3.3.5　高新技術在提取、分離、純化中的應用

隨著科學技術的進步，學科之間交叉滲透，一些新方法、新技術已開始應用于中藥生產過程。

3.3.5.1　超微粉碎技術（Ultrafine Communication Technology）

中藥的超微粉碎是近幾年來發展非常迅速的一項高新技術，當前主要指細胞級微粉碎。以動植物類藥材細胞破壁為目的，運用現代超微粉碎技術，可將原生藥粉碎到5～15μm。中藥經超微粉碎后最大的特點是粉末粒徑小（一般在15μm以下）且分布均勻，比表面積顯著提高，植物細胞破壁率高（一般藥材細胞的破壁率>95%）。其優點主要體現在以下幾個方面。

（1）藥物有效成分（特別是難溶性成分）的溶解和釋放加快　因為超微粉碎的藥物粉體粒徑小，破壁率高，有效成分暴露，所以在進入生物體后，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，其有效成分會快速通過腸壁被吸收而進入血液，而且由于附著力的影響，排出體外所需的時間較長，從而提高了藥物的吸收率，這樣經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。對中藥珍珠采取氣流超細粉碎和球磨粉碎兩種方法，并從粉碎時間、粒度上加以比較，結果氣流超細粉碎的粉碎時間僅為原來的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，溶出速率、化學反應速率增加，穩定性增強，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）藥物的藥效學活性提高　在不破壞中藥有效成分的前提下，經超微粉碎后的藥物粉體的溶解度和釋放出來的有效成分種類增加，單位時間內生物機體對有效成分的吸收效率提高，藥物起效時間縮短，作用時間延長，所以對機體的作用效果更好，強度更大。對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）進行了體外溶出度試驗，結果表明三七45min溶出物含量和三七總皂苷溶出量大小順序為：微粉>細粉>粗粉>顆粒。

（4）無過熱現象，有利于保留生物活性成分　在超微粉碎過程中無過熱現象，甚至可以在低溫狀態下粉碎，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養成分。因此也適用于含芳香性、揮發性成分藥材。

（5）減少劑量，提高藥材利用率　藥材經超微粉碎后，用小于原處方的藥量即可獲得原處方的療效或效果更好。根據藥材性質和粉碎程度的不同，一般可節省藥材30%～70%。據初步統計，微粉中藥的丸劑和散劑給藥量可減少到原來的1/5～1/3，湯劑給藥量僅為原來的1/20～1/5。而且藥材經超微粉碎后，一般不用進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題如下。

①中藥材的屬性和所含有效成分各不相同，而且對粉碎后顆粒大小的要求以及技術設備、水平都不盡相同。

②中藥經超微粉碎后，由于粒徑的減小容易使顆粒處于不穩定狀態，易聚集形成假大顆粒，易吸附空氣中的水分和雜質，這些都不利于微粉中藥的制劑、保存、運輸。

目前該技術常用于一些作用獨特的傳統名貴中藥的粉碎（如西洋參、珍珠等）。這些滋補保健中藥經微粉化后可使利用率大大增加。

3.3.5.2　半仿生提取技術（Semi-Bionic Extraction Method，SBE法）

半仿生提取法是為經消化道給藥的中藥制劑所設計的一種新提取工藝。其應用原理是將整體藥物研究法與分子藥物研究法相結合，從生物藥劑學的角度，模擬口服給藥及藥物在胃腸道的轉運過程，采用選定pH的酸性水和堿性水依次連續提取藥料，提取液分別濾過、濃縮，制成口服途徑給藥的制劑。其目的是提取含指標成分高的活性混合物，它與純化學觀點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和（或）主要藥理作用作指標選擇提取工藝，不拘泥于某種化學成分或適合純化學成分的藥理模型，而是考慮到綜合成分的作用。以芍藥苷、甘草次酸為指標比較芍甘止痛顆粒“半仿生提取法”和傳統水煎煮法的提取率，結果“半仿生提取法”優于傳統水煎煮法。

SBE法運用既體現了中醫臨床用藥綜合作用的特點，又符合口服藥物經胃腸道運轉吸收的原理。同時不經乙醇處理，可以提取和保留更多的有效成分，縮短生產周期，降低成本。并可利用一種或幾種指標成分的含量，控制制劑的內在質量。但目前該技術仍沿襲高溫煎煮法，長時間高溫煎煮會影響許多有效成分，降低藥效。

3.3.5.3　微波輔助萃取技術（Microwave Extraction Method或Microwave Assisted Extraction Method）

微波輔助萃取技術是微波和傳統的溶劑萃取法相結合后形成的一種新的萃取方法。1986年，匈牙利學者首次報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，其應用范圍逐漸擴展。近年來，該技術在天然藥物化學成分提取領域中的應用日益受到重視。

