- 制藥工程技術(shù)概論(第三版)
- 宋航主編
- 8590字
- 2020-05-19 14:36:27
3.3.5 高新技術(shù)在提取、分離、純化中的應(yīng)用
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,學(xué)科之間交叉滲透,一些新方法、新技術(shù)已開始應(yīng)用于中藥生產(chǎn)過(guò)程。
3.3.5.1 超微粉碎技術(shù)(Ultrafine Communication Technology)
中藥的超微粉碎是近幾年來(lái)發(fā)展非常迅速的一項(xiàng)高新技術(shù),當(dāng)前主要指細(xì)胞級(jí)微粉碎。以動(dòng)植物類藥材細(xì)胞破壁為目的,運(yùn)用現(xiàn)代超微粉碎技術(shù),可將原生藥粉碎到5~15μm。中藥經(jīng)超微粉碎后最大的特點(diǎn)是粉末粒徑小(一般在15μm以下)且分布均勻,比表面積顯著提高,植物細(xì)胞破壁率高(一般藥材細(xì)胞的破壁率>95%)。其優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
(1)藥物有效成分(特別是難溶性成分)的溶解和釋放加快 因?yàn)槌⒎鬯榈乃幬锓垠w粒徑小,破壁率高,有效成分暴露,所以在進(jìn)入生物體后,其中的可溶性成分能迅速溶解、釋放,即使溶解度低的成分也因超微粉具有較大的附著力而緊緊黏附在腸壁上,其有效成分會(huì)快速通過(guò)腸壁被吸收而進(jìn)入血液,而且由于附著力的影響,排出體外所需的時(shí)間較長(zhǎng),從而提高了藥物的吸收率,這樣經(jīng)超微粉碎的藥物其有效成分的溶解速率、釋放速率都比普通粉碎要快。對(duì)中藥珍珠采取氣流超細(xì)粉碎和球磨粉碎兩種方法,并從粉碎時(shí)間、粒度上加以比較,結(jié)果氣流超細(xì)粉碎的粉碎時(shí)間僅為原來(lái)的1/30左右,而粒度則增加了3倍左右。
(2)藥物有效成分的溶出速率加快,也就越有利于藥物的溶出和吸收 中藥材經(jīng)超微粉碎處理后,粒徑減小,比表面積增大,吸附性、溶解性增強(qiáng),溶出速率、化學(xué)反應(yīng)速率增加,穩(wěn)定性增強(qiáng),與腸胃體液的有效接觸面積也就越大,有利于藥物的吸收,從而提高治療效果。
(3)藥物的藥效學(xué)活性提高 在不破壞中藥有效成分的前提下,經(jīng)超微粉碎后的藥物粉體的溶解度和釋放出來(lái)的有效成分種類增加,單位時(shí)間內(nèi)生物機(jī)體對(duì)有效成分的吸收效率提高,藥物起效時(shí)間縮短,作用時(shí)間延長(zhǎng),所以對(duì)機(jī)體的作用效果更好,強(qiáng)度更大。對(duì)不同粉碎度的中藥三七(具有止血愈傷、活血散瘀、抗炎消腫的功效,是云南白藥的主要原料之一,其有效成分為三七總皂苷)進(jìn)行了體外溶出度試驗(yàn),結(jié)果表明三七45min溶出物含量和三七總皂苷溶出量大小順序?yàn)椋何⒎?gt;細(xì)粉>粗粉>顆粒。
(4)無(wú)過(guò)熱現(xiàn)象,有利于保留生物活性成分 在超微粉碎過(guò)程中無(wú)過(guò)熱現(xiàn)象,甚至可以在低溫狀態(tài)下粉碎,并且粉碎速度快,這樣可以最大限度地保留生物活性成分和營(yíng)養(yǎng)成分。因此也適用于含芳香性、揮發(fā)性成分藥材。
(5)減少劑量,提高藥材利用率 藥材經(jīng)超微粉碎后,用小于原處方的藥量即可獲得原處方的療效或效果更好。根據(jù)藥材性質(zhì)和粉碎程度的不同,一般可節(jié)省藥材30%~70%。據(jù)初步統(tǒng)計(jì),微粉中藥的丸劑和散劑給藥量可減少到原來(lái)的1/5~1/3,湯劑給藥量?jī)H為原來(lái)的1/20~1/5。而且藥材經(jīng)超微粉碎后,一般不用進(jìn)行煎煮浸取就可以直接制劑,這樣既可以減少有效成分的損耗,提高藥材的利用率,又可以減少工序。
