低温高压差提取抗敏中药复方的工艺研究

黄　裕　周锦珂



低温高压差提取抗敏中药复方的工艺研究

黄裕周锦珂

【摘要】通过对比研究低温高压差、煎煮、渗漉、超声以及酶法提取抗敏中药复方的效果，以复方多糖为指标进行评价，结果显示低温高压差提取率最高、用时最短。同时，优化了低温高压差的提取工艺参数，在压差变化范围－0.1～50.0 mPa、温度20～35 ℃条件下提取1次，有效成分提取率达100%。说明在中药水溶性成分提取中，采用低温高压差技术具有明显的优势。

【关键词】低温高压差；抗敏中药复方；提取工艺；多糖

广州市络捷生物科技有限公司，广东广州510663

中药所含成分十分复杂，常用的传统提取方法如煎煮法、回流法、浸渍法、渗漉法等在提取有效成分方面，存在着损失大、周期长、工序多、提取率不高等缺点。近年来，随着科学技术的不断发展，在中药提取方面涌现出了许多现代化的中药材分离提取方法，如超临界提取技术、超声提取技术、微波提取技术、低温高压差提取技术等，这些新工艺的应用，加快了提取过程，提高了提取效果。也使得中药提取既符合传统的中医理论，又能达到提高有效成分的收率和纯度的目的[1]。

低温高压差技术是一种新型的提取技术，其原理为利用瞬间的高压差变化产生的强大机械力并形成高速流，使原料组织细胞破裂，胞内成分与溶媒充分接触、直接溶解，从而达到高效提取的效果，连续的“瞬时”达到宏观的连续[2]。主要用于天然动植物的高效提取，尤其适宜于以室温下条件实现高效的全成分提取。其主要优点有：①提取过程无相变，无外来杂质产生，产品质量可控、安全；②室温以下条件实现高效的全成分提取，无加热过程，因此药物成分不会发生各种不可预知的变化。本研究使用不同工艺提取抗敏中药复方，结果显示低温高压差技术优势明显。现报道如下。

1　仪器与试剂

抗敏中药复方由黄芪、洋甘菊、防风、甘草、合欢皮、白术6味药材按一定比例组成，药材均购自广州南北行中药饮片有限公司；浓硫酸（AR级，广州化学试剂厂）；苯酚（AR级，广州化学试剂厂）；D-无水葡萄糖（批号：110833，中国药品生物制品检定所）；食品级纤维素酶（酶活力20万u/g，济南金辉化工有限公司）；数控超声波清洗器（KQ-100DB，昆山市超声仪器有限公司），HHLSE低温高压差提取器（自制），Thermo Scientific GENESYS 10S紫外-可见分光光度计（美国，赛默飞世尔科技公司）。

2　方法与结果

2.1多糖含量测定及计算[3]按苯酚-浓硫酸法，以D-无水葡萄糖为标准品。抗敏中药复方药材测得多糖含量为121 mg/g。提取过程提取率计算采用公式所示：

多糖提取率（%）=提取液多糖总量/药材多糖总量×100%

2.2不同提取工艺对比中药复方的提取方法有很多，实验选用常用的煎煮法、渗漉法以及代表近年来技术比较先进的超声提取、酶法提取进行提取效果对比，具体过程如下，结果见表1。

煎煮提取：称取抗敏中药复方药材细粉50 g，加入20倍的纯水加热提取1 h，过滤，药渣再加入10倍纯水加热提取1 h，过滤，合并两次提取液，测定多糖含量。

渗漉法提取：称取抗敏中药复方药材细粉50 g，置φ5×60 cm带砂芯的玻璃层析柱中，加入30倍纯水（分次加入），以1 BV/h流速提取，收集提取液，测定多糖含量。

超声提取：称取抗敏中药复方药材细粉50 g，加入20倍的纯水，在60℃条件下，提取30 min；过滤，药渣加入10倍纯水，同前操作提取30 min，合并两次提取液，测定其多糖含量。

酶法提取[4]：称取抗敏中药复方药材细粉50 g，加入30倍纯水，在40℃保温搅拌条件下加入3.0%纤维素酶，3 h后升温至80℃保持0.5 h，然后滤除药渣，测定滤液中的多糖含量。

低温高压差提取：称取抗敏中药复方药材细粉50 g，加入30倍纯水搅拌，泵入压差提取器中，在室温下以－0.1～60.0 mPa压差变化条件进行提取1次，滤除药渣，测定滤液中的多糖含量。

渗漉法提取率最低，过程耗时最多；酶法提取率虽然比较高，但过程比较长。在相同条件下，低温高压差提取率最高而过程最短，具有比较明显的优势。见表1。

表1　不同工艺提取效果对比

2.3低温高压差提取温度优化低温高压差提取技术，其温度条件介于－35～40 ℃。中草药的传统工艺中大部分都是经过高温处理来提取的，说明温度对其提取效率的影响较大。因此，在实验提取过程中，设定提取温度梯度，对抗敏中药复方进行提取温度的优化。因本工艺采用水为溶媒介质进行提取，所以温度要求大于0 ℃。实验设计5℃为一个梯度等级进行单因素考察，以多糖为指标进行对比研究，提取温度5、10、15、20、25、30、35、40 ℃时的多糖提取率分别为60%、69%、78%、95%、96%、92%、85%、76%；初步发现温度介于20～35 ℃时，该复方提取有效成分的含量相对最高，见图1。

