中药提取典型技术工艺应用案例Word下载.docx
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同时,随着超临界CO2萃取技术的不断进步,全氟聚醚碳酸铵〔PFPE〕的应用,把超临界CO2萃取扩展到水溶液体系,使得难以提取的强极性化合物如蛋白质等的超临界CO2提取已成为可能。
1.2萃取能力的大小取决于流体的密度,最终取决于温度和压力,改变其中之一或同时改变,都可改变溶解度,能够有选择地进行中药中多种物质的分离,从而可减小杂质使中药有效成分高度富集。
便于减小剂量和质量操纵,产品外观大为改善。
1.3超临界CO2临界温度低,操作温度低,能较完好地储存中药有效成分不被破坏,不发生次生化。
因此,专门适合那些对热敏锐性强、容易氧化分解破坏的成分的提取。
1.4提取时刻快、生产周期短。
超临界CO2提取〔动态〕循环一开始,分离便开始进行。
一样提取10分钟便有成分分离析出,2-4小时左右便可完全提取。
同时,它不需浓缩步骤,即使加入夹带剂,也可通过分离功能除去或只是简单浓缩。
1.5超临界CO2提取,操作参数容易操纵,因此,有效成分及产品质量稳固。
1.6超临界CO2还可直截了当从单方或复方中药中提取不同部位或直截了当提取浸膏进行药理选择,开发新药,大大提高新药选择速度。
同时,能够提取许多传统法提不出来的物质,且较易从中药中发觉新成分,从而发觉新的药理药性,开发新药。
1.7超临界CO2还具有抗氧化、灭菌作用,有利于保证和提高产品质量。
1.8超临界流体萃取应用于分析或与GC、IR、MS、LC等联用成为一种高效的分析手段。
将其用于中药质量分析,能客观地反映中药中有效成分的真实含量。
1.9经药理、临床证明,超临界CO2提取中药,不仅工艺上优越,质量稳固且标准容易操纵,其药理、临床成效能够保证或更好。
1.10超临界CO2萃取工艺,流程简单,操作方便,节约劳动力和大量有机溶剂,减小三废污染,这无疑为中药现代化提供了一种高新的提取、分离、制备及浓缩新方法。
2、超临界CO2流体萃取技术在中药提取分离及中药现代化中的应用方式及前景
从〝八五〞期间国家〝八五〞攻关项目〝超临界CO2萃取技术在中草药生产中的应用研究与开发〞到〝九五〞期间承担多项中国重点项目〔有关SFE技术研究开发中药新药〕以来,包括萃取分离研究和药理毒理研究及新药的开发研究,取得了重要的科技成果:
①证明了超临界CO2萃取技术可应用于中药领域;
②总结了SFE在中药中应用的规律性;
③提出较为适合中药萃取的超临界设备结构类型;
④总结了超临界CO2萃取中药的优越性,证明了用超临界CO2萃取中药,不仅工艺上优越,而且还能保持中药本身的药理活性;
⑤研究开发出一批具有较好前景的品种,有的已工业化,走向市场。
依照研究开发实践,认为超临界流体萃取技术应用于中药提取分离及中药现代化,具有较大的潜力和可观前景。
SFE应用于中药,结合几个典型的研究开发实例,可将其分为如下几个方面。
2.1SFE与中药有效成分或中间原料的提取
这一方面要紧是指那些已具备质量标准的单体或有效部位的提取,往往本身确实是产品,只要达到标准,便可进入市场。
这是SFE技术应用于该领域中的较为容易进行的一个方面。
2.1.1超临界流体萃取法从黄花中提取青蒿素〔Artemisinin〕的新工艺。
