中药有效成分的提取分离技术研究进展
2024-08-31
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维普资讯 http://www.cqvip.com ・12・ 广州化工 2008年36卷第4期 中药有效成分的提取分离技术研究进展 朱小娟,安小宁 (华南理工大学化学与化工学院,广州510641) 摘 要:中草药至今已有几千年的历史。现在,中草药用于预防和治疗疾病的用途得到了世界的关注。文章对近年来中 药的有效成分的提取、分离工艺有关文献报道进行了研究。 关键词:中草药;有效成分;提取技术;分离技术;色谱 Progress in the Extraction and Isolation Techniques for the Active Ingredients of Chinese Herbal Drugs ZHU Xiao-j“Ⅱn.A N Xiao _ning (College of Chemistry and Chemical Engineering,South China University of Technology,Guangzhou 5 1 0640,China) Abstract:Traditional Chinese herbal drug has a long history dating back to thousands of years.Recently, there has been increasing interest worldwide in the use of Chinese herbal drugs for the prevention and treatment of various illnesses.Extraction and isolation techniques for active ingredients of Chinese herbal drugs were reported in the paper. Key words:Chinese herbal drugs;active ingredien ̄extraction techniques;isolation techniques;chromatogram 中药有效成分及有效群体lIl,是几千年来我国传统中药 提取溶剂为水的话,其提取液易于发霉变质,须注意加入适 治疗疾病的物质基础。植物体内成分较为复杂,目前认为纤 当的防腐剂。此外,最好采用二次或三次浸渍,以减少由于药 维素、叶绿素、树胶、鞣质及无机盐等为无效成分,有效成分 渣吸附导致的损失,提高提取率。 有生物碱、黄酮体、有机酸、氨基酸、萜类、蒽醌、香豆素等。提 1.1.2渗漉法 取分离有效成分及有效群体则有利于降低原药物毒性,提高 渗漉法[31具体操作是将中草药粉末先装在渗漉器中使药 药物疗效;改进剂型,控制生产质量;扩大中草药资源;进行 材浸渍24—48 h膨胀,然后不断添加新溶剂,使其自上而下 化学合成或结构改造;探索中草药治病的原理;对促进中药 渗透过药材,从渗漉器下部流出、收集浸出液的一种浸出方 新药研究及中药现代化等方面都有重要意义。 法。当溶剂渗透进药材细胞内溶出成分后,由于其比重加大 中药提取分离是依据中药有效成分及有效群体的存在 而向下移动时,上层新加入的溶液使置换其位置,造成良好 状态、极性、溶解性等没计一条科学、仑 可行的工艺,采用 的浓度差,使扩散能较好地进行,提取的过程是一种动态过 一系列分离技术来完成。近年来伴随着现代工业工程技术的 程,故浸出的效果优于浸渍法。但流速应该加以控制(宜呈滴 迅猛发展,一些现代高新工程技术正在不断地借鉴到中药提 不宜成线),在渗漉过程中应该随时从药面上补充加入新的 取分离工艺中来。文章在介绍传统的提取分离技术和近年来 溶剂,使药材中有效成分充分浸出为止。当渗漉流出液的颜 兴起的新技术的基础上,分述了中药主要活性成分的常用提 色极浅或渗漉液的体积相当于原药材重的1O倍时,便可认 取纯化方法。 为基本上已提取完全。渗漉装置如图1所示。 1提取技术 1.1.3煎煮法 煎煮法是我国最早使用的传统的浸出方法。此法简便易 1.1传统的提取方法 行,能煎出大部分有效成分,但煎出液中杂志较多,且容易发 1.1.1浸渍法 生霉变,一些不耐热挥发性成分易损失。一般药材宜煎2次。 浸渍法[21适用于有效成分遇热易挥发和易破坏的中草药 所用容器一般为陶瓷、砂罐或铜制、搪瓷器皿,不宜用铁锅, 的提取。按溶剂的温度分为热浸、温浸和冷浸等数种。