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第二节 提取方法
天然药物化学的研究是从有效成分的提取、分离工作开始的。提取就是从药材原料中分离有效成分的单元操作,即用适当的溶剂(一般为水或乙醇)将药材中的有效成分溶解出来的过程。选择适当的提取方法不仅可以保证所需成分被提取出来,还可以尽量避免杂质的干扰,简化后续的分离工作。有时只经过一步提取,即可获得植物中的单体成分。
药材提取的实质是溶质从固相向液相的传质过程。提取过程一般可分为三个步骤:①溶剂向药材内部的渗透和药材的润湿;②药材内部溶质的溶解;③溶质从药材内部向药材表面以及由药材表面向溶液主体的扩散。因此,两相间的浓度差、提取温度、提取时间等是影响提取效率的主要因素。常用的提取方法有溶剂提取法、水蒸气蒸馏法、升华法等,近年来随着科学技术的不断发展,涌现出了许多现代化的提取方法,如超声提取技术、超临界提取技术、微波提取技术、罐组逆流提取技术、常温高压提取技术、酶提取法、分子印迹技术、半仿生提取法、液膜提取法等,这些新技术的应用,不仅加快了提取过程,而且提高了提取效率。本节主要阐述天然药物提取方法的原理、技术特点及应用等。
一、溶剂提取法
溶剂法是一种传统的提取方法,早在几千年前世界各地的人们都相继意识到热水可以从某些植物中提取有效成分并加以利用,中药制剂中常见的煎煮法便是典型代表。随着人们对世界认知的深入与科技的蓬勃发展,溶剂法已成为天然产物提取工艺中常见的方法之一。
1.基本原理
溶剂提取法是根据天然药物中各种成分在溶剂中溶解性质的差异,选用对有效成分溶解度大,而对杂质成分溶解度小的溶剂,将有效成分从药材中溶解出来的方法。当溶剂加到药材中后,溶剂通过扩散、渗透作用穿过细胞壁透入细胞内溶解可溶性物质,由此造成细胞内外的浓度差,因而使得细胞内的浓溶液不断向外扩散,同时溶剂又不断进入药材组织细胞中。如此反复,直至细胞内外溶液浓度达到动态平衡时,将此饱和溶液滤出,继续加入新溶剂,即可把目标成分近于完全溶出或大部分溶出。
中药有效成分在溶剂中的溶解度与其自身及溶剂的物理化学性质有关。溶剂可分为水、亲水性有机溶剂及亲脂性有机溶剂。被溶解物质也有亲水性及亲脂性的不同,有的化合物结构中亲水性基团多,其极性大而疏于油;有的亲水性基团少,其极性小而疏于水,因此,被溶解物质的亲水性或亲脂性的大小,与其结构直接相关。我们可以通过对中药有效成分结构的分析,评估其极性大小,从而选用合适的提取溶剂。实验室常用溶剂的极性大小顺序如下:石油醚<苯<乙醚<氯仿<乙酸乙酯<正丁醇<丙酮<乙醇<甲醇<水<含盐水。
2.提取方法
(1)浸渍法
浸渍法是将中草药粉末或碎块装入适当的容器中,加入适量的溶剂(如乙醇、稀醇或水)浸渍药材以溶出有效成分的方法。选取溶剂时可依照相似相溶原理以提高浸出效率。该法比较简单易行,适用于受热易破坏有效成分的提取,但是浸出率较低,用水为溶剂时,提取液易发霉变质,应加入适当的防腐剂。
(2)渗漉法
渗漉法是将中药粉末装在渗漉器中,不断添加新溶剂,使其渗透过药材,自上而下从渗漉器下部流出浸出液的一种提取方法(图2-2)。渗漉法属于动态浸出方法,溶剂利用率高,有效成分浸出完全,可直接收集浸出液。该法适用于贵重药材、毒性药材及高浓度制剂,也可用于有效成分含量较低的药材的提取,但对新鲜的及易膨胀的药材、无组织结构的药材不宜选用。该法常用不同浓度的乙醇作溶剂,故提取时应防止溶剂的挥发损失。
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图2-2 连续渗漉装置
(3)煎煮法
煎煮法是将药材加水煎煮取汁的方法。由于浸出溶媒通常为水,故有时也称为“水煮法”或“水提法”。煎煮法适用于有效成分能溶于水,且对湿、热均稳定的药材。传统汤剂皆用煎煮法,同时也是制备一部分中药散剂、丸剂、冲剂、片剂、注射剂或提取某些有效成分的基本方法之一。需要指出的是,用水煎煮时浸出成分往往比较复杂,除有效成分外,部分脂溶性物质及其他杂质也有较多浸出,不利于精制;此外含淀粉、黏液质、糖等成分较多的药材,加水煎煮后,其浸出液比较黏稠而导致过滤困难。
