中草药有效活性成分提取分离技术

（1.河南广电计量检测有限公司，河南 郑州 450001；2.河南省动物卫生监督所）

中草药有效活性成分提取分离技术

李艳芳1，刘凡2

（1.河南广电计量检测有限公司，河南 郑州 450001；2.河南省动物卫生监督所）

综述中草药有效活性成分提取分离技术的原理和特点，以及这些新技术在中草药活性成分提取研究中的应用，为综合开发利用中草药资源提供一定依据。

中草药；活性成分；提取技术；分离技术

我国中草药资源丰富,价格低廉,含有蛋白质、维生素、油脂、树脂、糖类、植物色素、各种常量元素和维生素等多种营养物质。相对化学合成药来说,它们有毒性低、无抗药性、无残留及不易产生副作用等特点,并含有更多的天然有效成分。

中草药提取分离是依据中药有效成分及有效群体的存在状态、极性、溶解性等设计一条科学、合理、可行的工艺，采用一系列分离技术来完成。近年来伴随着现代工业工程技术的迅猛发展，一些现代高新工程技术正在不断地借鉴到中草药提取分离工艺中来。文章在介绍传统的提取分离技术和近年来兴起的新技术的基础上，分述了中药主要活性成分的常用提取纯化方法。

1 提取技术

1.1 传统的提取方法

1.1.1 渗漉法

渗漉法［1］具体操作是将中草药粉末先装在渗漉器中使药材浸渍24～48 h膨胀，然后不断添加新溶剂，使其自上而下渗透过药材，从渗漉器下部流出、收集浸出液的一种浸出方法。当溶剂渗透进药材细胞内溶出成分后，由于其比重加大而向下移动时，上层新加入的溶液置换其位置，造成良好的浓度差，使扩散能较好地进行，提取的过程是一种动态过程，故浸出的效果优于浸渍法。但流速应该加以控制（宜呈滴不宜成线），在渗漉过程中应该随时从药面上补充加入新的溶剂，使药材中有效成分充分浸出为止。当渗漉流出液的颜色极浅或渗漉液的体积相当于原药材重的10倍时，便可认为基本上已提取完全。

1.1.2 回流提取法

应用有机溶剂加热提取时，必须采用回流加热装置，以免溶剂挥发损失并减少有毒溶剂对实验操作者的毒害。小量操作时，可在圆底烧瓶上连接回流冷凝器，加热前先开冷凝水。装药材量约为圆底烧瓶容量的1/3～1/2，溶剂浸过药材表面约1～2 cm，实验室多采用水浴加热，比较安全。第1次提取以保持沸腾回流约1 h为宜，放冷后过滤，再在药渣中添加新的溶剂，做第2次、第3次加热回流提取，分别约半小时，或通过薄层检测有效成分基本提尽为止。此法提取效率较冷浸法高，但由于操作的局限性，大量生产中也少被应用，而是多采用连续提取法。

1.1.3 连续提取法

连续提取法［2］是用有机溶剂提取中常用的方法，通常用脂肪提取器或称索氏提取器来完成。这种提取法，需用溶剂量较少，提取成分也少，但一般需数小时（常6～8 h）才能完成，所以遇热不稳定易变化的中药成分不宜采用此法。尽管如此，在挥发性有机溶剂提取中草药有效成分时，不论小型实验或大型生产，均以连续提取法为好。

这些提取方法尽管各有其优越性，但都有一些缺点或需要改进的地方，如提取时间长，或效率低，或溶剂用量大，或操作烦琐，或挥发性成分的提取等。因此，人们一直在研究探索更有效的方法。现阶段，人们应用一些现代提取技术进行分析样品的预处理，一定程度上提高了分析灵敏度及分析结果的准确度。

1.2 提取新技术

1.2.1 超临界流体萃取

超临界流体萃取技术是利用超临界流体的特殊性质，在高于临界温度和临界压力条件下与待分离的固体或液体混合物接触，萃取出所需要的物质，随后通过降压或升温或两者兼用等方法，降低超临界流体的密度，从而降低其对被萃取物的溶解度，或用吸附的方法，使二者得到分离。当气体处于超临界状态时，成为性质介于液体和气体之间的单一相态，具有和液体相近的密度，黏度虽高于气体但明显低于液体，扩散系数为液体的10～100倍。因此对物料有较好的渗透性和较强的溶解能力，能够将物料中某些成分提取出来。在各种超临界流体萃取剂中，由于CO2的临界温度（Tc=31.3℃）和临界压力（Pc=7138MPa）较低［3］，可在接近室温条件下萃取，不会破坏生物活性物质和热敏性物质；加上CO2具有低沸点、低黏度、低表面张力、无毒无害等优点，故CO2成为一种最常用的超临界萃取剂。

超临界流体萃取（简称SFE）作为一种高新萃取技术，具有快速高效、选择性好、条件温和、安全无污染等优点被应用于生物工程、化工、石油、食品、医药工业等各个领域。目前，超临界流体萃取技术已经在中药提取中得到了较多应用。

