中药生产和分析新技术研究进展

摘自《中药研究与信息》文/金文姗 中药现代化是一个系统工程，至少包括药材原料生产、药物制剂生产、制造设备和工艺技术的现代化。本文综述了几种目前有待推广的中药生产和分析新技术的主要特点及应用前景。 1 大孔吸附树脂分离技术 大孔吸附树脂是一类有机高聚物吸附剂，为吸附和筛选原理相结合的分离材料。吸附树脂分离技术就是将中药煎煮液通过大孔树脂，吸附其中的有效成分，再经洗脱回收，除掉杂质的一种纯化精制的方法。可根据药液成分的不同、提取成分的不同，选择不同型号的树脂。采用吸附树脂分离技术对中药提取液进行精制具有如下优势：有效缩小服用剂量；减少产品的吸湿性；有效去除重金属；实验工艺简便，所需实验设备简单。 近年来，在中药有效成分的分离方法中，树脂法受到特别重视。刘中秋等通过大孔树脂富集与纯化三七总皂苷，50％乙醇洗脱率达80％以上，洗脱液干燥后总固物中三七总皂苷纯度可达71．1％。 大孔吸附树脂分离技术在中药复方精制的研究中也发挥着重要的作用。张春艳等采用大孔吸附树脂分离技术精制脑康口服液，结果精制后的脑康口服液澄明度明显提高，而且可缩短生产周期。 但对于大孔吸附树脂的使用尚有一些争议。一方面在毒性方面，大孔吸附树脂是由有机单体加交联剂、致孔剂、分散剂等聚合而成的，这种多孔的球状聚合物会残留有这类有害的添加剂，因此应用于药物研究的吸附树脂自身的规格标准和质量要求是至关重要的。其次，目前的大孔吸附树脂大多应用于以水为介质的体系中，但天然产物中有许多成分是难溶于水的，这使得大孔吸附树脂分离技术在中药活性成分研究中的使用受到了限制。另外，虽然大孔吸附树脂在化合物的分离纯化和富集方面的应用已相当广泛，且技术成熟；但在中药复方的分离纯化方面的研究相对较少，技术尚需完善和规范。 2超临界流体萃取技术 超临界流体萃取(SFE)技术是以接近临界状态下的流体作为萃取溶剂，利用其兼有液体和气体的双重性质，通过控制温度和压力进行选择性提取的高效新型提取技术。可作为超临界流体的物质有二氧化碳、水、乙烷、 _氧化氮等，目前研究较多的为二氧化碳，因其性质稳定，有较低的临界温度，适用于热敏性成分的提取。与传统的中药提取方法相比，SFE节省溶剂，无溶剂残留问题，渗透力强，提取效率高，能实现选择性提取，其萃取能力取决于流体的密度，通过等温降压或等压升温，被萃取物质就可与溶剂分离。 SFE技术研究主要集中于单味药。陈振德等采用SFE技术提取花椒挥发油，得到58个化学组分，而水蒸气蒸馏只得到22个化学组分。为实现对中药中生物碱、黄酮、皂苷类等极性大的有效成分的提取，目前添加夹带剂及增加压力而改善流体溶解性质的研究亦受到重视。 应用超临界二氧化碳技术已成功的从中药中提得挥发油、生物碱、苯丙素、黄酮、有机酚酸、萜类以及天然色素等成分。 SFE提取技术大大提高了产物的收率和质量，因此该技术在中药产业化发展中具有较大的推广应用价值。但由于超临界萃取剂二氧化碳的非极性和相对分子量小的特点，对许多强极性和大分子物质的提取应用受到一定限制。而且SFE设备属高压设备，一次性投资较大，运行成本高，普及较难。 3微波萃取技术 微波萃取(MAE)技术是高频电磁波穿透萃取媒质，到达被萃取物料的内部，微波迅速转化为热能使细胞内部温度快速上升，当细胞内部的压力超过细胞壁承受能力时细胞破裂，细胞内有效成分自由流出，在较低的温度下溶解于萃取媒质。在微波辐射作用下，被萃取物料成分加速向萃取溶剂界面扩散，从而使萃取速率提高数倍，同时降低了萃取温度，最大限度保证了萃取的质量。 MAE技术与现有的其他萃取方法相比有明显的优势。化学溶剂萃取法耗能大、耗材多、耗时长、提取效率低、工业污染大。