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第二章 中药浸提技术 一、概述………………………………………………………11 二、各提取方法的适用性……………………………………12 三、设计中药浸提工艺时应考虑哪些方面…………………13 四、煎煮法……………………………………………………14 五、浸渍法……………………………………………………18 六、渗漉法……………………………………………………19 七、回流法……………………………………………………20 八、水蒸汽蒸馏法……………………………………………21 九、半仿生提取法……………………………………………23 十、超声波提取法……………………………………………23 十一、浸提生产时遇到的问题………………………………24 十二、中药浸提设备…………………………………………25 十三、超临界流体萃取………………………………………26 十四、微波萃取………………………………………………30 一、概述: 浸提技术是应用溶剂提取固体原料中某一或某类成分的提取分离操作，又称固液萃取。目前在中药生产过程中常用的中药浸提方法有煎煮法、浸渍法、渗漉法、回流法、水蒸汽蒸溜法等。近年来新方法新技术也不断涌现和广泛应用，如半仿生提取法、旋流提取法、加压逆流提取法、酶提取法及超临界流体萃取技术、超声提取技术、微波萃取技术及高速逆流色谱提取技术等。 确定某一组方的浸提工艺时，必须进行工艺条件的优选设计，以将有效成分及辅助成分最大限度地浸提出来，无效成分及药材组织物尽可能地少提出来。常用的方法有正交设计法和均匀设计法。 浸提设备按其操作方式可分为间歇式、半连续式和连续式。常用设备有:多能提取罐、球形煎煮罐、连续提取器、渗漉柱、微波萃取罐和超临界流体萃取器等。 二、各提取方法的适用性: 1、煎煮法:用水作溶剂，将药材加热煮沸一定的时间以提取其所含成分的一种方法。适用于有效成分能溶于水，且对湿热稳定的药材。 2、浸渍法:用定量的溶剂，在一定温度下，将药材浸泡一定的时间，以提取药材成分的一种方法。适用于黏性药物、无组织结构的药材、新鲜及易膨胀的药材、价格低廉的芳香性药材。不适于贵重药材、毒性药材及高浓度的制剂。 3、渗漉法:是将药材粗粉置于渗漉器内，溶剂连续地从渗漉器上部加入，渗漉液不断地从下部流出，从而浸出药材中有效成分的一种方法。该法适用于贵重药材、毒性药材及高浓度的制剂;也可用于有效成分含量低的药材的提取。 4、回流法:是以乙醇等易挥发的有机溶剂提取药材成分，其中挥发性成分被冷凝，重复回流到浸出器中浸提药材，这样周而复始，直至有效成分回流提取完全时为止。该法适用于热稳定药材的提取。 5、水蒸汽蒸馏法:是应用相互不溶也不起化学反应的液体，遵循混合物的蒸汽总压等天该温度下各组分饱和蒸汽压(即分压)之和的道尔顿定律，以蒸馏的方法提取有效成分，该法适用于具有挥发性、能随水蒸汽蒸馏而不被破坏、与水不发生反应、又难溶或不溶于水的化学成分的提取、分离。 6、超临界流体提前取法:该法是将临界状态下的流体如CO2，以一定温度下通入提取器中，可溶组分溶解在超临界流体中，并且随同该流体一起经过减压阀降压后进入分离器，溶质从气体中分离出来。超临界流体与提取物分离后，经压缩后可循环再使用。该法主要适用于挥发性成分和脂溶性成分的提取以及“热敏性”成分的提取。 三、设计中药浸提工艺时应考虑哪些方面 首先应考虑的是如何最大限度地提取得到起药效作用、能发挥临床疗效的物质基础，即有效成分、有效部位或提取物，同时最大限度地除去无效杂质。 