目前超临界CO2萃取已广泛应用于多种单味药如砂仁、厚朴、补骨脂、灵芝、茵陈、紫草、肉桂、胡椒、姜黄、丹参、蛇床子、苦参、金银花、红豆杉、桑白皮、穿心莲、紫苏子以及月见草油、薄荷油、青蒿素、大麻醇、姜黄油、宽叶缬草油、杏仁脂肪油、薯蓣皂苷等的提取分离或二次开发及新药研究中；并在中药复方制剂如丹参酮及大蒜注射液的工艺改革中有所作为。

1.2.2 微波辅助萃取

微波辅助萃取是用微波能加热与样品相接触的溶剂，将所需化合物从样品基体中分离，进入溶剂中的一个过程。1986年，有关专家首先报道了微波用于天然产物成分的提取。10多年来，此项技术已广泛应用于食品、生物样品及环境样品的分析与提取。微波提取的研究表明，微波辐射诱导萃取技术具有选择性高、溶剂耗量少、有效成分吸收率高的特点，已被成功应用在药材的浸出、中药活性成分的提取方面。它的原理是利用磁控管所产生的每秒24.5亿次超高频率的快速震动，使药材内分子间相互碰撞、挤压，这样有利于有效成分的浸出，提取过程中，药材不凝聚、不糊化，克服了热水提取易凝聚、易糊化的缺点［4］。

1.2.3 酶法

酶工程技术是近几年来用于中药工业的一项生物技术。中草药成分复杂，不仅有有效成分，也有如蛋白质、果胶、淀粉、植物纤维等非有效成分。这些非有效成分一方面影响植物细胞中活性成分的浸出，另一方面也影响中药液体制剂的澄清度。传统的提取方法（如煎煮、有机溶剂浸出方法）提取温度高，提取率低，成本高，不安全，而用适当的酶，可通过酶反应较温和地将植物组织分解，加速有效成分的释放提取。选用适当的酶可将影响液体制剂的杂质如淀粉、蛋白质、果胶等分解除去，也可促进某些极性低的脂溶性成分转移到水溶性溶剂中而有利于提取。这是一项很有前途的新技术，完全适于工业化大生产［5］。

1.2.4 超声波提取法

超声波是一种弹性波，它的震动可以产生强大的能量，声波在植物细胞里穿透力很强，停留时间也比较长。超声提取的原理［6］：大能量的超声波作用于液体使其被撕裂成很多微气压泡，当它闭合时会产生高达几千个大气压的瞬时压力，称为“空化效应”。“空化效应”不断产生无数内部压力达到上千个大气压的微气穴，并不断“爆破”产生微观上的强大冲击波作用在中药材上，对植物药材的细胞有破坏现象，使溶媒渗透到药材的细胞中，以便使药材中的化学成分溶于溶媒之中，通过分离、提纯获得所需的活性成分，加速植物活性成分的浸出提取，增加活性成分的提取率。研究表明［7］，超声波技术具有省时、节能、避免常规提取法对热敏性物质的破坏、溶剂用量少、提取温度低、常压下操作、提取效率高等优点。

1.2.5 动态逆流提取技术

天然产物的活性成分的分子量一般都比无效成分的分子量小得多，提取时要求活性成分透过细胞膜渗出，无效成分仍留在细胞组织中以便除去，提取由湿润、渗透、解析、溶解、扩散和置换等相互关联的过程组成，活性成分的提取过程是物料中的溶质由固相传递到液相的传质过程。用扩散理论解释，就是溶质从高浓度向低浓度渗透的过程，其浸出扩散力来源于液态提取溶剂和固态物料组织内活性成分的浓度差，浓度差越大，其扩散传质的动力越大，浸出速度越快，活性成分浸出速率越大。所以，提取过程中，在物料周围始终保持较大的浓度差是提取的关键。因此，要达到快速完全地提取物料中的活性成分，就必须经常更新固液两相界面层，使浓度差保持在较高的水平。动态逆流提取即是根据这一原理进行工作的。

动态逆流提取具有以下优点：活性成分得率高；动态逆流提取设备适用于大规模生产，连续工作不间断，产量大，节约能源，安全可靠；提取作业温度低，既适用于热稳定性好的药物的提取，又适用于热敏性药物的提取；药物在提取器中移动速度可调，可以根据药物的特性调节提取时间，适用于不同物料的提取；生产成本低。

2 分离技术

2.1 大孔吸附树脂技术

大孔吸附树脂［8］是20世纪60年代开发出的一类新型高分子分离材料。其分离纯化的原理是利用特殊的吸附剂——大孔吸附树脂的吸附性和分子筛相结合的原理，从中药煎液中有选择性地吸附住其中的有效成分，去除杂质。特别是非极性吸附树脂在吸附药液中的有效成分时，主要是物理结构（如孔径等）在起吸附作用。具体的操作方法就是将中药、煎煮液通过大孔树脂，吸附住其中的有效成分，然后经过洗脱，回收溶剂，除掉杂质，得目标成分。其操作的基本程序大多是:中药提取液→通过大孔树脂吸附有效成分→乙醇溶液梯度洗脱→回收溶剂→得到药液浸膏→干燥→半成品。该技术目前已比较广泛地应用于中药新药的开发和中成药的生产中，主要用于分离和纯化苷类、生物碱、黄酮类成分及大规模生产。

