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低溫高壓差提取抗敏中藥復(fù)方的工藝研究

黃裕周錦珂

【摘要】通過對比研究低溫高壓差、煎煮、滲漉、超聲以及酶法提取抗敏中藥復(fù)方的效果，以復(fù)方多糖為指標(biāo)進(jìn)行評價，結(jié)果顯示低溫高壓差提取率最高、用時最短。同時，優(yōu)化了低溫高壓差的提取工藝參數(shù)，在壓差變化范圍－0.1～50.0 mPa、溫度20～35 ℃條件下提取1次，有效成分提取率達(dá)100%。說明在中藥水溶性成分提取中，采用低溫高壓差技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢。

【關(guān)鍵詞】低溫高壓差；抗敏中藥復(fù)方；提取工藝；多糖

廣州市絡(luò)捷生物科技有限公司，廣東廣州510663

中藥所含成分十分復(fù)雜，常用的傳統(tǒng)提取方法如煎煮法、回流法、浸漬法、滲漉法等在提取有效成分方面，存在著損失大、周期長、工序多、提取率不高等缺點。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，在中藥提取方面涌現(xiàn)出了許多現(xiàn)代化的中藥材分離提取方法，如超臨界提取技術(shù)、超聲提取技術(shù)、微波提取技術(shù)、低溫高壓差提取技術(shù)等，這些新工藝的應(yīng)用，加快了提取過程，提高了提取效果。也使得中藥提取既符合傳統(tǒng)的中醫(yī)理論，又能達(dá)到提高有效成分的收率和純度的目的[1]。

低溫高壓差技術(shù)是一種新型的提取技術(shù)，其原理為利用瞬間的高壓差變化產(chǎn)生的強大機(jī)械力并形成高速流，使原料組織細(xì)胞破裂，胞內(nèi)成分與溶媒充分接觸、直接溶解，從而達(dá)到高效提取的效果，連續(xù)的“瞬時”達(dá)到宏觀的連續(xù)[2]。主要用于天然動植物的高效提取，尤其適宜于以室溫下條件實現(xiàn)高效的全成分提取。其主要優(yōu)點有：①提取過程無相變，無外來雜質(zhì)產(chǎn)生，產(chǎn)品質(zhì)量可控、安全；②室溫以下條件實現(xiàn)高效的全成分提取，無加熱過程，因此藥物成分不會發(fā)生各種不可預(yù)知的變化。本研究使用不同工藝提取抗敏中藥復(fù)方，結(jié)果顯示低溫高壓差技術(shù)優(yōu)勢明顯?，F(xiàn)報道如下。

1　儀器與試劑

抗敏中藥復(fù)方由黃芪、洋甘菊、防風(fēng)、甘草、合歡皮、白術(shù)6味藥材按一定比例組成，藥材均購自廣州南北行中藥飲片有限公司；濃硫酸（AR級，廣州化學(xué)試劑廠）；苯酚（AR級，廣州化學(xué)試劑廠）；D-無水葡萄糖（批號：110833，中國藥品生物制品檢定所）；食品級纖維素酶（酶活力20萬u/g，濟(jì)南金輝化工有限公司）；數(shù)控超聲波清洗器（KQ-100DB，昆山市超聲儀器有限公司），HHLSE低溫高壓差提取器（自制），Thermo Scientific GENESYS 10S紫外-可見分光光度計（美國，賽默飛世爾科技公司）。

2　方法與結(jié)果

2.1多糖含量測定及計算[3]按苯酚-濃硫酸法，以D-無水葡萄糖為標(biāo)準(zhǔn)品?？姑糁兴帍?fù)方藥材測得多糖含量為121 mg/g。提取過程提取率計算采用公式所示：

多糖提取率（%）=提取液多糖總量/藥材多糖總量×100%

2.2不同提取工藝對比中藥復(fù)方的提取方法有很多，實驗選用常用的煎煮法、滲漉法以及代表近年來技術(shù)比較先進(jìn)的超聲提取、酶法提取進(jìn)行提取效果對比，具體過程如下，結(jié)果見表1。

