目前提取植物提取物常用的方法有溶剂提取法、超声波提取法、微波提取法和酶提取法,而超临界流体萃取法、微波辅助提取法等则作为新的提取技术被广泛使用。
溶剂提取法
  溶剂提取法是用溶剂从固体原料中提取有效成分,所用的溶剂必须具备与所提取的溶质互溶的特性。将植物材料粉碎后,放入适合的容器内,加入数倍量溶剂,可采用浸渍、渗漉、煎煮、回流和连续提取法进行提取。
  在溶剂提取法的提取工艺过程中,溶剂的浓度、料液比、提取温度、提取的时间会直接影响有效成分的提取率。Cristina Juan等人通过溶剂萃取法提取大米中的赭曲霉素A,用荧光探测法和液相色谱法确定OTA的含量,研究表明在最适宜的料液比、提取温度和提取时间的情况下,提取物OTA含量最高为4.17ng/g。Monte D. Holt等采用溶剂萃取法从生的和熟的小麦种提取烷基间苯二酚,实验表明采用溶剂萃取法能够节约提取时间。
  超声波提取法
  超声波提取是利用超声波产生的强烈振动和空化效应加速植物细胞内物质的释放、扩散并溶解进入溶剂中,同时可以保持被提取物质的结构和生物活性不发生变化。超声波提取原理主要为物理过程,是近年来逐渐受到重视的一个较新的提取方法。对多数成分来说,超声波提取方法较常规的溶剂提取能大幅地缩短提取时问,消耗溶剂少,浸出率高,因此具有较高的提取效率。
  在超声波法提取工艺过程中,溶剂的选择和浓度、料液比、提取温度、提取的时间会直接影响提取率。Ling Zhou等人利用超声波提取法提取五味子,主要研究了超声提取率的影响因素,实验研究得出,提取率随着温度的升高而升高,随着功率的增大而增大。Hong Van Le等利用超声波提取樱桃中的维生素E和酚类化合物,主要比较了超声提取法和酶提取法在提取时间、提取率上的差异,实验结果表明超声波提取法时间上比酶提取缩短了6倍,超声波提取的提取率是酶提取的2~3倍。钟爱国等利用超声波萃取鲜竹叶中叶绿素的方法,用分光光度计来定量测定所萃取的叶绿素的含量。结果表明:与常用的有机溶剂提取法相比,超声波萃取法不仅萃取率高、速度快、效率高,而且是室温提取,无需加热,节约能源。
 
  超临界流体萃取法
  超临界流体提取(supercriticalfluid extraction,SFE)是一种较新型的提取分离技术,一般采用CO2作为提取剂。超临界流体萃取法的原理是利用超临界流体的独特溶解能力和物质在超临界流体中的溶解度对压力温度的变化非常敏感的特性,通过升温降压手段(或两者兼用)将超临界流体中所溶解的物质分离出来,达到分离提纯的目的,它兼有精馏和提取两种作用,具有活性成分不易失活、产品质量高、提取分离过程同步完成等优点,被认为是绿色环保的高新分离技术,特别适合于不稳定天然产物和生理活性物质的分离与精制。
  20世纪80年代中期,超临界CO2提取技术逐步应用于植物活性成分的提取分离中,是研究和应用较为成功的一项新技术。Ruey Chi Hsu等以CO2和乙醇为溶剂,采用超临界流体提取技术提取灵芝的有效成分,研究结果表明:超临界流体提取法保证了灵芝提取物的流动性且不受温度的影响。Monica Waldeb.ck等采用加压流体萃取技术提取橄榄中的角鲨烯和α-生育酚两种成分,实验结果表明:溶剂为乙醇、提取温度为190℃、提取时间为10min时,提取效果最好。YI QI ANG GE等采用超临界CO2提取技术从小麦胚芽中提取天然维生素E,主要研究了提取前处理和提取工艺条件对产率的影响,实验研究表明:当粒子为30网、压力为4000~5000psi、提取温度为40~50℃、CO2流体流速为2.0mL/min时提取率最高。
  微波辅助提取法
  微波辅助提取技术(microwave.assistedextraction,MAE)是利用微波能提高提取效率的一种新技术。微波辅助提取就是利用微波加热的特性对物料中目标成分进行选择性提取的方法,通过调节微波的参数,可有效加热目标成分,以利于目标成分的提取与分离。微波辅助提取法提取植物的原理是植物样品在微波场中吸收大量的能量,而周围的溶剂则吸收较少,从而在细胞内部产生热应力,植物细胞因内部产生的热应力而破裂,使细胞内部的物质直接与相对冷的提取溶剂接触,进而加速了目标产物由细胞内部转移到提取溶剂中,从而强化了提取过程。微波辅助提取法技术原理上与浸泡和过滤一样也使用热能,但是提取植物提取物的速度却要比传统的方法快得多,在减少提取时间的同时避免有价值的植物提取物被破坏和降解。
