鄧 勇,張學(xué)敏,張貴英,楊樹梅,周 利,陳聲才,陳 曄,鄒金鑫,龍來早
(貴州省化工研究院,貴州貴陽(yáng) 550002)
中草藥中有效成分的提取是中藥生產(chǎn)過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié),其工藝的選擇直接關(guān)系到被提取物的藥效。目前,生物醫(yī)藥領(lǐng)域蓬勃發(fā)展,世界各國(guó)都非常關(guān)注天然產(chǎn)物在新藥研制領(lǐng)域的應(yīng)用。因此探明中草藥中有效成分提取、分離的機(jī)制、優(yōu)化提取工藝等逐漸成為中藥生產(chǎn)和研究的重點(diǎn)環(huán)節(jié)和內(nèi)容。本文總結(jié)了目前研究較為活躍的幾種中草藥提取分離新技術(shù),分析了這些新技術(shù)存在的部分缺點(diǎn)等問題,以期為今后中草藥提取和分離方面的研究提供一定的參考。
超高壓提取技術(shù)廣泛應(yīng)用于食品、生物醫(yī)藥、化工等諸多領(lǐng)域[1]。超高壓提取的原理是在常溫或較低溫度下,迅速施加巨大的壓力,然后保持壓力一段時(shí)間,在極高壓力的作用下溶劑迅速滲透到提取固體內(nèi)部,提取物質(zhì)快速溶解在溶劑中,然后再迅速卸壓,植物的細(xì)胞壁內(nèi)外瞬間產(chǎn)生極高的滲透壓力,提取物質(zhì)隨溶劑迅速擴(kuò)散到細(xì)胞壁外。目前,超高壓提取廣泛應(yīng)用于中草藥中有效化學(xué)成分的提取。尹琳琳等[2]以超高壓提取法研究莧菜紅色素提取工藝、并對(duì)紅色素進(jìn)行穩(wěn)定性分析。結(jié)果表明:超高壓提取技術(shù)與傳統(tǒng)的乙醇溶劑提取法相比具有顯著優(yōu)勢(shì)。張唯等[3]以玫瑰花為原料,玫瑰花色苷提取量為指標(biāo),利用響應(yīng)面法對(duì)常溫下超高壓提取玫瑰花色苷的條件進(jìn)行優(yōu)化,并探討其穩(wěn)定性。結(jié)果顯示:超高壓提取技術(shù)提取的玫瑰花色苷具有更高的提取效率和穩(wěn)定性。
超高壓提取技術(shù)的特點(diǎn)為:低溫度要求、適用范圍廣、提取時(shí)間短、提取效率高。但是,超高壓提取技術(shù)所需配備的設(shè)備較為昂貴是其面臨的主要問題[4]。
超聲波提取分離主要是依據(jù)物質(zhì)中有效成分和有效成分群體的存在狀態(tài)、極性、溶解性等設(shè)計(jì)的一項(xiàng)學(xué)科、合理利用超聲波振動(dòng)的方法進(jìn)行提取的新工藝,使溶劑快速地進(jìn)入固體物質(zhì)中,將其物質(zhì)所含的有機(jī)成分盡可能完全地溶于溶劑之中,得到多成分混合提取液。利用超聲波技術(shù)來強(qiáng)化提取分離過程,可有效提高提取分離率,縮短提取時(shí)間、節(jié)約成本、甚至還可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量[5]。
超聲提取法廣泛應(yīng)用于中草藥中有效成分的提取,如劉鈞發(fā)等[6]比較了水提法和超聲法對(duì)靈芝多糖的提取效果,通過對(duì)兩種方法提取的多糖進(jìn)行對(duì)比分析,發(fā)現(xiàn)超聲提取的靈芝多糖和熱水提取的靈芝多糖相比具有更高的抗氧化活性。張杰[7]用超聲提取工藝對(duì)蛹蟲草多糖進(jìn)行提取并對(duì)其提取物的活性進(jìn)行了分析。發(fā)現(xiàn)蛹蟲草多糖顯示出較強(qiáng)的抗氧化活性。
超聲提取存在一定的缺陷。提取體系吸收超聲波后會(huì)引起提取體系溫度升高,容易導(dǎo)致某些提取物的有效組分性質(zhì)發(fā)生變化,如氧化等。超聲波的衰減也會(huì)影響到提取效果,實(shí)現(xiàn)工業(yè)化較困難[8]。
加壓溶劑提取是一種在較高溫度和壓力下,用有機(jī)溶劑萃取固體或半固體樣品的方法。該方法已廣泛應(yīng)用于藥物分析、食品、農(nóng)檢、中藥提取等諸多領(lǐng)域當(dāng)中。加壓溶劑提取技術(shù)的原理是在密閉容器內(nèi),通過升高壓力使提取溶劑的沸點(diǎn)相應(yīng)升高,從而使提取過程在較高溶劑沸點(diǎn)的狀態(tài)下進(jìn)行。高溫可提高溶解度,加快溶解速度,同時(shí)高溫還可起到破壞固體基質(zhì)結(jié)構(gòu)的作用[9]。
加壓溶劑提取法具有自動(dòng)化程度高、萃取時(shí)間短、萃取溶劑用量少、樣品適應(yīng)性強(qiáng)、提取效率高等諸多優(yōu)點(diǎn)。影響因素主要有溶劑、料液比、壓力、溫度等。加壓溶劑提取法已用于多種中藥化學(xué)成分的提取分離,如茶葉中的多酚[10]、蘋果果中的多酚[11]等,以及異黃酮、類胡蘿卜素等[12-13]。
