中药有效成分提取分离新技术的研究进展
摘 要：综述超临界流体萃取、微波辅助萃取、超声辅助提取、酶工程技术、动态连续逆流提取及动态循环阶段连续逆流提取、半仿生提取、新型吸附剂电泳、超高效液相色谱(UPLC)、高分离度快速液相色谱(RRLC)和超快速液相色谱(UFLC)、高速逆流色谱、超临界流体色谱、亲和色谱、分子烙印亲和色谱、免疫亲和色谱、生物色谱、分子生物色谱、细胞膜色谱、多维组合色谱、萃取与色谱技术联机耦合、大孔树脂吸附分离、膜分离、分子蒸馏技术及双水相萃取等新技术在中药有效成分提取分离中的研究进展。
关键词：中药；有效成分；提取分离；新技术；进展
中图分类号：R284.2文献标识码：A文章编号：1673-2197(2008)07-029-06
中药的化学成分十分复杂，含有多种有效成分，提取其有效成分并进一步加以分离、纯化，得到有效单体是中药研究领域中的一项重要内容。从天然产物中分离有效成分，并发展新药和寻找先导化合物是药物开发的重要内容。近年来，在中药有效成分提取分离方面出现了许多新技术、新方法，已显示极大的应用前景，使中医药工业更加生机盎然。以下笔者将这些新技术的进展作一简要介绍：
, 百拇医药
1 中药有效成分提取新技术的进展
提取是中药制剂生产过程中最基本、最重要的环节之一，提取的目的是最大限度地提取药材中的药效成分，避免药效成分的分解流失和无效成分的溶出。随着现代化工工程技术的迅猛发展，一些现代高新技术不断被应用到中药生产中来，大大促进了中药产业的发展，使中药制药工业技术水平上升了一个新的高度。
1.1 超临界流体萃取技术(supercritical fluid extraction，SFE)
SFE是一种以超临界流体代替常规有机溶剂，对目标成分进行萃取的新技术。以CO2为流体的超临界萃取技术在天然药物提取分离中得到广泛的应用，超临界状态下的CO2的极性与正己烷相似，所以最适合用于溶解亲脂性、低沸点的物质，如挥发油、烃、酯、内酯、醚及环氧化合物等，是目前解决中药制药工业中挥发性或脂溶性有效成分提取分离的有效方法，有很强的实用性。对于极性稍大的物质加入一些夹带剂后，主要用于生物碱、黄酮、香豆素和木脂素、醌及其衍生物、糖苷等多种成分提取分离。随着超临界CO2 萃取技术的不断进步和全氟聚醚酸铵(PFPE)的应用，夹带剂和表面活性剂引入，使大分子、多羟基、强极性糖苷类化合物的提取成为可能。美国环境保护局(EPA)已逐步将超临界流体萃取技术作为替代溶剂萃取的标准方法。
, 百拇医药
目前将SFE技术与其它先进分离技术相结合，走技术集成的道路来降低SFE 的生产成本，逐渐成为研究的热点[1]。国外学者正在开展大量研究，以不断拓宽这一技术的应用领域，如络合萃取、 微乳萃取、反胶团萃取、 分馏萃取、亚临界萃取、超高压萃取、引进外场(超声、电场)萃取等。将超声与反相微乳技术结合起来，利用两者各自的优点，可以改善超临界CO2 在萃取极性物质和传质方面存在的不足，扩大其应用领域，并与其他强化技术，如夹带剂、超声联合夹带剂和单纯的超临界CO2 反相微乳技术进行比较，对人参皂甙而言，罗登林[2]等发现以超声联合超临界CO2 反相微乳萃取的方法最好。
许玫[3]对理化性质相差很大的复方当归中三个有效部位总苯酞类、总有机酸类、总生物碱类采用超临界梯度提取，是超临界CO2提取分离复方中药非常成功的研究实例，并采用人工神经网络的L-M(levenberg-marquardt)BP模型对超临界CO2提取当归+川芎中的总苯酞类过程进行模拟，得到很好的结果。
, http://www.100md.com 1.2 微波辅助萃取技术(microwave-assisted extraction，MAE)
MAE是微波和传统的溶剂萃取法相结合后形成的一种新的萃取方法。微波辅助萃取技术的应用原理是在微波场中，吸收微波能力的差异使得基体物质的某些区域或萃取体系中的某些组分被选择性加热，从而使得被萃取物质从基体和体系中分离，进入到介电常数较小、微波吸收能力相对差的萃取剂中。
