提取分离工艺滞后阻碍中医药发展

  中药植物提取新工艺

  近几十年来,中草药的生产实现了一定程度的机械化和半机械化。传统中药往往被认为有效成分含量低、杂质多、质量不稳定,因此用药多建立在经验的基础上,不能与现代医学接轨。为解决这个问题,中药必须走提取和纯化的道路。中药的提取包括浸出、澄清、过滤和蒸发等许多的单元操作。浸出是其中很重要的单元操作,是大多数中药生产的起点。

  浸出工艺的好坏,直接关系到中药材的利用率和后续加工的难易。浸出工艺可以视为中药生产现代化的重要环节,因此,研究并优化中药浸出工艺十分必要。

  1 基因原理及影响因素

  中药的浸取是溶剂进入药材,将有效成分从团相转移到液相的过程。一般认为,有效成分在药材中的扩散是决定浸出速率的主要步骤。影响浸出的因素主要有溶剂、温度、压力、固体药材粒度与液体的流动状态等。

  溶剂的极性、粘度等物性影响到植物组织中不同物质的浸出速度和溶出度。水和乙醇是最常用的溶剂,两者的不同配比混合溶液对中药材的浸出影响很大。

  温度和压力升高,扩散速度加快,浸出速度也加快。但温度过高可能会破坏热敏成分。传统中药生产采用的煎煮是在常压沸点下进行的。但也有报道认为,减压操作有利于提高药材吃水量,使组织疏松,有利于浸出。

  药材粒度越小,比表面积越大,浸取速度越快。但粒度过小会使杂质浸出量增加,分离提纯困难。固液相对运动速率越高,溶液的湍动越强烈,会导致边界层变薄,更新加快,提高浸出速度。

  2 研究现状及成果

  2.1 传统工艺及设备的优化革新

  针对中药提取工艺中能耗、物耗大,杂质多,效率低的状况,近年来,许多学者从不同角度对中药提取工艺进行了摸索与优化,在保持“中药特色”的前提下,逐步实现中成药生产的科学化、规范化和标准化。

  传统工艺是经过大量生产与临床实践检验的,与中医理论联系极为紧密。对传统工艺的优化可得到最直接的效益,已有的工作多集中在这一方面。专家以提取时pH值、提取时间、酸化时pH为变量,对穿心莲碱水提取工艺进行了优化。发现提取时的pH值对提取效果的影响最大,提取时间和酸化时pH值的影响则不明显。专家对甘草酸粗晶的制备工艺条件进行优选,给出了出汁量和酸化酸度均比老工艺高的新工艺,而浸清时间仅为原工艺的1/12,收宰也有显著提高。

  专家对水提、水提醇沉、稀醇提取和水提石灰乳沉淀的方法制备金银花提取物进行了比较研究,发现稀醇提取较水提效率高近40%,两者均耗18倍体积的溶剂,耗时4h。醇沉:法可回收绿原酸90%以上,远远优于石灰乳沉淀法的收率,原因主要是由于碱性条件下绿原酸的水解,同时与沉淀不完全、沉淀剂对产物有吸附作用也有关系。

  张永虹等研究了不同提取条件下大黄提取液中蒽醌的含量。将不同浓度的乙醇提取液中总蒽醌、游离蒽醌、结合蒽醌的百分含量对乙醇浓度进行了线性回归。发现结合蒽醌的百分含量与乙醇浓度有一定的相关性,随乙醇浓度的提高有略微增加的趋势,而游离蒽醌随乙醇浓度的变化不大。醇提效果明显优于水提。由于长时间加热有些蒽醌类物质会被破坏,煎煮时间不能过长。

  分别提取各组分后配制药物也是制药的一种方法。专家探讨了田七茎叶总皂甙提取新工艺,将已有的乙醇回流、乙醚、汽油脱脂、正丁酸提取法及水煮醇沉、水饱和正丁醇提取法进行了比较,认为后者较好。主要原因是前法叶绿素溶出较多,当叶绿素沉淀析出时,吸附一部分皂甙而使收率降低。这一研究对药材综合利用有一定意义。

  通过改变工艺流程可实现提高设备利用率或产物收率的目的。邵锡宸等以复方川贝精为例,分别进行单罐加压二次错流提取和五效加压逆流提取试验。结果表明在保持大致相等的出膏率的条件下,后者所得的提取液浓度大大高于前者,能耗物耗大大降低。

  在优化传统工艺的同时,许多研究者提出了现有设备的结构改造和综合利用。以多能提取罐为例,对于其出渣门易阻塞、传热慢的问题,一些厂家将出渣口改为柱形,在出渣门增设了蒸汽加热夹层,强化总体传热和料液传质,减轻了出渣受阻的程度。针对多能提取罐滤网易堵塞、过滤速度慢、药渣中溶剂回收不完全的情况,有研究者设计出双滤网式中药多能提取罐,在罐体上增设大面积的环型滤网及罐体排液口,滤网位置高、面积大,改善了过滤效果,排液快且完全。

  在化工分离装置中,常采用添加内构件的方法改变物料的流动和接触状况,以强化提取和分离过程。这同样适用于中药的提取分离。专家设计的浸取设备,即通过在普通提取釜内加一个由安装在旋转轴上的搅拌浆与固定在釜内壁上的外挡板组成的内构件来提高收率和效率。其原理在于内构件的旋转搅拌破坏了银杏叶的纤维结构,对叶片充分揉搓、剪切、挤压,扩大了传质面积并使之不断更新,强化了叶内扩散。上海中药装备研究中心也已将高效往复筛板塔应用于SMZ生产和抗生素、天然药物及有机中间体提取等多个领域。与操作条件优化相比,浸取设备的改进做得还是相当少的,目前也仅有少数设备有机械搅拌和气动搅拌装置,是急需加强的一个方面。

  目前实际生产采用的仍主要是煎煮、回流提取工艺,有研究者对传统方法进行了一些改进,提出了—些新的提取方法。固液热提取法的实验装置。与回流提取法和连续回流提取法相比,固液热提取法从黄连中提取小檗碱,溶媒用量少,提取时间短,得率高,主要是因为该法是在沸点温度的三相传递过程,改变了加热和传质形式,导致传质系数和溶出量的大幅提高。

  2.2 新方法的采用

  近年来一些新分离技术已开始引入中药提取的研究和开发,如超临界流体萃取(SFE)、超声场强化、微波辅助提取技术等。许多研究结果表明,与传统方法相比,这些技术可能会有产率高、纯度高、速度快、物耗能耗少等特点,有着广阔的研究和应用前景。,尤以热效应特别明显,水、乙醇等中药提取常用溶剂在微波作用下均升温明显,同时微波泄露对操作者影响很大,这时对MAE的研究的应用带来了一定的困难,实验用微波装置设计的好坏对能否得到有价值的结果影响甚大。