青蒿素来自菊科植物黄花蒿〔Artemisiaannua〕的一种倍半萜内酯类成分,是我国唯独得到国际承认的抗疟新药。
然而本应属于中国的东西,中国仅占国际市场份额的0.5%。
传统的汽油法存在收率低、成本高、存在易燃易爆等危险,用SFE工艺,从0.1升、5升设备小试到25升、50升设备中试放大,一直到200升设备的工业化生产证明,超临界CO2萃取工艺可用于青蒿素的生产,青蒿素产品符合中国药品标准。
超临界CO2萃取工艺比传统法〔如汽油法〕优越,产品收率提高1.9倍,生产周期缩短约100小时,成本降低447/Kg,可节约大量的有机溶剂汽油,幸免易燃易爆的危险,减少三废污染,大大简化生产工艺。
该新工艺已取得发明专利证书。
在最近召开的中国青蒿素成果产业化进展战略研讨会上,已初步决定推广这种新工艺,以达到占国际市场份额的3-5%的目标。
2.1.2贯叶连翘提取物的超临界CO2萃取贯叶连翘提取物是目前国际流行的十大植物提取物之一,要紧用于治疗愁闷症。
提取物是用贯叶连翘药材经水煮或醇提、浓缩、干燥而得。
采纳超临界CO2萃取工艺,达到出口标准,比传统工艺优越。
2.2SFE与中药化学成分的研究
那个地点要紧是指超临界CO2萃取分离技术应用于中药有效成分的研究或中药化学成分的系统研究,即植物化学范畴。
它是新药研究的基础。
用超临界CO2萃取技术进行植物化学的研究,可大大简化提取分离步骤,能提取分离到一些用传统溶剂法得不到的成分,节约大量的有机溶剂。
2.2.1红豆杉中紫杉烷类化学成分的研究红豆杉中紫杉烷类成分的提取分离,传统的植物化学分离要得到单体纯品难度较大,步骤较为繁琐,原料经多次浸提浓缩后,有机溶剂多次萃取,再进行多次柱层析,此过程中,要用多种有毒的有机溶剂,如氯仿或二氯甲烷等。
我们用超临界CO2萃取技术对云南红豆杉〔Taxusyunnensis〕的化学成分进行研究,经超临界CO2提取3小时所得粗浸膏,含杂质较少,较易分离到单体,该浸膏只需进行一次硅胶柱层析就能得到6个紫杉烷类单体和2个其它单体,UV、IR、HNMR和CNMR、MS等光谱分析和化学鉴定,它们分别为紫杉醇〔taxol〕,taxuchinA,taxinineE,taxinineJ,baccatinIII,1-hydroxybaccatinI及β-谷甾醇和硬脂酸-1-甘油酯,得率较溶剂法高。
2.2.2姜黄〔Curcumalonga〕油化学成分的研究及姜黄油提取超临界CO2提取姜黄油,其收油率是水蒸汽的1.4倍,生产周期只是旧工艺的1/3。
对所得的姜黄油进行GC/MS分离鉴定,其化学组成要紧由姜黄酮等26个成分组成,其组成与水蒸汽的差不多。
姜黄油的超临界CO2提取已应用于生产中。
用超临界CO2进行中药挥发油或脂肪油化学成分的研究较为简单,只要1-2个小时提取油后,直截了当进行GC-MS-运算机联用技术分析,即可鉴定油中化学成分。
在黄花蒿、当归等挥发油的研究中,SFE能提取出水蒸汽蒸馏法提取不出的成分。
2.3SFE与名优中成药生产工艺改革及二次开发
我国现行生产的专门多中成药是经长期的临床实践开发出来的。
但由于生产工艺落后,存在质量不稳固、服用剂量大、外观颜色差、疗效未能充分发挥、缺乏可控的质量标准等问题,加之药效、安全性评判等缘故,难以进入国际市场。