目前，微波辅助萃取技术在中药活性成分如挥发油、苷类、多糖、萜类、生物碱、黄酮、甾体、有机酸等物质的提取中均有应用，受到药学工作者的极大关注。姜宁等采用正交实验，研究微波法提取五倍子中的单宁酸，结果表明微波辅助提取法显著优于传统的水提取方法，提取率是水提法的1.5倍[4]。微波辅助萃取喜树碱[5]与索氏提取、超声提取和搅拌提取相比，提取率最高、耗时最少。微波辅助萃取决明子中的大黄素[6]、川芎中的阿魏酸[7]等也取得同样显著效果。
, http://www.100md.com 1.3 超声辅助提取技术(ultrasonication-assisted extraction，UAE)
UAE是利用超声波的空化作用，加速植物有效成分溶出，另外超声波次级效应，也能加速提取成分的扩散、释放并与溶剂充分混合而利于提取。在实验室中已成功地应用于皂苷、生物碱、黄酮、蒽醌、有机酸及多糖等成分的提取。
胡斌杰等[8]将超声波应用于灵芝多糖的提取，并与传统的热水提取工艺进行了对比研究，为工业化生产提供了理论基础和实验依据。杨健等[9]以铁筷子中主要活性成分甾体总皂苷为质量控制指标，采用正交试验优选出了最佳提取方案。
1.4 酶工程技术(cellulase engineering technique)
近年来，酶工程技术应用于提取分离生物碱、黄酮、皂苷、香豆素、多糖等成份。坚固的植物细胞壁是提取有效成分的主要屏障。特别是当植物中含有大量黏液质、果胶、淀粉时，这些成分一方面影响植物细胞中活性成分的浸出，另一方面也影响提取液的澄清度。如选用恰当的酶，通过酶反应使细胞壁的组成成分和黏液质等杂质成分水解或降解而除去，则可加速有效成分的释放提取。这是一项很有前途的新技术，无需特殊设备，完全适于工业化生产。
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施英英等[10]用酶法从葛粉中提取活性成分异黄酮，采用木聚糖酶和纤维素酶协同处理后，总异黄酮得率可达138%，为常规醇提法的1.64倍。张卫红等[11]采用复合酶解法在低温下提取茶叶中的活性物质茶多酚，提取率高达98%以上，茶多酚中的活性成分儿茶素相对含量较传统沸水提取法高出9%~10%。
1.5 动态连续逆流提取及动态循环阶段连续逆流提取
1.5.1 动态连续逆流提取(dynamic continuous countercurrent extraction)
是利用固液两相的浓度梯度差，逐级将药料中有效成分扩散至起始浓度相对较低的套提溶液中，达到最大限度转移物料中溶解成分的目的。在动态连续逆流提取过程中添加各种物理场(如超声波、微波、电脉冲等)、外源温度、压力等作用，强化提取效率，可以大大缩短提取时间。由此又衍生了动态连续逆流超声波提取法、动态连续逆流微波提取法、动态连续逆流电脉冲提取法、负压动态连续逆流提取法等。与其它现有分离技术中的一个(膜技术、高速离心及大孔树脂吸附技术等)或几个组合，可形成以动态连续逆流提取有效成分为核心的中药产业化技术体系。
, http://www.100md.com
1.5.2 动态循环阶段连续逆流提取(dynamic multi-stage countercurrent extraction)
于本世纪初开始应用。李卫等[12]通过5 阶段微波动态循环阶段连续逆流提取(microwave dynamic multi-stage countercurrent extraction，MDMCE) 正交实验，得出最佳提取条件，提取率为92.2%，排出渣中二氢杨梅素百分含量为3.1%；在此条件下所对应的微波静态间歇提取(microwave static batch extraction，MSBE)提取率为67.4%，排出渣中二氢杨梅素百分含量为13.0%。此法建立了MDMCE 单罐的半经验动力学模型，为MDMCE 技术的实际应用提供了具有一定指导作用的信息；将动态循环阶段连续逆流提取技术用于微波提取过程，克服了微波静态间歇提取时原料与溶剂中有效成分在接近平衡时浓度差小的不足，有效提高提取效率。, http://www.100md.com(杨义芳)