浸渍法 以免药液变色。加热时最好时常搅拌,以免局部药材受热太 的操作是先将中草药粉或碎片装入适当的容器中,然后加入 高,容易焦糊 适宜的溶剂(如乙醇、烯醇或水等),浸渍药材以溶出其中有 效成分的方法。本法比较简单易行,但提 率较低,并且如果 维普资讯 http://www.cqvip.com 2008年36卷第4期 广州化工 ・13・ 超临界流体萃取是近30年在国际上兴起的一种分离技 术。近年来在德国、日本、美国等发达国家,超临界流体萃取 技术的发展极为迅速,其应用领域有食品、医药、化工、石油 化工和煤化工领域。 超临界流体是指当压力和温度超过物质的临界点时,所 形成的单一相态。如CO 的临界温度为31 cC,临界压力为 739 kPa,当压力和温度超过此临界点时,CO 便成为超临界 流体。超临界流体既不同于气体,也不同于液体。它的特殊性 质使其在测定组分的萃取中有以下特点。首先,它具有与液 体相似的密度,因而具有与液体相似的较强的溶解能力;其 水 图1渗漉装置 1,1,4回流提取法 应用有机溶剂加热提取时,必须采用回流加热装置,以 免溶剂挥发损失并减少有毒溶剂对实验操作者的毒害。小量 操作时,可在圆底烧瓶上连接回流冷凝器,加热前先开冷凝 水。装药材量约为圆底烧瓶容量的1/3—1/2为宜,溶剂浸过 药材表面约1—2 em,实验室多采用水浴加热,比较安全。第 一次提取以保持沸腾回流约1 h为宜,放冷后过滤,再在药 渣中添加新的溶剂,做第二次、第三次加热回流提取,分别约 半小时,或通过薄层检测有效成分基本提尽为止。此法提取 效率较冷浸法高,但由于操作的局限性,大量生产中也少被 应用,而是多采用连续提取法。 1 1 5连续提取法 连续提取法 是实验室做中药有效成分分析时,用有机 溶剂提取中常用的方法,通常用脂肪提取器或称索氏提取器 (如图2所示)来完成。这种提取法,需用溶剂量较少,提取成 分也少,但一般需数小时(常6—8 h)才能完成,所以遇热不 稳定易变化的中药成分不宜采用此法。尽管如此,在挥发性 有机溶剂提取中草药有效成分时,不论小型实验或大型生 产,均以连续提取法为好。 图2索氏提取器 这些提取方法尽管各有其优越性,但都有一些缺点或需 要改进的地方。如提取时间长,或效率低,或溶剂用量大,或操 作繁琐,或不利于热不稳定或挥发性成分的提取等。因此,人 们一直在研究探索更有效的方法。现阶段。人们应用一些现 代提取技术进行分析样品的预处理,一定程度上提高了分析 灵敏度及分析结果的准确度。 1 2提取新技术 1 2 1超临界流体萃取 次,溶质在其中扩散系数与气体相似,因而具有传质快、提取 时间短的优点,提取完全一般仅需数10 min;超临界流体的 表面张力为零,这使它很容易渗透到样品的里面,带走测定 组分;超临界流体的选择性强,通过改变萃取的条件,如温 度、压力等,可以选择性地萃取某些组分;超临界流体在通常 状态下即成为气体,因此萃取后溶剂立即变为气体而逸出, 容易达到浓集的目的。超临界流体的特点使得其很容易与其 它分析技术联用。据文献报道,已有联用技术包括:色谱联 用、傅立叶变换红外光谱联用、原子吸收光谱联用、等离子体 发射光谱联用、核磁共振联用等。 目前超临界CO 萃取已广泛应用于多种单味药如砂仁、厚 朴、补骨脂、灵芝、茵陈、紫草、肉桂、胡椒、姜黄、丹参、蛇床子、苦 参、金银花、红豆杉、桑白皮、穿心莲、紫苏子以及月见草油、薄荷 油、青蒿素、大麻醇、姜黄油、宽叶缬草油、杏仁脂肪油、薯蓣皂苷 等的提取分离或二次开发及新药研究中;并在中药复方制剂如 丹参酮及大蒜注射液的工艺改革中有所作为 。 1 2 2超声波提取 超声波是频率高于20000 Hz,入耳听不到的高声波。超 声波辅助萃取是超声能量辅助作用下的提取方法,主要是利 用超声波的空化作用加速植物有效成分的浸出提取,另外超 声波的次级效应,如机械振动、乳化、扩散、击碎、化学效应等 也能加速欲提取成分的扩散释放并充分与溶剂混合,利于提 取,提高中草药有效成分的产率 。另外超声波破碎过程是 一个物理过程,浸提过程中无化学反应,被浸提的生物活性 物质在短时间内保持不变,生物活性不减。 1 2_3微波辅助萃取 微波辅助萃取是用微波能加热与样品相接触的溶剂,将 所需化合物从样品基体中分离,进入溶剂中的一个过程。 1986年,Ganzler等人【91首先报道了微波用于天然产物成分的 提取。10多年来,此项技术已广泛应用于食品、生物样品及 环境样品的分析与提取。微波提取的研究表明,微波辐射诱 导萃取技术具有选择性高、操作时间段、溶剂耗量少、有效成 分收率高的特点,已被成功应用在药材的浸出、中药活性成 分的提取方面。它的原理是利用磁控管所产生的每秒24 5 亿次超高频率的快速震动,使药材内分子间相互碰撞、挤压, 这样有利于有效成分的浸出,提取过程中,药材不凝聚、不糊 化,克服了热水提取易凝聚、易糊化的缺点 。 1.2.4酶法 酶工程技术是近几年来用于中药工业的一项生物技术。 中草药成分复杂,有有效成分,也有如蛋白质、果胶、淀粉、植 物纤维等非有效成分。这些非有效成分一方面影响植物细胞 中活性成分的浸出,另一方面也影响中药液体制剂的澄清 度。传统的提取方法(女口煎煮、有机溶剂浸出和醉处理方法)提 维普资讯 http://www.cqvip.com