采纳SFE等先进技术进行工艺改革或二次开发,是实现中药现代化较为快捷的途径,是一个较为重要的方向。
2.3.1复方丹参制剂中丹参提取的工艺改革丹参酮类是从唇形科植物丹参〔Salviamiltiorrhiza〕中提取的总酮类及其它成分的总称,是制备各种丹参制剂如复方丹参片,丹参酮IIA磺酸钠注射液〔要紧用于心脑血管病〕和丹参酮胶囊〔要紧用于抗菌消炎〕原料要紧成分,其中,丹参酮IIA是药典规定用于质量操纵的有效成分,各药厂的提取方法要紧是乙醇热回流提取,然后浓缩成浸膏,用于各种制剂。
由于提取能力差和长时刻加热提取或浓缩,有效成分缺失严峻,往往浸膏中丹参酮IIA含量在0.15%-1%左右,再做成制剂,往往丹参酮IIA检测不出或含量太小,药典标准都难以达到,近几年国家取消许多药厂的复方丹参片制剂的生产批文,缘故大多与此有关。
我们用超临界CO2萃取法对此进行了工艺改革,从小试到中试直到生产证明,收率比旧工艺高,生产周期缩短,有效成分丹参酮IIA高度浓缩,含量平均≥20%,最高可达80%左右,此工艺已应用于多个药厂的复方丹参制剂〔如复方丹参片〕的生产,并保持了应有的临床成效。
2.3.2大蒜注射液的工艺改革大蒜注射液为临床上广泛应用的中药制剂,传统的生产工艺是水蒸汽蒸馏配制而成。
用超临界CO2萃取法对此工艺进行改革,并应用于临床。
结果证明,不仅工艺优越,而且还能提高疗效。
SFE制剂对粘膜真菌感染性疾病,总效率提高18.42%;
对深部真菌感染性疾病,总有效率提高33.34%。
2.3.3柴胡注射液的工艺改革柴胡为伞形科柴胡属植物,具解表、退热、疏肝解郁之功能。
其要紧有效成分为挥发油和柴胡皂甙。
由于柴胡注射液有较好的退热、解表成效,国内许多制药厂家一直用水蒸汽蒸馏法提取挥发油制成柴胡注射液。
近来有报道,柴胡注射液具有抗抽搐作用,且毒性低,起效时刻长,可能会成为一种抗癫痫辅助药,但由于柴胡注射液中挥发油浓度低,用药剂量大。
而用传统的水蒸汽蒸馏法生产存在产油率低、操作温度高、成分易缺失等问题。
柴胡皂甙有明显的中枢抑制作用和抗炎作用,还具有特异性阻碍胆碱酯酶和显著的利尿作用,关于柴胡皂甙的提取,由于传统工艺温度高、受热时刻长,某些柴胡皂甙含量降低或缺失殆尽。
运用超临界CO2萃取技术对柴胡挥发油及其皂甙进行提取分离,工艺上显示了极大的优越性。
该挥发油及皂甙具有较好的解热、解表及抗癫痫药效学作用,成效强于传统工艺的。
2.3.4穿心莲片的工艺改革该品种为药典品种,销售量较大。
但药典工艺是用85%乙醇提取2次,然后浓缩成浸膏,做成制剂。
由于提取力差及浓缩的破坏,致使片中脱水穿心莲内酯达不到药典要求,阻碍疗效。
采纳SFE工艺,可极大地提高有效成分的含量,降低成本,与传统工艺比具有极大的优势。
2.4SFE与单方中药新药的研究与开发
单味中药制剂是传统中药制剂的一部分。
用SFE对单味中药进行提取工艺、药理毒理研究及新药的开发在国内仍旧是一个空白。
此过程中,既要考虑有效部位的提取效率,又要考虑药理毒理成效。
2.4.1蛇床子有效部位的超临界CO2提取及治疗妇科炎症药效学研究蛇床子为伞形植物蛇床〔Cnidiummonnieri〕的果实。
传统的中医要紧用于妇科炎症的治疗。
采纳超临界CO2提取,工艺上表现出有效成分收率高,提取时刻短及有效部位高度浓缩等优越性,但药效上是否保持传统中医的药用成效?
