中草藥有效活性成分提取分離技術

（1.河南廣電計量檢測有限公司，河南 鄭州 450001；2.河南省動物衛生監督所）

中草藥有效活性成分提取分離技術

李艷芳1，劉凡2

（1.河南廣電計量檢測有限公司，河南 鄭州 450001；2.河南省動物衛生監督所）

綜述中草藥有效活性成分提取分離技術的原理和特點，以及這些新技術在中草藥活性成分提取研究中的應用，為綜合開發利用中草藥資源提供一定依據。

中草藥；活性成分；提取技術；分離技術

我國中草藥資源豐富,價格低廉,含有蛋白質、維生素、油脂、樹脂、糖類、植物色素、各種常量元素和維生素等多種營養物質。相對化學合成藥來說,它們有毒性低、無抗藥性、無殘留及不易產生副作用等特點,并含有更多的天然有效成分。

中草藥提取分離是依據中藥有效成分及有效群體的存在狀態、極性、溶解性等設計一條科學、合理、可行的工藝，采用一系列分離技術來完成。近年來伴隨著現代工業工程技術的迅猛發展，一些現代高新工程技術正在不斷地借鑒到中草藥提取分離工藝中來。文章在介紹傳統的提取分離技術和近年來興起的新技術的基礎上，分述了中藥主要活性成分的常用提取純化方法。

1 提取技術

1.1 傳統的提取方法

1.1.1 滲漉法

滲漉法［1］具體操作是將中草藥粉末先裝在滲漉器中使藥材浸漬24～48 h膨脹，然后不斷添加新溶劑，使其自上而下滲透過藥材，從滲漉器下部流出、收集浸出液的一種浸出方法。當溶劑滲透進藥材細胞內溶出成分后，由于其比重加大而向下移動時，上層新加入的溶液置換其位置，造成良好的濃度差，使擴散能較好地進行，提取的過程是一種動態過程，故浸出的效果優于浸漬法。但流速應該加以控制（宜呈滴不宜成線），在滲漉過程中應該隨時從藥面上補充加入新的溶劑，使藥材中有效成分充分浸出為止。當滲漉流出液的顏色極淺或滲漉液的體積相當于原藥材重的10倍時，便可認為基本上已提取完全。

1.1.2 回流提取法

應用有機溶劑加熱提取時，必須采用回流加熱裝置，以免溶劑揮發損失并減少有毒溶劑對實驗操作者的毒害。小量操作時，可在圓底燒瓶上連接回流冷凝器，加熱前先開冷凝水。裝藥材量約為圓底燒瓶容量的1/3～1/2，溶劑浸過藥材表面約1～2 cm，實驗室多采用水浴加熱，比較安全。第1次提取以保持沸騰回流約1 h為宜，放冷后過濾，再在藥渣中添加新的溶劑，做第2次、第3次加熱回流提取，分別約半小時，或通過薄層檢測有效成分基本提盡為止。此法提取效率較冷浸法高，但由于操作的局限性，大量生產中也少被應用，而是多采用連續提取法。

1.1.3 連續提取法

連續提取法［2］是用有機溶劑提取中常用的方法，通常用脂肪提取器或稱索氏提取器來完成。這種提取法，需用溶劑量較少，提取成分也少，但一般需數小時（常6～8 h）才能完成，所以遇熱不穩定易變化的中藥成分不宜采用此法。盡管如此，在揮發性有機溶劑提取中草藥有效成分時，不論小型實驗或大型生產，均以連續提取法為好。

這些提取方法盡管各有其優越性，但都有一些缺點或需要改進的地方，如提取時間長，或效率低，或溶劑用量大，或操作煩瑣，或揮發性成分的提取等。因此，人們一直在研究探索更有效的方法。現階段，人們應用一些現代提取技術進行分析樣品的預處理，一定程度上提高了分析靈敏度及分析結果的準確度。

1.2 提取新技術

1.2.1 超臨界流體萃取

超臨界流體萃取技術是利用超臨界流體的特殊性質，在高于臨界溫度和臨界壓力條件下與待分離的固體或液體混合物接觸，萃取出所需要的物質，隨后通過降壓或升溫或兩者兼用等方法，降低超臨界流體的密度，從而降低其對被萃取物的溶解度，或用吸附的方法，使二者得到分離。當氣體處于超臨界狀態時，成為性質介于液體和氣體之間的單一相態，具有和液體相近的密度，黏度雖高于氣體但明顯低于液體，擴散系數為液體的10～100倍。因此對物料有較好的滲透性和較強的溶解能力，能夠將物料中某些成分提取出來。在各種超臨界流體萃取劑中，由于CO2的臨界溫度（Tc=31.3℃）和臨界壓力（Pc=7138MPa）較低［3］，可在接近室溫條件下萃取，不會破壞生物活性物質和熱敏性物質；加上CO2具有低沸點、低黏度、低表面張力、無毒無害等優點，故CO2成為一種最常用的超臨界萃取劑。