目前,中藥超微粉碎存在的主要問(wèn)題如下。
①中藥材的屬性和所含有效成分各不相同,而且對(duì)粉碎后顆粒大小的要求以及技術(shù)設(shè)備、水平都不盡相同。
②中藥經(jīng)超微粉碎后,由于粒徑的減小容易使顆粒處于不穩(wěn)定狀態(tài),易聚集形成假大顆粒,易吸附空氣中的水分和雜質(zhì),這些都不利于微粉中藥的制劑、保存、運(yùn)輸。
目前該技術(shù)常用于一些作用獨(dú)特的傳統(tǒng)名貴中藥的粉碎(如西洋參、珍珠等)。這些滋補(bǔ)保健中藥經(jīng)微粉化后可使利用率大大增加。
3.3.5.2 半仿生提取技術(shù)(Semi-Bionic Extraction Method,SBE法)
半仿生提取法是為經(jīng)消化道給藥的中藥制劑所設(shè)計(jì)的一種新提取工藝。其應(yīng)用原理是將整體藥物研究法與分子藥物研究法相結(jié)合,從生物藥劑學(xué)的角度,模擬口服給藥及藥物在胃腸道的轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程,采用選定pH的酸性水和堿性水依次連續(xù)提取藥料,提取液分別濾過(guò)、濃縮,制成口服途徑給藥的制劑。其目的是提取含指標(biāo)成分高的活性混合物,它與純化學(xué)觀點(diǎn)的酸堿法是不能等同的,具體做法是以一種或幾種有效成分總浸出物等作指標(biāo)和(或)主要藥理作用作指標(biāo)選擇提取工藝,不拘泥于某種化學(xué)成分或適合純化學(xué)成分的藥理模型,而是考慮到綜合成分的作用。以芍藥苷、甘草次酸為指標(biāo)比較芍甘止痛顆粒“半仿生提取法”和傳統(tǒng)水煎煮法的提取率,結(jié)果“半仿生提取法”優(yōu)于傳統(tǒng)水煎煮法。
SBE法運(yùn)用既體現(xiàn)了中醫(yī)臨床用藥綜合作用的特點(diǎn),又符合口服藥物經(jīng)胃腸道運(yùn)轉(zhuǎn)吸收的原理。同時(shí)不經(jīng)乙醇處理,可以提取和保留更多的有效成分,縮短生產(chǎn)周期,降低成本。并可利用一種或幾種指標(biāo)成分的含量,控制制劑的內(nèi)在質(zhì)量。但目前該技術(shù)仍沿襲高溫煎煮法,長(zhǎng)時(shí)間高溫煎煮會(huì)影響許多有效成分,降低藥效。
3.3.5.3 微波輔助萃取技術(shù)(Microwave Extraction Method或Microwave Assisted Extraction Method)
微波輔助萃取技術(shù)是微波和傳統(tǒng)的溶劑萃取法相結(jié)合后形成的一種新的萃取方法。1986年,匈牙利學(xué)者首次報(bào)道了利用微波能從土壤、種子、食品、飼料中分離各種類型化合物。此后,其應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)展。近年來(lái),該技術(shù)在天然藥物化學(xué)成分提取領(lǐng)域中的應(yīng)用日益受到重視。
微波指頻率在300M~300kMHz(千兆赫)之間的電磁波。介質(zhì)在微波場(chǎng)中分子會(huì)發(fā)生極化,將其在電磁場(chǎng)中所吸收的能量轉(zhuǎn)化為熱能。介質(zhì)中不同組分的理化性質(zhì)(如介電常數(shù)、比熱容、含水量等)不同,吸收微波能的程度不同,由此產(chǎn)生的熱量和傳遞給周圍環(huán)境的熱量也不相同。用微波爐來(lái)加熱食物也是這樣的工作原理。
