浸提(extraction)系指采用适当的溶剂和方法浸出中药材所含有效成分或有效部位的操作。药材经粉碎后,对破碎的细胞来说,其所含成分可被溶出、胶溶或洗脱下来。对具有完好细胞结构的动植物药材来说,细胞内的成分浸出,需经过一个浸提过程。中药材的浸提过程一般可分为浸润与渗透、解吸与溶解和扩散等几个相互联系的阶段。
浸提的目的是利用适当的溶剂和方法将药材中的有效成分提取出来。因此,溶剂需在加入药材后能够湿润药材的表面,并能进一步渗透到药材的内部,即必须经过一个浸润、渗透阶段。
溶剂能否使药材表面润湿,与溶剂和药材性质有关,取决于溶剂与药材表面物质之间的亲和性。如果药材与溶剂之间的亲和力大于溶剂分子间的内聚力,则药材易被润湿。反之,药材不易被润湿。
大多数中药材由于含有较多带极性基团的物质(如蛋白质、果胶、糖类、纤维素等),与常用的浸提溶剂(如水、醇等极性溶剂)之间有较好的亲和性,因而能较快地完成浸润过程。但是,如果溶剂选择不当,或药材中含特殊有碍浸提的成分,则润湿会遇到困难,溶剂很难向细胞内渗透。如欲从含脂肪油较多的中药材中浸提水溶性成分,应先进行脱脂处理;用乙醚、石油醚、氯仿等非极性溶剂浸提脂溶性成分时,药材须先进行干燥。
溶剂渗入药材内部的速度,除与药材所含各种成分的性质有关外,还受药材的质地、粒度及浸提压力等因素的影响。药材质地疏松、粒度小或加压提取时,溶剂可较快地渗入药材内部。另外,细胞的吸水力是溶剂进入细胞内的又一动力。细胞壁的纤维与果胶质皆属于有限膨胀的凝胶,具有弹性和吸胀现象。如果植物细胞呈干燥状态,原生质失水而收缩,细胞壁则随着向内收缩。细胞壁的弹性,使它具有恢复原状的倾向。因此,干燥的植物原料,其吸收提取溶剂的速度最快。
为了帮助溶剂润湿药材,有时在溶剂中加入适量表面活性剂,由于表面活性剂具有降低界面张力的作用,故能加速溶剂对某些药材的浸润与渗透。
溶剂进入细胞后,可溶性成分逐渐溶解,胶性物质由于胶溶作用,转入溶液中膨胀生成凝胶。随着成分的溶解和胶溶,浸出液的浓度逐渐增大,渗透压升高,溶剂继续向细胞内透入,部分细胞壁膨胀破裂,为已溶解的成分向外扩散创造了有利条件。
由于药材中有些成分相互之间或与细胞壁之间,存在一定的亲和性而有相互吸附的作用。当溶剂渗入药材时,溶剂必须首先解除这种吸附作用(即解吸阶段),才可使一些有效成分以分子、离子或胶体粒子等形式或状态分散于溶剂中(即溶解阶段)。成分能否被溶解,取决于成分的结构和溶剂的性质是否遵循“相似相溶”的原理。
解吸与溶解是两个紧密相连的阶段,其快慢主要取决于溶剂对有效成分的亲和力大小。因此,选择适当的溶剂对于加快这一过程十分重要。此外,加热提取或于溶剂中加入酸、碱、甘油及表面活性剂,由于可加速分子的运动,或者可增加某些有效成分的溶解性,有助于有效成分的解吸和溶解。
当浸出溶剂溶解大量药物成分后,细胞内液体浓度显著增高,使细胞内外出现浓度差和渗透压差。所以,细胞外侧纯溶剂或稀溶液向细胞内渗透,细胞内高浓度的液体可不断地向周围低浓度方向扩散,至内外浓度相等,渗透压平衡时,扩散终止。因此,浓度差是渗透或扩散的推动力。物质的扩散速率可借用Fick’s第一扩散公式(6-1)来说明:
(6-1)
式中,d t 为扩散时间,d s 为在d t 时间内物质(溶质)扩散量, F 为扩散面积,代表药材的粒度和表面状态, 为浓度梯度, D 为扩散系数,负号表示药物扩散方向与浓度梯度方向相反。
扩散系数 D 值随药材而变化,与浸提溶剂的性质亦有关。可按式(6-2)求得:
(6-2)
