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中藥提取新技術

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中藥提取新技術

發布日期:2019-09-09 15:25 來源:http://www.dujapu.icu 點擊:

2007年3月21日,中華人民共和國科學技術部、國家食品藥品監督管理總局等國務院16部委制定發布的《國家中醫藥創新發展規劃綱要( 2006—2020 年) 》( 簡稱《綱要》) 指出,中成藥產品要達到“三效”( 高效、速效、長效) 、“三小”( 劑量小、毒性小、副作用小) 和“三方便”( 儲存方便、攜帶方便、服用方便) 的要求。提取作為中藥由原料藥制成中成藥的關鍵環節,提取技術直接影響著藥品質量、藥材資源利用率、生產效率及經濟效益。傳統的提取方法是以加熱回流提取、滲漉提 取為主,然而,傳統方法提取范圍廣、選擇性差,容易浸出大量雜質,給后續工藝帶來很大困難,并且有效成分容易分解或損失,轉移率低。目前,生產上大多采用多能提取罐、滲漉罐、動態提取罐和熱回流提取濃縮機組等間歇式提取設備,但存在有效成分損耗大、雜質多、效率低、能耗大等問題。
《綱要》中指出,中藥制藥工業生產工藝和工程化技術落后,生產效率和綜合利用能力低下,缺乏標準化的專用制藥工業裝備,要加強符合中成藥生產特點的新工藝、新技術、新裝備的研究開發,提高中藥制造業的現代化水平。近幾十年來,出現了超聲法、微波提取、超臨界流體萃取、半仿生提取、酶法提取、動態逆流提取、減壓沸騰提取等多種新技術,但大多還處于實驗室研究、小試或中試階段,還未廣泛用于大規模工業化生產,沒能改變傳統提取方法為主導的生產現狀。
1 提取新技術現狀
1.1 超聲提取法
早在 20 世紀 50 年代,人們就利用超聲波來提取花生油、啤酒花中的苦味素以及魚組織中的魚油等。超聲提取技術的原理是利用超聲的空化效應、熱效應和機械效應,超聲的空化效應使植物細胞破裂,熱效應使分散介質或藥材的溫度升高而促使有效成分溶解,機械效應使介質質點產生振動而強化介質的擴散與傳質。與傳統提取方法相比,超聲法具有提取速度快、溶劑用量少、提取率高、不影響物質活性與化學結構的特點。超聲提取可用于酸類、多糖類、黃酮類、皂苷類、蒽醌類等多種成分的提取。在生產設備上,超聲提取可與超臨界法、連續逆流等設備結合起來,輔助、強化提取效果,但要用于大規模生產,其設備自身的放大問題還需要突破。
1.2 微波提取法
1986 年,匈牙利學者 Ganzler 等首次報道利用微波能從土壤、種子、食品、飼料中分離各種類型的化合物。微波提取法的原理是極性分子接受微波輻射能量后,分子偶極旋轉碰撞而產生熱效應,使細胞內的水分子吸收微波而升溫,進而使細胞內壓增大,細胞壁破裂,細胞內有效成分自動流出,進入萃取溶劑中而被溶解。較于傳統提取方法: 微波能使物質產生很強的內熱效應,內外同時加熱,無熱阻,加熱速度快,且不需要使用蒸氣作為熱源,節能效果顯著; 提取溫度60~70 ℃ ,提取時間短,使提取率和目標組分含量提高,藥渣中有效成分殘存量大大降低,藥材利用率大幅度提高;微波是交變頻電磁波,隨電流而產生,其功率密度可調節控制,提取溫度、時間、流量、壓力等參數可通過傳感器、變頻器調節控制,利于實現自動化控制和連續化操作。但微波提取時,被提取物質必須是極性物質,才能吸收使微波能,使其轉化為熱能。在中藥領域,微波已廣泛用于從植物藥材中提取多糖、多酚類、黃酮類、內酯類、揮發油、色素等的活性成分。在制藥行業,微波的提取設備多用于大專院校、科研院所和企業小試、中試。微波還存在穿透深度有限、微波泄露等問題,對設備的密閉性和安全性以及周圍環境的要求較高,如何保證微波輻射的能量密度、輻射安全,以及如何與連續逆流提取等其他技術的有機結合,是以后的研究熱點。
