中药的化学成所含成份十分复杂,既有含有多种有效成份,又有无效成份,也包含有毒成份。提取其有效成分并进一步加以分离、纯化,得到有效单体是中药研究领域中的一项重要内容。中药提取就是利用一些技术最大限度提取其中有效成份,使得中药制剂的内在质量和临床治疗效果提高,使中药的效果得以最大限度的发挥。
中药的提取是中药生产过程重要的单元操作,其工艺方法、工艺流程的选择和设备配置都将直接关系到中药的质量和临床效果[1]。
传统的离心法、板框过滤法、澄清剂法、醇沉法、树脂吸附法等工艺无法对中药提取液进行有效的澄清和提纯精制,同时还存在如过滤困难堵塞快、树脂堵孔、醇沉溶剂消耗大、高温浓缩时能耗高、生产提取废水量大、造成环保负担等问题[1]。
1传统方法
中药治疗的传统提取方法包括水煎煮法、浸渍法、渗漉法、改良明胶法、回流法、溶剂提取法、水蒸气蒸馏法和升华法等。其中水煎煮法是最常用的方法[2-3]。
1.1溶剂提取法[4]
溶剂提取法是应用最广泛的方法,它是根据中草药中各种有效成分溶解度的性质,选用对需要成分溶解度大而对其他成分溶解度小的溶剂,将所需要的活性成分从药材组织内溶解出来的一种提取方法。
常见的提取溶剂可分为以下三类:
1.2水蒸气蒸馏法
是利用中药材中的有效成分能随水蒸汽蒸馏而不被破坏的一种提取方法,主要用于芳香水和挥发油的提取。该方法的原理为[5]道尔顿原理:相互不溶也不起化学作用的液体混合物的蒸汽总压,等于该温度下各组分的饱和压之和。尽管各组分本身的沸点高于混合液的沸点,但当分压总和等于大气压时,液体混合物即开始沸腾并被蒸馏出来。
1.3升华法
固体物质受热后直接变成汽态,遇冷后又凝固为原来的固体物质,称为升华法,(如丹皮酚的提取)操作原理与蒸馏法差不多。
1.4中药提取传统方法缺点
有效成分损失较多,尤其是水不溶性成分;提取过程中有机溶剂有可能与有效成分作用,使其失去原有效用;非有效成分不能被最大限度地除去,浓缩率不够高;提取液中除有效成分外,往往杂质较多,尚有少量脂溶性成分,给精制带来不利;高温操作会引起热敏性有效成分的大量分解。
2现代方法[6]
近年应用于中药提取分离中的高新技术有:超临界流体萃取法、膜分离技术、超微粉碎技术、中药絮凝分离技术、半仿生提取法、超声提取法、旋流提取法、加压逆流提取法、酶法、大孔树脂吸附法、超滤法、分子蒸馏法等。
2.1超临界流体萃取
超临界流体萃取SFE是利用超临界状态下的流体为萃取剂,从液体或固体中萃取中药材中的药效成分并进行分离的方法。该技术是80年代引入中国。其原理是以一种超临界流体在高于临界温度和压力下,从目标物中萃取有效成分,当恢复到常压常温时,溶解在流体中成分立即以溶于吸收液的液体状态与气态流体分开。萃取过程一般分为流体压缩→萃取→减压→分离四个阶段。
2.2膜提取分离技术
膜分离技术是近几十年来发展起来的分离技术,其分离基本原理是利用化学成分分子量差异而达到分离目的.在中药应用方面主要是滤除细菌、微粒、大分子杂质(胶质、鞣质、蛋白、多糖)等或脱色。该工艺与传统的醇流工艺比较省去了醇沉工艺中的多道工序,达到除杂的目的,仍然保持了传统中药的煎煮和复方配伍具有侵膏干燥容易、吸湿性小,添加赋形剂少,节约大量乙醇和相应的回收设备,缩短生产周期,减少工序及人员,节约热能等特点。
膜分离系统设备的技术特点:世界先进的纳米膜技术材料,选择性分离强,对杂质分离彻底;**减少溶剂的消耗,降低防爆等级,提高生产安全;常温浓缩,不破坏热敏性成分,可脱盐降灰份,同时节能降耗;料液以独特的错流式运行方式,无须添加助滤剂,可解决污染堵塞难题;纯物理过程,无化学反应,不改变药效成分;产品品质**提高,可以减少服用量,降低不良反应;简化工序,缩短周期,提高生产效率;先进的组件化设计,膜材料更换方便,操作简单;自动化控制,设计在线再生清洗和排污,降低劳动强度,实现清洁生产。
中药提取液精制浓缩设备适用范围:中药浸膏预浓缩、中药口服液浓缩、中药颗粒剂提高澄清度和溶解性、中药注射剂备用液精制、药酒、保健酒澄清[1]。
2.3超微粉碎技术
根据粉碎加工技术的深度和粉体物料物理化学性质及应用性能的变化,一般将细粉体和微细粉体分为10—1000μm(细粉),0.1—10μm(超细粉)和0.001—0.1μm的细粉一般采用传统的粉碎或磨粉设备及相应的分级设备等进行加工,这种加工技术称为磨粉;小于0.1μm的超微细粉目前还难以完全用机械粉碎的方法加工,需要采用其他物理,化学,方法进行加工;一般将加工0.1—10μ的超细粉体和相应的分级技术称为超细粉碎。
超微粉碎技术是利用超声粉碎、超低温粉碎技术,使生药中心粒径在5~10μm以下,细胞破壁率达到95%。药效成分易于提取也容易被人体直接吸收,这种新技术的应用,不仅适合于各种不同质地的药材,而且可使其中的有效成分直接暴露出来,从而使药材成分的溶出和起效更加迅速完全。中药有效成分的溶出速度与药物粉碎度有关,对不同粉碎度的三七进行了体外溶出度试验。结果表明三七药材45min溶出物含量和三七总皂甙溶出量大小顺序为:微粉>细粉>粗粉>颗粒。
中药超细粉化的研究开发刚刚起步,常用于一些作用独特的传统名贵中药,如西洋参、珍珠等的粉碎。这些滋补保健中药微粉化后可使利用率**提高。
2.4中药絮凝分离技术
中药絮凝分离技术是将絮凝剂加到中药的水提液中通过絮凝剂的吸附、架桥、絮凝作用以及无机盐电解质微粒和表面电荷产生凝聚作用,使许多不稳定的微粒如蛋白质、锰液质、树胶、鞍质等连接成絮团沉降,经滤过达到分离纯化的目的。使用絮凝剂能在较大程度上保留有效成分,安全无毒,操作简便。絮凝剂有鞣酸、明胶、蛋清、101果汁澄清剂、ZTC澄清剂、壳聚糖等,但应用最广泛的是壳聚糖澄清剂。
2.5中药提取现代方法的优点
中药提取物纯度高,操作简单,节能;提取效率高,生产周期短,易发现天然植物中新的活性成分,极少损失易挥发组分或破坏生理活性物质,无溶剂残留,产品质量高。