微波指頻率在300M～300kMHz（千兆赫）之間的電磁波。介質在微波場中分子會發生極化，將其在電磁場中所吸收的能量轉化為熱能。介質中不同組分的理化性質（如介電常數、比熱容、含水量等）不同，吸收微波能的程度不同，由此產生的熱量和傳遞給周圍環境的熱量也不相同。用微波爐來加熱食物也是這樣的工作原理。

微波技術在中藥萃取中的應用主要體現在兩個方面：一方面通過快速破壞細胞壁，加快有效成分的溶出，另一方面使許多難溶物質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。與常規方法相比，具有萃取時間短、溶劑用量少、提取率高、溶劑回收率高、不會破壞天然熱敏物質等優點。如微波強化萃取薄荷葉中的薄荷油，與傳統乙醇浸提相比，微波處理的薄荷油幾乎不含葉綠素和薄荷酮。目前，微波輔助萃取技術的研究尚處于初級階段。

3.3.5.4　超聲波提取技術（Ultrasonic Wave Extraction Method）

中藥有效成分大多為細胞內產物，提取時往往需要將細胞破碎，而現有的機械或化學破碎方法有時難以取得理想的破碎效果。超聲波是一種頻率范圍在15～60kHz的高頻機械波，它在溶液體系中產生的空化作用可加速植物有效成分溶出，其次級效應，如機械振動、乳化、擴散、擊碎、化學效應等，也能加速欲提取成分的擴散、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點是提取時間短、無需加熱、產率高、低溫提取有利于有效成分的保護等優點，可以為中藥大生產的提取分離提供合理化生產工藝、流程及參數。超聲波作用可以激活某些酶與細胞參與的生理生化過程，從而提高酶的活性，加速細胞新陳代謝過程；超聲波的熱效應、機械作用、空化效應是相互關聯的，通過控制超聲波的頻率與強度可突出其中某一作用，減小或避免另一個作用，以達到提高有效成分提取率的目的。

有學者以姜黃素-乙醇水溶液的浸提過程為研究對象，研究了超聲場介入對固液體系的浸取速率和提取率的影響，并與升溫及機械攪拌進行了比較，發現超聲波提取不僅加快了動力學過程，還提高了收率。研究不同頻率超聲波對提取黃芩中有效成分（黃芩苷）的影響，結果發現：在同一提取時間，頻率分別為20kHz、800kHz、1100kHz時，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移和黃芩苷與水的混合。應用超聲波從槐米中提取蘆丁的總提取率能達到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用。但超聲波作用的時間和強度需要一系列實驗來確定，超聲波發生器工作噪聲比較大，需注意防護，工業應用有一定困難。而且在大規模提取時效率不高，故僅作為一種強化或輔助手段。

3.3.5.5　酶提取技術（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、醇浸出等）提取溫度高、提取率低、成本高、不安全，而選用恰當的酶，可以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，選用相應的酶可將影響這些非需成分分解除去，也可促進某些極性低的脂溶性成分轉化為糖苷類易溶于水成分，從而有利于提取。

目前應用于中藥提取方面較多的是纖維素酶，因為大部分中藥（植物性藥材）的有效成分包裹在細胞壁內，而細胞壁多為纖維素組成，利用纖維素酶能將細胞壁降解，使有效成分破壁而出。在提取穿心蓮內酯（穿心蓮的主要有效成分）之前，加入纖維素酶對進行酶解，與傳統工藝比較，穿心蓮內酯提取率大大提高，并且兩種提取工藝得到的成分沒有區別，說明酶的加入不影響所提取的成分。將纖維素酶應用于薯蕷皂苷元的提取，工藝只比與原工藝多了一步（對藥材的酶解處理），但薯蕷皂苷元的收率得到提高。在國內，上海中藥制藥一廠首先應用酶法成功地制備了生脈飲口服液。

由此可見，酶法是一項很有前途的新技術。但該技術也存在一定的局限性，其對實驗條件要求較高，為使酶發揮最大作用，需先通過實驗確定，掌握最適溫度、最適pH值及最適作用時間等；且酶的濃度、底物的濃度、溫度、酸堿度、抑制劑和激動劑等對提取物有何影響，還需要進一步研究，才能拓寬其應用領域。