(4)回流提取法
回流提取法是用乙醇等易挥发的有机溶剂作浸出液反复加热回流,直至将原料中有效成分提取完全的方法。加热蒸馏提取时需采用回流加热装置,以免溶剂蒸发损失。小量操作时,可在圆底烧瓶上连接回流冷凝器(图2-3)。回流法不适用于受热易破坏的有效成分的提取。
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图2-3 回流提取装置
(5)连续回流提取法
应用挥发性有机溶剂提取中药有效成分,不论小型实验或大型生产,均以连续提取法为好,该法溶剂用量较少,提取也较完全。实验室常用索氏提取器(图2-4),该法提取成分受热时间较长,遇热不稳定的成分不宜采用此法。
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图2-4 索氏提取器
二、水蒸气蒸馏法与升华法
1.水蒸气蒸馏法
水蒸气蒸馏法系指将药材与水共蒸馏,使挥发性成分随水蒸气一起蒸出,经冷凝得到挥发性成分的提取方法(图2-5)。水蒸气蒸馏法只适用于具有挥发性、能随水蒸气蒸馏而不被破坏且与水不发生反应又难溶或不溶于水的有效成分的提取分离。此类成分的沸点多在100℃以上,在100℃左右有一定的蒸气压,当其蒸气压和水的蒸气压总和为一个大气压时,液体就开始沸腾,水蒸气将挥发性物质一并带出。此法不适用于热不稳定成分的提取。
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图2-5 水蒸气蒸馏法装置
2.升华法
固体物质受热直接气化,遇冷后又凝固为固体化合物的过程,称为升华。某些天然产物具有升华的性质,可利用升华法直接将其从药材中提取出来。例如在《本草纲目》中记载了利用升华法从樟木中提取樟脑(camphor),这是世界上最早应用升华法提取有效成分的记载。利用升华法可以从茶叶中提取咖啡因;此外,游离羟基蒽醌类成分、一些香豆素类、有机酸类成分,也具有易升华的性质。升华法虽然简单易行,但药材炭化后,往往产生挥发性的焦油状物,黏附在升华物上,不易精制除去;而且,升华不完全,产率低,有时还伴有分解现象。
三、超声提取法
1.基本原理
超声提取法(ultrasound extraction)是利用超声波的空化效应、热效应和机械作用加速细胞内有效物质的释放、扩散和溶解,以显著提高提取效率的方法。当大能量的超声波作用于介质时,介质被撕裂成许多小空穴,这些小空穴瞬时闭合时产生高达几千个大气压的瞬间压力,即空化现象,使植物细胞壁及整个生物体的破裂在瞬间完成,缩短了破碎时间;此外,超声波产生的振动作用加强了胞内物质的释放、扩散和溶解,高效快速提取细胞内容物。
2.技术特点
超声提取技术具有简便易行、高效节能、重复性好、不影响提取物的活性等优点,大大简化了样品提取的前处理过程,提高了提取效率,因此被广泛应用于中药有效成分的提取中。超声提取技术在提高中药制剂质量、减少服用量、提高产率、降低环境污染等方面亦起到了积极作用,但由于受到设备的限制(图2-6),目前超声提取技术更多局限于实验室小规模样品的提取分析研究。如果能对原有的提取系统进行改进或者开发新的超声提取系统,扩大其提取规模,将对中药制造业及中药产业化的发展起到良好的促进作用。
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图2-6 超声波提取罐
3.应用
超声波提取法在多糖、皂苷、黄酮、生物碱、萜类等成分的提取方面均有优势。例如采用超声法提取苦豆子中的多糖成分,得率达8.51%,而采用传统热水提取法时,多糖提取率仅为5.96%,相较传统工艺,超声提取法提取时间明显缩短,提取温度降低,得率显著提高。
四、超临界流体萃取技术
1.基本原理