微波技術(shù)在中藥萃取中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面:一方面通過(guò)快速破壞細(xì)胞壁,加快有效成分的溶出,另一方面使許多難溶物質(zhì)在微波的作用下得到較好的溶解,從而提高了萃取的速度和得率。與常規(guī)方法相比,具有萃取時(shí)間短、溶劑用量少、提取率高、溶劑回收率高、不會(huì)破壞天然熱敏物質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)。如微波強(qiáng)化萃取薄荷葉中的薄荷油,與傳統(tǒng)乙醇浸提相比,微波處理的薄荷油幾乎不含葉綠素和薄荷酮。目前,微波輔助萃取技術(shù)的研究尚處于初級(jí)階段。
3.3.5.4 超聲波提取技術(shù)(Ultrasonic Wave Extraction Method)
中藥有效成分大多為細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)物,提取時(shí)往往需要將細(xì)胞破碎,而現(xiàn)有的機(jī)械或化學(xué)破碎方法有時(shí)難以取得理想的破碎效果。超聲波是一種頻率范圍在15~60kHz的高頻機(jī)械波,它在溶液體系中產(chǎn)生的空化作用可加速植物有效成分溶出,其次級(jí)效應(yīng),如機(jī)械振動(dòng)、乳化、擴(kuò)散、擊碎、化學(xué)效應(yīng)等,也能加速欲提取成分的擴(kuò)散、釋放并與溶劑充分混合而利于提取。
超聲波提取法最大的優(yōu)點(diǎn)是提取時(shí)間短、無(wú)需加熱、產(chǎn)率高、低溫提取有利于有效成分的保護(hù)等優(yōu)點(diǎn),可以為中藥大生產(chǎn)的提取分離提供合理化生產(chǎn)工藝、流程及參數(shù)。超聲波作用可以激活某些酶與細(xì)胞參與的生理生化過(guò)程,從而提高酶的活性,加速細(xì)胞新陳代謝過(guò)程;超聲波的熱效應(yīng)、機(jī)械作用、空化效應(yīng)是相互關(guān)聯(lián)的,通過(guò)控制超聲波的頻率與強(qiáng)度可突出其中某一作用,減小或避免另一個(gè)作用,以達(dá)到提高有效成分提取率的目的。
有學(xué)者以姜黃素-乙醇水溶液的浸提過(guò)程為研究對(duì)象,研究了超聲場(chǎng)介入對(duì)固液體系的浸取速率和提取率的影響,并與升溫及機(jī)械攪拌進(jìn)行了比較,發(fā)現(xiàn)超聲波提取不僅加快了動(dòng)力學(xué)過(guò)程,還提高了收率。研究不同頻率超聲波對(duì)提取黃芩中有效成分(黃芩苷)的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn):在同一提取時(shí)間,頻率分別為20kHz、800kHz、1100kHz時(shí),黃芩苷的得率在20kHz下最高,原因是該頻率的超聲波有利于黃芩苷轉(zhuǎn)移和黃芩苷與水的混合。應(yīng)用超聲波從槐米中提取蘆丁的總提取率能達(dá)到99.82%。
目前,超聲波在天然藥物的有效成分提取方面已有了一定的應(yīng)用。但超聲波作用的時(shí)間和強(qiáng)度需要一系列實(shí)驗(yàn)來(lái)確定,超聲波發(fā)生器工作噪聲比較大,需注意防護(hù),工業(yè)應(yīng)用有一定困難。而且在大規(guī)模提取時(shí)效率不高,故僅作為一種強(qiáng)化或輔助手段。
