新型提取聯用技術在中藥提取中的應用進展

蔡延渠， 朱盛山， 李潤萍

(廣東藥學院中藥開發研究所，廣東廣州 510006)

中藥化學成分非常復雜，有效物質多種多樣，為提取工作帶來巨大的困難。目前，對中藥有效物質的提取仍停留于采用單一技術的階段，未能實現理想的效果，也無法體現出中醫藥治病的特色。雖然先水(醇)提后醇(水)提法、酸/堿水解后有機溶劑提取法等不同溶劑提取聯用技術早已運用到中藥提取中［1-3］，并成為現今產業化的主體，但存在溶劑用量大、提取率低、耗時耗能等缺點。

近年來，許多新技術方法應用到中藥提取中，如超臨界流體萃取法、超聲波提取法等，均顯示出良好的應用前景［4-5］。如何綜合利用新型提取技術各自的優點，針對提取物的特點，通過集成方式進行技術間的聯用，以更低能耗、更短時間、更快速率提取得到更高產率物質，已成為藥學領域的研究熱點。為此，筆者就酶法、超臨界流體法、半仿生法、微波法、超聲法等新型提取技術間的聯用及其在中藥有效物質提取方面的國內外應用與研究進展作一綜述，以期為藥學工作者在中藥提取研究中提供有價值的參考。

1 酶法的提取聯用技術

酶法輔助提取法(Enzyme-assisted extraction，EAE)是指在傳統溶劑法的基礎上，利用酶反應具有高效、高度專屬等特性，根據藥材細胞壁的構成，選擇相應酶進行水解或降解以破壞結構，從而充分提取細胞內有效物質的一種新型提取方法。

植物細胞壁是中藥提取有效物質的主要屏障，通過選用相關酶，如纖維素酶、果膠酶等，利用酶反應使細胞壁及間質中的組成成分等發生水解或降解，降低溶劑傳質阻力，加速有效成分釋放，從而提高提取率。因此具有反應條件溫和、提取率高、能選擇性改變提取目標成分的性質、加強藥物生理活性等特點。目前，酶提取法已廣泛運用到多糖、黃酮類、生物堿、皂苷等物質的提取［6-8］。

1.1 酶法-半仿生提取聯用技術

酶法輔助半仿生提取法(Enzyme-assisted Semi-bionic extraction，ESBE)是將半仿生法與生物酶結合起來進行中藥提取的一種聯用技術。即選擇適宜的酶破壞中藥材細胞壁，再按半仿生法，于第1煎和第3煎的溶劑中加入消化酶，在優選溫度下進行提取。該法是半仿生法的進一步仿生化，但與單純酶提取法并不相同。

半仿生提取法(Semi-bionic extraction，SBE)是張兆旺等［9］利用“灰思維方式”，從生物藥劑學角度為經消化道給藥的中藥及其復方所創立的一種提取新技術。即采用選定pH的酸性水和堿性水依次連續提取，以得到含指標成分高的“活性混合物”。既符合藥物經胃腸道轉運過程，適合工業化生產，又體現中醫治病綜合成分作用的特點。目前，半仿生提取法已應用到有機酸、黃酮類、苷類、生物堿、多糖等物質的提取［10-11］。因此，在進行半仿生提取過程中先加入酶進行預處理，可以促進細胞內物質向酸/堿性水溶液中溶出，更進一步仿生化。

孫福東等［12］以天麻素等為評判指標，優選半夏白術天麻湯的半仿生－酶法提取工藝條件:先用酶對藥材進行預處理，再按SBE法，于第1煎和第3煎的溶劑中加入消化酶，在適宜溫度下進行提取。所得提取液的天麻素平均質量濃度為1.671 mg/mL。同樣，王淑玲等［13］也優選出半夏白術天麻湯的半仿生-酶法最佳提取工藝，并測得提取液中甘草次酸質量濃度為0.025 06 mg/mL。實驗均表明，優選出的半仿生－酶法提取工藝條件，能體現出中藥復方整體、綜合、客觀、模糊的特點;而HPLC法測得的含量結果也驗證了其可行性。

