中药提取分离方法的新进展

       为提高中药质量、改变传统中药剂型“大、黑、粗”的状态、让中药步入国际市场,一些现代高新工程技术正在不断地被借鉴到中药生产中来,一方面使中药生产更加符合传统的中医药理论,确保用药的质量要求,另一方面也提高了现有中草药资源的利用率。笔者拟对几种研究和应用较多且发展前景广阔的中药提取分离技术作一综述。
1　中药提取分离的传统方法
    中药提取的传统方法包括浸渍法、渗漉法、改良明胶法、回流法等。其中水煎煮法是最常用的方法。传统方法存在较多的缺点:(1)煎煮法有效成份损失较多,尤其是水不溶性成份;(2)提取过程中有机溶剂有可能与有效成分作用,使其失去原有效用;(3)非有效成分不能被最大限度的除去,浓缩率不够高;(4)提取液中除有效成分外,往往杂质较多,尚有少量脂溶性成分,给精制带来不利;(5)高温操作会引起热敏性有效成分的大量分解。
2　中药有效成分提取新方法
2.1　半仿生提取法(Ｓｅｍｉ-ｂｉｏｎｉｃＥｘｔｒａｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ,ＳＢＥ法)
    1995年张兆旺等提出了“半仿生提取法”的中药提取新概念。即先将药料以一定ｐＨ的酸水提取,继以一定ｐＨ的碱水提取,提取水的最佳ｐＨ和其它工艺参数的选择,可用一种或几种有效成分结合主要药理作用指标,采用比例分割法来优选。药料(饮片)提取过程中有些成分可能相互作用,生成新的化合物, 从药物代谢过程考虑,可能是体内发挥药效过程中的复合作用。ＳＢＥ法的运用既体现了中医临床用药综合作用的特点,又符合口服药的经胃肠道运转吸收的原理。同时不经乙醇处理,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,控制制剂的内在质量。张兆旺等采用ＳＢＥ法对芍甘止痛颗粒剂、寒痛定泡腾颗粒剂、黄连解毒颗粒剂等多种复方制剂进行了实验研究。结果提示ＳＢＥ法有可能替代ＷＥ法(水提取法),ＳＢＡＥ法(半仿生提取醇沉淀法)有可能替代ＷＡＥ法(水提取醇沉淀法)。
2.2　超临界流体萃取(ＳｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌＦｌｕｉｄＥｘｔｒａｃｔｉｏｎ,ＳＦＥ)
    该技术是80年代引入中国的一项新型分离技术。其原理是利用超临界流体(ＳｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌＦｌｕｉｄ,ＳＦ)作为萃取剂在高于临界温度和压力下,从目标物中萃取有效成分,当恢复到常压常温时,溶解在流体中成分立即以溶于吸收液的液体状态与气态流体分开。通过改变压力和温度,改变超临界流体的密度使其能溶解许多不同的化学成分,达到选择性地提取各种类型化合物的目的。
    在医药行业中常用的萃取剂为ＣＯ2,因其无毒,不易燃易爆、价廉,其极性类似乙烷。超临界ＣＯ2萃取技术更适合脂溶性,高沸点,热敏性成分,现广泛用于具有挥发性成分的研究。刘红梅等利用超临界ＣＯ2萃取技术对中药白芷中香豆素类物质进行提取研究,优化提取工艺。王玳珠等考察不同提取方法对提取延胡索乙素的提取率及提取液的含固量的影响,ＳＦＥ法不仅溶剂用量较少,提取率高,而且含固量低,证明其是叔胺类生物碱较为理想的提取方法。蔡明招等用ＳＣＦ-ＣＯ2技术萃取大高良姜精油,其主要成分是1′-乙酚氧基胡椒酚酯,占精油中相对含量的95.29%。其结构与文献中的1′-ａｃｅｔｏｘｙｃｈａｖｉｃｏｌａｃｅｔａｔｅ相同。付玉杰等[7]用ＳＣＦ-ＣＯ2技术萃取甘草中甘草次酸,并与索氏提取法、超声法进行了比较,提取率是索氏提取法的13倍,超声法的5倍,且溶剂用量小,周期短。
    以上研究结果表明:ＳＦＥ技术在中药有效成分的提取分离具有收率高、速度快、纯度高等优点,是一种具有广泛应用前景的技术。但ＳＦＥ也存在一些缺点,如常用的ＳＦ极性小,在提取时需加调节剂来改变极性,从而会影响后续的分离分析。