为此,按照新药审批的有关要求,对蛇床子超临界CO2提取的有效部位进行抗妇科炎症的药效学研究,结果证明蛇床子用超临界CO2工艺提取有效部位进行新药开发,不仅工艺优越,质量上稳固且容易操纵,而且,还能保持传统中医的治疗成效。
2.4.2苦参总碱的超临界CO2提取及苦参总碱注射液二类新药的研究
2.5新复方中药超临界CO2提取及新药研究
在中药领域,用超临界CO2萃取技术对中药新复方进行提取工艺研究及新药开发也是一个空白。
中药复方是传统中药的最要紧的部分,也是中药与国际接轨难度最大的部分。
医药同行多年来进行了大胆的探究,目前在国家主管部门的主持下,组织了〝中药复杂体系中重大科学问题探讨〞,打算对复方中药进行跨行业、多学科交叉、全方位的研究与开发,以解决中药复杂体系中重大科学问题,实现中药现代化。
其中,超临界流体技术被举荐为中药复杂体系中中药产业现代化的新技术之一。
首次用SFE技术对中药复方进行的研究证明,中药复方的研究与开发能够应用SFE新技术。
复方雪莲栓剂二类新药的研究
在对几味单方中药SFE研究〔包括药效学〕的基础上结合传统中医理论组成的一个中药复方。
在用SFE技术对该复方新药进行研究过程中,我们发觉:
①按处方比例混合四味中药并粉碎后,投入萃取釜中,在合适的SFE参数条件下,四味中药中的有效成分均被提出〔TLC、HPLC、GC等配合检测〕,提取成效和单味中药提取成效差不多。
②复方提取时,有效部位〔浸膏〕收率比单味提取有所增加,如四味中药分别单独提取时,有效部位收率分别为6.96%、2.13%、2.51%、4.36%,复方提取有效部位收率达7.25%。
复方浸膏收率比单味浸膏收率高,有可能是因为复方提取时,一些中药成分的提取由于互溶作用,促进其它中药成分的提取。
③按照此类中药复方的传统用药和提取方法,进行了该复方的传统提取,发觉此复方浸膏的收率高达9.7%,比SFE的7.25%高0.34倍,然而其中有效成分,比SFE提取低近40倍。
说明传统复方提取杂质多,有效成分少,外观颜色差,且批与批间重复性较差,而复方的SFE提取,有效成分高度浓缩,杂质少,外观颜色较好,批间重复性较好。
④药效学证明,该复方的SFE有效部位,具有传统中医所要求的药效,且复方后具有协同补充成效。
该新药已差不多完成了临床前研究。
2.6SFE技术与中药质量标准
质量标准是阻碍中药进入国际市场的又一重要因素。
采纳先进、准确的分析方法进行中药质量操纵有利于中药现代化。
曾有报道分析型超临界CO2流体萃取技术用于药物分析具有省时、样品用量少、条件易于操纵、不分解也不污染样品等优点,专门是能从复杂基体中分离、鉴定痕量组分。
因此,对成分复杂的中药专门是复方中药的分析就为适用。
专门值得提出的是,它应用于分析可能更为准确客观评判所要分析的有效成分的含量。
如青蒿和穿心莲药材中青蒿素和脱水穿心莲内酯的含量测定,用超临界CO2提取为前处理,测出含量比经典分析方法的高。
3、终止语
3.1超临界CO2萃取新技术完全可用于改造传统中药产业,和传统中药生产工艺比,具有极大优越性和市场潜力。
这一领域将是超临界CO2萃取技术的要紧方向。
3.2超临界萃取技术应用于中药或天然药物,要从单纯的进行中间原料的提取转向于兼顾单味、复方中药新药的开发应用或对现行我国生产的各优中成药工艺改革或二次开发上,以及配合我国正在进行的中药现代化战略行动。
3.3SFE技术应用于中药,还要加强有关基础研究和应用研究。
因为中药化学成分复杂,可分为非极性、中等极性和强极性三部分,关于前二类能够在不加或加入夹带剂下提取。