1.2 酶法-微波提取聯用技術

微波輔助酶法(Microwave-assisted enzyme extraction，MAEE)是將微波法和生物酶結合起來進行中藥提取的一種聯用技術。一般先采用酶解法充分破壞藥材細胞壁，然后利用微波處理提取細胞內物質。

微波輔助提取(Microwave assisted extraction，MAE)是指利用微波場的特性和優點來強化天然藥物(中藥)有效物質浸出的新型提取方法。具有很強的穿透性、很高的加熱效率和破碎細胞壁的能力，同時具有設備簡單、提取率高、省時省溶劑、污染小等特點。目前，微波提取技術也多應用于多糖、黃酮類、萜類、生物堿、有機酸、苷類、揮發油等物質的提取［14-16］。將生物酶與微波相結合，不僅提取溫度低，而且可縮短酶解和微波作用時間，使有效物質溶出而不分解，顯著提高產率。

蘭天路等［17］研究比較虎杖中白藜蘆醇的提取工藝發現，纖維素酶－微波聯合提取法比酶法縮短近2/3的酶解時間，相對于微波法則減少5/6的微波時間，且提取率最高(1.23%)。劉曉庚等［18］進行松針精油的提取研究，結果顯示，微波輔助酶法的精油得率為0.46% ～0.517%，微波輔助離子液體酶法的提取率為0.493% ～0.530%，均高于水蒸氣蒸餾法(0.28% ～0.36%)、微波法(0.35% ～ 0.45%)和酶法(0.46% ～0.50%)。王穎莉等［19］優選出遠志總皂苷的微波－酶法最佳提取工藝:pH7，溫度45℃，酶解時間1 h，料液比1∶25，微波功率255 W，提取4 min，乙醇濃度95%，酶濃度為0.30%;所得提取率達2.03%。不僅比乙醇回流提取法大大縮短提取時間、降低有機溶劑用量，且提高收率。

1.3 酶法-超聲提取聯用技術

超聲輔助酶法(Ultrasound-assisted enzyme extraction，UAEE)是指將超聲法和酶法聯合進行中藥提取的一種聯用技術。通常先加入適宜的酶對中藥材進行預處理，繼而置于超聲儀中利用超聲波進行有效物質提取。

超聲波是一種在水等介質中具有良好穿透性、以震動波形式傳播的一種機械能量，可以產生擴散、擊碎和攪拌等多種作用，增強溶劑滲透力，從而提高產率、縮短提取時間、節約溶劑以及避免高溫對成分的影響。故與生物酶聯用，可以在低溫環境下加速胞內物質溶出，使提取時間、速率和產率都得到最優化。目前，超聲提取技術常用于多糖、黃酮類、生物堿、苷類、蒽醌及有機酸等物質的提取［20-21］。

王艷等［22］采用超聲波協同復合酶法提取姬松茸多糖，即超聲波作用20 min，再分步加入各種酶(果膠酶、加纖維素酶、木瓜蛋白酶依次加入);多糖提取率達14.51%，高于超聲水提法(8.79%)。徐艷等［23］研究超聲－酶法提取黃柏中小檗堿的過程中發現:水浴2.5 h、超聲功率80%、加酶量25 mL、水浴溫度60℃的條件下，提取率最高2.025 mg/g，比單純酶法1.445 mg/g高。顯示出提取率高、省時、高效等優點。周琳等［24］以 8 倍量 pH4.5 的水，50 ℃酶解 2.5 h，纖維素酶、果膠酶用量分別為15 U/g、140 U/g，超聲90 min等為工藝條件;測得三七提取液中總皂苷為10.33%，顯著高于乙醇回流法(7.94%)、超聲法(8.57%)等傳統方法。

