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多种提取手段推动中药研发

2005-09-28 174
   作为世界传统医药的重要组成部分,中药是我国参与国际竞争极具实力的产品之一。当前,中药提取、分离、纯化等方面的新工艺、新技术的开发与研究对于中药的研发和生产起到直接的促进作用。在日前召开的第三届中国国际前沿制药技术和产业化发展论坛的“中药、天然药物技术前沿专题分论坛”上,来自中药研发和技术工程方面的多位专家对这一论题表示出极大的兴趣,进行了精彩的报告,受到参会者的热烈欢迎。

    ■液动分级逆流技术提高药效成分转移率

    中药提取是中药生产过程中最基本和最重要的环节之一。中药提取的目的是最大限度地提取药材中的药效成分,避免药效成分的分解流失和无效成分的溶出。提取技术的优劣直接影响到药品质量和药材资源的利用率和生产效率及经济效益。浙江杭州春江自动化研究所肖杰明所长以该所承担的浙江省科技厅重点项目——液体湍流式动态循环分级逆流提取工艺(简称液动分级逆流工艺)及其设备开发中的关键工艺为内容,汇报了液动分级逆流提取技术在中药提取中的应用。

    他指出,国内传统的中药提取技术已得到较大的发展,当前提取单一药材或单一药材中的单一成分是中医药理论界的一个重要研究课题,CO2超临界流体萃取、超声提取、微波提纯等现代提取技术,主要优势也在单一药材和单一成分的提取方面。但除CO2超临界流体萃取技术有小规模的生产应用外,其他提取技术目前主要应用于实验研究方面。液动分级逆流提取技术则是在提取方法上采用新工艺、新技术的产物,它适合于动物类、矿物类、根茎类、花草类、种子类等原材料,进行常温或加温浸提、常温或加温动态提取、常温或加温阶段连续逆流提取。各提取单元既可独立进行各项提取作业,也可组合使用进行阶段连续逆流或顺序逆流提取,同时还适合水或乙醇等多种溶媒的提取。对各种药材的提取时间、提取温度、溶媒及溶媒用量、颗粒饮片尺寸、提取单元组数、药效成分提取率等工艺参数等,可根据不同药材的特性进行优化。

    接着,肖所长着重谈到了液动分级逆流提取设备的突出特点:适合低温提取,避免了高温提取时易挥发性成分的流失和淀粉的糊化,可有效控制非药效成分的溶出;确保各提取单元的药材与溶剂之间保持了较大的药效成分浓度差,大大增加了提取推动力,加快了提取速率,提高了最终溶剂药效成分的浓度,降低了后续浓缩能耗,同时可有效地控制料渣中有效成分的含量,确保药材中的药效成分被提净,具有药效成分提取率高的优点;提高了药效成分从药材表面扩散到溶剂的速度,实现了提取过程中药材与溶剂中药效成分的快速平衡,大大缩短了提取时间;提取过程在密闭状态下进行,全部材料采用不锈钢、聚四氟乙烯或硅胶橡胶制造,避免对药材的污染等。

    部分药材进行提取的结果表明,药效成分转移率明显提高,如天麻和元胡的药效成分转移率分别提高了45.9%和28%,同时,溶媒用量和提取温度大幅度降低,节约了溶媒成本,避免了热敏性药效成分的流失,降低浓缩能耗。

    ■微波提纯技术崭露头角

    江苏南京杰全微波应用技术研究所所长梅成高级工程师从上个世纪70年代起就涉足微波应用领域,在这次分论坛上,他介绍了中药微波提纯技术的现状和前景。

    微波提纯系利用微波能来提高提纯率的一种最新发展起来的新技术。在微波场中,各种物料吸收微波能力的差异使得基体物质的某些区域或萃取体系中的某些组分被选择性地加热,从而使得物质内部产生能量差或热能差,被萃取的物质得到足够的动力从基体物料中分离。微波提纯具有的优点使它在中药提纯中越来越受到青睐:微波提纯是里外同时加热,且没有高温热源,消除了热梯度,从而使提纯质量大大提高,有效保护了中药中的有效成分;可穿透式加热,大大节省提纯时间;同样的原料用常规方法需两三次提净,而在微波场中可一次提净,提纯能力大大提高;微波提纯物纯度高,可水提、醇提、油提,适用广泛;此外,后处理方便、溶剂用量少、生产线整体造价低等也是重要的优点。

    中药有效成分微波提纯的效果主要取决于以下因素:微波场强密度、溶媒与物料投放比、提纯温度、作用时间、温升速率、物料粉碎程度等。要得到较高的提纯率,不同中药的提纯工艺也有所不同,目前国内用于中药提纯的微波频率大多为2450兆赫兹,波长为12厘米,对水的穿透加热深度为2~3厘米。