具体是根据处方组成及所含主要成分性质选择提取溶剂及提取方法，分析是单味还是复方，该方君、臣、佐、使的 1/16页 配伍和药性特点，找出组方各药材所含众多成分中具生物活性的药效成分(或主要指标成分);分析欲提取物的理化性质，预选溶剂及确定是群药共提还是分类单独提取。 浸提工艺的设计首先要考虑是否适合大工业生产。从中药浸提的原理考虑应采用“相似相溶”原理选择不同的溶剂提取有效成分，但对大工业生产，尤其是浸提工艺，一般很少采用亲脂性有机溶剂，特别低沸点的易燃、易爆溶剂，而且除了乙醇如采用其它有机溶剂，质量标准上都必须增加残留量的检测。 四、煎煮法 1、工艺条件的选择 根据煎煮时是否加压，又可分为常压煎煮法和加压煎煮法，后者适于常压下不易煎透的药材。 浸提是中药成分由药材固相转移到溶剂液相中的传质过程。其中包括润湿、渗透、解吸、溶解及扩散等阶段。对上述各浸提阶段的浸提效率有影响的因素如:药村粒径、煎煮用水量、煎煮次数与时间等工艺条件必须研究、比较、筛选，优选出合理可行的煎煮工艺。 37)表。前表主要以加水量、煎煮次数、煎煮时间为因素。后一般采用正交试验法，常用的是L9(34)表和L18( 表可增加药材粉碎度、煎煮温度及药液PH或动态搅拌速度等因素。确定加水量的水平时应参考药材浸泡时间与吸水率。各因素下可设3个水平，按表列分别进行9次或18次试验，比较各试验组的评价指标值(试验数据)，优选出各因素下的最佳水平，结合对试验数据的方差分析明确各因素对结果的影响大小或主次，优选出最佳工艺条件，经验证试验后确定。 正交试验对评价指标的选择也要科学合理，对煎煮法而言，以水为溶剂群药共煎，提取液中多种成分混杂，往往浸膏得率高并不代表其有效成分含量亦高，故一般应采用多指标评价，即除比较提取物得率外，采用检测有效成分含量的化学方法和考察主要药效学指标的生物学方法来综合评价。 2、工艺研究中考察指标的设计 1、浸泡时间:浸泡时一般宜用冷水，如果开始就用沸水浸泡或煎煮，则药材表面组织所含蛋白质受热凝固，淀粉糊化，妨碍水分浸入药材细胞内部，影响有效成分的煎出。浸涣时间必须经过预试，大多数中药材浸提前需浸泡30~60分钟。 2、煎煮用水:用净化水。正常水量为药材量的6~8倍。 3、煎煮次数:单用一次煎煮有效成分丢失很多，一般煎2~3次。对组织致密或有效成分难于浸出的药材，也可酌情增加煎煮次数或延长煎煮时间。 4、煎煮时间:一般以30~60分钟为宜。 5、药材粒径:从理论上讲，药材粒径越小成分浸出率越高。但是，粉粒过细会给滤过带来因难。实际制备时，对全草、花、叶及质地疏松的根及根茎类药材，可直接入煎或切段、厚片入煎，对质地坚硬、致密的根及根茎类药材，应切薄片或粉碎成粗颗粒入煎;对含黏液质、淀粉较多的药材，不宜粉碎而宜切片入煎，以防煎液黏度增大，妨碍成分扩散，甚至焦化糊底。 对以上五个影响因素通常用正交试验确定3~4个因素，同时对各因素选择3个水平进行正交试验，结合煎出液中的能够进行含量测定的成分，以确定最佳工艺。 3、合理运用单煎或合煎 中药复方一般采用混煎的方法，但对混煎产生沉淀反应的情况应单煎: 含鞣质药材(大黄、麦冬、麻黄)与含生物碱药材(附子、延胡索、黄连)混煎时产生沉淀反应。 ? ?酸性较强的苷能与生物碱结合而成沉淀。甘草皂苷与小檗碱、甘草酸与紫堇碱/奎宁/利血平、大黄与黄连/小檗碱 ?有机酸(金银花)与生物碱(小檗碱、延胡索)的沉淀作用。 ?鞣质与蛋白质生成沉淀。 ?鞣质(拳参)与皂苷(柴胡)结合成沉淀。 ?无机离子钙(石膏)与有机酸(甘草酸、绿原酸、黄芩苷)产生沉淀。 为提高浸提液的质量，有时需把药材在不同的时间放入: ?先煎药:凡矿物药、贝壳、甲、骨类质地坚硬，须先煎40~60分钟，再加入其它药物共煎至需要的时间。如自然铜、石膏、珍珠母、蛤壳、鹿角、草乌、生附子、三七等。 ?