中药分离纯化技术论文.docx

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中药分离纯化技术论文

中药分离纯化技术

徐占强

（南阳师范学院化学与制药工程学院）

摘要：

近年来，在中药提取分离方面出现了许多新技术、新方法，如超临界流体萃取技术、大孔树脂吸附法、半仿生提取法、高速离心分离技术等，这些新技术和方法的应用，使得中药提取既符合传统的中医药理论，又能达到提高有效成分的收率和纯度的目的。

因此，运用新提取技术研究中药，是实现中药现代化的重要途径，必将为中药现代化研究注入新的活力。

本综述简要介绍了各种方法的原理，优势及局限性，并列举了在中药提取方面应用的实例，指出了今后研究的方向。

这些技术在中药提纯分离的研究方面有着中药重要的得参考价值，企业应充分利用中药分离纯化技术来提高药物萃取的质量，让该技术得到更好的发展，从而实现该技术的价值。

关键词:

半仿生提取技术;超声提取技术;生物酶解技术;微波技术;破碎提取技术;超临界流体萃取技术;膜分离技术;大孔树脂分离技术

SeparationAndPurificationTechnologyOfTraditionalChineseMedicine

XuZhan-Qiang

（ChemicalAndPharmaceuticalEngineeringInstitute,NanyangNormalUniversity）

Abstract:

Inrecentyears，manynewtechnologies,newmethodshavebeenappearedintraditionalChinesemedicineextractionandseparation.Suchassupercriticalfluidextractiontechnology,macroporousresinadsorptionmethod,halfbionicextraction,highspeedcentrifugalseparationtechnology,etc.ThenewtechnologyandtheapplicationoftheproposedmethodmaketraditionalChinesemedicineextractionnotonlyconformstothetraditionalChinesemedicinetheory,butalsoimprovestheeffectivecomponentsofyieldandpurityofpurpose.Therefore,theuseofnewextractiontechnologyresearchoftraditionalChinesemedicine（TCM）,istorealizethemodernizationoftraditionalChinesemedicineisanimportantwayforthemodernizationoftraditionalChinesemedicine,willinjectnewvitality.Thisreviewbrieflyintroducedtheprincipleofvariousmethods,advantagesandlimitations,andliststheapplicationoftraditionalChinesemedicineextractioninanexample,pointsoutthefutureresearchdirection.ThesetechniquesintraditionalChinesemedicinepurificationresearchoftraditionalChinesemedicinehasimportantreferencevalue.TheenterpriseshouldmakefulluseoftraditionalChinesemedicineseparationandpurificationtechnologytoimprovethequalityofthedrugextractiontoletthetechnologygetbetterdevelopment,soastorealizethevalueofthistechnology.

Keywords:

Halfbionicextractiontechnology;Ultrasonicextractiontechnology;Biologicalenzymolysistechnology;Microwavetechnology;Brokenextractiontechnology;Supercriticalfluidextractiontechnology;Membrane.Separationtechnology;Macroporousresinseparationtechnology.

一.引言

草药及天然产物中有效成分的提取，直接关系到产品有效成分的含量，影响其内在质量、临床疗效、经济效益及GMP的实施。

传统提取中草药有效成分的方法有水蒸气蒸馏法、减压蒸馏法、溶剂萃取法等，这些方法通常是工艺复杂、耗时、产品纯度不高、对环境污染大，而且易残留有害物质。

所以科研工作者们一直在试图寻找提取效率高、选择性好、污染小的方法，随着现代科学技术的不断发展，涌现出了许多新的分离提取方法，加快了提取过程，提高了提取效率。

二．分离提取方法

1.超临界流体萃取技术

所谓超临界流体（supercriticalfluid，SCF）是指物质处于临界温度和临界压力时，成为单一相态，即超临界流体，在超临界状态下，流体的性质介于气体和液体之间，既具有与气体接近的粘度及高的扩散系数，又具有与液体相近的密度。