背景知識(shí):聲波的頻率就是聲源振動(dòng)的頻率。所謂振動(dòng)頻率,就是每秒來(lái)回往復(fù)運(yùn)動(dòng)的次數(shù),單位是赫茲,用Hz表示。波是振動(dòng)的傳播,即把振動(dòng)按原有的頻率傳遞出去。所以波的頻率就是聲源振動(dòng)的頻率。人耳能引起聽覺(jué)的聲波頻率有一定的范圍,約在20~20000Hz之間,稱為可聽聲波。高于20000Hz的聲波稱為超聲波。超聲波的頻率很高,它的應(yīng)用很廣泛。例如用超聲清洗玻璃、陶瓷、陶瓷制品的表面污垢,用超聲來(lái)“擊碎”顆粒狀物體,進(jìn)行乳化作用等。超聲波波長(zhǎng)短,傳播和反射時(shí)定向效果好?;芈曁綔y(cè)儀及聲吶,常用超聲波代替可聽聲。超聲波的穿透能力強(qiáng),能透射幾米厚的金屬,利用這一特性和反射能力特性,可以制成超階級(jí)聲探傷儀,檢查金屬內(nèi)部有無(wú)裂縫和缺陷等。此外,超聲在醫(yī)學(xué)上應(yīng)用也逐漸廣泛,用超聲來(lái)診斷和治療疾病。例如現(xiàn)代醫(yī)學(xué)常用的B型超聲診斷儀,其中B型診斷儀可獲體內(nèi)臟的切面聲像圖。
3.3.5.5 酶提取技術(shù)(Enzyme Extraction Method)
中藥中各種有效成分與果膠、淀粉、植物纖維等非需成分混雜在一起。這些非需成分一方面影響植物細(xì)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(tǒng)的提取方法(如煎煮、醇浸出等)提取溫度高、提取率低、成本高、不安全,而選用恰當(dāng)?shù)拿福梢酝ㄟ^(guò)酶反應(yīng)較溫和地將植物組織分解,加速有效成分的釋放提取,選用相應(yīng)的酶可將影響這些非需成分分解除去,也可促進(jìn)某些極性低的脂溶性成分轉(zhuǎn)化為糖苷類易溶于水成分,從而有利于提取。
目前應(yīng)用于中藥提取方面較多的是纖維素酶,因?yàn)榇蟛糠种兴帲ㄖ参镄运幉模┑挠行С煞职诩?xì)胞壁內(nèi),而細(xì)胞壁多為纖維素組成,利用纖維素酶能將細(xì)胞壁降解,使有效成分破壁而出。在提取穿心蓮內(nèi)酯(穿心蓮的主要有效成分)之前,加入纖維素酶對(duì)進(jìn)行酶解,與傳統(tǒng)工藝比較,穿心蓮內(nèi)酯提取率大大提高,并且兩種提取工藝得到的成分沒(méi)有區(qū)別,說(shuō)明酶的加入不影響所提取的成分。將纖維素酶應(yīng)用于薯蕷皂苷元的提取,工藝只比與原工藝多了一步(對(duì)藥材的酶解處理),但薯蕷皂苷元的收率得到提高。在國(guó)內(nèi),上海中藥制藥一廠首先應(yīng)用酶法成功地制備了生脈飲口服液。
由此可見,酶法是一項(xiàng)很有前途的新技術(shù)。但該技術(shù)也存在一定的局限性,其對(duì)實(shí)驗(yàn)條件要求較高,為使酶發(fā)揮最大作用,需先通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定,掌握最適溫度、最適pH值及最適作用時(shí)間等;且酶的濃度、底物的濃度、溫度、酸堿度、抑制劑和激動(dòng)劑等對(duì)提取物有何影響,還需要進(jìn)一步研究,才能拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域。
3.3.5.6 大孔吸附樹脂純化分離技術(shù)
大孔吸附樹脂是20世紀(jì)70年代末發(fā)展起來(lái)的有較好吸附性能,具有多孔骨架結(jié)構(gòu)的高分子材料。一般為白色的球狀顆粒,平均孔徑在30~100?(1?=0.1nm),粒度為20~60目。它的理化性質(zhì)穩(wěn)定,不溶于酸、堿及有機(jī)溶劑,不受無(wú)機(jī)鹽類及強(qiáng)離子低分子化合物的影響。大孔樹脂呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的微小孔穴,其構(gòu)成多為苯乙烯型和1-甲基丙烯酸酯型。前者為非極性樹脂,后者為中性樹脂。又依據(jù)樹脂的結(jié)構(gòu)、孔徑和比表面積的不同,分為不同的類型和型號(hào)。根據(jù)藥液成分的不同,提取的物質(zhì)不同,可選擇不同型號(hào)的樹脂,不同的樹脂有不同的針對(duì)性。當(dāng)藥液通過(guò)大孔樹脂吸附,其中的有效成分吸附在樹脂上,再經(jīng)洗脫回收,可除掉藥液中雜質(zhì),是一種純化、精制藥的有效方法。