1.3 超臨界流體萃取法
超臨界流體萃取技術是20世紀60年代興起的一種新型分離技術,是世界范圍內近幾十年來新興的研究熱點。2003年,國家食品藥品監督管理局批準超臨界二氧化碳萃取中藥有效成分的技術在江蘇康緣藥業有限公司開始產業化應用,2006 年,國家中醫藥管理局推薦的“超臨界二氧化碳萃取中藥有效成分產業化應用技術”獲得國家技術發明二等獎。超臨界流體( SCF) 是處于臨界溫度和臨界壓力以上的流體,流體既具有與氣體類似的高擴散系數和低黏度,又具有與液體相近的密度和對物質良好的溶解能力。通過調節溫度和壓力可以改變超臨界流體的溶解能力,選擇性地把極性不同、沸點不同、相對分子質量大小不一的物質萃取出來。目前,CO2超臨界流體萃取技術應用廣泛,萃取溫度低,適合于熱敏性物質的提取,而且提取速度快、效率高、選擇性好,無溶劑殘留。超臨界提取還存在一些局限性,與其他方法比較,其收率、化學成分存在很大差異,超臨界法對極性大的物質或相對分子質量偏大的物質提取率差,需加入合適的夾帶劑。超臨界流體處于高壓強狀態,超臨界萃取裝置需要高壓設備,其工程化面臨著基礎研究薄弱、設備壓力高、投資大等問題,且設備容量有限,需間歇投料操作,頻繁拆卸影響密封件的壽命和安全性,大規模推廣應用的瓶頸還需
突破。
1.4 半仿生提取法
張兆旺等于1995年提出了“半仿生提取法”( 簡稱SBE法) ,該法突破了近半個世紀水煎醇沉的傳統模式,將中藥口服給藥的傳統與現代生物藥劑學的理論相結合,模擬口服給藥及藥物經胃腸道轉運的特點,為消化道給藥中藥制劑設計了一種新的提取工藝:將藥料先用一定pH 的酸水提取,繼以用一定pH的堿水提取,提取液分別濾過、濃縮,制成制劑。半仿生提取法既符合中醫藥學重視中藥和方劑以綜合發揮藥效的傳統理論和經驗,又同西醫藥學重視單體有效成分和動物試驗指標評價藥效與安全性的現代科技接軌。但該法仍沿襲傳統的高溫煎煮法,有效成分易被分解破壞,目前對該法的研究基本上以考察指標成分與提取率為指標來評價提取效果,能否進行更大范圍的推廣應用,還需結合藥品的安全、有效、穩定、可控來進行深入對比研究。目前還未見本法應用于生產的報道,這種工藝手段的采用將依據學科理論及制藥條件、設備、工藝水平的發展而不斷成熟與完善。
1.5 酶提取法
20 世紀 90 年代,國內學者開始將生物酶用于天然藥物及中藥的輔助提取,以達到提高有效成分浸出率的目的。在國內,上海中藥一廠首先應用酶法成功的制備了生脈口服液。目前,酶法在動物類藥材的提取應用方面較為廣泛。纖維素酶主要用于以纖維素為主的中藥材提取其有效成分,能提高有效成分的收率。侯嶸嶠等首先將工業纖維素酶應用于中藥及藥渣中,將纖維素降解為β-葡萄糖,變渣為藥。
生物酶解提取技術就是利用反應高度專一的酶來降解植物細胞壁的成分,破壞細胞壁而提高有效成分的提取率。生物酶法提高了提取收率,減低了溶劑消耗量; 中藥制劑的雜質大多為淀粉、果膠、蛋白質等,酶解法對植物中大多數雜質進行選擇性的降解,有利于提取分離,同時還綜合利用藥渣,變廢為寶。但酶法對實驗條件要求較高,酶的最佳溫度和最佳 pH必須嚴格控制在很小的范圍內,還需要考慮酶的濃度、底物的濃度、抑制劑和激動劑等對提取物的影響;酶解過程中還可能存在某些成分的變化,影響產物的純度和得率,其對藥效是否有影響還需進一步研究。
