经济效益不显著的劣势，带动产区经济的发展。 超高压技术在食品工业中的应用己日益广泛，优势明显，本文创新性地采用 超高压提取技术对山茱萸有效成分进行提取工艺研究，并考察超高压提取参数对 总皂甙、熊果酸和马钱素提取得率的影响，进而探索了超高压对山茱萸有效成分 的提取机理。全文主要包括三部分内容： ( 1 ) 超高压提取山茱萸中总皂甙、熊果酸和马钱素的工艺研究； ( 2 ) 超高压提取与溶剂回流提取和微波辅助提取方法对比，进一步考察了 超高压提取技术的优劣； ( 3 ) 超高压提取机理的初步研究。 1 2 浙江工商大学硕士学位论文 第二章超高压提取山茱萸中总皂甙的研究 传统的中药提取工艺多采用热加工的方式，一般而言，它会破坏很多有效的 活性成分。超高压加工技术是冷加工技术，不仅能有效地减少对中草药中有效成 分的破坏，提高药效，而且能提高得率，减少能耗，降低成本，是一种具有广阔 应用前景的新工艺。超高压可用于中药提取中药剂的冷灭菌、中药提取时的细胞 破碎、中药有效成分的浸提等。中药的超高压浸提是最有应用前景的新技