大孔樹脂的吸附原理主要是依靠它和被吸附的分子(吸附物質(zhì))之間的范德華力,通過(guò)它巨大的比表面進(jìn)行物理吸附而工作的,使有機(jī)化合物根據(jù)吸附力及其分子量大小可以經(jīng)一定溶劑洗脫而分開達(dá)到分離、純化、除雜、濃縮等不同目的。此外它的吸附作用與表面電性和形成氫鍵等有關(guān)。操作的基本程序大多是

影響大孔樹脂分離純化效果的因素主要有:樹脂的型號(hào)、孔徑和結(jié)構(gòu);酸堿度的影響;吸附柱的長(zhǎng)度、流速和樹脂用量;樹脂的預(yù)處理與再生;洗脫條件。
中藥和天然藥物所含成分不同,與樹脂結(jié)合的方式也不同。以下面四種藥材水提液為樣本,在LD 605型樹脂上進(jìn)行動(dòng)態(tài)吸附研究,比較其吸附特性參數(shù)。表3-2的結(jié)果表明除無(wú)機(jī)礦物質(zhì)外,其他中藥有效部位均可不同程度地被樹脂吸附純化。
表3-2 四種藥材水提液在大孔樹脂上的動(dòng)態(tài)吸附研究

在中藥提取中,同一工藝,不同型號(hào)的樹脂也會(huì)有不同的提取效果。不同結(jié)構(gòu)的大孔吸附樹脂對(duì)親水性酚類衍生物的吸附作用研究表明:不同類型大孔吸附樹脂均能從極稀水溶液中富集微量親水性酚類衍生物,且易洗脫,吸附作用隨吸附物質(zhì)的結(jié)構(gòu)不同而有所不同,同類吸附物質(zhì)在各種樹脂上的吸附容量均與其極性水溶性有關(guān)。其主要用途是分離、脫鹽、濃縮及去除雜質(zhì)。其優(yōu)點(diǎn)如下。
①大孔樹脂吸附色譜法比表面積大,吸附容量大、選擇性好、易于解吸附、機(jī)械強(qiáng)度高,再生處理簡(jiǎn)便、吸附速率快、工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低、不受無(wú)機(jī)物影響,在我國(guó)已廣泛用于中藥有效成分的提取、分離、純化工作中。
②在中藥制劑工藝過(guò)程中,應(yīng)用大孔樹脂吸附技術(shù)所得提取物體積小、不吸潮、易制成外形美觀的各種劑型,特別適用于顆粒劑、膠囊劑和片劑。
3.3.5.7 膜分離技術(shù)(Membrane Separation Technology)
用天然或人工合成的高分子薄膜,以外界能量或化學(xué)位差為推動(dòng)力,對(duì)雙組分或多組分的溶質(zhì)和溶劑進(jìn)行分離、分級(jí)、提純和濃縮的方法,統(tǒng)稱為膜分離法。使用膜分離技術(shù)(包括微濾、超濾、納濾和反滲透等)可以在原生物體系環(huán)境下實(shí)現(xiàn)物質(zhì)分離,可以高效濃縮富積產(chǎn)物,有效去除雜質(zhì)。見圖3-6。

圖3-6 膜分離技術(shù)的分類
由于膜分離可在常溫下操作,因此特別適用于熱敏性物質(zhì),如生物或藥物成分的分離和提純。
中藥和天然藥物的化學(xué)成分非常復(fù)雜,通常含有生物堿、苷類、黃酮類等小分子有效成分,同時(shí)還含有蛋白質(zhì)、樹脂、淀粉等無(wú)效成分。研究表明中藥有效成分的分子量大多數(shù)不超過(guò)1000,而無(wú)效成分的分子量在5000以上(需要注意的是,有些高分子化合物具有一定的生理活性或療效,如香菇中的多糖,天花粉中的蛋白質(zhì))。膜分離技術(shù)正是利用膜孔徑大小特征將成分進(jìn)行分離提純,體現(xiàn)出它的優(yōu)越性,因而在中藥領(lǐng)域中的應(yīng)用日益廣泛(表3-3)。
表3-3 中藥生產(chǎn)中的膜分離技術(shù)