2.2 膜分离技术

膜分离技术是以选择性的透过膜为分离递质，当膜两侧存在一定的电位差、浓度差或者压力差时，原料一侧的组分就会选择性地透过膜，从而达到分离、提纯的目的。在工业上分离膜按分离功能可划分为微滤（≥0.1 μm）、超滤（10～100 nm）、纳滤（1～10 nm）、反渗透（≤1 nm）。重要领域主要采用微滤和超滤两种方法。在中药分离过程中，由于重要提取液中含有较多的固体杂质和相对分子量较高的胶体、多糖和淀粉，直接使用膜分离技术分离会造成膜的污染，降低膜通过量，缩短膜的使用寿命。因此药液的预处理是不可或缺的工序，主要有以下几个步骤：①絮凝沉淀。在料液中加入絮凝剂，使大部分悬浮物沉积，从而使悬浮颗粒尺寸变大，更容易被微滤膜、超滤膜分离；②用压滤或者离心分离去除较大的固体物质。膜分离技术具有以下特点：可常温操作，适于热敏感物质的分离、浓缩和纯化；分离过程不发生相变化（除渗透汽化外）；能耗低；分离系数较大。所以，膜分离技术是现代分离技术中一种效率较高的分离手段，可以部分取代传统的过滤、吸附、冷凝、重结晶、蒸馏和萃取等分离技术。

2.3 色谱分离

色谱法是分离纯化和定性定量鉴定中药成分的重要方法之一。色谱技术的应用与发展，对于中草药各类成分的分离鉴定起到了巨大的推动作用。色谱分离的基本原理是利用混合样品的各组分在互不相溶的两相溶剂之间的分配系数之差异（分配色谱）、组分对吸附剂吸附能力不同（吸附色谱）、分子大小的差异（排阻色谱）或其他亲和作用的差异，来反复地吸附或分配，从而使混合物中的各组分得以分离。目前，随着色谱理论和电子学、光学、计算机等技术的应用，新的色谱技术不断发展，色谱技术也日趋完善，这将对中药活性成分的研究起到巨大的推动作用。

3 结语

进入21世纪后，世界高新技术发展突飞猛进，采用迅速发展起来的生物技术及相关方法来生产新的天然化合物，对天然产物的研究（提取、分离、鉴定、合成）起着重要的推动作用。然而，尽管可以运用现代高效分离和分析手段（超临界流体萃取、超声波提取法、膜分离技术、色谱分离）等来分离和确定一个天然化合物的结构，并可以完全合成，但却很难以一种经济、有效的方式大量制备人们最需要的有效成分。因此，开展天然产物活性成分提取分析技术的研究仍然是摆在研究者面前长期的攻关难题。

目前国内外对中草药化学成分提取分离技术已有了很大进展，这些进展促进了中草药结构、药理、药效等方面的研究，为我们寻找先导化合物，开发一、二类新药提供了有力的帮助。随着提取分离技术的进步与完善，中草药化学成分的研究必将成为天然药物化学中更加诱入的领域。同时，当今药物成分提取技术已向简单、快速、高效、无污染、被测组分与基体有效分离以及提高分析灵敏度、准确度方向发展，中草药成分提取技术也不例外。上述提取、分离技术有着各自的优势，具体应用时应根据被提取组分的性质和特点，可以有所选择。

［1］谭桂莲，秦邦才.中药苦参提取方法的比较和工艺条件优化［J］.时珍国医国药，2006，（1）：49-52.

［2］卢艳花.中药有效成分提取分离技术［M］.化学工业出版社，2005：71-75.

［3］杨艳丽，闫小前，马喜锋.超临界CO2萃取技术在中草药方面的应用［J］.安徽化工，2008，34（1）：15-17.

［4］陈菁菁，李向荣.微波萃取法提取桑叶和桑白皮的黄酮类成分［J］.中药材，2006，29（10）：1090-1094.

［5］陈栋，周永传.酶法在中药提取中的应用和进展［J］.中药材，2007，32（2）：99-103.

［6］季庆亮.高新技术在现代中药提取分离领域中的应用［J］.科技资讯，2006，1（1）：1.

［7］万水昌，王志祥，乐龙，等.超声波提取技术在中药及天然产物提取中的应用［J］.西北药学志，2008，2（23）：60.

［8］向大雄，李焕德，朱叶超，等.大孔吸附树脂分离纯化葛根总黄酮的研究［J］.中国药学杂志，2003，38（1）：35-39.

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