2.3　微波提取(Ｍｉｃｒｏｗａｖｅｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ)
    微波提取是一种新的提取技术,具有耗能低、操作时间短、溶剂耗量少、选择性高、目标组分得率高等优点,已成为分析化学的一种快速制样手段。近年,韩伟等用微波辅助萃取法,研究提取青蒿素与传统提取法相比,提取率有明显地提高。郝守祝等用此法研究提取大黄游离蒽醌浸出量与传统法比较得出结论,此法的提取效率明显优于蒸煮法,且操作简单。用此法从棉籽中提取棉酚、从豆类中提取蚕豆嘧啶葡萄糖苷、金雀花碱等天然化合物,提取效率大大高于索氏提取法和超声法,而且消耗溶剂少、时间短。
    除此以外,酶工程技术(ｃｅｌｌｕｌａｓｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｔｅｃｈ ｎｉｑｕｅ)、超声波提取(ＴｈｅＵｌｔｒａｓｏｎｉｃｗｉｔｈｄｒａｗｓｔｈｅｔｅｃｈ ｎｉｑｕｅ)、大孔吸附树脂法(ＭａｃｒｏＡｂｓｏｒｐｔｉｏｎＲｅｓｉｎ)等方法在中药有效成分的提取中也得到了广泛应用。
3　中药有效成分分离新方法
3.1　超滤(ＵｉｔｒａＦｉｌｔｒａｔｉｏｎ,ＵＦ)技术
    超滤技术是上世纪60、70年代发展起来的一种膜分离技术(ＭｅｍｂｒａｎｃｅＳｅｐａｒａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｉｑｕｅ),作为介质的膜,具有分离不同分子量的功能。超滤技术与传统分离方法相比具有分离过程无相变、分离效率高、无须添加化学试剂、条件温和、无成分破坏、流程短等优点,以应用于分离中药有效成分。
    彭国平等研究各材质超滤膜对不同中药成分的影响,结果超滤法对有机酸类及各苷类成分影响较小,对混悬液成分影响明显,生物碱类成分对膜超滤有较强的选择性。结论为水溶性较大的成分可适用于超滤,膜材质对各类成分也有一定影响。邹节明等研究了超滤法苦玄参、黄芩、黄柏水提液影响,实验结果表明超滤法更能有效地保留有效成分,保护环境,降低生产成本。
3.2　新型吸附剂电泳(Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ)及色谱(Ｃｈｒｏ ｍａｔｏｇｒａｐｈｙ)分离技术
    新型吸附剂电泳及色谱分离技术是指由如聚丙酰胺、十二烷基硫酸钠两性电解质、大孔树脂等为固定相或载体,选用新的溶剂体系进行分离的一类新兴色谱技术,如毛细管电泳(ＣＥ)、毛细管区带电泳(ＣＺＥ)、凝胶电泳(ＧＥ)、等电聚集电泳(ＩＥＥ)、等速电泳(ＩＴＰ)[14]以及束胶电动毛细管色谱(ＭＥＣＣ)、快速蛋白液相技术等。现已逐步在中药成分的分离、分析及鉴定中得到普遍应用。
    杨伟峰等应用胶束电动毛细管色谱技术测定了西洋参中人参皂苷的含量。北京新技术应用研究所用ＨＳＣＣＣ技术提取紫杉醇纯度可达98.5%。生物碱、黄酮、皂苷及其他各类成分均有采用树脂法进行成分研究,与传统萃取法相比能够减少有机溶剂溶剂量60倍以上,显著降低成本,有利于工业化。
    除以上几种分离技术外,液滴逆流色谱法(ＤＣ ＣＣ)、离心板色谱(ＣＬＣ)、速逆流色谱(ＨＳＣＣＣ)等分离技术也已运用到中药有效成分的分离过程中,并取得了良好的分离效果。一些其他学科的技术也逐渐应用到中药有效成分的提取分离上,如分子生物学中的ＤＮＡ技术,可利用用药前后机体不同组织器官基因表达的差异性来筛选可发挥药效的物质组分。