・14・ 广州化工 2008年36卷第4期 参考文献 取温度高,提取率低,成本高,不安全,而用适当的酶,可通过 酶反应较温和地将植物组织分解,加速有效成分的释放提 取。选用适当的酶可将影响液体制剂的杂质如淀粉、蛋白质、 果胶等分解除去,也可促进某些极性低的脂溶性成分转移到 水溶性溶剂中而有利于提取。这是一项很有前途的新技术, 完全适于工业化大生产【l11。 [1]王昌利,范少敏,白吉庆,中药有效群体及有效成分提取分离方 法研究进展[J]_陕西中医学院学报,2001,24(6):60—62. [2] 伍治,高山松,北京伟.浸溃技术在中兽药生产开发中的应用 [J].北方牧业,2003,37—38. [3]谭桂莲,秦邦才.中药苦参提取方法的比较和工艺条件优化[J]. 2分离技术 2.1大孔吸附树脂技术 ‘ 时珍国医国药,2006,(01):49—52. [4]卢艳花.中药有效成分提取分离技术[M].化学工业出版社, 2005:71-75. 大孔吸附树脂 。 是2O世纪6O年代开发出的一类新 [5】葛发欢,李菁,王海波,等.超临界CO:流体萃取技术在天然产 物提取及药物分析中的最新研究进展和前景[J].中药材,1995, 18(6):315-318. 型高分子分离材料。其分离纯化的原理是利用特殊的吸附 剂——大孔吸附树脂的吸附性和分子筛相结合的原理,从中 药煎液中有选择性地吸附住其中的有效成分,去除杂质。特 别是非极性吸附树脂在吸附药液中的有效成分时,主要是物 【6】葛发欢,史庆龙,林香仙,等.超临界CO:从黄山药中萃取薯蓣 皂素的工艺研究[J].中草药,2000,31(3):181—185. [7】Simmons.B.R.,Stewart J.T.Supercfitical lfuid extraction of selected pharmaceuticals from water and serum[J].Biomed SciAppl,2000,25 (3):149-153. 理结构(如比表面积、孔径等)在起吸附作用。 具体的操作方法就是将中药、煎煮液通过大孔树脂,吸 附住其中的有效成分,然后经过洗脱,回收溶剂,除掉杂质, 得目标成分。其操作的基本程序大多是:中药提取液一通过 大孔树脂吸附有效成分一乙醇溶液梯度洗脱一回收溶剂一 得到药液浸膏一干燥一半成品。 该技术目前已比较广泛地应用于中药新药的开发和中 成药的生产中,主要用于分离和纯化苷类、生物碱、黄酮类成 分及大规模生产。 2.2膜分离技术 [8]郭孝武.超声提取黄岑苷成分的实验研究[J]_中国现代应用药 学杂志,1999,16(3):18-20. [9]Anzler K.Microwave extraction anoval sample pre—paration method for chromatography[J].J.Chromatorragm,1986,371:299-302. [10]陈菁菁,李向荣.微波萃取法提取桑叶和桑白皮的黄酮类成分 [J]_中药材,2006,29(10):1090—1094. [11]陈栋,周永传.酶法在中药提取中的应用和进展[J].中药材, 2007,32(2):99-103. 膜分离技术是现代分离技术领域中先进的技术之一。使 [12]向大雄,李焕德,朱叶超,等.大孔吸附树脂分离纯化葛根总黄 酮的研究[J].中国药学杂志,2003,38(1):35—39. [13】杨桦,等.大孔吸附树脂用于川草乌中总生物碱的分离提取【J】. 中成药,2000,22(8):53—55. [14]吕茂平,乔庆彬,等.大孔树脂对栀子苷分离效果的研究[J]_中 草药,2002,33(9):794—799. 用膜技术(包括超滤膜、微孔滤膜、半透膜、反渗透膜等)实现 溶质与溶剂的分离。