在超临界点附近压力和温度的微小变化都可以引起流体密度很大的变化，并相应地表现为溶解度的变化，因此可以利用温度和压力的变化来实现萃取和分离的过程。

超临界流体萃取技术（SFE）具有萃取速度快、提取率高、产品纯度好、流程简单、能耗低、过程无有机溶剂残留等优点。

当然SFE技术对中药的活性成分提取也不是万能的，它同样具有自身固有的局限性：

（1）.SFE技术的普适性不好。

由于CO2的非极性和低分子量的特点，SFE－CO2主要适合那些非极性或弱极性、分子量小的物质（如油脂、挥发油等）的萃取。

对于极性强、分子量较大的物质（如多糖类、皂苷类、黄酮类等）的萃取，则有难度，要加提携剂或较高压力下分段进行萃取。

不过国外已有报道应用全氟聚醚碳酸铵（PEPE）使SFE技术扩展到水溶性体系，使难以提取的强极性化合物如蛋白等由SFE萃取。

（2）.萃取过程中的装卸料未实现

连续化生产。

中草药原料多为固体（切制成片状或捣碎成粒状等），装卸料多采用间歇式。

同时萃取产物的收集必须在无菌箱中进行，为防止交叉污染，更换产品时，装置的清洗尤为重要，也较为困难，故存在萃取装置的转产问题。

所以，在萃取过程中，装卸料的连续化生产成为有待解决的问题。

（3）.设备造价昂贵，一次性投资大。

建一套500L×3的国外进口超临界装置大约4000多万到5000万元，建一套1500L×3的超临界装置大约8000多万到1亿元，实际投资还要更高。

这导致产品成本较高，工业化普及困难。

近年来在我国，继其成功用于食品和香料的提取之后，SFE具备的良好设备和技术背景，利用SFE技术对中草药的研究和开发也取得了很大进步，发展迅速。

这一新技术在中药学领域正受到前所未有的普遍重视，早期萃取科学工作者与中药科学家正紧密地走到一起，已对近百种中药原料进行了实验室小试研究和近20个品种的中间放大实验，有些产品已经走向工业化应用。

国产SFE－CO2设备已研制成功，具备生产分析型和生产型两档SFECO2设备的能力。

研究和开发出的成熟的SFE－CO2工艺技术（软件）的中草药有：

银杏叶、金银花、紫草、紫杉、沙棘油、牛膝、乳香、没药、月见草、黄花蒿、白芍、生姜、当归、珊瑚姜、石菖蒲、飞龙掌血、长春藤、茵陈、光菇子、大蒜、木香等近30种。

同时国家的产业政策推进了该技术的的研究，如鼓励采用该技术进行新药的研究或二次开发、对一些提取物或中间体将采用简化注册的方式等。

这将更加有利于该技术在中药中的产业化。

2.大孔树脂吸附法

大孔树脂吸附分离技术是以采用特殊的吸附剂从中药复方煎液中有选择地吸附其中的有效成分、除去无效成分的一种提取精制的新工艺。

此外，大孔吸附树脂还可应用于中药有效成分样品组成含量测定前的预分离。

该方法具有设备简单、操作方便、节省能源、成本低、产品纯度高、不吸潮等优点，因此，大孔树脂吸附法在中药研究和生产中的应用日益广泛，取得了相当显著的成果。

近年来，大孔吸附树脂法已广泛地应用于中药有效成分的分离与精制。

麻氏等用大孔树脂分离银杏叶黄酮取得良好回收率。

陈氏等利用大孔吸附树脂分离银杏总内酯，得到质量合格而稳定的银杏叶提取物。

芦氏等利用大孔树脂法分离绞股皂苷得到良好收率。

耿氏等用大孔吸附树脂对三七叶中的总皂苷进行分离纯化，工艺流程已基本成熟，并进入日处理茎叶40kg的中试阶段，所得三七叶苷含量达95%以上，提取率6%以上。

大孔吸附树脂分离技术应用上有一定的局限性，主要集中在皂苷、黄酮、生物碱等成分上。

在应用中，还应建立对树脂残留物和裂解产物的检测方法，制定合理的限量标准。

除上述高新技术外，还有超微粉碎技术、固相微萃取技术等新的提取技术。

许多研究显示，这些新技术在中药提取分离方面具有广泛的应用前景。

但从目前研究来看，这些技术还存在着不同层次的局限性，特别是现在多为实验室研究阶段。

如何应用到中药制剂的生产当中，需要解决的技术问题还很多，需要研究单位和企业联手，最终解决生产当中遇到的问题，以真正让这些技术体现出社会价值和经济价值为提高中药制剂的内在质量，临床疗效，为中药现代化的发展发挥作用。