关键词：中药；有效成分；提取分离；新技术；进展
中图分类号：R284.2文献标识码：A文章编号：1673-2197(2008)07-029-06
中药的化学成分十分复杂，含有多种有效成分，提取其有效成分并进一步加以分离、纯化，得到有效单体是中药研究领域中的一项重要内容。从天然产物中分离有效成分，并发展新药和寻找先导化合物是药物开发的重要内容。近年来，在中药有效成分提取分离方面出现了许多新技术、新方法，已显示极大的应用前景，使中医药工业更加生机盎然。以下笔者将这些新技术的进展作一简要介绍：
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1 中药有效成分提取新技术的进展
提取是中药制剂生产过程中最基本、最重要的环节之一，提取的目的是最大限度地提取药材中的药效成分，避免药效成分的分解流失和无效成分的溶出。随着现代化工工程技术的迅猛发展，一些现代高新技术不断被应用到中药生产中来，大大促进了中药产业的发展，使中药制药工业技术水平上升了一个新的高度。
1.1 超临界流体萃取技术(supercritical fluid extraction，SFE)
SFE是一种以超临界流体代替常规有机溶剂，对目标成分进行萃取的新技术。以CO2为流体的超临界萃取技术在天然药物提取分离中得到广泛的应用，超临界状态下的CO2的极性与正己烷相似，所以最适合用于溶解亲脂性、低沸点的物质，如挥发油、烃、酯、内酯、醚及环氧化合物等，是目前解决中药制药工业中挥发性或脂溶性有效成分提取分离的有效方法，有很强的实用性。对于极性稍大的物质加入一些夹带剂后，主要用于生物碱、黄酮、香豆素和木脂素、醌及其衍生物、糖苷等多种成分提取分离。随着超临界CO2 萃取技术的不断进步和全氟聚醚酸铵(PFPE)的应用，夹带剂和表面活性剂引入，使大分子、多羟基、强极性糖苷类化合物的提取成为可能。美国环境保护局(EPA)已逐步将超临界流体萃取技术作为替代溶剂萃取的标准方法。
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目前将SFE技术与其它先进分离技术相结合，走技术集成的道路来降低SFE 的生产成本，逐渐成为研究的热点[1]。国外学者正在开展大量研究，以不断拓宽这一技术的应用领域，如络合萃取、 微乳萃取、反胶团萃取、 分馏萃取、亚临界萃取、超高压萃取、引进外场(超声、电场)萃取等。将超声与反相微乳技术结合起来，利用两者各自的优点，可以改善超临界CO2 在萃取极性物质和传质方面存在的不足，扩大其应用领域，并与其他强化技术，如夹带剂、超声联合夹带剂和单纯的超临界CO2 反相微乳技术进行比较，对人参皂甙而言，罗登林[2]等发现以超声联合超临界CO2 反相微乳萃取的方法最好。
许玫[3]对理化性质相差很大的复方当归中三个有效部位总苯酞类、总有机酸类、总生物碱类采用超临界梯度提取，是超临界CO2提取分离复方中药非常成功的研究实例，并采用人工神经网络的L-M(levenberg-marquardt)BP模型对超临界CO2提取当归+川芎中的总苯酞类过程进行模拟，得到很好的结果。
, http://www.100md.com 1.2 微波辅助萃取技术(microwave-assisted extraction，MAE)
MAE是微波和传统的溶剂萃取法相结合后形成的一种新的萃取方法。微波辅助萃取技术的应用原理是在微波场中，吸收微波能力的差异使得基体物质的某些区域或萃取体系中的某些组分被选择性加热，从而使得被萃取物质从基体和体系中分离，进入到介电常数较小、微波吸收能力相对差的萃取剂中。