当溶液体系进入滤器时,在滤器内的液 膜表面发生分离,溶剂(水)和其他小分子质量溶质透过具有 不对称微孔结构的滤膜,大分子溶质和微粒(如蛋白质、病 毒、细菌、胶体等)被滤膜阻留,从而达到分离、提纯和浓缩产 品的目的。在常温下操作,无相变,能耗低[15-1 。 2.3色谱分离 [15]孙文基.天然药物成分分离和制甜M].北京:中国医药科技出版 社.1999:1 89—197. [16]杨云,冯卫生.中药化学成分分离技术手册[M].北京:中国医药 科技出版社,1998:298—312. [17]林欧文.中草药制剂中应用膜分离技术的思考咖.海峡药学, 2003,15(2):49-52. 色谱法是分离纯化和定性定量鉴定中药成分的重要方 法之一。色谱技术的应用与发展,对于中草药各类成分的分 离鉴定起到了巨大的推动作用。色谱分离的基本原理是利用 混合样品的各组分在互不相溶的两相溶剂之间的分配系数 之差异(分配色谱)、组分对吸附剂吸附能力不同(吸附色 谱)、分子的大小的差异(排阻色谱)或其他亲和作用的差异, 来反复地吸附或分配,从而使混合物中的各组分得以分离。 [1 8]Mundkinajeddu Deepak,et a1.Quantitative determ—ination of the major constituents f overbena officinalis using hhgh performance thin layer chromatography and high pressure liquid chromatography[J]. Phytochem-ical Analysis,2000,351—355. [19]Deng C.H.,et a1.Recent developments in sample P—reparation techniques for chromatography analysis of traditional Chinese 目前,随着色谱理论和电子学、光学、计算机等技术的应 用【1s--231,新的色谱技术不断发展,色谱技术也日趋完善,这将 对中药活性成分的研究起到巨大的推动作用。 3结语 medicines[J].J.Chromatorgram A,2007,90-96. [20]Wang.x J.,et a1.Quality evaluationofYinChenH-aoTang extract basedonfingerprintchromatogram and simuhaneousdeterminationof ifvebioactiveconstituents[J].J.SeparationScienc ̄2008,31(1 9-15. [21]Zhao L.,et a1.Characterization of constituents in Ste-Hera 中药化学成分提取分离技术已有了很大进展,这些进展 促进了中药结构、药理、药效等方面的研究,为我们寻找先导 chamaejasme L.by rapid-resolution liquid chr0一matography-dide oarray detection and electrospray ion-ization time一0f_night mass 化合物,开发一、二类新药提供了有力的帮助。随着提取分离 技术的进步与完善,中药化学成分的研究必将成为天然药物 化学中更加诱入的领域。同时,当今药物成分提取技术已向 简单、快速、高效、无污染、被测组分与基体有效分离以及提 高分析灵敏度、准确度方向发展。中草药成分提取技术也不 例外。上述提取、分离技术有着各自的优势,具体应用时应根 据被提取组分的性质和特点,可以有所选择。 spectrometry[J].Biomedic Chromatography,2008,22(1):64—72. [22]Huang,W.Y.,et a1.Separation nd aidentification of the organic acids in angelicae radix and ligustici rhizoma by HPLC and CE[J].J. Separation Science,2008,29(17):2616-2624. [23】Sun J.,et a1.Qualitativeand quantitative determination ofthemain components of huanglianjiedu decoction by HPLC—UV/MS[J].J. Ethnopharmacology,2006,105(3):436—440.