2 超臨界流體的提取聯用技術

超臨界流體萃取法(Supercritical fluid extraction，SFE)是以超臨界流體作為萃取介質的一種集提取、分離為一體的新型技術。超臨界流體具有與氣體相近的低黏度和高擴散系數，以及與液體接近的高密度和強溶劑化能力，對許多物質均具有良好的溶解能力，常用CO2超臨界流體提取中藥。

調節壓力和溫度便可改變溶劑性質等獨有的特點，使超臨界流體萃取法具備提取速度快、提取能力強、提取溫度低、產品質量高等優點。目前，超臨界流體萃取技術多用于生物堿、醌類及其衍生物、黃酮類、皂苷、多糖及揮發油等物質的提取，亦初步具備工業化生產的設備條件［25-26］。

2.1 超臨界CO2-溶劑法提取聯用技術

超臨界CO2-溶劑法是將超臨界提取法和水煎煮/滲漉法結合起來進行中藥提取的一種聯用技術。絕大部分中藥都具有脂溶性和水溶性物質，故可先利用超臨界CO2法提取脂溶性物質，再以水煎煮法或滲漉法對藥渣進行水溶性物質的提取。該聯用技術克服了傳統方法溶劑用量大、耗時、提取率低等缺點，實現以更低能耗、更快速度、更加全面地提取有效物質，從而提高藥材綜合利用率。

張虹等［27］先利用SFE技術從丹參藥材中(工藝條件:35%乙醇，55℃，30 MPa，萃取2.5 h)提取丹參酮ⅡA等脂溶性指標成分，再采用水煎法(工藝條件:以殘渣8倍量的水煎煮3次，每次1.5 h)提取藥渣中丹參素、原兒茶醛等水溶性指標成分;結果顯示，丹參中已有超過99%的丹參酮ⅡA、97%的丹參素及92.064%的原兒茶醛被提出。表明其可全面提取藥材脂溶性和水溶性成分，提取率高、省時且無有機溶劑殘留。

2.2 超臨界CO2-微波提取聯用技術

微波輔助超臨界流體萃取法(Microwave-assisted supercritical fluid extraction，MSFE)是指將超臨界流體法與微波法聯用進行中藥提取的一種聯用技術。一般先用超臨界CO2流體法萃取脂溶性物質，再利用微波提取殘渣中的其他成分。

藥材經過超臨界預處理后，出料時可使細胞壁內外形成瞬間極大的壓差而擊破細胞壁，減少后續微波法提取的阻力，更有利于目標成分的提取，也便于后期精制［28］。

李湘洲等［29］對超臨界CO2-微波法提取姜黃進行研究，發現在45℃下、料液比1∶11、乙醇體積分數80%、提取2 min的最佳條件下，姜黃油、姜黃色素得率分別為8.95%，3.22%。實現了有效物質的同時提取、分離，且效果比微波法更佳。陳叢瑾等［30］建立了香椿油及總黃酮的超臨界－微波提取工藝條件:提取溫度70℃、50%乙醇12 mL/g、提取3～4次(每次15 min)，得到總黃酮65.114 0 ～72.934 4 mg/g。黎明晴［31］在35℃下，以壓力20 MPa、微波功率600 W萃取30 min，提取所得桃葉珊瑚苷的萃取率為2.651%，比溶劑萃取法［32］(60%乙醇，80 ℃，提取 1 h，連提兩次，提取率1.88%)節省時間、提高收率和藥材利用率，并可防止活性成分分解或降解。

2.3 超臨界CO2-超聲提取聯用技術

超聲波強化超臨界流體提取技術(Ultrasound-assisted supercritical fluid extraction，USFE)是指通過超聲場來強化超臨界流體萃取分離中藥有效物質能力的一種聯用技術，可以降低萃取壓力溫度、減少流體流量、縮短萃取時間、降低能耗及放寬對原料粒徑的要求，且萃取率高。目前，國內外關于超聲波如何強化超臨界流體的研究正在開展，如超聲的頻率、功率、時間等［33-36］。