超临界流体萃取(supercritical fluid extraction,简称SCFE)技术是一种以超临界流体(SCF)代替常规有机溶剂对目标组分进行提取和分离的新型技术,其原理是利用流体(溶剂)在临界点附近某区域(超临界区)内与待分离混合物中的溶质具有异常相平衡行为和传递性能且对溶质的溶解能力随压力和温度的改变而在相当宽的范围内变动来实现化合物的提取分离。
超临界流体是处于临界温度(Tc)和临界压力(pc)以上,介于气体和液体之间的流体。由于它兼有气体、液体的双重特性,即密度接近液体,黏度又与气体相似,扩散系数为液体的10~100倍,因而具有很强的溶解能力和良好的流动及传质性能。在临界点附近,温度和压力的微小改变都可导致超临界流体的上述性质发生显著变化。由于物质在超临界流体中的溶解度随其密度增大而增大,所以萃取完成后稍微提高体系温度或降低压力,减小超临界流体的密度,就可以使待分离物质分离。所选的超临界流体介质与被萃取物的性质越相似,对它的溶解能力就越强,因此正确选择不同的超临界流体作萃取剂,可以对多组分体系进行选择性萃取,从而达到分离的目的,常用的超临界流体萃取剂如表2-2所示。由于CO2具有无毒、不易燃易爆、价廉易得、临界压力和温度较低、易于安全地从混合物中分离出来等优点,所以CO2是超临界流体萃取法提取中药有效成分的最常用溶剂。
表2-2 超临界流体萃取剂的临界特性
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2.技术特点与应用
超临界流体萃取技术有许多传统分离技术不可比拟的优点,诸如操作过程易于调节、达到平衡所需时间较短、萃取效率高、产品与溶剂易于分离、无或有机溶剂残留较少、对热敏性物质不易破坏等。目前,超临界流体萃取技术在天然药物研究中已有广泛应用,例如从益母草中提取生物碱,超临界流体提取技术比常规提取法的收率提高了10倍;又如采用10% CH3OH-CO2超临界体系萃取西番莲科植物中的黄酮类化合物,所得产品质量高于国际现公认的质量标准,且省时、高效、产品不存在有机溶剂和重金属残留。
五、微波提取技术
1.基本原理
微波是一种频率在300MHz至300GHz之间的电磁波,它具有波动性、高频性、热特性和非热特性四大基本特性。微波提取(萃取),即微波辅助提取(microwave-assisted extraction,MAE)是利用微波场的特性和优点来强化天然药物(中药)有效成分浸出的新型提取方法。在微波场中,不同物质的介电常数、比热容、形状及含水量不同,会导致各种物质吸收微波能的能力不同,其产生的热能及传递给周围环境的热能也不同,这种差异使得萃取体系中的某些组分或基体物质的某些区域被选择性加热,从而使被萃取物质从基体或体系中提取分离出来(图2-7)。
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图2-7 微波萃取仪
2.技术特点与应用
微波提取法具有操作时间短、溶剂消耗少、能耗低、有效成分损失少、目标组分得率高等优点,已作为一种新型技术应用于中药成分的提取中,其主要应用于:①多糖成分的提取,如微波技术提取青钱柳多糖,与热回流和超声提取技术相比,提取时间短,提取率高达5.04%;②皂苷类成分的提取,如80%乙醇为溶剂微波提取黄芪皂苷Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ,提取率均高于常规提取方法,且提取时间大大缩短;③其他类型成分的提取,如黄酮、生物碱、多酚、萜类等。
虽然微波提取技术有一定优越性,但其应用仍有一定局限性。该法只适用于对热稳定的有效成分,且微波处理具有一定选择性等。目前,工业生产中微波提取技术和设备应用甚少,有待进一步探索和研究。
六、罐组逆流提取法
1.基本原理