后下药:药材有效成分易挥发逸散，或受热时间稍长容易分解破坏者，应在煎煮好前10分钟加入共煎。如苏合香、 2/16页 乳香、薄荷、豆蔻、砂仁、细辛、金银花、菊花、香薷等。 五、浸渍法: 是指用一定量的溶剂、在一定的温度下、将药材浸泡一定的时间，以浸提药材有效成分的一种方法。 特点:?简单易行，制得的制剂澄明度好;?适用于黏性药物、无组织结构的药材、新鲜或易膨胀的药材以及价格低廉的芳香性药材;?溶剂用量大且呈静止状态，利用率低，有效成分浸出不完全，浸提效率差，不适宜贵重药材、毒性及高浓度的制剂;?浸渍时间较长，一般不宜用水作溶剂，常用不同浓度的乙醇或白酒。 提高效率的办法:?促进溶剂循环和搅拌、多次浸渍。?升高温度加大扩散系数，使扩散速度加快。?将药材粉碎至适宜的粒度，使药材具有较大的扩散面积。 六、渗漉法: 溶剂自上而下由稀至浓，不断造成浓度差，渗漉法相当于无数次浸渍，是一个动态过程可连续操作。 装料不匀:?药粉是由二种以上质地差异较大的药材组成，制粉时又未能混匀;?渗漉前药粉未能均匀润湿致使在渗漉过程中润湿不足的部分过度分胀; 溶剂用量多而渗漉不完全:?装料不匀或装填过松，使溶剂在空隙间流速过快;?装料完毕加入溶剂后，未进行浸 渗漉药柱长度过短。提高渗漉效率的方法有?重渗漉法;?加压渗漉法;?逆流渗漉法;?渍或浸渍时间过短;? 热渗漉法。 热渗漉法:温度升高能使植物组织软化，促进膨胀，加快可溶性成分的溶解和扩散速度。但由于渗漉时所用溶剂一般为不同浓度的乙醇等有机溶剂，温度过高会加剧溶剂损失，因此渗漉温度一般以40?左右为宜。热渗漉法除了造成溶剂的大量损失的缺点外，还会使杂质的浸出量明显增加，给以后的分离和精制造成困难。 渗漉液流出不畅:?药粉过细;应选择适宜的药粉粒度。?装料前药粉润湿、膨胀不充分;?药粉装填完毕加入溶剂时未能很好的排气; 渗漉工艺的选择:要考虑有效成分浸出的难易、有无热不稳定成分，在保证浸完全的前提下尽量减少溶剂用量。?渗漉容器;?药材的粉碎度;?渗漉液的流出速度;?渗漉液的收集量。 七、回流法: 溶剂能循环使用;?浸提液受热时间长，不适于受热易破坏的药特点:?提取成分谱宽，但提取液澄明度较差;? 材。 乙醇挥发问题:一是设备原因，冷凝器传热面积小传热系数低;二是操作原因，蒸汽流量大使提取液剧烈沸腾，冷凝水流量过小，提取液置于未密闲容器中自然降温。 有机溶剂的燃、爆:静电和操作中金属器具的碰撞火花是主要原因。静电火花的能量虽小但温度却高达1000?以上，在大量使用有机溶剂的岗位，工作服宜用绵布而避免化纤，电器开关不安装在现场或选用专用的防静电开关。 回流提取时的溢料:原因有二 ?加热蒸汽流量太大，提取液剧烈沸腾;?所提取药材中含有较多皂苷、蛋白质、树胶等高分子化合物，这些具有一定表面活性的物质起到了“发泡剂”的作用。对后一种原因引起的溢料可考虑向提取液中加入少量的乙醚、硅酮或亲水亲油平衡值(HLB值)较小的表面活性剂等，以破坏泡沫。 八、水蒸汽蒸馏法 水蒸汽蒸馏法系指将含有挥发性成分的药材与水共蒸馏，使挥发性成分随水蒸汽一并馏出，并经冷凝分取挥发性成分的一种浸提方法。中药材经适当前处理放入蒸馏器中，加入适量水，浸泡一定时间(30~60分钟)然后 ?共水蒸馏法是直接加热，将中药与水共煎煮沸;?通水蒸汽蒸馏法:将水蒸汽直接通入蒸馏器中，使挥发油随导入的蒸汽一并馏出;?水上蒸馏法:在水浴上蒸馏挥发性成分。 提油率低、难分离的问题:?对于药材本身含挥发油少，要注意药材特定的采收季节，在炮制过程中的干燥温度不宜超过60?，含挥发油的药材一般采用低温40?密闭吸潮干燥法。?当挥发油的相对密度与水相近时，工业上一般采用蒸馏法，经油水分离器提取挥发油。?考虑药材的合适粒径和浸泡时间。 