煎煮提?。悍Q取抗敏中藥復(fù)方藥材細(xì)粉50 g，加入20倍的純水加熱提取1 h，過濾，藥渣再加入10倍純水加熱提取1 h，過濾，合并兩次提取液，測定多糖含量。

滲漉法提?。悍Q取抗敏中藥復(fù)方藥材細(xì)粉50 g，置φ5×60 cm帶砂芯的玻璃層析柱中，加入30倍純水（分次加入），以1 BV/h流速提取，收集提取液，測定多糖含量。

超聲提?。悍Q取抗敏中藥復(fù)方藥材細(xì)粉50 g，加入20倍的純水，在60℃條件下，提取30 min；過濾，藥渣加入10倍純水，同前操作提取30 min，合并兩次提取液，測定其多糖含量。

酶法提取[4]：稱取抗敏中藥復(fù)方藥材細(xì)粉50 g，加入30倍純水，在40℃保溫攪拌條件下加入3.0%纖維素酶，3 h后升溫至80℃保持0.5 h，然后濾除藥渣，測定濾液中的多糖含量。

低溫高壓差提取：稱取抗敏中藥復(fù)方藥材細(xì)粉50 g，加入30倍純水?dāng)嚢瑁萌雺翰钐崛∑髦?，在室溫下以?.1～60.0 mPa壓差變化條件進(jìn)行提取1次，濾除藥渣，測定濾液中的多糖含量。

滲漉法提取率最低，過程耗時最多；酶法提取率雖然比較高，但過程比較長。在相同條件下，低溫高壓差提取率最高而過程最短，具有比較明顯的優(yōu)勢。見表1。

表1　不同工藝提取效果對比

2.3低溫高壓差提取溫度優(yōu)化低溫高壓差提取技術(shù)，其溫度條件介于－35～40 ℃。中草藥的傳統(tǒng)工藝中大部分都是經(jīng)過高溫處理來提取的，說明溫度對其提取效率的影響較大。因此，在實驗提取過程中，設(shè)定提取溫度梯度，對抗敏中藥復(fù)方進(jìn)行提取溫度的優(yōu)化。因本工藝采用水為溶媒介質(zhì)進(jìn)行提取，所以溫度要求大于0 ℃。實驗設(shè)計5℃為一個梯度等級進(jìn)行單因素考察，以多糖為指標(biāo)進(jìn)行對比研究，提取溫度5、10、15、20、25、30、35、40 ℃時的多糖提取率分別為60%、69%、78%、95%、96%、92%、85%、76%；初步發(fā)現(xiàn)溫度介于20～35 ℃時，該復(fù)方提取有效成分的含量相對最高，見圖1。

圖1　溫度與提取率的關(guān)系

2.4低溫高壓差提取壓力優(yōu)化低溫高壓差提取技術(shù)，其壓差變化范圍為－0.1～75.0 mPa。溫度調(diào)控可以提高抗過敏中藥復(fù)方的提取率，但是提取設(shè)備的壓力是提取速度和提取效率的另一個主要限制因素。實驗針對低溫高壓差的提取壓力進(jìn)行調(diào)控與優(yōu)化。在上述選定的提取溫度范圍內(nèi)進(jìn)行上限壓力調(diào)節(jié)研究，上限壓力為70、60、50、40、30、20、10 mPa時，多糖提取率分別為98%、96%、95%、83%、78%、77%、60%。見圖2。

從圖2可以看出，隨著壓力升高，提取率升高，這是由于本復(fù)方的植物細(xì)胞在壓差變化越大情況下越易破碎，進(jìn)而提取率越高，在壓力高于50 mPa時，該復(fù)合物的有效成分多糖提取效率相對最高。50～ 70 mPa范圍內(nèi)，提取率變化不明顯，認(rèn)為低溫高壓差瞬時的最高壓力上限在區(qū)間比較合適，但從生產(chǎn)實際操作出發(fā)，壓力越低，能耗越低，故上限定為50 mPa為宜。