  目前,微波辅助提取法以其快速的提取速度和较好的提取物质量成为天然植物活性成分提取的有力工具,但微波辅助提取法是选择性内加热且要求被处理的物料具有良好的吸水性,换言之待分离的产物所处的位置容易吸水,否则细胞难以吸收足够的微波将自身击破,产物也就难以迅速释放出来。对于液体提取体系,要求溶剂物质具有极性,非极性溶剂对微波的作用不敏感。Ti ng Zhou等采用微波辅助提取法提取药用植物中提取的黄酮类和香豆素类化合物,通过正交实验研究样品大小、料液比、提取温度和时间对提取率的影响,实验研究表明:在最佳提取工艺条件下提取率为98.7%。黎海彬等用微波辅助提取法提取干罗汉果中的罗汉果皂苷,结果显示微波辅助提取法的提取率为70.5%,比常规水提取法高45%,时间上也缩短了50%。
  微波超声波协同提取法
  微波是一种非电离的电磁辐射,被辐射物质的极性分子在微波电磁场中快速转向及定向排列,从而产生撕裂和相互摩擦引起发热,这可以保证能量的快速传递和充分利用,具有高效节能无工业污染等优点,但微波的穿透深度有限(与其波长在同一数量级),且它在强化提取过程中传质功能并不显著。超声波是一种高频机械波,具有湍动效应微扰效应界面效应和聚能效应等,但超声波所产生的热效应不显著,且局限在空化泡周围的极小范围。将它们两者结合起来,协同作用有利于破壁组分释放等,即通过微波-超声波协同强化提取技术可获取一种高效价廉无污染的生物活性物质的提取方法。HeJT等采用微波-超声场协同从中药中提取水溶性生物活性成分,均取得较好的效果。罗锋等采用微波超声波协同提取法从甘草中提取黄酮。马利华等研究了传统蒸馏法与微波超声波协同提取法对牛蒡中类胡萝卜素提取率的影响,并通过正交实验确定最佳提取条件。白红进等分别以无水乙醇蒸馏水及无水乙醇-蒸馏水(体积比为1∶1)等为溶剂,采用微波超声波协同提取芦荟,并采用食用油氧化稳定性测定仪分别测定提取物对菜籽油猪油棉籽油及葵花油的抗氧化作用。
 
  酶提取法
  天然植物的细胞壁由纤维素构成,其中植物的有效成分往往被包裹在细胞壁内。酶提取法就是利用纤维素酶果胶酶蛋白酶等(主要是纤维素酶),破坏植物的细胞壁,以促使植物有效成分最大限度溶解分离出的一种方法。在酶提取法的提取工艺中,酶的选择、酶浓度、pH值、酶解温度、酶解时间都会影响植物提取物的提取率。
  E. BARZANA等人采用酶提取法从万寿菊提取类胡萝卜素,主要研究了料液比、酶浓度、酶解时间和温度等对提取率的影响,研究结果表明最佳提取工艺为:料液比1∶4、酶浓度0.3%、提取时间为1.5h、温度为25℃。张小清等人采用酶提取法提取银杏中的活性成分—黄酮,并通过正交实验找出酶浓度、pH值、酶解温度和时间等影响提取率的最佳工艺条件。
一、回流提取方法:
       应用有机溶剂加热提取,需采用回流加热装置,以免溶剂挥发损失。小量操作时,可在圆底烧瓶上连接回流冷凝器。瓶内装药材为容量的1/3-1/2,溶剂浸过药材表面1-2cm。在水浴中加热回流,一般保持沸腾约1小时。放冷过滤,再在药渣中加溶剂,作第二、三次加热回流分别约半小时,或至基本提尽有效成分为止。此法提取效率较冷浸法高,大量生产中多采用连续提取法。
二、索氏提取法:
1.原理:利用溶剂回流和虹吸原理,使固体物质每一次都能为纯的溶剂所萃取,所以萃取效率较高。萃取前应先将固体物质研磨细,以增加液体浸溶的面积。然后将固体物质放在滤纸套内,放置于萃取室中。如图安装仪器。当溶剂加热沸腾后,蒸汽通过导气管上升,被冷凝为液体滴入提取器中。当液面超过虹吸管最高处时,即发生虹吸现象,溶液回流入烧瓶,因此可萃取出溶于溶剂的部分物质。就这样利用溶剂回流和虹吸作用,使固体中的可溶物富集到烧瓶内。
2.仪器:索氏提取器,干燥器(直径15~18cm,盛变色硅胶),不锈钢镊子(长20cm) ,培养皿,分析天平(感量0.001g),称量瓶,恒温水浴,烘箱,样品筛(60目)。
3.试剂:无水乙醚或低沸点石油醚(A.R.)