3．半仿生提取法

半仿生提取法是从生物药剂学的角度，将整体药物研究法与分子药物研究法相结合，模拟口服给药后药物经胃肠道转运的环境，为经消化道给药的中药制剂设计的一种新的提取工艺。

药料即先将以一定ｐＨ的酸水提取，继以一定ｐＨ的碱水提取，提取液分别滤过、浓缩，制成制剂。

提取用水的最佳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。

这种提取方法可以提取和保留更多的有效成分，缩短生产周期，降低成本。

半仿生提取法的局限性在于仍沿袭高温煎煮法使许多热敏，性物质受到破坏，降低了药效。

针对半仿生提取法的局限性，人们研制了仿生提取法。

它模拟人体胃、肠的内环境，提出用人工胃液、人工肠液在低温下提取中药，并且引进酶催化，使药物转化成人体易综合利用的活性混合物，初步试验已显示比单纯水提的效果好。

在对多个单味中药和复方制剂的研究中，半仿生提取法已经显示出较大的优势和广泛的应用前景。

如孙秀梅等对甘草进行“饮片颗粒化”研究中，以甘草次酸、甘草总黄酮、浸膏量为指标，对甘草作SBE法和WE法（水提法）比较，发现SBE液中甘草总黄酮是WE液的14倍，其它两种指标也均高于WE液，甘草饮片颗粒化以采用SBE法为佳。

吕青淘等选择乙肝颗粒剂的提取工艺，分别采用半仿生提取法、半仿生提取醇沉法、水提取法、水提取醇沉法，以黄芪甲苷、虎杖苷、柴胡皂苷、五味子乙素及干浸膏为指标，对四种提取液的成分进行比较研究，综合评价半仿生提取液中的五个指标成分含量最高，且SBE法的生产成本较低。

但目前半仿生提取法仍沿袭高温煎煮方式，容易影响许多有效活性成分，降低药效。

为此，陈慧洁等建议将提取温度改为近人体温度，在提取液中加入拟人体消化酶活性物质，使提取过程更接近于药物在人体胃肠道的转运吸收过程，更符合辨证施治的中医药理论。

4酶工程技术

传统的提取方法如煎煮、有机溶剂浸出醇处理方法等，提取时温度高、提取率低、浪费乙醇、成本高、不安全，而中药制剂的杂质大多为淀粉、果胶、蛋白质等，针对杂质选用适当的酶，可以通过酶反应温和地将植物组织分解，加速有效成分的释放提取。

选用相应的酶可将影响液体制剂澄清度的杂质如淀粉、蛋白质、果胶等分解祛除，也可促进某些极性低的脂溶成分转化成糖苷类易溶于水的成分而有利于提取。

酶提取法在药物提取中有较大的应用潜力，但该技术也存在一定的局限性。

酶提取法对实验条件要求比较高，为使酶发挥最大作用，需先通过实验确定，掌握最适合的温度、pH值及作用时间等。

然而，随着中药现代化的发展，酶工程技术因其具有反应特异性高、快速、高效、反应条件温和且易于控制等优点，已广泛应用于食品和困蔬加工中。

酶工程技术应用于中药有效成分的提取、分离和纯化的研究开发也取得了很大的进展，如破坏植物细胞壁，促进有效成分提取；改变提取的目的成分的性质，加强药物活性；去除体系内杂质，提高提取体系澄清度，改变药材质地等。

5超微粉碎技术

中药超微粉碎技术又称中药细胞级微粉碎技术或中药细胞破壁技术。

所谓细胞级微粉碎，是指以生物细胞破壁为目的的粉碎作业，它不以粉碎细度为目的，而是追求细胞的破壁率，粉碎后粒子的中心粒径在75μm以下。

虽然细胞的破壁率越高，药材的细度越细，但细度作为一种宏观检测指标，无法表达药材的真实性状。

通过超微粉碎，能将原生材料的中心粒径从传统工艺的150-200目提高到300目以上，对于一般药材，在该细度条件下的细胞破壁率大于95％．这项新技术适合于不同质地的各种药材，可使其中有效成分直接暴露出来，而不是使有效成分从细胞壁（膜）释放，从而使药物起效更加迅速、充分。

中药经超微粉碎处理后，其粒度更加细微、均匀，因此表面积增加，孔隙率增大，吸附性和溶解性增强，药物能较好地分散、溶解于胃液中，增大与胃黏膜的接触面积，从而更易被胃肠道吸收，大大提高了生物利用度．相当一部分矿物类药材是水不溶性物质，经超微粉碎处理后，因粒度大大减少而可加快其在体内的溶解、吸收速度，提高其吸收量。

超微粉碎技术在中药领域的应用将带来中药传统剂型的革新和发展，推动中药剂型现代化。

以生药人药的传统剂型有汤剂、散剂、膏剂和丸剂等，超微粉碎技术的应用可以拓宽以生药人药的剂型，如片剂、胶囊剂、软膏剂、吸人剂、涂膜剂等，也可促进先进制剂技术（如固体分散技术和药物缓释技术）在这些生药剂型中的应用。