但对强极性化合物如蛋白质、多糖类,曾经认为用超临界CO2提不出来,随着研究的不断深入,用全氟聚醚碳酸铵〔PFPE〕使CO2与水形成了分散性专门好的微乳液,把超临界CO2应用扩展到水溶液体系,已成功用于强极性生物大分子如蛋白质的提取,为超临界CO2提取中药中一类具有专门活性水溶性成分提供了新方法。
这一研究提示,原先认为难以提取的成分只要加强类似的应用基础研究,包括国产设备工作压力提高的研究等依旧能够解决的。
3.4加强分析型超临界流体萃取或超临界色谱在中药分析中的应用,不断改革传统经典的分析方法。
3.5尽管SFE技术在应用过程中面临设备一次性投资较大的问题,但和传统溶剂提取法相比,由于它在生产过程中投资较小,以及具有专门多优越性,因此在实现中药现代化和国际接轨的战略行动中将会发挥较大的作用。
〔二〕解决中药提取中温度偏高问题的工艺设备
中药生产过程一样由提取-精制〔醇沉〕-浓缩-制剂等工序组成,各工序独立性较强,而提取那么是首当其冲的关键工艺。
提取的工艺和设备决定了其提取物的质量,也即差不多决定了产品成分的质量。
同时,采取的工艺和设备也直截了当与生产的成本息息相关,也即与企业的效益紧紧联系。
目前我国中药及相关企业〔包括保健品、食品、化妆品等〕大多数对植物药材的提取工艺为热回流提取法。
这种方法具有投资不大,提取周期短,操作修理方便等优点,差不多适合我国目前国情。
然而,由于其提取罐采纳夹套蒸汽加热,罐内在常压操作之下,因此物料的温度在100℃〔水提〕~80℃〔醇提〕左右。
微压下温度还要高些。
这使许多热敏性的但具有药用价值生物活性的组分会遭受不同程度地破坏,从而阻碍了提取组分的质量。
例如,用75℃的乙醇提取当归中的要紧有效成分阿魏酸,在上述加热提取时罐内常压下的温度为78℃左右,结果在提取液中检测不出有效成分。
而实践证明在提取温度小于65℃时,其有效成分才能不被破坏。
同样,对何首乌提取时,其要紧成分之一?
?
蒽醌的温度也不能超出100℃。
然而要在较低的温度下采纳热回流提取,目前我国这方面的生产工艺设备尚不够成熟。
通常采纳低温浸渍或渗漉的方法,但这两种方法加工的时刻即周期专门长,一样需要几天到十几天,甚至有几十天的。
因此生产效率较低,而且有效成分还不一定能完全提出。
目前报刊书籍文献报道得比较多的先进方法是二氧化碳超临界萃取法〔SFE-CO2〕。
有人把它称为是提取工艺现代化进展的方向和潮流趋势,是实现中药产业化,与国际接轨的重要技术。
使用这种方法能在较低的温度下〔CO2的临界温度31.08℃,实际操作的温度在35~70℃〕将植物中的某种有效成分提取出来,纯度也专门高。
然而,这种方法在工艺上也有专门大的缺陷,这是由于使用该方法其选择性专门强,即只能一次针对药材中某一种成分的提取。
而我们明白,中药的最大特点,也是它与西药在成分和作用上的专门大区别在于中药是要紧以生物为原料〔大多为植物〕的,而某一植物内其有价值的物质决不只是一种,而至少是上百种。
更况且成药是多种药用植物〔生物〕的组合配方。
正是这些多组分生物活性的成分之间的相互和谐作用对人体起了治疗、免疫调剂、强身健体的功能。
一样说来,中药的治疗、康复、调养、延年益寿的道理是基于其中医的辨证施治及养生的理论。
这既是针对性的又是全方位的、和谐的、平稳的、和谐的、合乎天人合一、阴阳平稳的辨证统一之说,其内涵极其丰富且博大精深。
说到那个地点,我们依旧回到CO2超临界萃取技术上来,由于该技术的重要特点?