    梅成高工说,目前中药微波提纯技术还属于起始阶段,实验室已获得大量成果,证实了其优秀的实用价值。不久前,清华大学和张家界市政府以及国内制药工程、微波工程专家联手建立的国内首条中药微波提纯中试生产线在湖南省张家界市通过鉴定,此项目利用当地丰富的葛根资源,采用罐式微波技术提纯葛根素,经过一段时间的运行效果良好,目前已经投入二期大型微波提纯生产线基建工作。今后几年,微波提纯技术和逆流提纯技术、超声波提纯技术、真空低温提纯技术相结合,将会推出许多新型的中药提纯设备。

    ■高速逆流色谱法可分离纯化多种成份

    山东聊城大学化学化工学院柳仁民教授任该校分析化学研究所所长,目前也在从事中药活性成分与新药的开发研究,他主要报告了高速逆流色谱法在分离纯化中药化学成分中的研究情况。

    高速逆流色谱是两个互不混溶的溶剂逆向流动,样品在两相之间分配,不用固态吸附剂的全液态色谱方法。它最大的优点是:不存在样品的不可逆吸附;样品可定量回收;极大地控制了样品的变性问题,样品不会遭到破坏。

    高速逆流色谱法可分离纯化的中药成分非常多,他具体一一进行了介绍。黄酮类化合物:葛根中的葛根素,黄芩中的黄芩苷,木蝴蝶中的黄芩素等;香豆素类化合物:羌活中的羌活醇、异前胡醚,补骨脂中的补骨脂素、异补骨脂素,白芷中的欧前胡素、异欧前胡素、氧化前胡素等;多酚类化合物:虎杖中的白藜芦醇、白藜芦醇苷,绿茶中的儿茶素,红茶中的茶黄素等;生物碱类化合物:高乌头中的刺乌头碱、小乌头碱、去乙酰刺乌头碱,长春花中的长春花碱、长春朵灵、长春花朵灵、泻花碱,川芎中的川芎嗪等;萜类化合物:丹参中的丹参酮、隐丹参酮,白芍中的芍药苷,穿心莲中的穿心莲内酯、新穿心莲内酯等;醌类化合物:大黄中的大黄素、大黄酸、大黄酚、大黄素甲醚,虎杖中的花色素A、花色素B等;木脂素类化合物:厚朴中的厚朴酚,牛蒡子中的牛蒡子苷,五味子中的γ-五味子素、去氧五味子素,珍珠草中的虫草素、鞣花酸;皂苷类化合物:三七中的人参皂甙Rb1、三七皂甙R1等,都可应用高速逆流色谱的方法来分离纯化。

    高速逆流色谱无需固体载体,可进行连续有效的分离;不但适用于非极性化合物,而且适用于极性化合物;能实现从上百毫克量到数克的制备提纯;可用于天然产物粗提物的去除杂质,也可用于最后产物的精制,甚至能直接从粗提物进一步纯化到达纯品;还能与质谱仪或红外光谱仪、蒸发光散射仪等联用,应用前景十分广阔。柳教授强调,这一技术将在中药分离纯化方面发挥越来越重要的作用。

    ■大孔吸附树脂色谱法改进新药制备工艺

    北京大学药学院屠鹏飞教授近年在天然药物活性成分与新药研究等方面取得了不少突出成果。他介绍,色谱法是中药纯化的主要方法之一,包括大孔吸附树脂色谱法、离子交换树脂色谱法、聚酰胺色谱法和葡聚糖凝胶色谱法等。大孔吸附树脂是一种具有大孔网状结构的高分子吸附剂,骨架类型为苯乙烯、丙烯酸酯、丙烯腈、异丁烯等,交联剂为二乙烯苯等,致孔剂为甲苯、石蜡、溶剂汽油、煤油、碳醇、聚乙烯醇等,分散剂为明胶等。大孔吸附树脂对有机成分的分离、纯化主要靠吸附作用,其次为分子筛作用,不同极性、不同孔径的树脂对不同种类化合物的选择性不同。

    大孔吸附树脂色谱法在新药研究中的应用近年较多,适用的新药类别有四种:中药有效成分的粗分与精制;单味中药有效部位的制备;中药复方有效部位的制备;中药复方制剂中糖、氨基酸、多肽等水溶性杂质的去除(以降低服用剂量或吸湿性)。

    屠教授强调,使用大孔吸附树脂纯化中药应该注意:中药复方中各味药所含成分性质相似,可混煎后一起纯化;中药复方中各味药所含成分性质差别较大的,应单独提取后再分别纯化;单味药中含有多类有效成分、且性质差别较大的,各类成分应分别纯化。脂溶性成分,如甾体类、二萜、三萜、黄酮、木脂素、香豆素、生物碱等应选择非极性或弱极性树脂;皂苷和生物碱苷类成分,应选择弱极性或极性树脂;黄酮苷、蒽醌苷、木脂素苷、香豆素苷等,应选择合成原料中加有甲基丙烯酸甲酯或丙烯腈的树脂;环烯醚萜苷类成分在树脂上吸附能力较差,应选择非极性或弱极性树脂。
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