式中, R 为摩尔气体常数, T 为绝对温度, N 为阿伏伽德罗常数, γ 为扩散物(溶质)分子半径, η 为黏度。
从式(6-1)、式(6-2)可以看出,扩散速率(d s /d t )与扩散面积( F ),即药材的粒度及表面状态、扩散过程中的浓度梯度 和温度( T )成正比;与扩散物质(溶质)分子半径( γ )和液体的黏度( η )成反比。药材的粒度、浸提持续的时间只能依据实际情况适当掌握, D 值随药材而变化。生产中最重要的是保持最大的浓度梯度。如果没有浓度梯度,其他的因素,如 D 值、 F 值、 t 值都将失去作用。因此,用浸提溶剂或稀浸出液随时置换药材周围的浓浸出液,创造最大的浓度梯度是浸出方法和浸出设备设计的关键。
1.药材粒度 主要影响渗透与扩散两个阶段。药材粒度小,在渗透阶段,溶剂易于渗入药材颗粒内部;在扩散阶段,由于扩散面大、扩散距离较短,有利于药物成分扩散。但粉碎过细的植物药材粉末,不适于浸提,原因在于:①过细的粉末吸附作用增强,使扩散速度受到影响;②粉碎过细,使大量细胞破裂,致使细胞内大量高分子物质(如树脂、黏液质等)易胶溶入浸出液中,而使药材外部溶液的黏度增大,扩散系数降低,浸出杂质增加;③药材粉碎过细,给浸提操作带来不便。如浸提液滤过困难,产品易浑浊。如用渗漉法浸提时,由于粉末之间的空隙太小,溶剂流动阻力增大,容易造成堵塞,使渗漉不完全或渗漉发生困难。
2.药材成分 由式(6-2)得知,扩散系数( D 值)与粒径( γ )成反比,即小分子成分先溶解扩散。因此,小分子成分主要在最初部分的浸出液内,大分子成分主要在继续收集的浸出液内。药材的有效成分多属于小分子物质,大分子成分多属无效成分。一般浸提次数不宜过多,2~3次的浸提即可将小分子有效成分浸提完全。但应指出,药材成分的浸出速度还与其溶解性(或与溶剂的亲和性)有关。对于易溶性物质,即使其分子大,也能先浸提出来,这一影响因素在式(6-2)中未能包括。例如,在用稀乙醇浸出马钱子时,较大分子的马钱子碱比士的宁先进入最初部分的浸液中。
3.浸提温度 浸提温度升高,可使分子的运动加剧,植物组织软化,促进膨胀,从而加速溶剂对药材的渗透及对药物成分的解吸、溶解,同时促进药物成分的扩散,提高浸提效果。而且温度适当升高,可使细胞内蛋白质凝固破坏,杀死微生物,有利于提高制剂的稳定性。但浸提温度高能使药材中某些不耐热成分或挥发性成分分解、变质或挥发散失。如浸提鞣质时,若温度超过100℃,部分鞣质分解,浸出量反而降低。此外,高温浸提液中,往往无效杂质较多,放冷后会因溶解度降低和胶体变化而出现沉淀或浑浊,影响制剂质量和稳定性。因此浸提过程中,要适当控制温度。
4.浸提时间 浸提过程的每一阶段都需要一定的时间,因此若浸提时间过短,将会造成药材成分浸出不完全。但当扩散达到平衡后,时间则不起作用了。此外,长时间的浸提往往导致大量杂质溶出,某些有效成分分解。若以水作为溶剂时,长期浸泡则易霉变,影响浸提液的质量。
5.浓度梯度 浓度梯度系指药材组织内部的浓溶液与其外部溶液的浓度差。它是扩散作用的主要动力。浸提过程中,若能始终保持较大的浓度梯度,将大大加速药材内成分的浸出。浸提过程中的不断搅拌、经常更换新鲜溶剂、强制浸出液循环流动,或采用流动溶剂渗漉法等,均是为了增大浓度梯度,提高浸提效果。
6.溶剂pH 浸提过程中,除根据各种被浸出物质的理化性质选择适宜的溶剂外,浸提溶剂的pH与浸提效果也有密切关系。在中药材浸提过程中,调节适当的pH值,将有助于药材中某些弱酸、弱碱性有效成分在溶剂中的解吸和溶解,如用酸性溶剂浸提生物碱,用碱性溶剂浸提皂苷等。