选择性强,因而就决定了它的局限性的一面。
但从另一方面来说,这一点的好处在于这种特点如假设运用在对药材及产品成分的研究、检测和分析上依旧十分有用的,运用在大生产上就显得有些〝只及一点〔某一种成分〕,不顾其余〔其它成分〕〞了。
此其一。
第二,也是专门关键的一点,确实是其设备操作条件苛刻,要求的压力专门高,达到25MPa甚至有70MPa的。
这使得设备装置的造价专门昂贵。
如1000L的萃取罐设备就要200万美元,再加上配套设备,进口的保险费、运输费、关税、其它税费、手续费等等,简直是一个庞大的天文数字,国内一样厂家只有望而却步。
此外,还有操作、修理、配件供应、技术培训等一系列的诸多问题均制约了这种技术的推广应用。
由于萃取罐是高压设备,也就制约了它的体积〔直径〕不能太大,因而一次的投料量就专门有限,因此产量也受到限制,故现时期大力鼓吹用这种方法生产并不现实,也与我国的国情不相符合。
此外,还有超声波和微波提取法等,据说专门有前景,然而还处在研究开发时期,未见在大生产应用的报道。
那么,是不是我们就没有更好、更经济、更有效的手段和方法来解决开始所提到的问题了呢?
回答是否定的。
有人想到能否在提取罐上采纳减压的方法来降低沸点提取呢?
这在理论上是完全正确的。
然而,我们明白:
在提取操作时,溶媒必须经冷凝回流,才能坚持提取的连续操作。
这就给我们出了一道难题,真空系统该如何个接法?
按照现在提取系统的设备安装方式,真空管是专门难找到它合适的位置的。
这是因为它可能有的位置只有三个:
1、在提取罐上。
这种接法明显不妥,因为尚未冷凝的溶媒蒸汽会从真空管被大量带走,反而达不到回流的目的,相反造成溶媒的缺失。
2、接在冷凝器后,冷却器前。
此方法尽管比上面的好,但由于冷却器的真空度要大于提取罐的真空度,溶媒也不能顺利地回流到提取罐内,除非冷却器与提取罐有足够的高位差使液体的静压力能够与之平稳其差额。
然而要做到这一点也比较困难,因为这要提高冷却器的安装高度,更要提高冷凝器的高度,而我们都明白,这在实际上是难做到的,因为冷凝器原先就够高的了。
3、放在冷却器后。
那个地点同样存在与上面第二点一样的问题。
因此,要解决问题得另辟蹊径。
而现在那个难题已获得解决。
一种简而行之有效的方法〔装置〕差不多研究并设计出来且通过实践验证成效专门之好。
你不要担忧还要化上几十万投资购置新的装置,而有可能在现有提取设备装置的基础上稍加改造即可达到那个目的。
本案的技术特点、先进性、用途及市场前景、效益推测:
1、特点
本技术装置为一带操纵阀门的金属容器。
通过本装置的实施利用,可使得目前大量中药生产企业在用提取罐进行提取的生产过程中使得其提取温度保持在较低的状态下沸腾提取〔醇提小于42℃,水提小于55℃〕。
如此保持了中药中的活性有效成分不致在较高的提取温度〔水提100℃左右,醇提85℃左右〕下受到破坏,从而大大提高了产品的质量和收率,缩短了生产周期,且节约了能源,因而进一步大大降低生产成本。
为解决中药现代化的关键技术之一?
提取工艺迈出实实在在的一步。
2、先进性
符合现代生物工程的理论使活性物质有效储存下来的特点。
同时,由因此低温提取,幸免了中药材原料中专门多无效成分例如淀粉在高温下水解成的糊精等夹带入药液中,从而增加了后处理的难度,继而增加了生产成本的弊端。
因此
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