相对密度不同的挥发油的分离:一般多功能提取罐上均配有油水他离装置，它是根据相对密度是大于1还是小于1而分别设计成了二种油水分离装置。工业提取挥发油的方法有四种 ?蒸馏法;?溶剂法;?压榨法;?超临界CO2 3/16页 流体萃取法。 九、半仿生提取法: 是模拟口服给药后药物经胃肠道转运的环境，药料先用一定PH的酸水提取，继而以一定PH的碱水提取。本法的应用主要是对提取用水的最佳PH和其他提取条件(温度、时间、酶/底物浓度)进行选择。可用一种或几种有效成分或辅以药效试验为指标，采用比例分割法、正交试验或均匀设计法优选。一般分别用近似胃和肠道的酸碱水溶液煎煮2~3次，或加以搅拌设备(模拟胃肠道蠕动)。 十、超声波提取法: 超声波萃取的强化主动力来源于超声空化效应，超声空化产生的声冲流和冲击波可引起体系的宏观湍动和固体颗粒的高速碰撞，使传质边界层变薄、传质速率增大。 超声萃取的效果不仅取决于其强度和频率，而且和药材的组织结构有关，同时超声波的次级效应，如机械振动、乳化、扩散、击碎及化学效应等也能加速欲提取物的扩散释放。 十一、浸提生产时遇到的问题 1、酶法提取的主要工艺因素 大部分中药材的细胞壁是由纤维素构成，有效成分往往被包裹在细胞壁内，用纤维素酶能破坏细胞壁进而有利于有效成分的提取。 2、有效成分浸出转移率低 ? 提取方法的选用:有效成分是否热敏性的。? 提取溶剂的选择:有效成分是脂溶性还是水溶性。? 工艺条件的优选:如采用正交设计优选，应经测试选择因素、水平，因素必须是影响浸提效率的主要工艺环节，设置的水平应能在该因素下显示出影响差异。 3、质地致密的药材煎煮转移率低 提高转移率就是解决水分“渗不透”的矛盾，一是缩小药材的块、粒径，增大表面积;二是采用加压煎煮法，加强溶剂的穿透力。 4、煎煮含皂苷成分较多的药材时的溢锅问题 皂苷成分由于具有较强的表面活性，能够降低液体的表面张力，而具有强烈的“起泡”性质;解决溢锅问题的关键就在于消除泡沫。大生产中常用的消泡方法一是加入“消泡剂”(表面活性更大，与皂苷类起泡剂争夺液膜表面，而其本身却不能形成稳定的液膜)，一般为硅酮、辛醇或其他HLB值为1~3的表面活性剂;二是机械消泡，在敞口式容器上方安装由电动机带动的“消泡栅”。 十二、中药浸提设备 ?多能提取罐:罐体采用不锈钢，药材经加料口加入罐内，提取液从活底上的滤板滤过后排出，夹层可通蒸汽加热或通水冷却，排渣的底盖可用气动装置自动启闭。为防止提取器内药渣加桥，罐内装有料叉可借助气动装置自动提升排渣。 多能提取罐可以单独使用，也可以串连成罐组式逆流提取。 ?微倒锥形多能提取罐:为防止架桥阻塞而设计出底口大的倒锥形。 ?翻斗式提取罐:罐全权可旋转180?，属于动态提取适用于中小型生产。 ?搅拌式提取器: ?连续提取器:加料和排渣过程可以连续进行，溶剂以连续的方式与药材接触，提取率高提取速率快。 十三、超临界流体萃取 1、超临界流体萃取技术(Supercritical fluid extration,SFE): 在临界压力和临界温度以上相区内的气体称为超临界流体(SF)。超临界流体的性质既非液体也非气体，而是介于二者之间的一种状态，即一方面SF的扩散系数和黏度接近气体，另一方面SF的溶剂性能类似液体，物质在SF中的溶解度由于压缩气体与溶质分子间相互作用增强而大大增加，使某些化合物可以在低温条件下，被超临界流体溶出和传递。 4/16页 SFE就是利用物质在临界点附近发生显著变化的特性进行物质提取和分离，能同时完成萃取和蒸馏两步操作，亦既利用超临界条件下的流体作为萃取剂，从液体或固体中萃取某些有效成分离的技术。 2、可用作超临界流体的气体: 沸点(?) 临界温度(?) 