超臨界流體萃取（簡稱SFE）作為一種高新萃取技術，具有快速高效、選擇性好、條件溫和、安全無污染等優點被應用于生物工程、化工、石油、食品、醫藥工業等各個領域。目前，超臨界流體萃取技術已經在中藥提取中得到了較多應用。

目前超臨界CO2萃取已廣泛應用于多種單味藥如砂仁、厚樸、補骨脂、靈芝、茵陳、紫草、肉桂、胡椒、姜黃、丹參、蛇床子、苦參、金銀花、紅豆杉、桑白皮、穿心蓮、紫蘇子以及月見草油、薄荷油、青蒿素、大麻醇、姜黃油、寬葉纈草油、杏仁脂肪油、薯蕷皂苷等的提取分離或二次開發及新藥研究中；并在中藥復方制劑如丹參酮及大蒜注射液的工藝改革中有所作為。

1.2.2 微波輔助萃取

微波輔助萃取是用微波能加熱與樣品相接觸的溶劑，將所需化合物從樣品基體中分離，進入溶劑中的一個過程。1986年，有關專家首先報道了微波用于天然產物成分的提取。10多年來，此項技術已廣泛應用于食品、生物樣品及環境樣品的分析與提取。微波提取的研究表明，微波輻射誘導萃取技術具有選擇性高、溶劑耗量少、有效成分吸收率高的特點，已被成功應用在藥材的浸出、中藥活性成分的提取方面。它的原理是利用磁控管所產生的每秒24.5億次超高頻率的快速震動，使藥材內分子間相互碰撞、擠壓，這樣有利于有效成分的浸出，提取過程中，藥材不凝聚、不糊化，克服了熱水提取易凝聚、易糊化的缺點［4］。

1.2.3 酶法

酶工程技術是近幾年來用于中藥工業的一項生物技術。中草藥成分復雜，不僅有有效成分，也有如蛋白質、果膠、淀粉、植物纖維等非有效成分。這些非有效成分一方面影響植物細胞中活性成分的浸出，另一方面也影響中藥液體制劑的澄清度。傳統的提取方法（如煎煮、有機溶劑浸出方法）提取溫度高，提取率低，成本高，不安全，而用適當的酶，可通過酶反應較溫和地將植物組織分解，加速有效成分的釋放提取。選用適當的酶可將影響液體制劑的雜質如淀粉、蛋白質、果膠等分解除去，也可促進某些極性低的脂溶性成分轉移到水溶性溶劑中而有利于提取。這是一項很有前途的新技術，完全適于工業化大生產［5］。

1.2.4 超聲波提取法

超聲波是一種彈性波，它的震動可以產生強大的能量，聲波在植物細胞里穿透力很強，停留時間也比較長。超聲提取的原理［6］：大能量的超聲波作用于液體使其被撕裂成很多微氣壓泡，當它閉合時會產生高達幾千個大氣壓的瞬時壓力，稱為“空化效應”。“空化效應”不斷產生無數內部壓力達到上千個大氣壓的微氣穴，并不斷“爆破”產生微觀上的強大沖擊波作用在中藥材上，對植物藥材的細胞有破壞現象，使溶媒滲透到藥材的細胞中，以便使藥材中的化學成分溶于溶媒之中，通過分離、提純獲得所需的活性成分，加速植物活性成分的浸出提取，增加活性成分的提取率。研究表明［7］，超聲波技術具有省時、節能、避免常規提取法對熱敏性物質的破壞、溶劑用量少、提取溫度低、常壓下操作、提取效率高等優點。

1.2.5 動態逆流提取技術

天然產物的活性成分的分子量一般都比無效成分的分子量小得多，提取時要求活性成分透過細胞膜滲出，無效成分仍留在細胞組織中以便除去，提取由濕潤、滲透、解析、溶解、擴散和置換等相互關聯的過程組成，活性成分的提取過程是物料中的溶質由固相傳遞到液相的傳質過程。用擴散理論解釋，就是溶質從高濃度向低濃度滲透的過程，其浸出擴散力來源于液態提取溶劑和固態物料組織內活性成分的濃度差，濃度差越大，其擴散傳質的動力越大，浸出速度越快，活性成分浸出速率越大。所以，提取過程中，在物料周圍始終保持較大的濃度差是提取的關鍵。因此，要達到快速完全地提取物料中的活性成分，就必須經常更新固液兩相界面層，使濃度差保持在較高的水平。動態逆流提取即是根據這一原理進行工作的。