丘泰球等［37］考察超聲波強化超臨界流體萃取薏苡仁中薏苡仁油和薏苡仁酯的效果，得到最佳工藝:溫度40℃、壓力20 MPa、時間3.5 h，分別比SFE法降低5℃溫度、5 MPa壓力及節省0.5 h，萃取率提高約10%;當萃取率相同時，流體流量還可減少 0.5 L/h，放寬原料粒徑。E.Riera等［38］在壓力280 bar、溫度55℃、二氧化碳流速為20 kg/h的超聲波強化超臨界流體萃取條件下進行杏仁油脂提取，發現當大約50 W的超聲能作用在超臨界流體中時，提取速度和提取率分別提高30%和20%;有無超聲強化萃取的平均時間分別為30 min和8 h，明顯縮短時間。羅登林等［39］研究發現，超聲強化超臨界CO2萃取的溫度比無超聲時的低10℃;在各自合適的萃取壓力下，USCE法的皂苷萃取率是SCE法的1.64倍;CO2流體的流量大有利于USCE。

3 超聲-微波提取聯用技術

超聲-微波協同提取法(Ultrasound-Microwave synergistic extraction，UMSE)是將超聲振動和開放式微波兩種作用方式相結合進行中藥提取的一種聯用技術。主要利用超聲振動的空化作用以及微波的高能作用，降低目標物與樣品基體的結合力，加速目標物溶出，實現低溫常壓環境下對固體樣品進行快速、高效、可靠的預處理。除具有省時、節能、高效的特點外，還具備生產成本低、無污染等優勢，有利于實現工業化生產［40］。

唐仕榮［41］采用超聲波－微波協同萃取法提取銀杏黃酮，在微波處理后水浴回流提取2 h所得提取液的黃酮提取率達到81.76%，比直接水浴提取提高了1.3倍;而在微波－超聲波協同處理下，黃酮提取率達到83.54%。楊勝丹等［42］確定超聲－微波協同萃取川木通中齊墩果酸的最佳工藝條件:乙醇濃度90%，微波功率為60 W，提取時間5 min，料液比1∶9。所得提取液中齊墩果酸的含量與原材料質量的比值為0.1132 mg/g，比微波法提高7.1%;比乙醇回流法提高20%，提取時間是它的1/36;比浸提法提高36%，提取時間是浸提的1/288。

4 結語

綜上所述，新型提取聯用技術在中藥有效物質提取方面具備了針對性強、提取效率高、成分損失少、周期短、耗能低等優點，更能滿足產業化生產的需求。如酶法聯用技術能夠高效、有選擇性地破壞中藥所特有的細胞壁，加速溶劑滲透，提高胞內物質的溶出率;超臨界流體聯用技術能夠同時提取中藥脂溶性和水溶性物質，萃取率高、產品質量好且無溶劑殘留;超聲聯用技術能在低溫條件下使物質快速均勻受熱，提高提取率而不破壞極性、熱不穩定性物質等有機物質分子的結構。可以預見，提取聯用技術的廣泛應用，必將極大地推動中藥產業化的發展和中藥現代化進程。

但是，新型提取聯用技術目前仍處于探索階段，缺乏系統性理論的指導，也存在一定的操作困難:如酶法聯用技術使用過程中，對酶的選用較為困難，直接影響物質的溶出;超臨界流體聯用技術費用昂貴，設備條件要求較高，成為推廣應用和實現產業化的瓶頸;而超聲-微波聯用技術仍處于實驗室研究階段，還未具備適合產業化生產的設備條件。為此，只有通過廣大工作者的不斷研究，才能夠逐步實現和發展新型提取聯用技術，并在此基礎上進行設備、信息、能量等的集成，最終形成自動化控制，真正實現中藥提取的現代化。

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