此外，对于一些固体制剂（如冲剂、片剂、膜剂），根据处方性质，在制备工艺的某些环节引入超微粉碎技术，亦有可能在溶解度、崩解度、吸收率、附着力和生物利用度方面改善其品质。

另外，将一些具有保健滋补作用的中药加工成超细微粉，既可减少资源浪费、增加药物吸收、改善药物口感，亦可作为添加剂加入到一些食品中制成各种保健食品；将一些具有消除色斑、滋养皮肤等功效的中药或提取物进行超微粉碎，并与其他原料调配成各种疗效型化妆品，也有可能提高其疗效及品质。

6.超声提取技术

超声波通常被用于过程强化和引发化学反应，由于超声波的瞬时空化可实现高温和局部的高压，近年来在中药提取及有机物降解等方面得到一定的应用。

超声作用原理：

（1）空气作用

当一定频率的超声波作用于液体时，由于液体中一部分气泡其尺寸适宜，将发生工振现象，此时，大于共振尺寸的气泡在超声的作用下，被驱出液体外；小于共振尺寸的气泡则在超声波的作用下逐渐变大，在接近共振尺寸时，声波的稀疏段迅速胀大，由于摩擦可产生电荷，在声波的压缩段，气泡又被突然压缩，直到湮灭。

气泡在湮灭过程中，其内部可达数千度的高温和几千个大气压的高压，并产生放电，发光等现象。

这种现象成为“空化现象”。

在超声场中液体中的微小气泡首先经历气泡的振荡及生长过程，即稳态空化；然后是气泡的压缩和崩溃过程，即瞬态空化。

空化效应可促进反应，强化传质过程。

（2）热效应

由于介质吸收超声波及摩擦损耗，分子剧烈振动，超声波的机械能转化为介质的内能，造成介质温度升高，超声波的强度越大，产生的热效应越强。

因此，控制超声波的强度，可使物质的组织内部温度瞬时升高，加快有效成分的溶出。

气泡崩溃之后，泡内“热点”骤然冷却，冷却速度达108K/s。

如此急剧冷却速率必将引起原料内部结构的急剧变化。

（3）机械作用

超声波传递的机械能可在液体中形成有效的搅动与流动，从而破坏了介质恶结构，粉碎了液体中的颗粒，从而产生了普通低频机械搅拌起不到的效果。

这种机械作用可产生击碎，切割及凝聚等效果。

超声波空化作用所产生的巨大压力将造成生物细胞壁及整个生物体的破裂，与此同时，超声波的振动作用强化了胞内物质的释放，扩散和溶解。

在被破碎的瞬间生物活性保持不变，破碎速度和提取率均可得到提高。

超声提取技术可以避免高温高压对有效成分的破，但对容器壁的厚薄及放置位置要求较高，目前，实验室规模比较，要用于大生产，还有待于解决工程设备放大的问题。

7高速逆流色谱分离技术

逆流色谱（CcuntercurrentChromatography，简称CCC）是利用溶质在两种互不相溶的溶剂中的分配系数不同，将同溶质分离的液一液分离方法。

高速逆流色谱（HighSCountercurrentChromatography，简称HSCCC）是国际上于世纪8O年代以来在液一液分配色谱基础上发展起来的新分离技术，其分离原理是利用螺旋柱在高速行星运动时产的巨大离心力，使螺旋柱中互不相溶的两相不断混合，达到定的流体动力学平衡态，此时在螺旋柱中任何一部分，两相剂都反复进行着混合和静置的分配过程，这一过程频率极当柱心以800rpm旋转时，频率超过每秒13次。

流动相不断穿过固定相，同时保留其中的一相，利用恒流泵连输入另一相（流动相），流动相载着溶质（样品）进入螺旋柱不断反复穿过固定相，使样品在两相之问也不断反复地进分配，由于样品中各组分在两相中分配系数不同，导致在螺柱中的移动速度不同，因而能使样品各组分按分配系数的序，依次得到分离。

高速逆流色谱作为一种新型的分离技术，与传统液一固谱相比具有许多优点。

首先，它不用固态支撑体，不存在样组分的吸附、变性、失活、拖尾等现象，节省了材料和溶媒耗；其次，它操作简便，重现性好，分离量较大，分离效率高，离时间短，一般几个小时即可完成一次分离；此外，有广泛的液一液分配体系可供选择，体系更换方便、快捷；它的进样大，这对于样品的纯化制备显示出很大的优势。

