药用茶叶提取物的制备工艺研究
2019-10-11付长华
付长华
(花园药业股份有限公司 浙江金华 322121)
茶叶提取物经过精制达到药用级要求就是药用茶叶提取物。茶叶提取物中的主要成份为茶多酚,茶多酚是茶叶中儿茶素类、黄酮类、酚酸类和花色素类化合物的总称,约占茶叶干重的15%~25%,儿茶素类化合物主要包括表儿茶素类(EC)、表没食子儿茶素(EGC)、表儿茶素没食子酸酯(ECG)和表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)[1]。据有关报道,茶多酚在降血脂、抑制血栓的形成、降血压、扩张血管、抑制脂质过氧化、抗动脉粥样硬化等领域均有着不容忽视的重要作用。茶多酚在医药、日化、化妆品、食品、油脂、保健等诸多方面具有广阔的应用前景,然而茶叶中含有的咖啡碱易引起中枢神经兴奋,有提神、醒脑的功效。1989 年,Lima DR 的研究报道称,对咖啡碱敏感的人群一次性摄取10 mg 咖啡碱便会引起某些不适症状,如焦虑、恶心、头痛和失眠等。因此,药用茶叶提取物工艺研究就是要获得高含量的儿茶素及低含量的咖啡因(Caf),在医药领域有诸多含药用茶叶提取物的药品被应用于临床,如心脑健片、心脑健胶囊、茶色素胶囊等,这些产品作为心血管治疗药物已投入生产和临床使用。茶叶提取物的制备工艺研究最早兴起于上世纪60 年代,而工业化生产开始于上世纪90 年代。参照国内公开的茶叶提取物的制备工艺报道,大致有以下几种:(1)溶剂提取-金属离子沉淀富集-酸溶解-有机溶剂萃取-回收溶剂-干燥[2];(2)溶剂提取-回收浓缩-氯仿萃取脱除咖啡因-乙酸乙酯萃取[3];(3)浸渍渗漏冷提取-二级萃取-二级柱分离[4]。药用级茶叶提取物的制备工艺主要包括:茶叶选择→提取→过滤→碱沉→酸溶→萃取→浓缩→干燥→粉碎→包装。本研究主要对药用茶叶提取物的生产制备关键工艺进行了研究。现报道如下:
1 仪器与材料
1.1 仪器 提取罐、碱沉罐、酸溶罐、减压浓缩器(均由浙江金安制药机械有限公司提供);离心萃取机(郑州天一萃取科技有限公司);真空干燥箱(常州润邦干燥设备有限公司);高效液相色谱仪(Aligent公司)。
1.2 材料 茶叶(浙江省东阳市东白山茶场、苏州古雨春茶业有限公司);氢氧化钙(上海江沪钛白化工制品有限公司);乙酸乙酯(安徽华谊化工有限公司)。
2 工艺研究与结果
2.1 茶叶选择 对不同产地、不同采用季节、不同加工方式、不同批次茶叶的主要成分含量进行了测定,并对结果进行比较,最后选用在春夏两季采收的浙江东白山高山茶叶,用设备进行全自动加工,收集茶片。要求为细度过60 目的细茶片≤20%,茶叶中含有的EC 和EGCG 总量≥6%。见表1。
表1 不同产地茶叶样品中主要成分含量(%)
2.2 提取 将原料投入提取罐中,温度控制在80℃,提取30 min,将提取液过滤至碱沉淀罐,再将茶叶渣排出。茶多酚热敏性高,提取温度不宜过高,温度控制在70~90℃,提取时间不宜过长,控制在15~30 min/次,8~10 倍量水提取2 次,收集前2 次提取液,有效成分的提取率可达80%以上。
2.3 过滤 由于碎茶原料中细末多、含有一定的泥沙和杂质,容易造成出料堵塞,过滤时间长,会限制生产的进度,我们通过在多功能提取罐底部增加筛网很好地解决了这一难题。