    随着科学技术的高速发展,越来越多的高新技术将会运用到中药有效成分的提取分离研究上。这些高新技术具有传统方法无法比拟的优点,对提高中药制剂质量、减少服用剂量、提高生产效率、降低环境污染等方面起到积极的推动作用。可以预见,高新技术在中药有效成分提取分离领域的广泛运用必将极大地推动中药现代化进程。为提高中药质量、改变传统中药剂型“大、黑、粗”的状态、让中药步入国际市场,一些现代高新工程技术正在不断地被借鉴到中药生产中来,一方面使中药生产更加符合传统的中医药理论,确保用药的质量要求,另一方面也提高了现有中草药资源的利用率。笔者拟对几种研究和应用较多且发展前景广阔的中药提取分离技术作一综述。
1　中药提取分离的传统方法
    中药提取的传统方法包括浸渍法、渗漉法、改良明胶法、回流法等。其中水煎煮法是最常用的方法。传统方法存在较多的缺点:(1)煎煮法有效成份损失较多,尤其是水不溶性成份;(2)提取过程中有机溶剂有可能与有效成分作用,使其失去原有效用;(3)非有效成分不能被最大限度的除去,浓缩率不够高;(4)提取液中除有效成分外,往往杂质较多,尚有少量脂溶性成分,给精制带来不利;(5)高温操作会引起热敏性有效成分的大量分解。
2　中药有效成分提取新方法
2.1　半仿生提取法(Ｓｅｍｉ-ｂｉｏｎｉｃＥｘｔｒａｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ,ＳＢＥ法)
    1995年张兆旺等提出了“半仿生提取法”的中药提取新概念。即先将药料以一定ｐＨ的酸水提取,继以一定ｐＨ的碱水提取,提取水的最佳ｐＨ和其它工艺参数的选择,可用一种或几种有效成分结合主要药理作用指标,采用比例分割法来优选。药料(饮片)提取过程中有些成分可能相互作用,生成新的化合物, 从药物代谢过程考虑,可能是体内发挥药效过程中的复合作用。ＳＢＥ法的运用既体现了中医临床用药综合作用的特点,又符合口服药的经胃肠道运转吸收的原理。同时不经乙醇处理,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,控制制剂的内在质量。张兆旺等采用ＳＢＥ法对芍甘止痛颗粒剂、寒痛定泡腾颗粒剂、黄连解毒颗粒剂等多种复方制剂进行了实验研究。结果提示ＳＢＥ法有可能替代ＷＥ法(水提取法),ＳＢＡＥ法(半仿生提取醇沉淀法)有可能替代ＷＡＥ法(水提取醇沉淀法)。
2.2　超临界流体萃取(ＳｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌＦｌｕｉｄＥｘｔｒａｃｔｉｏｎ,ＳＦＥ)
    该技术是80年代引入中国的一项新型分离技术。其原理是利用超临界流体(ＳｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌＦｌｕｉｄ,ＳＦ)作为萃取剂在高于临界温度和压力下,从目标物中萃取有效成分,当恢复到常压常温时,溶解在流体中成分立即以溶于吸收液的液体状态与气态流体分开。通过改变压力和温度,改变超临界流体的密度使其能溶解许多不同的化学成分,达到选择性地提取各种类型化合物的目的。
    在医药行业中常用的萃取剂为ＣＯ2,因其无毒,不易燃易爆、价廉,其极性类似乙烷。超临界ＣＯ2萃取技术更适合脂溶性,高沸点,热敏性成分,现广泛用于具有挥发性成分的研究。刘红梅等利用超临界ＣＯ2萃取技术对中药白芷中香豆素类物质进行提取研究,优化提取工艺。王玳珠等考察不同提取方法对提取延胡索乙素的提取率及提取液的含固量的影响,ＳＦＥ法不仅溶剂用量较少,提取率高,而且含固量低,证明其是叔胺类生物碱较为理想的提取方法。蔡明招等用ＳＣＦ-ＣＯ2技术萃取大高良姜精油,其主要成分是1′-乙酚氧基胡椒酚酯,占精油中相对含量的95.29%。其结构与文献中的1′-ａｃｅｔｏｘｙｃｈａｖｉｃｏｌａｃｅｔａｔｅ相同。付玉杰等[7]用ＳＣＦ-ＣＯ2技术萃取甘草中甘草次酸,并与索氏提取法、超声法进行了比较,提取率是索氏提取法的13倍,超声法的5倍,且溶剂用量小,周期短。
    以上研究结果表明:ＳＦＥ技术在中药有效成分的提取分离具有收率高、速度快、纯度高等优点,是一种具有广泛应用前景的技术。但ＳＦＥ也存在一些缺点,如常用的ＳＦ极性小,在提取时需加调节剂来改变极性,从而会影响后续的分离分析。
