酶在中药提取中的应用浅析

2015-04-17关金龙

机电信息 2015年23期

关键词：酶法细胞壁纤维素

关金龙

酶在中药提取中的应用浅析

关金龙

（西华大学，四川成都610039）

就酶在中药有效成分提取中的作用机制、影响提取效果的因素以及酶在中药提取中的应用进行了探讨与综述。

酶；中药提取；中药纯度

0 引言

现代中药提取方法是在传统中药提取方法的基础上通过不断创新和优化而形成的，具有科学、合理、有效等特点。采用现代中药提取技术提取的中药，纯度较高且药效不易被破坏。相较于传统中药提取方法对有效成分的损失较大、周期长、工序多、提取效率不高的缺点，酶提取技术以其催化条件简单、催化效果好、专一性强的特点，在我国医药行业中得到了广泛应用。

1 酶法提取的原理

中药中的植物药占90%，植物细胞由细胞壁及原生质体组成。细胞壁是由纤维素、半纤维素、果胶质、木质素等物质构成的致密结构，一般分为3层，即胞间层、初生壁和次生壁。胞间层的主要成分为果胶质。初生壁主要由纤维素、半纤维素和果胶质组成。初生壁的结构甚为复杂，由纤维素分子组成的微纤丝构成了其基本骨架，在微纤丝之间的空隙中，填有果胶质和半纤维素的胶体状物质。和初生壁一样，次生壁的骨架也是由纤维素分子组成的微纤丝构成[1]。

在中药提取过程中，细胞原生质体中的有效成分向提取介质扩散时，必须克服细胞壁及细胞间质的双重阻力。通过选用一些恰当的酶类，如纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶等作用于药用植物细胞，使细胞壁及细胞间质中的纤维素、半纤维素、果胶等物质降解，破坏细胞壁的致密结构，引起细胞壁及细胞间质之间的结构产生局部疏松、膨胀、崩溃等变化，减小细胞壁、细胞间质等传质屏障对有效成分从胞内向提取介质扩散的传质阻力，从传质角度促使有效成分提取率的提高[2]。

中药酶提取技术是在传统的溶剂提取方法的基础上，根据植物药材细胞壁的构成，利用酶反应所具有的高度专一性等特点，选择相应的酶，将细胞壁的组成成分水解或降解，破坏细胞壁结构，使有效成分充分暴露出来，溶解、混悬或胶溶于溶剂中，从而达到提取细胞内有效成分的目的的一种新型提取方法。由于植物提取过程中的屏障——细胞壁被破坏，因而酶法提取有利于提高有效成分的提取率[3]。

2 影响酶提取的因素

2.1 药材颗粒度

为利于酶解，需对药材进行预处理。如用粉碎机作预处理，粉碎颗粒越细，越易悬浮在酶解液中，增加有效面积而易被酶水解，加快水解速度。但粉碎过细，吸附作用过强，反而会影响扩散作用。因此，通常在提取前适当粉碎，可提高酶解效率。

2.2 提取溶剂

酶提取的关键，是选择适当的溶剂。溶剂选择适当，就可以比较顺利地将需要的成分提取出来，并且可溶解较多的有效成分。

选择溶剂主要注意以下3点：

（1）溶剂对有效成分溶解度大，对杂质溶解度小；

（2）溶剂不能与中药的成分起化学变化；

（3）溶剂要经济、易得、使用安全等。

现在工业生产及实验室主要采用水、乙醇等作为提取的溶剂。

2.3 温度及pH

温度增高，分子运动加快，溶解、扩散速度也加快，有利于有效成分的提出，所以热提常比冷提效率高。但是，温度过高，有些有效成分被破坏，酶的活性降低，甚至失活，同时杂质的溶出也增多。故一般加热不超过60 ℃，最高不超过100 ℃。过高或过低的pH都会导致酶失活，pH不仅影响酶立体构象，也影响底物解离状态。在最适宜的pH下进行提取，效率最高。

2.4 酶解时间

有效成分的提取率通常随提取时间的延长而增加，直到药材细胞内外有效成分的浓度达到平衡为止。所以，不必无限制地延长提取时间，一般用水加热提取以每次0.5～1 h为宜，用乙醇加热提取每次以1 h为宜。

2.5 酶的用量

随着酶的浓度的升高，与底物的接触面积增大，酶解反应速率增大。但是，当酶的浓度达到过分饱和时，底物浓度相对较低，酶与底物竞争，会对酶产生抑制作用，酶得不到充分利用，造成浪费。

3 酶技术在中药提取中的应用特点

3.1 催化效果较好

在中药提取中应用酶技术主要是通过酶的催化作用，将生物中药中的重要成分提取出来。此过程中酶技术对于催化环境、催化温度等都没有严格的要求，并且能够快速地完成催化过程，从而有效地完成中药的提取。这充分体现了酶技术具有较好的催化效果。

3.2 专一性强

在中药提取中应用酶技术是就某一种中药成分进行提取，并不会一次性进行多种中药成分的提取，这大大提高了中药成分的纯度。相应的也充分体现了酶技术专一性强这一特点。

3.3 减少污染物的排放

应用酶技术进行中药提取主要是应用酶技术的催化作用，在常温、常压下提取出中药成分。整个过程中不掺杂任何的化学品，能够大大降低污染物的排放。酶技术提取中药相当于绿色中药生产。

4 酶在中药提取中的应用

4.1 用于中药有效成分的提取

酶提取的原理是利用酶反应的高度专一性，将细胞壁组成成分水解或降解，破坏细胞壁，从而提高有效成分的提取率。选用恰当的酶，无需高温即可将影响液体制剂的杂质如淀粉、蛋白质、果胶等分解去除，较温和地分解植物组织，加速有效成分的释放提取，也可促使某些水溶性不好的成分转化为糖苷等易溶于水的成分，有利于提取。

茶多糖是茶叶中的重要生物活性成分之一。传统提取方法通常采用水或有机溶剂浸出，但多糖难以从细胞内释放，得率低而成本高。王元风[4]等将复合酶（ViscozymeL，含纤维素酶、半纤维素酶和果胶酶等）和果胶酶用于茶多糖的提取，使茶叶细胞壁破裂，促进多糖溶出，以提高提取率、缩短提取时间。试验获得了复合酶的最佳处理条件，于40 ℃、pH5.5、加酶量0.5%条件下提取3 h，茶多糖的提取率为3.29%，是水提法的2.7倍。

4.2 用于提取液的精制

中药水提液含有多种类型的杂质，如淀粉、蛋白质、鞣质、果胶等。采用常规提取法时，煎煮过程中药材里的蛋白质遇热凝固、淀粉糊化，影响有效成分煎出，分离困难。针对中药水提液中所含的杂质类型，采用相应酶将其降解为小分子物质或分解除去，可解决上述问题，并改善中药口服液、药酒等液体制剂的澄清度，提高成品质量。