組織破碎提取法是在室溫和適當(dāng)?shù)娜軇┲校瑢⒐腆w物質(zhì)破碎成細(xì)微顆粒,同時(shí)結(jié)合高速攪拌、振動(dòng)、負(fù)壓滲濾等方法,使固體微粒中的化合物迅速達(dá)到組織內(nèi)外的物料平衡,再經(jīng)過過濾達(dá)到分離的目的。組織破碎提取法適用于植物軟、硬部分中化學(xué)組分的提取,提取時(shí)顆粒度通??刂圃?0~60目范圍[14]。
與傳統(tǒng)的提取方法相比,組織破碎提取法適用范圍較廣,具有高效、快速及不破壞熱敏成分等優(yōu)點(diǎn)。影響組織破碎提取提取效果的因素有溶劑的選擇、料液比、溫度、時(shí)間等。組織破碎提取法吸收了傳統(tǒng)的粉碎、攪拌、振動(dòng)、浸漬及萃取等技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),提取時(shí)間較常規(guī)方法大大縮短,有較大的應(yīng)用前景。
免加熱提取法是通過對(duì)體系施加交變壓強(qiáng),強(qiáng)制改變細(xì)胞形狀和細(xì)胞內(nèi)外的滲透壓,促使溶劑反復(fù)穿透細(xì)胞壁,將細(xì)胞內(nèi)的組分高效地轉(zhuǎn)移到細(xì)胞外,過濾掉固體雜質(zhì),低溫干燥空氣干燥即得到提取物。免加熱提取法的特點(diǎn)是采用壓力的變換改變細(xì)胞內(nèi)外的滲透壓,在較低的溫度條件下完成提取。該法適用于熱敏性物質(zhì),可避免高溫引起的有效成分破壞,提取物疏松的結(jié)構(gòu)更加有利于提取率的提高。目前,免加熱提取法已在龍血竭、大黃、水蛭、大蒜、辣椒等中有效成分提取研究[15-17]中得到應(yīng)用。免加熱提取法利用壓力交變法為基礎(chǔ),在工業(yè)應(yīng)用上具有一定的設(shè)備復(fù)雜性和安全性問題,需要進(jìn)一步研究解決。
分子印跡技術(shù)是以擬吸附的目標(biāo)分子作為模板分子制備具有特異性識(shí)別能力聚合物的技術(shù)。將模板分子、功能單體、交聯(lián)劑、致孔劑的混合體系引發(fā)聚合,得到包含模板分子的聚合物,再去除模板分子,聚合物中便留下與模板分子空間上高度匹配的三維空穴,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)分子的特異性識(shí)別能力。
分子印跡技術(shù)在中藥活性成分提取分離中的應(yīng)用較為廣泛[18],如豆鵬飛[19]以槲皮素為模板分子,采用沉淀聚合法制備得到槲皮素分子印跡聚合物并對(duì)其性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明經(jīng)制備的槲皮素分子印跡聚合物處理后的油茶殼提取液中槲皮素的含量能達(dá)到83%,說明了槲皮素分子印跡固相萃取對(duì)實(shí)際油茶殼樣品中槲皮素具有較好的提純效果。張鵬慧等[20]采以花旗松素作為模板分子合成花旗松素分子印跡聚合物。制備得到的聚合物對(duì)花旗松素具有良好的吸附性能。
分子印跡技術(shù)存在一定的不足之處,分子印跡聚合物作為高效液相色譜固定相時(shí)較不穩(wěn)定,天然產(chǎn)物模板分子難以獲得,應(yīng)用范圍有限。目前分子印跡技術(shù)需要突破的難點(diǎn)為聚合物在水相中的應(yīng)用,新型功能單體和交聯(lián)劑的開發(fā)和應(yīng)用。由于分子印跡聚合物對(duì)目標(biāo)分子具有極高的選擇性,使得該技術(shù)在中草藥有效成分的分離和純化方面具有十分廣闊的應(yīng)用前景。
除了以上列出的技術(shù)之外,還有很多中藥提取技術(shù),實(shí)際應(yīng)用時(shí)應(yīng)從多方面綜合考慮。設(shè)計(jì)具有提取效率高、有效成分損失小、質(zhì)量穩(wěn)定的提取工藝。盡管目前中草藥提取的方法很多,但真正實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的仍然多為傳統(tǒng)的提取技術(shù),傳統(tǒng)方法投資少,便于操作,但存在有效成分損失大、提取時(shí)間長(zhǎng)、工序繁雜、提取率低等缺點(diǎn)。因此,在中草藥提取方面既要結(jié)合傳統(tǒng)的提取方法,又要不斷地開發(fā)新的提取方法,新老結(jié)合,才能有效的將新技術(shù)的成本等問題控制下來,讓新技術(shù)更好的服務(wù)于中草藥分離提純的研究領(lǐng)域。