2.4 碱沉
2.4.1 碱的种类选择 根据金属离子沉淀法原理,取Ca(OH)2、NaOH、KOH 和Na2CO3等4 种碱,均配制成浓度为5%的稀溶液,分别取4 份提取液,向提取液中滴加对应碱液,观察现象,由实验现象判断Ca(OH)2可作为沉淀剂。见表2。
表2 碱的种类选择
2.4.2 碱沉形式实验 取Ca(OH)2固体粉末分别配成饱和石灰水、石灰乳,另取不经处理的固体粉末,取3 份提取液,进行碱沉实验。用饱和石灰水碱沉时,沉淀沉降较慢;用石灰乳时,沉淀沉降较快;加固体粉末时,沉淀沉降速度与加石灰乳相当,但需快速搅拌。通过向提取物中加入碱,使提取液中的茶多酚沉淀下来,起到富集茶多酚并使其与其他限制性成分分离的效果。但查阅相关文献可知,茶多酚在碱性环境极易被氧化破坏,因此,碱沉时应尽量避免茶多酚被破坏。Caf 是弱酸性生物碱,具有亲和性,可与茶多酚发生共沉淀现象,导致碱沉过程Caf 也随茶多酚一起沉淀,使后续脱除压力加大,直接导致提取物中Caf 含量偏高,所以碱沉速度要快。见表3。
表3 碱沉形式实验结果
2.5 酸溶 酸转溶是关键控制点,若溶解不完全,会造成有效成分损失量很大,小试选择用盐酸溶液作为转溶液,系统呈糊状,无法操作,因此,最终选择了柠檬酸。
2.6 萃取 将茶叶提取液和乙酸乙酯按1:1 的比例加入离心萃取机中进行萃取。我们比较以下3 种萃取方式:(1)搅拌萃取:乙酸乙酯消耗大,操作过程易出现乳化现象,实验室离心(4 000 r/min,5 min)或静置过夜仍无法消除,会造成EGCG 约5%的损失。(2)模拟逆流萃取柱萃取:中试中模拟逆流萃取原理,自制逆流萃取柱进行萃取,与搅拌萃取相比,萃取过程不会出现乳化现象,但萃取效率不高。(3)离心萃取:乙酸乙酯消耗较搅拌萃取可减少约30%,且不会出现乳化现象,主要成分萃取率高达95%以上,不会造成有效成分的损失。通过3 种萃取方式的比较,最终采用离心萃取的方式,萃取比例为1:1。不同单体在水相和有机相中分配行为不同,利用离心萃取机的离心作用力能使水相和有机相实现快速混合及分离,有机相中可获得纯度高的有效成分,经过2 级离心萃取,可提高茶叶提取物中有效成分的纯度和产率,使用的有机溶剂可回收利用,大大降低了成本,减少了污染。
2.7 浓缩、干燥、粉碎、包装 萃取液用减压浓缩器浓缩至白利度为30%~40%,在D 级GMP 车间收膏,采用减压真空干燥;低温粉碎,过100 目筛,包装即得药用级茶叶提取物。
2.8 样品含量测定 取3 批药用级茶叶提取物,按照2015 版《中国药典》一部[5],对茶叶提取物含量进行检测,产品均符合药用级的要求。见表4。
表4 样品含量测定结果(%)
3 讨论
茶叶提取物生产工艺技术研究随着新产品的应用及开发不断深入,应用范围也在不断扩大。现在,国家对药品安全越来越重视,监管力度不断加大,相关领域的技术、制药装备也在不断发展,新技术、新工艺使茶叶提取物的生产更加规范,产能和收率都有较大的提升。随着国家环保监管趋严,企业围绕节能减排进行了研究和开发,通过技术创新实现了绿色合成和环境友好生产。茶叶中含有咖啡因、氨基酸、花黄素等大量的天然植物提取物,我们应深度发掘并研究出新产品,以扩展茶叶提取物终端消费的产品研发及产业化,进而打造茶叶提取物的科研成果产业链。