罐组逆流提取法(multi-stage countercurrent extraction,MCCE)是集萃取、重渗漉、动态、逆流技术为一体,具有多种用途的新型提取技术。罐组逆流提取法是通过多个提取单元之间,药材和溶剂的合理浓度梯度排列和相应的流程配置,结合物料的粒度、提取单元数和提取温度,循环组合对物料进行提取的方法。此技术主要利用了固液(药材与溶剂)两相中有效成分的浓度梯度差,逐级将药材中有效成分扩散至起始浓度较低的提取溶剂中,达到最大限度转移药材中有效成分的目的。
2.技术特点
罐组逆流提取技术是近10年来应用于中药提取领域的新技术之一,具有工艺简单、设备操作简便、低成本、低能耗、高效率等优点,是一种值得推广的新技术、新工艺。罐组逆流提取整个过程可分为“梯度形成阶段”和“逆流提取阶段”,其中逆流提取过程由与提取单元数相等的几个阶段的提取过程组成,每个阶段提取单元进行独立作业,同时可以采用强制循环,提高固液扩散界面层的更新速度,加速扩散,使药材组织中溶质与溶剂中的溶质,在单位时间内能保持一个较高的浓度差。当某一阶段提取过程完成时,不饱和溶剂隔一个单元迁移继续循环提取,保持药材和提取液间有相对较高的浓度差,提高提取效率。
罐组逆流提取技术可以通过调整提取单元数、阶段提取时间、提取温度、溶剂用量和药材形状与大小等来获取最佳提取效果。
3.影响因素
罐组逆流提取技术的主要工艺参数有药材粒度、提取温度、溶剂用量、提取时间、提取单元组数。工艺参数的选择是否合适,对于提取结果有着很大影响。
(1)药材粒度
药材的颗粒度对提取速率影响较大,一般来说,颗粒度越小,比表面积越大,越有利于有效成分的快速扩散。但是药材粒度过小容易使设备的管路堵塞,造成不便,所以一般用药材饮片作原料。
(2)提取温度
对大多中药材有效成分的提取,温度越高,提取速率越快。但对于热敏性成分,温度过高会造成其分解,故有效控制温度对有效成分的提取十分必要。此外,温度越高,能耗也越大。由于罐组逆流有效利用了浓度差的概念,提取温度可以有效降低,有利于热敏性成分的提取,且降低能耗。
(3)溶剂用量
溶剂用量越大,提取过程中药材与溶剂中有效成分的浓度差就越大,有利于有效成分的溶出,但实际生产过程中,考虑设备和后续浓缩能耗,故要求尽量减少提取溶剂的用量。罐组逆流技术使每批溶剂均对四份药材依次进行提取,有效利用提取溶剂,大大节省了溶剂用量,也给后续浓缩带来了很大的方便。
(4)提取时间
罐组逆流技术的提取时间分为阶段提取时间和总提取时间。阶段提取时间即为每一阶段提取所用时间,一般为30~80min。总提取时间包括“造梯度”所用时间和罐组单元数减一次阶段提取时间。由于采用了循环提取,提取时间大大缩短。
(5)提取单元组数
提取单元组数对有效成分的提取率有着较大的影响,罐组逆流提取工艺一般采用至少三个以上的单元,其中最为常用的是3~7个单元。单元数的选择可根据药材有效成分被提取的情况而定。一般药材经过4次提取,有效成分即可提取完全。
4.应用
近几年,MCCE技术越来越受到中药生产企业的重视,目前已广泛应用于酸枣仁、猴头菇、杜仲、益母草、板蓝根、鸡血藤、甘草等多种中药的提取。例如刺五加叶中抗氧化活性成分的提取工艺,采用罐组式逆流提取法,以总黄酮、总酚含量及DPPH自由基清除率的全概率值为评价指标,通过正交试验对提取工艺进行优选,确定了最佳提取工艺条件,固液比为1∶16,提取时间为30min,提取温度为80℃。结果表明,罐组式逆流提取刺五加叶中抗氧化活性成分具有提取率高、节省溶剂用量等优点,具有较好的应用前景。又如采用罐组动态逆流提取技术提取杜仲叶中的总黄酮和绿原酸,与常规的提取方法比较,所得干粉量、干粉中总黄酮和绿原酸的含量、总黄酮和绿原酸的提取率分别是传统单罐溶剂提取法的1.70倍、1.11倍、1.35倍、1.56倍和2.30倍。
七、常温高压提取法
高压是指压力在100MPa以上,甚至高达1000MPa以上的流体静压力,其全称为“超高冷等静压”(ultra high isostatic hydrostatic pressure at room temperature),简称为高静压(high hydrostatic pressure,HHP),或超高压(ultra high pressure,UHP)。高压提取技术是在常温条件下,提取中药原料中的有效成分的新技术。该法可以提取的有效成分有生物碱、多糖、芳香油、脂质、黄酮、苷类等水溶性、醇溶性、脂溶性和溶于其他有机溶剂中的小分子成分。