超临界流体萃取在提取效率上得到大大提高，但其溶剂选择范围窄，要求的装备复杂，需高压容器和高压泵，故投资成本较高，建立大规模提取生产线有工程难度。 目前，MAE技术应用于中药和天然产物生物活性成分提取的报道不断出现，已涉及到的天然产物有黄酬类、苷类、多糖、萜类、挥发油、生物碱、单宁、甾体及有机酸等。如微波提取重楼皂苷，与热回流法水提从时间、次数、含量等方面进行对比，两种方法所得皂苷完全一致，表明微波并未破坏有效成分的结构。微波辐射5min的效果与常规加热2h相同，而且杂质含晕少。 虽然国内外MAE技术的研究才刚刚起步，但发展非常的迅速，已经成为当前和今后新型提取技术研究的热点之一。但是如何针对中药复方的特点设计MAE方案、设计有效地防止微波泄露的仪器设备，是需要科技工作者努力解决的技术问题。随着我国中药现代化进程的加快和国际交流的进一步扩大，必将为MAE技术的发展提供新的契机。 4超声提取技术 超声提取技术是以超声波辐射压强产生的骚动效应、空化效应和热效应引起机械搅拌、加速扩散溶解的一种新型提取方法，能够加速所提取成分的扩散并与溶剂充分混合，大大提高了有效部位提取率；瞬间稳定升高温度，对热不稳定成分影响较小，且提取时间短。 目前超声提取技术主要应用于单味药的提取。如王航宇等采用常规方法(80％醇提)和超声方法提取新疆甘草多糖，结果超声提取时问比常规方法缩短3倍以上，收率提高36％以上。但超声提取技术对容器壁的厚薄及容器位置要求较高，否则会影响药材浸出效果。超声发生器工作噪音较大，需注意防护。目前实验研究都还处于很小规模，对于含多种成分的中药复方来说，应用单一频率可能达不到很好的分离效果，双频和可调频超声技术在中药复方的提取中将有一定的应用潜力。 5中药絮凝技术 中药絮凝技术是在中药提取液中加入一种絮凝剂，以吸附架桥及电中和方式除去溶液中的粗粒了，以达到分离纯化的目的。絮凝剂有鞣酸、明胶、101果汁澄清剂、ZTC澄清剂等，但目前应用最广泛的是壳聚糖澄清剂。 水提醇沉是中药制剂的传统工艺，但醇沉工艺存在一些不足：如有效成分损失严重、成本高、成品稳定性差、生产周期长、劳动强度高等。醇沉过程对某些药效成分的严重损失，难以保证制剂的有效性。现代中药工艺正研究替代醇沉的去除杂质方法。其中，中药絮凝技术是一种有发展前景的有效方法。吕定刚比较了乙醇沉淀法和壳聚糖澄清剂对玉屏风口服液的澄清效果，结果两种澄清工艺的澄清效果、制剂稳定性相似；壳聚糖澄清剂对黄芪甲苷和多糖含量基本无影响；乙醇沉淀法在使制剂总固体物含量明显减少的同时，也使多糖含量显著降低。 除了少数中药品种外，壳聚糖用于大部分单味中药浸提液，起到一定澄清作用，保留其中大部分有效成分，并能明显提高多糖和有机酸的转移率；不残留于提取液中；安全无毒，操作简便，无需增加设备投资；其提取液不吸潮，便于制剂。大量的实验结果表明，中药絮凝技术比传统的醇沉工艺有明显的优点，是现代中药制药_T艺改革的一个方向。 6高速逆流色谱技术 高速逆流色谱技术(HSCCC)是一种不用任何同态载体的液．液色谱技术，其原理是基于组分在旋转螺旋管内的相对移动而互不混溶的两相溶剂间分布不同而获得分离，其分离效率和速度可以与HPLC相媲美。HSCCC分离效率高，产品纯度高；不存在载体对样品的吸附和污染；制备量大和溶剂消耗少；操作简单，能从极复杂的混合物中分离出特定的组分。 HSCCC应用于天然产物的分离可实现：(1)制备高纯度的药用成分对照品和必需控制的杂质成分；(2)配合活性跟踪与入药部位的设计，逐级分离制备活性部位或活性成分；(3)中药材和中药方剂指纹的建立，提供更丰富的信息和数据；(4)进行中试批量生产和工业生产。