圖2　壓力與提取效果

2.5低溫高壓差提取溶媒量與提取次數(shù)優(yōu)化低溫高壓差提取技術(shù)，其溶媒的添加量根據(jù)被提取物與溶媒的重量體積比在1:1～1:100的范圍選擇。中草藥有效成分非常復(fù)雜，但是其中的有效成分大部分能溶解于水中，例如有機(jī)酸等抗菌活性成分。因此，在進(jìn)行抗過敏中藥復(fù)方的提取中選擇純水為溶媒。混合的均勻性與溶媒量是關(guān)鍵的技術(shù)條件。一般情況下，被提取物與溶媒可以通過攪拌等機(jī)械方式保持動態(tài)均勻。在本實驗中，將針對添加水量的多少對提取效率的影響進(jìn)行研究。

初步發(fā)現(xiàn)，水添加量大于25倍（重量比，以下同）時，該復(fù)方的提取效率相對較高，再增大提取率變化不大，見圖3。故提取時水添加可定為25倍。在確定水添加量情況下，進(jìn)行提取次數(shù)考察，見圖4。從圖4可以看出，經(jīng)第一次低溫高壓差提取后，各有效成分提取率已達(dá)90%以上，故提取次數(shù)認(rèn)為1次即可，無需再進(jìn)行第2、3次提取。

圖3　水添加量與提取率的關(guān)系

圖4　提取次數(shù)與提取率的關(guān)系

2.6最優(yōu)工藝驗證經(jīng)優(yōu)化，低溫高壓差提取工藝為：藥材粉碎后置前處理罐中加25倍純水在攪拌情況下泵入低溫高壓差提取器中提取1次，壓差條件為壓力－0.1～50.0 mPa、溫度20～35 ℃。重復(fù)進(jìn)行3次提取，多糖提取率分別為99.1%、98.7%、102.0%，其平均提取率為99.9%。結(jié)果顯示，經(jīng)優(yōu)化后的工藝已將抗敏復(fù)方多糖提取完全。

3　討論

中藥復(fù)方傳統(tǒng)的提取方法主要是水煎煮法，傳統(tǒng)法存在有效成分損失較多、容易引起熱敏性有效成分的大量分解等問題。實驗采用“低溫高壓差提取與多級膜分離集成系統(tǒng)”的技術(shù)進(jìn)行抗敏復(fù)方的提取分離研究開發(fā)，是在常溫下將一定細(xì)度的中草藥或植物原料與選定的一定溫度的溶媒混合均勻；通過約0.2 s瞬時的真空—加壓—真空的循環(huán)變化，高壓差變化產(chǎn)生強大機(jī)械力并形成高速流，使原料組織細(xì)胞破裂；胞內(nèi)相關(guān)成分與溶媒充分接觸、直接溶解，從而達(dá)到高效提取的效果。復(fù)方提取液采用多級膜分離及濃縮技術(shù)進(jìn)行后續(xù)純化處理，通過微濾膜、超濾膜、納濾膜及反滲透的有機(jī)結(jié)合，在分子水平上進(jìn)行選擇性的分離，從而可最大程度富集有效成分。此提取方法能有效防止中藥材復(fù)雜成分的變化。

本實驗采用低溫高壓差提取，通過單因素實驗優(yōu)化出最佳的提取工藝：藥材粉碎后置前處理罐中加25倍純水在攪拌情況下泵入低溫高壓差提取器中提取1次，壓差條件為壓力－0.1～50.0 mPa、溫度20～35 ℃。與傳統(tǒng)提取工藝相比，低溫高壓差提取中有效成分幾乎完全提取出來。本工藝經(jīng)中試放大驗證，切實可行，值得進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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【中圖分類號】R943

【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A【DOI】10.12010/j.issn.1673-5846.2016.01.002