操作步骤
1、切片
将滤纸切成8cm×8cm,叠成一边不封口的纸包,用硬铅笔编写顺序号,按顺序排列在培养皿中。将盛有滤纸包的培养皿移入105±2℃烘箱中干燥2h,取出放入干燥器中,冷却至室温。按顺序将各滤纸包放人同一称量瓶中称重(记作a),称量时室内相对湿度必须低于70%。
2、包装和干燥
在上述已称重的滤纸包中装入3g左右研细的样品,封好包口,放入105±2℃的烘箱中干燥3h,移至干燥器中冷却至室温。按顺序号依次放入称量瓶中称重(记作b)。
3、抽提
将装有样品的滤纸包用长镊子放入抽提筒中,注入一次虹吸量的1.67倍的无水乙醚,使样品包完全浸没在乙醚中。连接好抽提器各部分,接通冷凝水水流,在恒温水浴中进行抽提,调节水温在70~80℃之间,使冷凝下滴的乙醚成连珠状(120~150滴/min或回流7次/h以上),抽提至抽取筒内的乙醚用滤纸点滴检查无油迹为止(约需6~12h)。抽提完毕后,用长镊子取出滤纸包,在通风处使乙醚挥发(抽提室温以12~25℃为宜)。提取瓶中的乙醚另行回收。
4、称重
待乙醚挥发之后,将滤纸包置于105±2℃烘箱中干燥2h,放入干燥器冷却至恒重为止(记作c)。
结果与计算
粗脂肪含量(%)=( b-c)/(b-a) ×100
式中:a:称量瓶加滤纸包重(g)
b:称量瓶加滤纸包和烘干样重(g)
c:称量瓶加滤纸包和抽提后烘干残渣重(g)
附注:
1.测定用样品、抽提器、抽提用有机溶剂都需要进行脱水处理。
第一,抽提体系中有水,会使样品中的水溶性物质溶出,导致测定结果偏高;第二,抽提体系中有水,则抽提溶剂易被水饱和(尤其是乙醚,可饱和约2%的水),从而影响抽提效率;第三,样品中有水,抽提溶剂不易渗入细胞组织内部,结果不易将脂肪抽提干净。
2.试样粗细度要适宜。
试样粉末过粗,脂肪不易抽提干净;试样粉末过细,则有可能透过滤纸孔隙随回流溶剂流失,影响测定结果。
3.索氏抽提法测定脂肪最大的不足是耗时过长。
如能将样品先回流1~2次,然后浸泡在溶剂中过夜,次日再继续抽提,则可明显缩短抽提时间。
4.必须十分注意乙醚的安全使用。
抽提室内严禁有明火存在或用明火加热。乙醚中不得含有过氧化物,保持抽提室内良好通风,以防燃爆。乙醚中过氧化物的检查方法是:取适量乙醚,加入碘化钾溶液,用力摇动,放置1min,若出现黄色则表明存在过氧化物,应进行处理后方可使用。处理的方法是:将乙醚放入分液漏斗,先以1/5乙醚量的稀KOH溶液洗涤2~3次,以除去乙醇;然后用盐酸酸化,加入1/5乙醚量的FeSO4或Na2SO3溶液,振摇,静置,分层后弃去下层水溶液,以除去过氧化物;最后用水洗至中性,用无水CaCl2或无水Na2SO4脱水,并进行重蒸馏。
三、超声波提取法:超声波提取法是采用超声波辅助溶剂进行提取,声波产生高速、强烈的空化效应和搅拌作用,破坏植物药材的细胞,使溶剂渗透到药材细胞中,缩短提取时间,提高提取率。
超声波提取优点:
1.提取效率高:超声波独具的物理特性能促使植物细胞组织破壁或变形,使中药有效成分提取更充分,提取率比传统工艺显著提高达50-500%;
2.提取时间短:超声波强化中药提取通常在24-40分钟即可获得最佳提取率,提取时间较传统方法大大缩短2/3以上,药材原材料处理量大;