1.基本原理
由帕斯卡定律可知,高压提取是压力在液体媒介的作用下瞬间传递的过程(图2-8),不论提取对象是液体还是固体,均可受到均匀一致的压力作用。当原料药受到高压作用时,在常压下达到的平衡(化学反应、相平衡以及分子结构等)因高压的作用而发生新的变化,从而达到灭菌、物料改性和改变原料的某些理化反应速率的效果。但是,这样的压力能级只对非共价键(氢键、离子键、疏水键)产生影响,而共价键(covalent bond)对高压不敏感,故高分子成分可能发生变性,而对中药中的小分子物质(如生物碱、皂苷、黄酮等)没有影响。
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图2-8 常温高压提取工作原理图
2.技术特点
与传统的提取方法相比,常温高压提取法具有如下特点:①所有液体都可以作为高压的传压介质,因此可以根据被提取物的性质选用最合适的溶剂,包括水、亲水性溶剂和亲脂性溶剂;②高压提取在室温条件下进行,因此没有热提取过程中因受热而使有效成分破坏、损失的缺点;③理论上,物质在溶剂中的溶解度是随着压力升高而增加的,高压提取使用的压力是300~500MPa,较常规浸提(0.1MPa)和超临界CO2提取(压力在10MPa以下)时的压力高得多,因此高压提取时,有效成分的溶解度要高得多,提取率也就高得多;④在保压时间内几乎没有能耗,与热加工相比,其作用效果迅速、均匀且能量消耗少;⑤蛋白质、淀粉等已经变性,给溶液的分离、纯化带来便利;⑥高压的工作参数易于调控,一台高压设备可以用于多种原料和多种有效物质的提取;⑦液体媒介在高压下的压缩比较小,因而即便发生泄漏,也不会带来像气体那样灾难性的危害;⑧高压提取过程不会产生环境污染,符合低能耗、绿色环保的要求。
总的来说,常温高压提取技术可以大大缩短提取时间、降低能耗、减少杂质成分的溶出,提高有效成分的收率,避免了因热效应引起的有效成分破坏、损失以及生理活性的降低,并且操作在密闭环境中进行,无溶剂挥发,因此该技术更加符合绿色环保的要求。
3.应用
常温高压提取法在中药有效成分的提取中已有应用,取得良好的效果。例如采用常温高压提取技术以水为提取溶剂从梅花鹿茸中提取鹿茸蛋白,以蛋白质提取率为评价指标优化得到高压提取鹿茸蛋白的最优工艺条件为:提取压力250MPa,保压时间4min,液固比6mL/g,并将高压提取法与超声提取、回流提取、室温浸提法进行了比较,结果显示,高压提取法在提取时间、提取物蛋白质含量、能量消耗等方面优于其他方法。又如采用常温高压提取法、超临界CO2提取法、超声提取法、热回流提取法提取朝鲜淫羊藿中总黄酮,经比较各个提取方法所得总黄酮含量为9.56%、4.80%、8.16%、6.14%,结果表明,运用高压技术提取朝鲜淫羊藿中总黄酮,既可保持有效成分不被破坏、易于分离纯化,又可应用多种提取溶剂,提取率高,水溶性和醇溶性成分均适用,且经济、可靠、适应性强,是一种绿色提取方法。
八、酶提取法
1.基本原理
大多数中药为植物源草药,其中的有效成分多存在于植物细胞的细胞质中。在中药提取过程中,溶剂需要克服细胞壁及细胞间质的传质阻力,因而会影响提取效率。植物细胞壁是由纤维素、半纤维素、果胶质等物质构成的致密结构,选用合适的酶(如纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶)对中药材进行预处理,能分解构成细胞壁的纤维素、半纤维素及果胶,从而破坏细胞壁的结构,造成局部的坍塌、溶解、疏松,减少来自细胞壁和细胞间质的传质阻力,加速有效成分的溶出,提高提取效率,缩短提取时间。由于酶发挥最佳效率的条件较为狭窄,提取效率受温度、pH等环境因素的影响较大。
2.技术特点