近年米，随着梯度洗脱、pH区带优化、离子交换顶替、性选择分离等技术的引入，以及高速逆流色谱技术与质谱技术联用的发展，高速逆流色谱技术将会在新药研发、标准品制备、天然产物化学成分研究、中药现代化研究等领域得到更广泛的应用。

8分子印迹分离技术

分子印迹技术（molecularimprintingtechnology,MIT）是20世纪末出现的一种高选择性分离技术,这种技术的基本思想是源于人们对抗体-抗原专一性的认识,利用具有分子识别能力的聚合物材料——分子印迹聚合物（moleculeimprintingpolymer,MIP）来分离、筛选、纯化化合物的一种仿生技术。

因为制备的材料有着极高的选择性及卓越的分子识别性能,很快在固相萃取、人工酶学、手性拆分、生物传感器、不对称催化等方面得到了广泛的应用。

MIT是选用能与印迹分子产生特定相互作用的功能性单体,通过共价或非共价作用在溶剂中形成印迹分子-功能单体复合物,加入交联剂,在引发剂的引发下与带有特殊官能团的功能单体进行光或热的聚合,形成三维交联的聚合物网络,然后,用合适的溶剂除去印迹分子,在聚合物网络中形成空间和化学功能与印迹分子相匹配的空穴。

这种空穴与印迹分子结构完全一样,可对印迹分子或与之结构相似的分子实现特异性的识别。

分子印迹聚合物的制备过程可分为3步：

第一步是印迹,将印迹分子和功能单体按比例混合,使其存在一定的分子间作用力；第二步是聚合,加交联剂,使复合物通过聚合反应形成聚合物；第三步是去除印迹分子,反复洗脱水解,使其形成具有一定空穴的分子印迹聚合物。

MIT作为中药活性成分提取的一种新技术,其最大特点是用已知的化合物为印迹分子,合成化合物的印迹聚合物,对中药提取液进行高通量筛选,再结合色谱等进行结构确认。

虽然MIT已广泛应用于各个领域并取得了显著进展,但作为一种新型的分离技术,其本身在理论和应用等方面还存在许多有待解决的问题。

三．结论：

中药提取物质量研究和技术标准的建立是一个持续的、需要不断完善的过程，技术成熟往往滞后于市场的要求。

质量管理的研究表明：

在既无技术标准又无质保体系的情况下，是不可能生产出合格产品；有技术标准但无质保体系,产品质量也是不稳定的，质保体系是对技术标准的有益补充。

因此，对中药提取物生产经营企业来说，建立一个完整的、有效的质量保证体系非常必要。

中药提取物能否应用到中药管理体系中，并将其扩大到传统中药企业是面临的主要问题。

从这个意义上讲，国家政策的制定或修订是使中药提取物纳入到现代化的中药产业过程的保证，如果没有国家法规的出台和鼓励，这些先进的植物天然产物生产工艺过程和质量控制办法，进入产业化的整体进程将会延迟。

因此建议：

1.相关部门应组织攻关团队，加强基础研究，组织产、学、研结合，制订中药提取物产业发展规划；

2.推动中药提取物的标准化进程，使其纳入到中药现代化的主流中去；

3.国家有关部门在制订产业发展时，应对中药提取物产业给予优惠政策，以推动中药提取物的产业化进程；

4.加强国际交流与合作，学习国内外一切先进的管理办法和经验，增强中药提取物产业的竞争力。

References

（1）《中药提取物：

急需产业化的调控和规范》2005-10-23

来源：

中药现代化分离工艺与制剂技术

《ThetraditionalChinesemedicineextract:

areinurgentneedofindustrializationofregulationandspecification》2005-10-23

Sources:

themodernizationoftraditionalChinesemedicineseparationtechnologyandpreparationtechnology

（2）《中药分离和纯化》2004-2-17

来源：

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《TheseparationandpurificationoftraditionalChinesemedicine（TCM）》2004-2-17

Sources:

themodernizationoftraditionalChinesemedicineseparationtechnologyandpreparationtechnology

（3）《超临界流体萃取技术在中草药及天然产物提取中的应用*》来源：

ZCON学术期刊杂志

《ThesupercriticalfluidextractiontechnologyintheChineseherbalmedicineandnaturalproductsapplicationtoextract*》

Source:

ZCONacademicjournals

（4）《超临界流体萃取技术在中药新药研发中的应用》2009-03-19来源：

中华硕博网WWW.CHINA-B.C0M

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