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中藥的提取分離,是制劑過程中必不可少的關(guān)鍵工序,是改進藥物劑型,提高產(chǎn)品質(zhì)量,增加藥物新品種,提高產(chǎn)品在市場上競爭力的關(guān)鍵環(huán)節(jié), 超臨界流體萃取技術(shù)(Supercritical Fluid Extraction,簡稱SFE)作為一種清潔、高效及較好的選擇性的新型分離方法,在天然產(chǎn)物有效成分提取與分離,生產(chǎn)高經(jīng)濟附加值產(chǎn)品方面展現(xiàn)出勃勃生機。

一、概述

超臨界流體是指超臨界溫度(Tc)和臨界壓力(Pc)狀態(tài)下的高密度流體,例如:二氧化碳、氨氣、乙烯、丙烷、丙烯、水等。與常溫常壓下的氣體和液體比較,超臨界流體具有兩個特性:其一,密度接近于液體,具有類似液體的高密度;其二,粘度又接近于氣體,具有類似氣體的低黏度。因此擴散系數(shù)約比普通液體大100倍。由于同時具有類似液體的高密度和類似氣體的低黏度,故超臨界流體既具有液體對溶質(zhì)溶解度較大的特點,又具有氣體易于擴散和運動的特性,其傳質(zhì)速率大大高于液相過程。中藥中的許多成分都能被其溶解,并且隨著壓力的增大,溶解度增加。超臨界流體可以是單一的,也可以是復(fù)合的。添加適量的夾帶劑可以大大增加其溶解性和選擇性。在能作為超臨界流體的化合物中,CO2由于其性質(zhì)穩(wěn)定、無毒、不易燃易爆、價廉以及較低的臨界壓力(7.37MPa)和較低的臨界溫度(31.05℃),在醫(yī)藥行業(yè)已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。

二、在中藥提取分離中的優(yōu)勢

用超臨界CO2進行中藥研究開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化,和中藥傳統(tǒng)方法相比,具有許多獨特的優(yōu)點:

一是提取完全,能充分利用中藥資源。由于超臨界CO2的溶解能力和滲透能力強,擴散速度快,且是在連續(xù)動態(tài)條件下進行,萃取出的產(chǎn)物不斷地被帶走,因而提取較完全,這一優(yōu)勢在揮發(fā)油提取中表現(xiàn)得非常明顯。同時,隨著超臨界CO2技術(shù)的不斷進步,全氟聚醚碳酸銨(PFPE)的應(yīng)用,把超臨界CO2擴展到水溶液體系,使得難以提取的強極性化合物如蛋白質(zhì)等的提取已成為可能。

二是超臨界CO2臨界溫度低,操作溫度低,能較完好地保存中藥有效成分不被破壞,不發(fā)生次生化。因此,特別適合那些對熱敏感性強、容易氧化分解破壞的成分的提取,能最大程度地保持各組分的原有特性。

三是提取時間快、生產(chǎn)周期短。超臨界CO2提取循環(huán)一開始,分離便開始進行。一般提取10min便有成分分離析出,2—4h左右便可完全提取。同時,它不需濃縮等步驟,即使加入夾帶劑,也可通過分離功能除去或只是簡單濃縮。

四是超臨界CO2提取,操作參數(shù)容易控制,因此,有效成分及產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。

五是超臨界CO2還具滅菌作用,有利于保證和提高產(chǎn)品質(zhì)量。

六是超臨界流體萃取應(yīng)用于分析或與GC、IR、MS、LC 等聯(lián)用成為一種高效的分析手段。能夠?qū)崿F(xiàn)中藥有效成分的高效、快速、準確分析。

七是與其他超臨界流體相比,CO2臨界壓力適中,在實際操作中,其使用壓力范圍有利于工業(yè)化生產(chǎn)。

三、在中藥提取分離中的應(yīng)用

近年來,超臨界流體萃取研究開發(fā)仍主要集中于單味藥,而復(fù)方的研究與開發(fā)僅有少量報道。

(一)在單味藥提取分離中的應(yīng)用

西德Saarland大學(xué)的Stahl教授對許多藥用植物采用SFE法對其有效成分(如各種生物堿,芳香性及油性組分)實現(xiàn)了滿意的分離。日本學(xué)者宮地洋等從藥用植物蛇床子、桑白皮、甘草根、紫草、紅花、月見草中提取了有效成分。目前為實現(xiàn)對中藥的生物堿、黃酮、皂苷類等極性大的有效成分的提取,添加夾帶劑及增加壓力而改善流體溶解性質(zhì)的研究亦受到重視。

(二)在復(fù)方提取分離中的應(yīng)用

傳統(tǒng)中醫(yī)藥理論是以整體觀念為指導(dǎo)思想,中藥在臨床上應(yīng)用主要以復(fù)方形式給藥,復(fù)方應(yīng)混合提取。復(fù)方中有效成分或有效部位組成復(fù)雜,提取難度較大,鑒別困難,如何將超臨界流體萃取應(yīng)用到中藥復(fù)方的提取過程中還有一系列問題待進一步研究和探討。葛發(fā)歡等研究了復(fù)方丹參、降香的超臨界CO2萃取方法。郁威等研究了在不同工藝條件下用超臨界CO2萃取法分別對單味當(dāng)歸、單味川芎和復(fù)方當(dāng)歸川芎進行萃取,結(jié)果發(fā)現(xiàn)復(fù)方產(chǎn)物的提取率明顯高于單味產(chǎn)物的提取率之和。

四、在中藥提取分離中的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用

最早將超臨界CO2萃取技術(shù)應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)的是美國通用食品公司,之后法、英、德等國也很快將該技術(shù)應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)中。上世紀90年代初,中國開始了超臨界萃取技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化工作,發(fā)展速度很快。實現(xiàn)了超臨界流體萃取技術(shù)從理論研究、中小水平向大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的轉(zhuǎn)變,使中國在該領(lǐng)域的研究、應(yīng)用已同國際接軌,在某些方面達到了國際領(lǐng)先水平。目前,超臨界萃取技術(shù)已應(yīng)用于部分中藥材大批量萃取生產(chǎn)?，F(xiàn)在國內(nèi)已廣泛應(yīng)用超臨界萃取技術(shù)從沙棘籽中萃取沙棘油,并有數(shù)個廠家形成年產(chǎn)20t以上沙棘油的生產(chǎn)能力。

五、結(jié)語

超臨界萃取技術(shù)具有傳統(tǒng)提取方法無法比擬的優(yōu)勢,可以比較容易地從中藥中發(fā)現(xiàn)新成分,從而發(fā)現(xiàn)新的藥理活性成分,開發(fā)新藥。如能進一步加強在中藥復(fù)方制劑中的運用與開發(fā),結(jié)合藥效物質(zhì)基礎(chǔ)研究,推進超臨界提取工藝標準的制定,相信,超臨界流體萃取技術(shù)在中藥領(lǐng)域中將具有更廣闊的發(fā)展前景。

(作者單位:九芝堂股份有限公司)