在表3-3所述的幾種方法中,目前應(yīng)用較多的是超濾技術(shù)。1萬(wàn)~3萬(wàn)分子量超濾膜可以制備注射用水、輸液及中藥注射液,5萬(wàn)~7萬(wàn)分子量超濾膜可以制備口服液和固體制劑。如抗厥注射液(復(fù)方山茱萸制劑)、刺五加注射液、丹參注射液的制備工藝均可采用超濾法。超濾法制備中藥注射液工藝簡(jiǎn)單,去除雜質(zhì)和熱原,主成分損失率低,可部分脫色,澄明度及制劑穩(wěn)定性好。用于口服液的澄清,也能較好的保留有效成分,且澄清度、穩(wěn)定性及除菌效果均比水提醇沉法好。如應(yīng)用超濾法澄清和精制生脈飲口服液,在澄清度、去雜降濁效果、有效成分含量等方面的考察顯示與原工藝相比本法更能去除雜質(zhì),保留有效成分。用超濾法提取黃芩苷一次,產(chǎn)率和純度均高于常規(guī)方法。用超濾法制備神寧膠囊,與醇沉法相比能減少中藥用量,且有效成分損失少,工藝流程縮短。
膜分離技術(shù)在中藥生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用也存在一些問(wèn)題,如膜的機(jī)械強(qiáng)度不高、耐腐蝕性差和使用壽命較短等。但是隨著一些新型無(wú)機(jī)膜的研究的不斷深入,膜分離技術(shù)必將在21世紀(jì)推動(dòng)中藥工業(yè)的發(fā)展,為社會(huì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
3.3.5.8 超臨界流體萃取技術(shù)(Super Critical Fluid Extraction,SCFE)
超臨界流體萃取是一種以超臨界流體(SCF)代替常規(guī)有機(jī)溶劑對(duì)中藥有效成分進(jìn)行萃取和分離的新型技術(shù)。超臨界流體是指在較低溫度下,不斷增加氣體的壓力時(shí),氣體會(huì)轉(zhuǎn)化成液體,當(dāng)溫度增高時(shí),液體的體積增大,對(duì)于某一特定的物質(zhì)而言總存在一個(gè)臨界溫度(Tc)和臨界壓力(Pc),高于臨界溫度和臨界壓力后,物質(zhì)不會(huì)成為液體或氣體,這一點(diǎn)就是臨界點(diǎn)。改變氣體的溫度、壓力,使其處于臨界溫度和臨界壓力以上,形成一種介于液體和氣體之間的流體,此時(shí)的流體即為超臨界流體(Super Critical Fluid,SCF),這類物質(zhì)比較多,如二氧化碳、一氧化亞氮、乙烷、庚烷、氨等。超臨界流體的性質(zhì)與氣體、液體的性質(zhì)有比較大的差異,三者性質(zhì)的比較見表3-4。
表3-4 氣體、超臨界流體和液體性質(zhì)比較

從表3-4可以看出,超臨界流體既有氣體的低黏度和擴(kuò)散系數(shù),又有液體的高密度和溶解度,因而具有很好的傳質(zhì)、傳熱和滲透性能,對(duì)許多物質(zhì)有很強(qiáng)的溶解能力;超臨界流體的物理化學(xué)性質(zhì)在臨界點(diǎn)附近對(duì)溫度、壓力的變化十分敏感,即在不改變其化學(xué)組成的條件下,可以用壓力及溫度連續(xù)調(diào)節(jié)其性質(zhì);少量的共溶劑也可大幅度改變超臨界流體的性質(zhì)。它的這些特異性能,使其在醫(yī)藥、化工、食品、香料等方面獲得了廣泛的應(yīng)用。由于二氧化碳本身無(wú)毒、無(wú)腐蝕性、臨界條件適中、價(jià)廉易得、可循環(huán)使用,故成為SCFE技術(shù)中最常用的超臨界流體,稱為超臨界CO2流體萃取法。