動態逆流提取具有以下優點：活性成分得率高；動態逆流提取設備適用于大規模生產，連續工作不間斷，產量大，節約能源，安全可靠；提取作業溫度低，既適用于熱穩定性好的藥物的提取，又適用于熱敏性藥物的提取；藥物在提取器中移動速度可調，可以根據藥物的特性調節提取時間，適用于不同物料的提取；生產成本低。

2 分離技術

2.1 大孔吸附樹脂技術

大孔吸附樹脂［8］是20世紀60年代開發出的一類新型高分子分離材料。其分離純化的原理是利用特殊的吸附劑——大孔吸附樹脂的吸附性和分子篩相結合的原理，從中藥煎液中有選擇性地吸附住其中的有效成分，去除雜質。特別是非極性吸附樹脂在吸附藥液中的有效成分時，主要是物理結構（如孔徑等）在起吸附作用。具體的操作方法就是將中藥、煎煮液通過大孔樹脂，吸附住其中的有效成分，然后經過洗脫，回收溶劑，除掉雜質，得目標成分。其操作的基本程序大多是:中藥提取液→通過大孔樹脂吸附有效成分→乙醇溶液梯度洗脫→回收溶劑→得到藥液浸膏→干燥→半成品。該技術目前已比較廣泛地應用于中藥新藥的開發和中成藥的生產中，主要用于分離和純化苷類、生物堿、黃酮類成分及大規模生產。

2.2 膜分離技術

膜分離技術是以選擇性的透過膜為分離遞質，當膜兩側存在一定的電位差、濃度差或者壓力差時，原料一側的組分就會選擇性地透過膜，從而達到分離、提純的目的。在工業上分離膜按分離功能可劃分為微濾（≥0.1 μm）、超濾（10～100 nm）、納濾（1～10 nm）、反滲透（≤1 nm）。重要領域主要采用微濾和超濾兩種方法。在中藥分離過程中，由于重要提取液中含有較多的固體雜質和相對分子量較高的膠體、多糖和淀粉，直接使用膜分離技術分離會造成膜的污染，降低膜通過量，縮短膜的使用壽命。因此藥液的預處理是不可或缺的工序，主要有以下幾個步驟：①絮凝沉淀。在料液中加入絮凝劑，使大部分懸浮物沉積，從而使懸浮顆粒尺寸變大，更容易被微濾膜、超濾膜分離；②用壓濾或者離心分離去除較大的固體物質。膜分離技術具有以下特點：可常溫操作，適于熱敏感物質的分離、濃縮和純化；分離過程不發生相變化（除滲透汽化外）；能耗低；分離系數較大。所以，膜分離技術是現代分離技術中一種效率較高的分離手段，可以部分取代傳統的過濾、吸附、冷凝、重結晶、蒸餾和萃取等分離技術。

2.3 色譜分離

色譜法是分離純化和定性定量鑒定中藥成分的重要方法之一。色譜技術的應用與發展，對于中草藥各類成分的分離鑒定起到了巨大的推動作用。色譜分離的基本原理是利用混合樣品的各組分在互不相溶的兩相溶劑之間的分配系數之差異（分配色譜）、組分對吸附劑吸附能力不同（吸附色譜）、分子大小的差異（排阻色譜）或其他親和作用的差異，來反復地吸附或分配，從而使混合物中的各組分得以分離。目前，隨著色譜理論和電子學、光學、計算機等技術的應用，新的色譜技術不斷發展，色譜技術也日趨完善，這將對中藥活性成分的研究起到巨大的推動作用。

3 結語

進入21世紀后，世界高新技術發展突飛猛進，采用迅速發展起來的生物技術及相關方法來生產新的天然化合物，對天然產物的研究（提取、分離、鑒定、合成）起著重要的推動作用。然而，盡管可以運用現代高效分離和分析手段（超臨界流體萃取、超聲波提取法、膜分離技術、色譜分離）等來分離和確定一個天然化合物的結構，并可以完全合成，但卻很難以一種經濟、有效的方式大量制備人們最需要的有效成分。因此，開展天然產物活性成分提取分析技術的研究仍然是擺在研究者面前長期的攻關難題。

目前國內外對中草藥化學成分提取分離技術已有了很大進展，這些進展促進了中草藥結構、藥理、藥效等方面的研究，為我們尋找先導化合物，開發一、二類新藥提供了有力的幫助。隨著提取分離技術的進步與完善，中草藥化學成分的研究必將成為天然藥物化學中更加誘入的領域。同時，當今藥物成分提取技術已向簡單、快速、高效、無污染、被測組分與基體有效分離以及提高分析靈敏度、準確度方向發展，中草藥成分提取技術也不例外。上述提取、分離技術有著各自的優勢，具體應用時應根據被提取組分的性質和特點，可以有所選擇。

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