临界压力(bar) 临界点比重(g/ml) 气体 二氧化碳 -78 31.04 73 0.468 氧化二氮 -89 36.5 71 0.457 乙烯 -103.7 9.5 50 0.2 三氟甲烷 -82.2 25 46 0.516 六氟化硫 -63.8 45.56 37.7 0.73 氮气 -195.8 -147 32.8 0.31 氩气 -185.7 -122.3 47 0.434 3、CO2作为超临界流体的应用特点: ?操作范围广，便于调节;?可通过控制压力和温度，改变超临界CO2的密度从而改变其对物质的溶解能力，有针对性的萃取中草药中的某些成分;?操作温度低，在接近定温条件下萃取，适宜于热敏性成分的提取;?萃取过程密闭、连续进行，排除了遇空气氧化和见光反应的可能性，使萃取物稳定;?萃取分离可一步完成;?CO2价廉易 可调节萃取物的粒度;?属于高压技术，工艺过程技术要求高，设备投资费用较大，目前较得，且可循环利用;? 多用于含量低、产值高、高质量成分的提取。 4、超临界CO2萃取技术适用于哪些中药成分的提取: 由于CO2的极性较低，根据“相似相溶”原理，中药中各种成分的可萃取性与其化学结构有关，单独采用SFE- CO2萃取具有如下的经验规律:?碳氢化合物及其它极性小的亲脂性化合物，如脂、醚、内酯和含氧化合物可在较低压力(7~10MPa)下被萃取出来;?极性集团如羟基、羧基增加，可使其在同系物中的可萃取性降低;?极性化合物如苷类、糖和氨基酸等强极性的物质在40MPa以内不能被萃取出。 单独采用SFE- CO2萃取生理活性物质，一般只对于分子量较小和极性不大的挥发油，小分子萜类及部分生物碱有效，而对于分子量较大和极性基团较多的活性物质则需加入极性夹带剂，调节萃取剂的极性，改善对极性成分的溶解性能。 5、常用的夹带剂有哪些: 由于CO2是一对称分子，偶极距为0，且极性随压力增大无明显增加，故大多数极性较强的组分就难溶于超临界状态下的CO2之中，于是就有了在超临界CO2中加入极性溶剂的混合超临界流体萃取技术。加入的极性溶剂称夹带剂。 常用的夹带剂有甲醇、水、乙醇、丙酮、乙酸乙酯等，一般夹带剂的加入量不超过物料总量的50%。 6、超临界流体萃取装置的基本构成和工艺参数: 超临界流体萃取装置量由气柜(CO2储罐)、高压泵、萃取釜、解析釜、连接管道和阀门组成。物料置于萃取釜中，气柜中的CO2通过高压泵加压至所需压力后送入已预加热至一定温度的萃取釜中，循环萃取一定时间，含被萃取成分的超临界流体进入解析釜中，通过升温减压，超临界CO2与被萃取物分离，最后经解析釜放料口将萃取所得物放出。 应用超临界流体萃取工艺需考察的工艺参数有:?物料颗粒的大小:可将中药材或饮片粉碎至20~60目为宜;?萃取压力的影响:弱极性物质压力一秀为7~10 MPa，而对强极性物质压力要达50 MPa以上才能萃取出来;?萃取温度的影响:在一定压力下，温度升高一方面使被萃取物的挥发性增加，另一方面，又使超临界流体的溶解能力下降;?夹带剂的选择:适宜的夹带剂可使萃取条件更加温和。 7、超临界流体萃取技术操作中常见故障: 高压泵开启后压力不上升:?萃取器内残留有空气、水等，重新排气至排空阀排出连续的白色气体;?CO2冷冻时间不够或冷冻压力过小;?CO2气瓶压力太小;应保持在5 MPa以上;?进气阀门损坏或被杂物堵塞。 刚开机时运转正常，过一段时间后高压控制开关却自动关闭:是由于冷却水压力不够，不能充分冷却，致使压缩机内 十四、微波萃取(Micowave-assisted Extraction,MAE) 1、对中药成分的选择性及适用范围: |
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