早在1879年,有關(guān)超臨界流體對(duì)液體和固體物質(zhì)具有顯著溶解能力的這種物理現(xiàn)象就有報(bào)道。1978年,建立了世界上第一套用于脫除咖啡豆中咖啡因的工業(yè)化SCFE裝置。此后各國(guó)學(xué)者迅速認(rèn)識(shí)到超臨界流體的獨(dú)特物理化學(xué)性質(zhì),開始進(jìn)行多方面的研究工作,一度使SCFE成為科學(xué)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一,也使SCFE應(yīng)用和發(fā)展到許多領(lǐng)域。
利用該技術(shù)提取中藥中的有效成分也是其應(yīng)用領(lǐng)域之一。許多中藥提取分離的SCFE工藝條件被提出,正逐步推廣應(yīng)用到規(guī)模生產(chǎn)中去。目前,該技術(shù)在我國(guó)已成功地應(yīng)用于銀杏葉、金銀花、紫草、紫杉、沙棘油、月見草、黃花蒿、白芍、生姜、當(dāng)歸、大蒜、木香等30多種藥材的提取。該技術(shù)的應(yīng)用方向有:
①單一成分或幾種極性相似成分的提取分離。
②復(fù)方中藥制劑提取物的提取分離,獲得多種成分的萃取物,同類物質(zhì)按照沸點(diǎn)由低到高逐漸進(jìn)入超臨界相。
③與其他單元操作結(jié)合應(yīng)用來(lái)提取分離所需的活性成分,去除非需要成分或有毒成分。如銀杏葉提取物(GBE)中酚酸性成分(毒性成分)的去除,可使該類成分降低到10-5級(jí)。
④去除或減少粗提取物中有機(jī)溶劑殘留量、農(nóng)藥殘留量及重金屬殘留量,便于與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)接軌。
⑤與色譜、質(zhì)譜、高壓液相色譜等分析儀器聯(lián)用,成為一種有效的分離、分析手段,能高效、快速地進(jìn)行藥物成分的分析。
與中藥傳統(tǒng)方法相比,SCFE具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。
①萃取能力強(qiáng),提取率高 用超臨界CO2萃取中藥有效成分,在最佳工藝條件下,能將要提取的成分幾乎完全提取,從而大大提高產(chǎn)品收率和資源的利用率。
②可以在低溫下提取 超臨界CO2臨界溫度低(35~40℃),操作溫度低,能較完好地保存中藥有效成分不被破壞、不發(fā)生次生化。因此,特別適合那些對(duì)熱敏感性強(qiáng)、容易氧化分解破壞的成分的提取。
③完全沒(méi)有殘留有機(jī)溶劑 全過(guò)程不使用有機(jī)溶劑,所以產(chǎn)品是純天然的。
④超臨界CO2還可直接從單方或復(fù)方中藥中提取不同部位進(jìn)行藥理篩選,開發(fā)新藥,大大提高新藥篩選速度。同時(shí),可以提取許多傳統(tǒng)法提不出來(lái)的物質(zhì),且較易從中藥中發(fā)現(xiàn)新成分,從而發(fā)現(xiàn)新的藥理藥性,開發(fā)新藥,進(jìn)行植物化學(xué)的研究,可大大簡(jiǎn)化提取分離步驟,能提取分離到一些用傳統(tǒng)溶劑法得不到的成分,節(jié)約大量的有機(jī)溶劑。
⑤提取時(shí)間快、生產(chǎn)周期短 超臨界CO2萃?。▌?dòng)態(tài))循環(huán)一開始,分離便開始進(jìn)行。一般提取10min便有成分分離析出,2~4h便可完全提取。同時(shí),它不需濃縮步驟,即使加入夾帶劑,也可通過(guò)分離功能除去或只是簡(jiǎn)單濃縮。
⑥超臨界CO2萃取,操作參數(shù)容易控制,因此,有效成分及產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。
⑦超臨界CO2還具有抗氧化、滅菌作用,有利于保證和提高產(chǎn)品質(zhì)量,經(jīng)藥理、臨床證明,超臨界CO2萃取中藥,不僅工藝上優(yōu)越,質(zhì)量穩(wěn)定且標(biāo)準(zhǔn)容易控制,其藥理、臨床效果能夠保證或更好。
⑧超臨界CO2萃取工藝,流程簡(jiǎn)單,操作方便,節(jié)省勞動(dòng)力和大量有機(jī)溶劑,減小“三廢”污染。