图1　温度与提取率的关系

2.4低温高压差提取压力优化低温高压差提取技术，其压差变化范围为－0.1～75.0 mPa。温度调控可以提高抗过敏中药复方的提取率，但是提取设备的压力是提取速度和提取效率的另一个主要限制因素。实验针对低温高压差的提取压力进行调控与优化。在上述选定的提取温度范围内进行上限压力调节研究，上限压力为70、60、50、40、30、20、10 mPa时，多糖提取率分别为98%、96%、95%、83%、78%、77%、60%。见图2。

从图2可以看出，随着压力升高，提取率升高，这是由于本复方的植物细胞在压差变化越大情况下越易破碎，进而提取率越高，在压力高于50 mPa时，该复合物的有效成分多糖提取效率相对最高。50～ 70 mPa范围内，提取率变化不明显，认为低温高压差瞬时的最高压力上限在区间比较合适，但从生产实际操作出发，压力越低，能耗越低，故上限定为50 mPa为宜。

图2　压力与提取效果

2.5低温高压差提取溶媒量与提取次数优化低温高压差提取技术，其溶媒的添加量根据被提取物与溶媒的重量体积比在1:1～1:100的范围选择。中草药有效成分非常复杂，但是其中的有效成分大部分能溶解于水中，例如有机酸等抗菌活性成分。因此，在进行抗过敏中药复方的提取中选择纯水为溶媒。混合的均匀性与溶媒量是关键的技术条件。一般情况下，被提取物与溶媒可以通过搅拌等机械方式保持动态均匀。在本实验中，将针对添加水量的多少对提取效率的影响进行研究。

初步发现，水添加量大于25倍（重量比，以下同）时，该复方的提取效率相对较高，再增大提取率变化不大，见图3。故提取时水添加可定为25倍。在确定水添加量情况下，进行提取次数考察，见图4。从图4可以看出，经第一次低温高压差提取后，各有效成分提取率已达90%以上，故提取次数认为1次即可，无需再进行第2、3次提取。

图3　水添加量与提取率的关系

图4　提取次数与提取率的关系

2.6最优工艺验证经优化，低温高压差提取工艺为：药材粉碎后置前处理罐中加25倍纯水在搅拌情况下泵入低温高压差提取器中提取1次，压差条件为压力－0.1～50.0 mPa、温度20～35 ℃。重复进行3次提取，多糖提取率分别为99.1%、98.7%、102.0%，其平均提取率为99.9%。结果显示，经优化后的工艺已将抗敏复方多糖提取完全。

3　讨论

中药复方传统的提取方法主要是水煎煮法，传统法存在有效成分损失较多、容易引起热敏性有效成分的大量分解等问题。实验采用“低温高压差提取与多级膜分离集成系统”的技术进行抗敏复方的提取分离研究开发，是在常温下将一定细度的中草药或植物原料与选定的一定温度的溶媒混合均匀；通过约0.2 s瞬时的真空—加压—真空的循环变化，高压差变化产生强大机械力并形成高速流，使原料组织细胞破裂；胞内相关成分与溶媒充分接触、直接溶解，从而达到高效提取的效果。复方提取液采用多级膜分离及浓缩技术进行后续纯化处理，通过微滤膜、超滤膜、纳滤膜及反渗透的有机结合，在分子水平上进行选择性的分离，从而可最大程度富集有效成分。此提取方法能有效防止中药材复杂成分的变化。

本实验采用低温高压差提取，通过单因素实验优化出最佳的提取工艺：药材粉碎后置前处理罐中加25倍纯水在搅拌情况下泵入低温高压差提取器中提取1次，压差条件为压力－0.1～50.0 mPa、温度20～35 ℃。与传统提取工艺相比，低温高压差提取中有效成分几乎完全提取出来。本工艺经中试放大验证，切实可行，值得进一步推广应用。

参考文献

[1] 刘明言,王帮臣.用于中药提取的新技术进展[J].中草药,2010, 2(41):169-175.

[2] 宋力飞,李曼莎,刘乡乡.天然产物多级膜与高压差提取器联用的设计与开发[J].世界科技技术(中医药现代化),2009,11(6):897-900.

[3] 郭志烨,韩丽,杨明,等.中药多糖定量测定方法的探讨[J].中成药, 2014,10(36):2172-2176.

[4] 陈栋,周永传.酶法在中药提取中的应用和进展[J].中国中药杂志,2007,2(32):99-119.

【中图分类号】R943

【文献标志码】A【DOI】10.12010/j.issn.1673-5846.2016.01.002