酶提取法具有多方面的特点:
① 反应条件温和,产物不易变性 酶提取法主要采用酶破坏细胞壁结构,具有反应条件温和、选择性高的特点,而酶的专一性可避免对底物外物质的破坏。
② 提取率高,提取时间短 酶提取法预处理时减少了中药材中有效成分溶出及溶剂提取时的传质阻力,缩短了提取时间,提高了提取率,具有很大的应用价值。
③ 环保节能 酶法是绿色高效的植物提取技术,该法用酶制剂代替有机溶剂,减少了有机溶剂的使用,降低了成本。
3.应用
酶提取法由于具有反应特异性强、条件温和、易获得、提取时间短、提取率高、绿色节能等特点已引起广泛关注,必将成为中药研究开发的重要手段,具有广阔的应用前景,且酶法与其他技术如超声波、超高压、微波等技术的联用也将成为中药研究开发的热点方向。
九、分子印迹技术
1.基本原理
分子印迹技术(molecular imprinting technique,MIT)是近年发展起来的一种结合高分子化学、材料科学、化学工程及生物化学的交叉技术。它利用分子印迹聚合物(molecular imprinting polymers,MIPs)模拟酶-底物或抗体-抗原之间的相互作用,对印迹分子(imprinting molecular)也称模板分子(template molecular)进行专一识别。分子印迹聚合物是由印迹分子与功能单体通过静电作用、疏水作用、氢键等非共价和(或)共价作用力形成分子复合物,加入交联剂引发聚合,使该分子复合物结合在聚合物中,得到包含模板分子的高分子聚合物,再用如萃取或经酸水解的方法去除模板分子,聚合物母体中留下与模板分子结构互补的立体空穴和能与模板分子相互作用的功能基团,从而对模板分子表现出特异选择性和吸附能力。
分子印迹聚合物的制备过程(图2-9)一般包括三个过程:①根据模板分子选择合适的功能单体,并在致孔溶剂中使功能单体与模板分子通过两者官能团之间的相互作用(包括共价键、氢键及其他一些弱作用)形成某种可逆复合物;②加入交联剂,在引发剂的作用下引发单体进行光聚合或热聚合,将模板分子与功能单体形成的可逆复合物“冻结”起来,使得模板分子被包埋在所形成的刚性高分子材料内;③采用物理或化学的方法将模板分子从高分子材料中洗脱出来,在模板分子所占据的空间位置和结构处遗留下来一个三维孔穴,该孔穴在尺寸、形状和结构方面与模板分子相匹配,同时由于功能单体具有与模板分子官能团互补的功能性官能团,因此所合成的分子印迹聚合物能够特异性地与模板分子进行识别和结合。
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图2-9 典型分子印迹聚合物的制备过程
2.影响因素及技术特点
影响分子印迹聚合物制备的因素包括:模板分子自身结构,功能单体、交联剂、溶剂、引发剂等的选择及用量,引发聚合的条件及制备方法等。分子印迹聚合物的特点:①构效预定性,根据不同的目的成分制备不同的分子印迹聚合物;②特异识别性,分子印迹聚合物具有特殊的分子结构和官能团,能选择性地识别印迹分子;③广泛实用性,具有抗恶劣环境的能力,表现出高度稳定性和较长的使用寿命,且制备简单。
3.应用
目前,分子印迹技术已应用于黄酮、多元酚、生物碱、甾体、香豆素、木脂素、有机酸等多种中药活性成分的提取分离中。例如为了从异构体混合物中分离出熊去氧胆酸(UDCA),可将熊去氧胆酸作为印迹分子,丙烯酰胺和α-甲基丙烯酸作为功能单体,加入致孔剂CaCO3,制备熊去氧胆酸的分子印迹聚合物,通过测定分子印迹聚合物的吸附性和选择性,发现丙烯酰胺作为功能单体比α-甲基丙烯酸具有更好的分离效率,以丙烯酰胺为功能单体的分子印迹聚合物的非特异性与特异性吸附量分别是43.52mg/g和13.93mg/g,该印迹聚合物对目标分子的分离因子为2.2,能将熊去氧胆酸的同分异构体进行有效分离,解决了用鹅去氧胆酸转换制备熊去氧胆酸时混合物难以分离的问题。
4.不足与展望