但是因?yàn)镾CFE采取的萃取劑均為脂溶性,所以對(duì)極性偏大或分子量偏大(一般大于500時(shí))的有效成分提取率較差,此時(shí)可以通過(guò)加入合適夾帶劑進(jìn)行改善。超臨界CO2萃取中藥一般采用的萃取裝置如圖3-7所示。

圖3-7 超臨界CO2萃取裝置
注:1bar=105Pa
超臨界流體萃取技術(shù)特別適于一些資源少,療效好,劑量小,附加值高的產(chǎn)品。伴隨著高壓技術(shù)的不斷發(fā)展和提高,SCFE技術(shù)與設(shè)備的投資費(fèi)用將會(huì)大大降低,若與其他單元操作結(jié)合應(yīng)用,其效率會(huì)更高,對(duì)促進(jìn)中藥生產(chǎn)現(xiàn)代化發(fā)展將會(huì)起到積極的推動(dòng)作用,在中藥提取分離中的應(yīng)用前景廣闊。
3.3.5.9 絮凝沉淀法
絮凝沉淀法是在混懸的中藥提取液或提取濃縮液中加入一種絮凝沉淀劑,蛋白質(zhì)、果膠等與該沉淀劑發(fā)生分子間作用,從而沉降,達(dá)到精制和提高成品質(zhì)量目的的一項(xiàng)新技術(shù)。
中藥制藥工業(yè)對(duì)中藥提取液的澄清,最經(jīng)典的方法是醇沉法。但已有不少報(bào)道認(rèn)為將乙醇作為澄清劑有諸多不合理性,如把不溶于醇的無(wú)機(jī)物成分作為雜質(zhì)除去是不妥的,許多具有生物活性與免疫作用的蛋白質(zhì)、多糖也極易被乙醇沉淀。另外,醇沉法工藝時(shí)間長(zhǎng)、成本高、損耗乙醇量一般在30%以上,成品中殘存的乙醇也可能對(duì)藥效有所影響。采用絮凝沉淀法應(yīng)用于中藥藥液的澄清,不僅可降低成本、縮短生產(chǎn)周期,也能保證制劑穩(wěn)定性及有效成分的含量。目前在中藥提取液的澄清工藝中所使用的絮凝劑種類很多,有鞣酸、明膠、蛋清、101澄清劑、ZTC澄清劑、殼聚糖等。
(1)101澄清劑 為水溶性的膠狀物質(zhì),安全無(wú)毒,不引入雜質(zhì)并可隨沉淀后的不溶性雜質(zhì)一同除去,通常配成5%的水溶液使用。有研究證明,101澄清劑應(yīng)用于黃芪、茯苓提取液的澄清,能保持藥液中氨基酸與總有機(jī)酸等有效成分的含量。應(yīng)用于麻黃、蓮子心、黃連等提取液的澄清,能保證藥液中生物堿的含量。應(yīng)用于玉屏風(fēng)口服液的澄清,總浸出物與多糖的含量均比藥典工藝高。
(2)殼聚糖 殼聚糖又稱可溶性甲殼素,是一種含氨基多糖的天然高分子物質(zhì),帶正電荷,可沉降藥液中帶負(fù)電荷的懸浮物,為一種新型的絮凝澄清劑。用其來(lái)澄清白芍提取液,能很好地保留其中的有效成分芍藥苷。另有學(xué)者考察殼聚糖對(duì)80種藥材(含有不同成分,不同藥用部位)的澄清范圍,對(duì)其中部分單味藥材進(jìn)行薄層色譜鑒別及含量測(cè)定,并將絮凝液與水煎液、醇沉液作比較,結(jié)果表明殼聚糖用于大部分單味中藥浸提液均能起到一定的澄清作用,保留其中大部分有效成分,并能明顯提高多糖和有機(jī)酸的轉(zhuǎn)移率。
(3)ZTC天然澄清劑 可除去鞣質(zhì)、蛋白質(zhì)、膠體等不穩(wěn)定成分,并且不影響中藥的有效成分,如黃酮、生物堿、苷類、氨基酸、多肽、多糖等。應(yīng)用于八珍口服液的澄清,藥液中芍藥苷、氨基酸、多糖、總固體的含量高于水提醇沉法所得藥液,藥理實(shí)驗(yàn)也證明該方法所制得的藥液,其作用優(yōu)于八珍丸。
在中藥生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用的新技術(shù)還有高速離心、分子蒸餾等。在此就不一一闡述。
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