3.3.5.6　大孔吸附樹脂純化分離技術

大孔吸附樹脂是20世紀70年代末發展起來的有較好吸附性能，具有多孔骨架結構的高分子材料。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。它的理化性質穩定，不溶于酸、堿及有機溶劑，不受無機鹽類及強離子低分子化合物的影響。大孔樹脂呈網狀結構的微小孔穴，其構成多為苯乙烯型和1-甲基丙烯酸酯型。前者為非極性樹脂，后者為中性樹脂。又依據樹脂的結構、孔徑和比表面積的不同，分為不同的類型和型號。根據藥液成分的不同，提取的物質不同，可選擇不同型號的樹脂，不同的樹脂有不同的針對性。當藥液通過大孔樹脂吸附，其中的有效成分吸附在樹脂上，再經洗脫回收，可除掉藥液中雜質，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）之間的范德華力，通過它巨大的比表面進行物理吸附而工作的，使有機化合物根據吸附力及其分子量大小可以經一定溶劑洗脫而分開達到分離、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。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、孔徑和結構；酸堿度的影響；吸附柱的長度、流速和樹脂用量；樹脂的預處理與再生；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型樹脂上進行動態吸附研究，比較其吸附特性參數。表3-2的結果表明除無機礦物質外，其他中藥有效部位均可不同程度地被樹脂吸附純化。

在中藥提取中，同一工藝，不同型號的樹脂也會有不同的提取效果。不同結構的大孔吸附樹脂對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的結構不同而有所不同，同類吸附物質在各種樹脂上的吸附容量均與其極性水溶性有關。其主要用途是分離、脫鹽、濃縮及去除雜質。其優點如下。

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、機械強度高，再生處理簡便、吸附速率快、工藝簡單、生產成本低、不受無機物影響，在我國已廣泛用于中藥有效成分的提取、分離、純化工作中。

②在中藥制劑工藝過程中，應用大孔樹脂吸附技術所得提取物體積小、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（Membrane Separation Technology）

用天然或人工合成的高分子薄膜，以外界能量或化學位差為推動力，對雙組分或多組分的溶質和溶劑進行分離、分級、提純和濃縮的方法，統稱為膜分離法。使用膜分離技術（包括微濾、超濾、納濾和反滲透等）可以在原生物體系環境下實現物質分離，可以高效濃縮富積產物，有效去除雜質。見圖3-6。

由于膜分離可在常溫下操作，因此特別適用于熱敏性物質，如生物或藥物成分的分離和提純。

中藥和天然藥物的化學成分非常復雜，通常含有生物堿、苷類、黃酮類等小分子有效成分，同時還含有蛋白質、樹脂、淀粉等無效成分。研究表明中藥有效成分的分子量大多數不超過1000，而無效成分的分子量在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）。膜分離技術正是利用膜孔徑大小特征將成分進行分離提純，體現出它的優越性，因而在中藥領域中的應用日益廣泛（表3-3）。

在表3-3所述的幾種方法中，目前應用較多的是超濾技術。1萬～3萬分子量超濾膜可以制備注射用水、輸液及中藥注射液，5萬～7萬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單，去除雜質和熱原，主成分損失率低，可部分脫色，澄明度及制劑穩定性好。用于口服液的澄清，也能較好的保留有效成分，且澄清度、穩定性及除菌效果均比水提醇沉法好。如應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，保留有效成分。用超濾法提取黃芩苷一次，產率和純度均高于常規方法。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。

膜分離技術在中藥生產領域的應用也存在一些問題，如膜的機械強度不高、耐腐蝕性差和使用壽命較短等。但是隨著一些新型無機膜的研究的不斷深入，膜分離技術必將在21世紀推動中藥工業的發展，為社會帶來巨大的經濟效益和社會效益。

3.3.5.8　超臨界流體萃取技術（Super Critical Fluid Extraction，SCFE）

超臨界流體萃取是一種以超臨界流體（SCF）代替常規有機溶劑對中藥有效成分進行萃取和分離的新型技術。超臨界流體是指在較低溫度下，不斷增加氣體的壓力時，氣體會轉化成液體，當溫度增高時，液體的體積增大，對于某一特定的物質而言總存在一個臨界溫度（T_c）和臨界壓力（P_c），高于臨界溫度和臨界壓力后，物質不會成為液體或氣體，這一點就是臨界點。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，此時的流體即為超臨界流體（Super Critical Fluid，SCF），這類物質比較多，如二氧化碳、一氧化亞氮、乙烷、庚烷、氨等。超臨界流體的性質與氣體、液體的性質有比較大的差異，三者性質的比較見表3-4。

從表3-4可以看出，超臨界流體既有氣體的低黏度和擴散系數，又有液體的高密度和溶解度，因而具有很好的傳質、傳熱和滲透性能，對許多物質有很強的溶解能力；超臨界流體的物理化學性質在臨界點附近對溫度、壓力的變化十分敏感，即在不改變其化學組成的條件下，可以用壓力及溫度連續調節其性質；少量的共溶劑也可大幅度改變超臨界流體的性質。它的這些特異性能，使其在醫藥、化工、食品、香料等方面獲得了廣泛的應用。由于二氧化碳本身無毒、無腐蝕性、臨界條件適中、價廉易得、可循環使用，故成為SCFE技術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，有關超臨界流體對液體和固體物質具有顯著溶解能力的這種物理現象就有報道。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化SCFE裝置。此后各國學者迅速認識到超臨界流體的獨特物理化學性質，開始進行多方面的研究工作，一度使SCFE成為科學研究領域的熱點之一，也使SCFE應用和發展到許多領域。