7.浸提压力 提高浸提压力可加速溶剂对药材的浸润与渗透过程,使药材组织内更快地充满溶剂,并形成浓浸液,使开始发生溶质扩散过程所需的时间缩短。同时,在加压下的渗透,尚可能使部分细胞壁破裂,亦有利于浸出成分的扩散。但当药材组织内已充满溶剂之后,加大压力对扩散速度则没有影响。对组织松软的药材,以及容易浸润的药材,加压对浸提影响亦不显著。
此外,新技术的不断发展,如超声波提取技术、超临界流体萃取技术、微波提取技术等,不仅使浸提过程加快,浸提效果提高,而且有助于提高制剂质量。
用于药材浸提的液体称浸提溶剂。浸提溶剂的选择与应用,关系到有效成分的充分浸出,制剂的有效性、安全性、稳定性及经济效益的合理性。优良的溶剂应:①最大限度地溶解和浸出有效成分,最低限度地浸出无效成分和有害物质;②不与有效成分发生化学变化,亦不影响其稳定性和药效;③比热小,安全无毒,价廉易得。完全符合这些要求的溶剂是很少的,实际工作中,除首选水、乙醇外,还常采用混合溶剂,或在浸提溶剂中加入适宜的浸提辅助剂。
1.水 经济易得,极性大,溶解范围广。药材中的苷类、有机酸盐、鞣质、蛋白质、色素、多糖类(果胶、黏液质、菊糖、淀粉等)以及酶和少量的挥发油均能被水浸提。但水的浸提针对性或选择性差,容易浸提出大量无效成分,给制剂的制备带来困难(如难于滤过、制剂色泽不佳、易于霉变、不易贮存等),而且还会引起一些有效成分的水解,或促使某些化学变化的发生。
2.乙醇 能与水以任意比例混溶。乙醇作为浸提溶剂的最大优点是可通过调节乙醇的浓度,选择性地浸提药材中某些有效成分或有效部位。一般乙醇含量在90%以上时,适于浸提挥发油、有机酸、树脂、叶绿素等;乙醇含量在50%~70%时,适于浸提生物碱、苷类等;乙醇含量在50%以下时,适于浸提苦味质、蒽醌苷类化合物等;乙醇含量在40%以上时,能延缓许多药物(如酯类、苷类等成分)的水解,增加制剂的稳定性;乙醇含量在20%以上时具有防腐作用。
乙醇的比热小,沸点78.2℃,汽化潜热比水小,故蒸发浓缩等工艺过程耗用的热量较水少。但乙醇具挥发性、易燃性,生产中应注意安全防护。此外,乙醇还具有一定的药理作用,故使用时乙醇的浓度以能浸出有效成分,满足制备目的为度。
3.其他 其他有机溶剂,如乙醚、氯仿、石油醚等在中药生产中很少用于提取,一般仅用于某些有效成分的纯化精制。使用这类溶剂,最终产品须进行溶剂残留量的限度测定。
浸提辅助剂系指为提高浸提效能,增加浸提成分的溶解度,增加制剂的稳定性,以及去除或减少某些杂质,而特地加入浸提溶剂中的物质。常用的浸提辅助剂有酸、碱及表面活性剂等。在生产中一般只用于单味药材的浸提,而较少用于复方制剂的浸提。
1.酸 加酸的目的主要是促进生物碱的浸出;提高部分生物碱的稳定性;使有机酸游离,便于用有机溶剂浸提;除去酸不溶性杂质等。常用的酸有硫酸、盐酸、醋酸、酒石酸、枸橼酸等。酸的用量不宜过多,以能维持一定的pH值即可,过量的酸可能会引起不需要的水解或其他不良反应。
2.碱 加碱的目的是增加偏酸性有效成分的溶出、碱性成分的游离、中和药材中有机酸酸性、除去在碱性条件下不溶解的杂质等。如浸提甘草时,在水中加入少许氨水,能使甘草酸形成可溶性铵盐,保证甘草酸的浸出完全;浸提远志时,若在水中加入少量氨水,可防止远志酸性皂苷水解,产生沉淀。常用的碱为氨水,因为它是一种挥发性弱碱,对成分的破坏作用小,易于控制其用量。对特殊浸提,常选用碳酸钙、氢氧化钙、碳酸钠等。碳酸钙为不溶性的碱化剂,使用时较安全,且能除去很多杂质,如鞣质、有机酸、树脂、色素等,故在浸提生物碱或皂苷时常用。氢氧化钙与碳酸钙作用相似,但前者微溶于水,而有较强的碱性。碳酸钠有较强的碱性,只限用于某些稳定的有效成分的浸提。氢氧化钠碱性过强,易破坏有效成分,一般不使用。