2.3　微波提取(Ｍｉｃｒｏｗａｖｅｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ)
    微波提取是一种新的提取技术,具有耗能低、操作时间短、溶剂耗量少、选择性高、目标组分得率高等优点,已成为分析化学的一种快速制样手段。近年,韩伟等用微波辅助萃取法,研究提取青蒿素与传统提取法相比,提取率有明显地提高。郝守祝等用此法研究提取大黄游离蒽醌浸出量与传统法比较得出结论,此法的提取效率明显优于蒸煮法,且操作简单。用此法从棉籽中提取棉酚、从豆类中提取蚕豆嘧啶葡萄糖苷、金雀花碱等天然化合物,提取效率大大高于索氏提取法和超声法,而且消耗溶剂少、时间短。
    除此以外,酶工程技术(ｃｅｌｌｕｌａｓｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｔｅｃｈ ｎｉｑｕｅ)、超声波提取(ＴｈｅＵｌｔｒａｓｏｎｉｃｗｉｔｈｄｒａｗｓｔｈｅｔｅｃｈ ｎｉｑｕｅ)、大孔吸附树脂法(ＭａｃｒｏＡｂｓｏｒｐｔｉｏｎＲｅｓｉｎ)等方法在中药有效成分的提取中也得到了广泛应用。
3　中药有效成分分离新方法
3.1　超滤(ＵｉｔｒａＦｉｌｔｒａｔｉｏｎ,ＵＦ)技术
    超滤技术是上世纪60、70年代发展起来的一种膜分离技术(ＭｅｍｂｒａｎｃｅＳｅｐａｒａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｉｑｕｅ),作为介质的膜,具有分离不同分子量的功能。超滤技术与传统分离方法相比具有分离过程无相变、分离效率高、无须添加化学试剂、条件温和、无成分破坏、流程短等优点,以应用于分离中药有效成分。
    彭国平等研究各材质超滤膜对不同中药成分的影响,结果超滤法对有机酸类及各苷类成分影响较小,对混悬液成分影响明显,生物碱类成分对膜超滤有较强的选择性。结论为水溶性较大的成分可适用于超滤,膜材质对各类成分也有一定影响。邹节明等研究了超滤法苦玄参、黄芩、黄柏水提液影响,实验结果表明超滤法更能有效地保留有效成分,保护环境,降低生产成本。
3.2　新型吸附剂电泳(Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ)及色谱(Ｃｈｒｏ ｍａｔｏｇｒａｐｈｙ)分离技术
    新型吸附剂电泳及色谱分离技术是指由如聚丙酰胺、十二烷基硫酸钠两性电解质、大孔树脂等为固定相或载体,选用新的溶剂体系进行分离的一类新兴色谱技术,如毛细管电泳(ＣＥ)、毛细管区带电泳(ＣＺＥ)、凝胶电泳(ＧＥ)、等电聚集电泳(ＩＥＥ)、等速电泳(ＩＴＰ)[14]以及束胶电动毛细管色谱(ＭＥＣＣ)、快速蛋白液相技术等。现已逐步在中药成分的分离、分析及鉴定中得到普遍应用。
    杨伟峰等应用胶束电动毛细管色谱技术测定了西洋参中人参皂苷的含量。北京新技术应用研究所用ＨＳＣＣＣ技术提取紫杉醇纯度可达98.5%。生物碱、黄酮、皂苷及其他各类成分均有采用树脂法进行成分研究,与传统萃取法相比能够减少有机溶剂溶剂量60倍以上,显著降低成本,有利于工业化。
    除以上几种分离技术外,液滴逆流色谱法(ＤＣ ＣＣ)、离心板色谱(ＣＬＣ)、速逆流色谱(ＨＳＣＣＣ)等分离技术也已运用到中药有效成分的分离过程中,并取得了良好的分离效果。一些其他学科的技术也逐渐应用到中药有效成分的提取分离上,如分子生物学中的ＤＮＡ技术,可利用用药前后机体不同组织器官基因表达的差异性来筛选可发挥药效的物质组分。
    随着科学技术的高速发展,越来越多的高新技术将会运用到中药有效成分的提取分离研究上。这些高新技术具有传统方法无法比拟的优点,对提高中药制剂质量、减少服用剂量、提高生产效率、降低环境污染等方面起到积极的推动作用。可以预见,高新技术在中药有效成分提取分离领域的广泛运用必将极大地推动中药现代化进程。