如中科院工程研究所探索了利用HSCCC制订中药指纹图谱的方法，以丹参原药材为模式植物，初步建立了丹参的HSCCC指纹图谱。该技术有望成为中药有效成分质量标准研究的一种新方法及中药生产的一种新型分离技术。 7酶工程技术 酶工程技术是近几年来用于中药工业的一项生物工程技术。酶提取的原理是利用酶反应的高度专一性，将细胞壁的组成成分水解或降解，破坏细胞壁，从而提高有效成分的提取率。 近年来，酶提取在中药提取中的应用尚处于实验室研究阶段。邢秀芳等从葛根中提取总黄酮，在纤维素酶的作用下，葛根总黄酮的收率提高了13％，薄层色谱结果显示，加酶与不加酶提取出的成分一致，认为纤维素酶可以用于葛根总黄酮的提取。 酶解技术应用的关键问题是反应条件的筛选，酶的种类、酶解温度、酸碱度等对酶的催化能力影响较大。因此，针对具体药物，研究酶反应的最佳条件非常重要。另外，酶提取对复方有效成分、疗效影响及酶残留问题等尚需进一步深入研究。这项新技术对设备无特殊要求，适用于工业化大生产；国外已有不少厂家利用其产生了很好的经济效益。然而我国的工业化用酶仍不普遍，需要科技工作者深入研究。 8空间技术 我国空间药用植物学的研究，主要是国防科工委航天医学研究所与中国医学科学院药用植物研究所合作做的一些工作。搭载的药用植物包括桔梗、红花、藿香、甘草、洋金花等。这项工作的先进之处在于研制了一个小型的生物舱，种子与核径迹探测器一起复合构成生物叠，放入小型生物舱内进行空间飞行。飞行结束后，经仪器检测可以发现种子被太空射线击中的程度。搭载的材料经检测后分为微重力组和射线击中组，与地面对照组一起种于医科院药植所的试验田中，进行了一系列对比实验。大多数搭载材料与地面对照组相比，其发芽势等有一定的区别。如藿香空间飞行的研究结果表明，微重力组材料的过氧化物酶活性和蛋白质含量与地面对照组接近；射线击中组材料的过氧化物酶活性和蛋白质含量明显高于地面对照组；地面组材料的过氧化物酶和酯酶的电泳图谱与微重力组相似，而与射线击中组有所区别。 9中药指纹图谱技术 中药指纹图谱是借助于波谱或色谱技术获得的中药化学成分的波谱图或色谱图。中药特别是中药复方，包含许多个化学成分，其疗效是整体协同的结果，因此对其物质基础的反映，不能仅仅从一个或几个成分进行说明，需从整体性上进行阐述。中药指纹图谱具有整体、宏观和模糊分析等特点，可以通过对中药整体特性的描述，采取适当模糊的处理方式，达到整体质量控制的目的。 中药指纹图谱需要结合现代分析技术手段，针对中药指纹图谱的研究所涉及的方法种类繁多，主要采用色谱方法分离特征成分；采用UV、IR、NMR、MS等光谱方法鉴定化合物的结构，提高指纹图谱的可信度。主要方法有TLC、TLCS、GC、GC—MS、HPLC、HPLC-MS、HPCE、IR、UV、NMR、X射线衍射以及DNA探针和生物色谱技术等，其中，色谱方法是主流方法，在中药指纹图谱研究中有着广泛的应用。如洪筱坤等以药典收载的三种正品大黄的九个样品为基准，对来自全国各地的10个样品进行了指纹分析。结果表明，利用正品大黄的HPLC指纹特征易于区别非正品大黄，且与生药鉴定结果相符。 目前，美国FDA、英国草药典、印度草药典、德国药用植物学会、加拿大药用植物学会均接受指纹图谱的质量控制方法，这表明指纹图谱已成为国际公认的控制中成药、天然药物质量的最有效的方法。因此，为实现中药质量标准现代化并与国际接轨，国家食品药品监督管理局已下发了中药指纹图谱研究要求，首先对中药注射剂进行指纹图谱研究，并正在进行指纹图谱库的建立工作，以逐步实现中药材、中成药质量标准现代化。随着计算机信息处理技术及仪器分析技术的迅速发展，各种技术的科学性、准确性和灵敏度的提高，使现代分析技术在中药指纹图谱研究中的应用更加广泛。