分子印迹技术也存在一些不足之处,如功能单体的选择有限,不适宜难溶印迹分子的分离,模板昂贵或难于得到,以及制备分子量较高的目标成分的分子印迹聚合物困难等,但是由于分子印迹技术良好的特异性识别能力和选择性,该技术在中药有效成分提取分离中具有广阔的应用前景。
十、半仿生提取法
半仿生提取法(semi-bionic extraction method,SBE)模仿口服药物在胃肠道的转运过程,采用固定pH的酸性水和碱性水依次连续提取,以得到有效成分更高的活性混合物。SBE法根据中药药效物质基础部分已知、大部分未知的现阶段科学技术水平,利用“灰思维方式”,将整体药物研究法与分子药物研究法相结合,从生物药剂学角度为经消化道给药的中药及其复方创立了一种提取新技术。该法既重视单体成分对制剂质量的影响,又注重中药的整体作用及多成分、多靶点的特点,对单味中药及中药复方的药效成分进行提取方法研究。
本法的运用既体现了中医临床用药综合作用的特点,又符合口服药物经胃肠道转运吸收的原理,同时由于不经乙醇处理,可以提取和保留更多的有效成分,缩短生产周期,并可利用一种或几种指标成分的含量,控制制剂质量。半仿生提取法依据“有成分论,不唯成分论,重在机体药效学反应”的观点,能够提高药效物质基础的提取率,不改变中药和方剂原有的功能和主治,缩短生产周期,降低成本,被认为是有希望替代传统提取方法的新技术,因而被广泛关注。
以总黄酮提取量为考察指标,采用半仿生提取法提取蜂胶总黄酮,总黄酮提取量达到25.08mg/g。由于半仿生提取法不仅能在很大程度上将有效成分提取出来,还能适应中药(复方)本身和制剂的发展,近年来已成功将其应用于中药及其复方的提取,如叶下珠总黄酮、柿叶黄酮、葛根复方黄酮等的提取。
十一、液膜提取法
1.基本原理
液膜分离技术(liquid membrane separation technology)是美籍华人黎念之博士于1968年首次提出的。顾名思义,液膜就是一层很薄的液体,通过模拟生物膜的结构,利用选择透过性原理,以膜两侧溶质的浓度差为传质动力,使外相料液中的待分离物质在膜内相富集、浓缩,从而分离待分离物质。液膜通常由膜溶剂(有机溶剂或水)、表面活性剂(乳化剂)和流动载体(萃取剂)等物质组成,有时候部分还会加入一些膜增强剂来提高它的稳定性。根据液膜传质机理的不同,可分为有载体和无载体传输液膜两种。有载体液膜是由膜溶剂、表面活性剂及一定量载体组成,后者则是直接由膜溶剂和表面活性剂组成。按液膜构成和操作方式的不同,又可将液膜分为支撑液膜(supported liquid membrane)和乳状液膜(emulsion liquid membrane)。根据膜的种类不同,其分离机理可分为选择性渗透、渗透伴有化学反应、萃取和吸附等。
2.技术特点
液膜分离技术是一种模拟生物膜传质功能的新型分离方法,它兼备固体膜分离方法和溶剂萃取技术的特点,并在膜的结构上有所突破,比表面积大、膜厚度较薄,具有通量大和选择性高的特性。相比于固体膜分离技术,此法具有高效、快速、选择性强和节能等优越性;相比于液液萃取传统分离技术,此法具有萃取和反萃取同时进行、分离和浓缩因数高、萃取剂用量少和溶剂流失量少等一系列优点,因而,广泛地应用于环保、有色冶金、生化、医药、食品、生物工程等行业。近年来,我国学者在乳化液膜分离技术的应用方面取得了相当显著的成绩,展示了该技术良好的前景,如采用乳化液膜技术从黄柏皮中提取黄连素,所提取的黄连素含量高达99%。
3.应用
中药产业是我国的传统民族产业,又是当今快速发展的新兴产业,是我国医药经济中独具特色的重要组成部分。提取过程是中药生产过程中的关键环节之一,提取工艺对中药制剂质量的影响至关重要。虽然传统的中药提取技术已经比较成熟,但是仍然存在着众多不足。目前国内大部分的中药生产企业还停留在人工生产方式阶段,生产工艺和装备落后造成产品质量不稳定,严重影响我国中药产品走出国门。因此,自动化、高效率、高选择性、节能环保的新技术将成为未来中药提取技术的发展方向,中药生产的自动化是提取技术发展的必然结果,也是中药国际化的桥梁。