1.6 動態逆流提取
動態逆流提取技術是近10年來應用于中藥提取領域的新技術之一。它是通過多個提取單元之間物料和溶劑的合理濃度梯度排列和相應的流程配置,結合物料的粒度、提取單元組數、溫度和溶媒用量,循環組合,對物料進行提取的一種新技術。該技術與傳統方法相比,具有顯著的優點,提取收率和提取效率高、能連續生產、應用范圍廣、生產成本低。常見的有罐組式動態逆流提取設備、螺旋式連續逆流提取設備、U 型槽式逆流提取機、平轉式連續提取器、千代田式L 型連續浸出器等,還可采用微波、超聲波、電磁等手段進行強化以加速浸取過程。
罐組式動態逆流提取是將2個以上的動態提取罐機組串聯,提取溶媒沿著罐組內各罐藥料的溶質濃度梯度逆向地由低向高順次輸送通過各罐,并與藥料保持一定提取時間并多次套用。該技術集萃取、重滲漉、動態和逆流技術為一體,具有多種用途,與傳統提取方法比較,提取率高,生產能耗少,成本低,且對生產設備要求不高,大多數廠家通過對現有多功能提取罐進行設備改造,即可建成罐組式動態逆流提取設備。螺旋式連續逆流提取裝置中,藥材從加料口進入,被螺旋輸送器緩慢推移到水平管,再推移到出料口,排除藥渣,溶劑從出料口的下方逆向往加料口流動,滲漉液由加料口的下方引出收集。但存在溶劑用量大、周轉量大等缺點,在規模放大時,螺旋輸送器的軸功率需求和軸的直徑都會大幅度增加。也有將超聲波振蕩器應用于連續逆流浸提設備,以進一步提高浸提效率。
1.7 減壓沸騰提取法
近幾年提出了減壓提取法,并有用于中藥提取的減壓提取裝置,為改進中藥提取工藝開辟了新的路徑。減壓沸騰提取,根據理想氣體狀態方程式 P1V1T1= P2V2T2、拉烏爾定律及道爾頓定律等物理學原理,可以在普通真空機械差不多都能達到的真空條件下使提取溶劑的沸騰溫度降低,水提溫度在 55~100℃,醇提溫度在42~78℃。減壓提取法提高了熱敏性有效成分的含量,提高了藥材的利用率,節省物料,相對較低的提取溫度使藥材中的大分子無效成分難以水解,提取液中雜質含量大為減少。減壓提取法并沒有徹底改變傳統工藝的煎煮方法,仍通過藥材與溶媒共煎煮而溶解出有效成分,傳承和保留了中醫藥的核心和精髓。而且不像其他新技術需要高成本投入。但是提取工藝的適宜性、減壓提取物的藥效、安全性等問題還需要進一步探討。
1.8 超高壓提取
超高壓提取技術是將原料與溶劑混合液加壓至100MPa以上,保持一定時間,使細胞內外液壓力達到平衡,再瞬間釋放壓力,細胞內外滲透壓力差忽然增大,細胞內有效物質流出。提取過程分為預處理、升壓、保壓、卸壓、分離純化等階段。超高壓提取技術在中藥中已有應用于多糖類、黃酮類、皂苷類、生物堿、有機酸類等物質的提取的研究。其特點是提取時間短、提取率高、在常溫下提取、操作簡便。其研究還處于起步階段,其技術的適應性、傳質機制還有待深入研究。超高壓設備包括超高壓容器、高壓泵、油槽、卸壓閥以及超高壓管道等部件,高壓設備價格昂貴,一次性投資較大,間歇操作,設備的密封、強度、壽命等產業化難度大,超高壓提取技術的產業化應用還亟需技術和理論研究。

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