目前，微波辅助萃取技术在中药活性成分如挥发油、苷类、多糖、萜类、生物碱、黄酮、甾体、有机酸等物质的提取中均有应用，受到药学工作者的极大关注。姜宁等采用正交实验，研究微波法提取五倍子中的单宁酸，结果表明微波辅助提取法显著优于传统的水提取方法，提取率是水提法的1.5倍[4]。微波辅助萃取喜树碱[5]与索氏提取、超声提取和搅拌提取相比，提取率最高、耗时最少。微波辅助萃取决明子中的大黄素[6]、川芎中的阿魏酸[7]等也取得同样显著效果。
, http://www.100md.com 1.3 超声辅助提取技术(ultrasonication-assisted extraction，UAE)
UAE是利用超声波的空化作用，加速植物有效成分溶出，另外超声波次级效应，也能加速提取成分的扩散、释放并与溶剂充分混合而利于提取。在实验室中已成功地应用于皂苷、生物碱、黄酮、蒽醌、有机酸及多糖等成分的提取。
胡斌杰等[8]将超声波应用于灵芝多糖的提取，并与传统的热水提取工艺进行了对比研究，为工业化生产提供了理论基础和实验依据。杨健等[9]以铁筷子中主要活性成分甾体总皂苷为质量控制指标，采用正交试验优选出了最佳提取方案。
1.4 酶工程技术(cellulase engineering technique)
近年来，酶工程技术应用于提取分离生物碱、黄酮、皂苷、香豆素、多糖等成份。坚固的植物细胞壁是提取有效成分的主要屏障。特别是当植物中含有大量黏液质、果胶、淀粉时，这些成分一方面影响植物细胞中活性成分的浸出，另一方面也影响提取液的澄清度。如选用恰当的酶，通过酶反应使细胞壁的组成成分和黏液质等杂质成分水解或降解而除去，则可加速有效成分的释放提取。这是一项很有前途的新技术，无需特殊设备，完全适于工业化生产。
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施英英等[10]用酶法从葛粉中提取活性成分异黄酮，采用木聚糖酶和纤维素酶协同处理后，总异黄酮得率可达138%，为常规醇提法的1.64倍。张卫红等[11]采用复合酶解法在低温下提取茶叶中的活性物质茶多酚，提取率高达98%以上，茶多酚中的活性成分儿茶素相对含量较传统沸水提取法高出9%~10%。
1.5 动态连续逆流提取及动态循环阶段连续逆流提取
1.5.1 动态连续逆流提取(dynamic continuous countercurrent extraction)
是利用固液两相的浓度梯度差，逐级将药料中有效成分扩散至起始浓度相对较低的套提溶液中，达到最大限度转移物料中溶解成分的目的。在动态连续逆流提取过程中添加各种物理场(如超声波、微波、电脉冲等)、外源温度、压力等作用，强化提取效率，可以大大缩短提取时间。由此又衍生了动态连续逆流超声波提取法、动态连续逆流微波提取法、动态连续逆流电脉冲提取法、负压动态连续逆流提取法等。与其它现有分离技术中的一个(膜技术、高速离心及大孔树脂吸附技术等)或几个组合，可形成以动态连续逆流提取有效成分为核心的中药产业化技术体系。
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1.5.2 动态循环阶段连续逆流提取(dynamic multi-stage countercurrent extraction)
于本世纪初开始应用。李卫等[12]通过5 阶段微波动态循环阶段连续逆流提取(microwave dynamic multi-stage countercurrent extraction，MDMCE) 正交实验，得出最佳提取条件，提取率为92.2%，排出渣中二氢杨梅素百分含量为3.1%；在此条件下所对应的微波静态间歇提取(microwave static batch extraction，MSBE)提取率为67.4%，排出渣中二氢杨梅素百分含量为13.0%。此法建立了MDMCE 单罐的半经验动力学模型，为MDMCE 技术的实际应用提供了具有一定指导作用的信息；将动态循环阶段连续逆流提取技术用于微波提取过程，克服了微波静态间歇提取时原料与溶剂中有效成分在接近平衡时浓度差小的不足，有效提高提取效率。, http://www.100md.com(杨义芳)