3.表面活性剂 加入适宜的表面活性剂的目的是促进药材表面的润湿性,利于某些药材成分的浸提。如阳离子型表面活性剂的盐酸盐等,有助于生物碱的浸出。但阴离子型表面活性剂对生物碱多有沉淀作用,故不适宜于生物碱的浸出。非离子型表面活性剂一般对药物的有效成分不起化学作用,且毒性较小或无毒性,故常选用。如用水提醇沉法提取黄芩苷,酌加聚山梨酯80可以提高其收得率。但由于浸提方法不同或用不同的表面活性剂,其浸提效果亦有差异。如在70%乙醇中加入0.2%聚山梨酯20渗漉颠茄草时,则渗漉液中有效成分的含量较相同用量聚山梨酯80好,但用振荡法浸提,则聚山梨酯80又比聚山梨酯20的浸提效果好。表面活性剂虽有提高浸出效能的作用,但浸出液中杂质也较多,其对生产工艺、药剂的性质和疗效的影响,有待进一步研究。
4.甘油 甘油为鞣质的良好溶剂,有稳定鞣质的作用,但由于黏度过大,多不单独用作浸出溶剂,故常与水或水与乙醇混合使用。如甘油只用作稳定剂时,可在浸出后加入制剂中。
中药浸提方法的选择应根据处方药料特性、溶剂性质、剂型要求和生产实际等因素综合考虑。常用的浸提方法主要有煎煮法、浸渍法、渗漉法、回流法、水蒸气蒸馏法等。近年来,超临界流体提取法、超声波提取法等新技术也在中药制剂提取研究中应用。
煎煮法(decoction)系指用水作溶剂,通过加热煮沸浸提药材成分的方法,又称煮提法或煎浸法。适用于有效成分能溶于水,且对湿、热较稳定的药材。由于煎煮法能浸提出较多的成分,符合中医传统用药习惯,故对于有效成分尚不清楚的中药或方剂进行剂型改进时,通常采取煎煮法粗提。
1.操作方法 煎煮法属于间歇式操作,即将药材饮片或粗粉置煎煮器中,加水使浸没药材,浸泡适宜时间,加热至沸,并保持微沸状态一定时间,用筛或纱布滤过,滤液保存。药渣再依法煎煮1~2次,合并各次煎出液,供进一步制成所需制剂。根据煎煮时加压与否,可分为常压煎煮法和加压煎煮法。常压煎煮适用于一般性药材的煎煮,加压煎煮适用于药材成分在高温下不易被破坏,或在常压下不易煎透的药材。
2.常用设备
(1)一般提取器 小量生产常采用敞口倾斜式夹层锅,也可用搪玻璃罐或不锈钢罐等。为了强化提取,有的在提取器上加盖,增设搅拌器、泵、加热蛇管等。为了出药渣方便并装设假底。
(2)多能式提取罐 是一类可调节压力、温度的密闭间歇式提取或蒸馏等多功能设备。其特点有:①可进行常压常温提取,也可以加压高温提取,或减压低温提取;②无论水提、醇提、提油、蒸制、回收药渣中溶剂等均能适用;③采用气压自动排渣,操作方便,安全可靠;④提取时间短,生产效率高;⑤设有集中控制台,控制各项操作,有利于组织流水线生产。多能式中药提取罐,见图6-1。
(3)球形煎煮罐 多用于驴皮的煎煮。在煎煮过程中,球罐不停地转动,起到翻动搅拌作用。
图6-1 多能式中药提取罐示意图
浸渍法(maceration)系指用适当的溶剂,在一定的温度下,将药材浸泡一定的时间,以浸提药材成分的一种方法。
1.浸渍法的类型 浸渍法按浸提的温度和浸渍次数可分为冷浸渍法、热浸渍法、重浸渍法。
(1)冷浸渍法 又称常温浸渍法,在室温下进行操作。取药材饮片或粗颗粒,置有盖容器内,加入定量的溶剂,密闭,在室温下浸渍3~5日或至规定时间,经常振摇或搅拌,滤过,压榨药渣,将压榨液与滤液合并,静置24h后,滤过,收集滤液。冷浸渍法可直接制得酒剂、酊剂。若将滤液浓缩,可进一步制备流浸膏、浸膏、颗粒剂、片剂等。