3.提取温度低:超声提取中药材的最佳温度在40-60℃,对遇热不稳定、易水解或氧化的药材中有效成分具有保护作用,同时大大节能能耗;
4适应性广:超声提取中药材不受成分极性、分子量大小的限制,适用于绝大多数种类中药材和各类成分的提取;
5.提取药液杂质少,有效成分易于分离、纯化;
6.提取工艺运行成本低,综合经济效益显著;
7.操作简单易行,设备维护、保养方便。
8.提取率提高50%-500%
9.提取时间(分钟)缩短2/3以上
10.提取温度为40-60℃,保护有效成份
11.对多种药材的化学成分如黄酮类、皂苷类、萜醌类、香豆素木脂素类、生物碱类的超声波提取与传统提取方法的比较,确定中药材浸出率与超声时间、功率、频率的关系,溶媒浓度与浸出率的关系等,建立最佳工艺条件。
四、超临界流体萃取法
超临界流体(supercritical fluid, SF)是指某种气体(液体)或气体(液体)混合物在操作压力和温度均高于临界点时,使其密度接近液体,而其扩散系数和黏度均接近气体,其性质介于气体和液体之间的流体。超临界流体萃取法(supercritical fluid extraction, SFE)技术就是利用超临界流体为溶剂,从固体或液体中萃取出某些有效组分,并进行分离的一种技术。
超临界流体萃取法的特点在于充分利用超临界流体兼有气、液两重性的特点,在临界点附近,超临界流体对组分的溶解能力随体系的压力和温度发生连续变化,从而可方便的调节组分的溶解度和溶剂的选择性。超临界流体萃取法具有萃取和分离的双重作用,物料无相变过程因而节能明显,工艺流程简单,萃取效率高,无有机溶剂残留,产品质量好,无环境污染。
可作超临界流体的气体很多,如二氧化碳、乙烯、氨、氧化亚氮、二氯二氟甲烷等,通常使用二氧化碳作为超临界萃取剂。应用二氧化-碳超临界流体作溶剂,具有临界温度与临界压力低、化学惰性等特点,适合于提取分离挥发性物质及含热敏性组分的物质。但是,超临界流体萃取法也有其局限性,二氧化碳-超临界流体萃取法较适合于亲脂性、相对分子量较小的物质萃取,超临界流体萃取法设备属高压设备,投资较大。
植物精油提取方法:
A、榨取法:最简单的方法,即为利用机械器具施压力使植物汁液流出的方法。所有柑橘属植物都采用此法。
萃取法:利用溶剂将精油溶解出来后,再将溶剂分离,即可取得纯精油制品的方法。因精油性质又可分为三种方法:
1.一般溶剂萃取法:大多数精油均用此法,以非极性溶剂,例如石油醚、甲苯等。
2.树脂萃取法:沸点高的精油难挥发,采一般萃取法将非常浪费加热能源,故采此法,以树脂作为溶剂。
3.二氧化碳萃取法:对加热敏感的精油必须采用此法。
B、蒸馏法:利用水蒸汽将精油溶出的方法,有直接与间接两种:
1.直接蒸汽蒸馏法:最常见的精油提炼方法,将蒸汽直接由蒸馏塔底吹入与萃取植物直接接触的方法。
2.间接蒸汽蒸馏法:萃取植物与水一起加热至沸腾方法。 
另外有的精油提炼后需要再精炼更纯者,或者色泽变黑者,则可再用真空蒸馏法来精炼,蒸汽仅作为加热用,并不与精油接触。

中草药提取

INTRODUCTION


医药、保健品、化妆品提取应用的指南者、植物源、农药企业的合作伙伴绿色无公害认证种植基地的最佳选择




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