利用該技術提取中藥中的有效成分也是其應用領域之一。許多中藥提取分離的SCFE工藝條件被提出，正逐步推廣應用到規模生產中去。目前，該技術在我國已成功地應用于銀杏葉、金銀花、紫草、紫杉、沙棘油、月見草、黃花蒿、白芍、生姜、當歸、大蒜、木香等30多種藥材的提取。該技術的應用方向有：

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，同類物質按照沸點由低到高逐漸進入超臨界相。

③與其他單元操作結合應用來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。

④去除或減少粗提取物中有機溶劑殘留量、農藥殘留量及重金屬殘留量，便于與國際標準接軌。

⑤與色譜、質譜、高壓液相色譜等分析儀器聯用，成為一種有效的分離、分析手段，能高效、快速地進行藥物成分的分析。

與中藥傳統方法相比，SCFE具有獨特的優點。

①萃取能力強，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、不發生次生化。因此，特別適合那些對熱敏感性強、容易氧化分解破壞的成分的提取。

③完全沒有殘留有機溶劑　全過程不使用有機溶劑，所以產品是純天然的。

④超臨界CO₂還可直接從單方或復方中藥中提取不同部位進行藥理篩選，開發新藥，大大提高新藥篩選速度。同時，可以提取許多傳統法提不出來的物質，且較易從中藥中發現新成分，從而發現新的藥理藥性，開發新藥，進行植物化學的研究，可大大簡化提取分離步驟，能提取分離到一些用傳統溶劑法得不到的成分，節約大量的有機溶劑。

⑤提取時間快、生產周期短　超臨界CO₂萃取（動態）循環一開始，分離便開始進行。一般提取10min便有成分分離析出，2～4h便可完全提取。同時，它不需濃縮步驟，即使加入夾帶劑，也可通過分離功能除去或只是簡單濃縮。

⑥超臨界CO₂萃取，操作參數容易控制，因此，有效成分及產品質量穩定。

⑦超臨界CO₂還具有抗氧化、滅菌作用，有利于保證和提高產品質量，經藥理、臨床證明，超臨界CO₂萃取中藥，不僅工藝上優越，質量穩定且標準容易控制，其藥理、臨床效果能夠保證或更好。

⑧超臨界CO₂萃取工藝，流程簡單，操作方便，節省勞動力和大量有機溶劑，減小“三廢”污染。

但是因為SCFE采取的萃取劑均為脂溶性，所以對極性偏大或分子量偏大（一般大于500時）的有效成分提取率較差，此時可以通過加入合適夾帶劑進行改善。超臨界CO₂萃取中藥一般采用的萃取裝置如圖3-7所示。

超臨界流體萃取技術特別適于一些資源少，療效好，劑量小，附加值高的產品。伴隨著高壓技術的不斷發展和提高，SCFE技術與設備的投資費用將會大大降低，若與其他單元操作結合應用，其效率會更高，對促進中藥生產現代化發展將會起到積極的推動作用，在中藥提取分離中的應用前景廣闊。

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、果膠等與該沉淀劑發生分子間作用，從而沉降，達到精制和提高成品質量目的的一項新技術。

中藥制藥工業對中藥提取液的澄清，最經典的方法是醇沉法。但已有不少報道認為將乙醇作為澄清劑有諸多不合理性，如把不溶于醇的無機物成分作為雜質除去是不妥的，許多具有生物活性與免疫作用的蛋白質、多糖也極易被乙醇沉淀。另外，醇沉法工藝時間長、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藥效有所影響。采用絮凝沉淀法應用于中藥藥液的澄清，不僅可降低成本、縮短生產周期，也能保證制劑穩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，安全無毒，不引入雜質并可隨沉淀后的不溶性雜質一同除去，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酸等有效成分的含量。應用于麻黃、蓮子心、黃連等提取液的澄清，能保證藥液中生物堿的含量。應用于玉屏風口服液的澄清，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，帶正電荷，可沉降藥液中帶負電荷的懸浮物，為一種新型的絮凝澄清劑。用其來澄清白芍提取液，能很好地保留其中的有效成分芍藥苷。另有學者考察殼聚糖對80種藥材（含有不同成分，不同藥用部位）的澄清范圍，對其中部分單味藥材進行薄層色譜鑒別及含量測定，并將絮凝液與水煎液、醇沉液作比較，結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酸的轉移率。

（3）ZTC天然澄清劑　可除去鞣質、蛋白質、膠體等不穩定成分，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，藥理實驗也證明該方法所制得的藥液，其作用優于八珍丸。

在中藥生產過程中應用的新技術還有高速離心、分子蒸餾等。在此就不一一闡述。