(2)热浸渍法 将药材饮片或粗颗粒置特制的罐内,加定量的溶剂(如白酒或稀乙醇),水浴或蒸汽加热,使在40~60℃进行浸渍,以缩短浸渍时间,其余同冷浸渍法操作,制备酒剂时常用。由于浸渍温度高于室温,故浸出液冷却后有沉淀析出,应分离除去。
(3)重浸渍法 又称多次浸渍法,可减少药渣吸附浸出液所引起的药材成分的损失。操作方法是:将全部浸提溶剂分为几份,先用其第一份浸渍后,药渣再用第二份溶剂浸渍,如此重复2~3次,最后将各份浸渍液合并处理,即得。重浸渍法能大大地降低浸出成分的损失,提高浸提效果。
2.浸渍法的特点 浸渍法适用于黏性药材、无组织结构的药材、新鲜及易于膨胀的药材、芳香性药材。不适于贵重药材、毒性药材及高浓度的制剂,因为溶剂的用量大,且呈静止状态,溶剂的利用率较低,有效成分浸出不完全。即使采用重浸渍法,加强搅拌,或促进溶剂循环,只能提高浸提效果,不能直接制得高浓度的制剂。另外,浸渍法所需时间较长,不宜用水做溶剂,通常用不同浓度的乙醇或白酒,故浸渍过程中应密闭,以防止溶剂挥发损失。
渗漉法(percolation)系指将药材粗粉置渗漉器内,溶剂连续地从渗漉器上部加入,渗漉液不断地从其下部流出,从而浸出药材中有效成分的一种方法。
1.渗漉法的类型与设备 渗漉法根据操作方法的不同,可分为单渗漉法、重渗漉法、加压渗漉法、逆流渗漉法,本章主要介绍单渗漉法和重渗漉法。
(1)单渗漉法 操作步骤为:药材粉碎 润湿 装筒 排除气泡 浸渍 收集渗漉液。
①粉碎:药材的粒度应适宜,过细易堵塞,吸附性增强,浸提效果差;过粗不易压紧,粉柱增高,减少粉粒与溶剂的接触面,不仅浸提效果差,而且溶剂耗量大。
②润湿:药粉在装渗漉筒前应先用浸提溶剂润湿,使其充分膨胀,避免在筒内膨胀,造成装筒过紧,影响渗漉操作的进行。一般加药粉一倍量的溶剂拌匀后,视药材质地密闭放置15min至6h,以药粉充分地均匀润湿和膨胀为度。
③装筒:根据药材性质选择适宜的渗漉器,膨胀性大的药材粉末宜选用圆锥形渗漉筒,膨胀性较小的药材粉末宜选用圆柱形渗漉筒。操作方法:先取适量脱脂棉,用溶剂润湿后,轻轻垫铺在渗漉筒的底部,然后将已润湿膨胀的药粉分次装入渗漉筒中,每次投药后压平。松紧程度视药材及溶剂而定。渗漉装置见图6-2。
装筒时药粉的松紧及使用压力是否均匀,对浸提效果影响很大。药粉装得过松,溶剂很快流过药粉,造成浸提不完全,消耗的溶剂量多。药粉装得过紧,会使出口堵塞,溶剂不易通过,渗漉速度减慢甚至无法进行渗漉。因此装筒时,要分次装,并层层压平,不能过松过紧。图6-3是渗漉筒装填优劣的对照示意图。图6-3(乙)是装得不均匀的渗漉筒,由于压力不均匀,溶剂沿较松的一侧流下,使大部分药材不能得到充分的浸取。渗漉筒中药粉量装得不宜过多,一般装其容积的2/3,留一定的空间以存放溶剂,可连续渗漉,便于操作。
图6-2 连续渗漉装置
图6-3 装筒均匀与不均匀示意对照图
甲:均匀渗漉现象 乙:不均匀渗漉现象
④排除气泡:药粉填装完毕,先打开渗漉液出口,再添加溶剂,以利于排除气泡,防止溶剂冲动粉柱,使原有的松紧度改变,影响渗漉效果。加入的溶剂必须始终保持浸没药粉表面,否则渗漉筒内药粉易于干涸开裂,这时若再加溶剂,则从裂隙间流过而影响浸提。若采用连续渗漉装置,见图6-2,则可避免此种现象。
⑤浸渍:排除筒内剩余空气,待漉液自出口处流出时,关闭活塞,流出的漉液再倒入筒内,并继续添加溶剂至浸没药粉表面数厘米,加盖放置24~48h,使溶剂充分渗透扩散。这一措施在制备高浓度制剂时更重要。
⑥收集渗漉液:渗漉速度应适当,若太快,则有效成分来不及浸出和扩散,药液浓度低;太慢则影响设备利用率和产量。一般1000g药材的漉速,每分钟在1~3mL之间选择。大生产的漉速,每小时渗漉体积相当于渗漉容器被利用容积的1/48~1/24。有效成分是否渗漉完全,可由渗漉液的色、味、嗅以及已知成分的定性反应加以判定。
渗漉液的收集与处理操作应注意:若采用渗漉法制备流浸膏,先收集药物量85%的初漉液另器保存,续漉液经低温浓缩后与初漉液合并,调整至规定标准;若用渗漉法制备酊剂等浓度较低的浸出制剂时,不需要另器保存初漉液,可直接收集相当于欲制备量3/4的漉液,即停止渗漉,压榨药渣,压榨液与渗漉液合并,添加溶剂至规定浓度与容量后,静置,滤过即得。
(2)重渗漉法 重渗漉法系将渗漉液重复用作新药粉的溶剂,进行多次渗漉以提高浸出液浓度的方法,见图6-4。
图6-4 重渗漉法图解
具体操作方法:如欲渗漉1000g药粉,可分为500g、300g、200g,分别装于3个渗漉筒内,将3个渗漉筒串联排列,见图6-4,先用溶剂渗漉500g装的药粉。渗漉时先收集最初流出的浓漉液200mL,另器保存;然后继续渗漉,并依次将漉液流入300g装的药粉,又收集最初漉液300mL,另器保存;继之又依次将续漉液流入200g装的药粉,收集最初漉液500mL,另器保存;最后收集其剩余漉液,供再渗漉同一品种新药粉之用。并将收集的3份最初漉液合并,共得1000mL渗漉液。
重渗漉法中一份溶剂能多次利用,溶剂用量较单渗漉法减少;渗漉液中有效成分浓度高,不必再加热浓缩,因而可避免有效成分受热分解或挥发损失,成品质量较好;但所占容器较多,操作繁琐。
2.渗漉法的特点 渗漉法属于动态浸提,即溶剂相对药粉流动浸提,溶剂的利用率高,有效成分浸出完全。故适用于贵重药材、毒性药材及高浓度制剂;也可用于有效成分含量较低的药材的浸提。但对新鲜的及易膨胀的药材、无组织结构的药材则不宜选用。渗漉法不经滤过处理可直接收集渗漉液。因渗漉过程所需时间较长,不宜用水做溶剂,通常用不同浓度的乙醇或白酒,故应防止溶剂的挥发损失。
回流法(circumfluence)系指用乙醇等挥发性有机溶剂浸提,浸提液被加热,挥发性溶剂馏出后又被冷凝,重复流回浸出器中浸提药材,直至有效成分回流浸提完全的方法。
1.回流法的类型与设备 回流法可分为回流热浸法和回流冷浸法。
(1)回流热浸法 将药材饮片或粗粉装入圆底烧瓶内,添加溶剂浸没药材表面,瓶口上安装冷凝管,通冷凝水,药材浸泡一定时间后,水浴加热,回流浸提至规定时间,滤取药液后,药渣再添加新溶剂回流2~3次,合并各次药液,回收溶剂,即得浓缩液。
(2)回流冷浸法 小量药材粉末可用索氏提取器提取。大量生产时采用循环回流冷浸装置,见图6-5,其原理同索氏提取器。
图6-5 循环回流冷浸装置示意图
2.回流法的特点 回流热浸法溶剂只能循环使用,不能不断更新,为提高浸提效率,通常需更换新溶剂2~3次,溶剂用量较多。回流冷浸法溶剂既可循环使用,又能不断更新,故溶剂用量较回流热浸法少,也较渗漉法的溶剂用量少,且浸提较完全。回流法由于连续加热,浸提液在蒸发锅中受热时间较长,故不适用于受热易被破坏的药材成分的浸提。
水蒸气蒸馏法(vapor distillation)系指将含有挥发性成分药材与水共蒸馏,使挥发性成分随水蒸气一并馏出的一种浸出方法。基本原理:根据道尔顿定律,相互不溶也不起化学作用的液体混合物的蒸气总压,等于该温度下各组分饱和蒸气压(即分压)之和。因此尽管各组分本身的沸点高于混合液的沸点,但当分压总和等于大气压时,液体混合物即开始沸腾并被蒸馏出来。因混合液的总压大于任一组分的蒸气分压,故混合液的沸点要比任一组分液体单独存在时为低。
水蒸气蒸馏法适用于具有挥发性,能随水蒸气蒸馏而不被破坏,与水不发生反应,又难溶或不溶于水的化学成分的浸提、分离,如挥发油的浸提。
水蒸气蒸馏法分为:共水蒸馏法(即直接加热法)、通水蒸气蒸馏法及水上蒸馏法三种。为提高馏出液的纯度或浓度,一般需进行重蒸馏,收集重蒸馏液。但蒸馏次数不宜过多,以免挥发油中某些成分氧化或分解。
超临界流体提取法(supercritical fluid extraction,SFE)系指利用超临界流体(supercritical fluid,SCF)的强溶解特性,对药材成分进行提取和分离的一种方法。SCF是超过临界温度和临界压力的非凝缩性高密度流体,其性质介于气体和液体之间,既具有与气体接近的黏度及高的扩散系数,又具有与液体相近的密度。在超临界点附近压力和温度的微小变化都会引起流体密度的很大变化,可有选择性地溶解目标成分,而不溶解其他成分,从而达到分离纯化所需成分的目的。图6-6是超临界流体的压力-温度图。
图6-6 超临界流体的压力-温度图
用超临界流体萃取法提取药材中成分时,一般用超临界CO 2 作萃取剂。操作时首先将原料装入萃取槽,将加压后的超临界CO 2 送入萃取槽进行萃取,然后在分离槽中通过调节压力、温度、萃取时间、CO 2 流量四个参数,对目标成分进行萃取分离。
超临界流体萃取主要有两类萃取过程:恒温降压过程和恒压升温过程。前者是萃取相经减压后与溶质分离;后者是萃取相经加热实现溶质与溶剂分离。与传统浸提方法如煎煮法、水蒸气蒸馏法相比,超临界CO 2 萃取法既可避免高温破坏,又无溶剂残留,且将萃取和分离合二为一,可节能降耗。超临界流体萃取适用于亲脂性、分子量小的物质的萃取;对于分子量大、极性强的物质萃取时需加改性剂及提高萃取压力。
酶是以蛋白质形式存在的生物催化剂,能够促进活体细胞内的各种化学反应,可温和地将植物壁分解,较大幅度提高提取效率、提取物的纯度。对于植物中的淀粉、果胶、蛋白质等,可选用相应的酶分解除去。
酶法特点:具有专一性、可降解性、高效性;反应条件温和;能够减少化学品的使用及残留等。
常用于植物药材提取的酶包括果胶酶、半纤维素酶、纤维素酶、多酶复合体(包括葡聚糖内切酶、各类半纤维素酶、果胶酶复合体)等。
超声波提取法(ultrasonic assisted extraction)系利用超声波通过增大溶剂分子的运动速度及穿透力来提取中药有效成分的方法。
超声波提取的特点:超声波提取利用超声波的空化作用、机械作用、热效应等增大物质分子运动频率和速度,增加溶剂穿透力,从而提高药材有效成分浸出率。与煎煮法、浸渍法、渗漉法等传统的提取方法比较,超声波提取具有省时、节能、提取率高等优点。
微波提取即微波辅助萃取(microwave assisted extraction,MAE),系指利用微波对中药与适当的溶剂的混合物进行辐照处理,从而在短时间内提取中药有效成分的一种新的提取方法。
微波提取的特点:①利用微波对极性分子的选择性加热从而使其选择性溶出;②微波提取只需几秒到几分钟,大大降低了提取时间,提高了提取速度;③微波提取受溶剂亲和力的限制较小,可供选择的溶剂较多,同时可减少溶剂的用量;④微波提取应用于大生产,安全可靠,无污染,生产线组成简单,可节省投资。