半仿生提取法在中藥提取中的實踐論文
半仿生提取法在中藥提取中的實踐論文
化學成分是中藥發揮預防和治療作用的物質基礎; 然而在提取過程中，各類成分之間的增溶、氧化、催化分解等反應影響了中藥有效成分的提取及其藥效的發揮。基於此，張兆旺與孫秀梅提出了中藥口服制劑的半仿生提取法; 且經過近年來的驗證和完善，現已在中藥提取方面的發揮了重要作用。該方法從生物藥劑學的角度，將整體藥物研究法與分子藥物研究法相結合，模擬口服藥物經胃腸道轉運吸收的環境，採用活性指導下的導向分離方法，能夠在不改變中藥功效的基礎上，促進中藥有效成分的溶出，提高中藥材的提取率，縮短生產週期，降低成本。
中藥並非單體成分，而是眾多活性成分的集合，並且其療效發揮不僅與原形成分相關，也取決於提取過程中相互作用產生的代謝物。中藥的半仿生提取法是利用控制論的“灰思維方式”[延伸到中藥的提取過程，即為單體成分和多種成分( 活性混合物)的統一]，根據中藥大部分藥效成分未知的特點和中藥物質基礎整體特徵，以提取物的生物活性為嚮導，在中藥和複方的提取時，模擬口服給藥經胃腸道吸收和轉運的過程，將中藥及複方原料經過固定pH的酸性、鹼性溶劑依次提取，得到有效成分更高的活性混合物。
儘管傳統的中藥提取方法( 溶劑提取法、水蒸氣蒸餾法、昇華法及壓榨法) 在中藥製藥工業中廣泛應用，但由於其普遍存在著不同程度的缺陷，這在一定程度上制約了中藥生產和製藥行業的現代化。半仿生提取法依據“有成分論，不唯成分論，重在機體藥效學反應”的觀點，能夠提高藥效物質基礎的提取率，不改變中藥和方劑原有的功能和主治，縮短生產週期，降低成本，被認為是有希望替代傳統提取方法的新技術，因而被廣泛關注。但傳統半仿生提取法主要以水作為提取液，仍利用較高溫度進行煎煮，在酸、鹼提取時，極容易引起中藥成分的變化，影響中藥的安全性和有效性，制約瞭如熱不穩定性藥物在半仿生提取中的應用。隨著超聲波、微波以及酶等輔助半仿生提取法逐漸被應用在半仿生提取中，這種可在接近人體溫度而無需高溫即可將中藥藥效成分得到最大提取的組合式提取方法，可根據中藥的不同特點和目標產物的特性，選擇適合的方法進行聯合應用，將有效成分儘可能多的提取，更加符合藥物在人體內的吸收規律，可適應工業化生產的需要。
1 半仿生提取法
郭志紅等透過正交試驗研究了玉米鬚多糖的`半仿生提取工藝，該試驗分別選取了最優水提條件( 提取時間2 h，提取溫度80 ℃，料液比1∶ 35) 和最優醇提條件( 乙醇體積分數70%，提取時間1. 5 h，提取溫度90 ℃，料液比1∶ 15) ，在水( 乙醇) 的pH 分別為2. 0，7. 5，8. 3 時進行玉米鬚多糖的半仿生提取，合併濾液測得多糖含量，並分別與傳統水提和醇提方法進行比較。結果表明半仿生水提多糖提取量35. 29 mg·g - 1，比傳統水提法提高了14. 39%; 半仿生醇提多糖提取量49. 53 mg·g - 1，比傳統醇提提高了19. 75%。所得多糖均有抗氧化活性，且半仿生醇提多糖的抗氧化活性比傳統醇提多糖更高。劉巧紅利用半仿生提取法對香菇多糖進行了提取，透過數學回歸模型的建立，得到了最優提取工藝( pH 分別為4. 2 和8. 6，液料比21 mL·g - 1，提取時間46min，提取溫度66 ℃) ，香菇多糖提取率達7. 35%，較傳統提取法約提高了30%，並可適應工業化生產。張慧等利用響應面分析法對複方金錢草的3 種君藥( 廣金錢草、路路通和車前子) 進行了半仿生提取，3次提取液的pH 分別為4. 0，7. 0，8. 5，提取溫度100 ℃，液料比35 mL·g - 1，提取3 次，總提取時間2. 5 h。在此條件下，總黃酮質量分數9. 91mg·g - 1，優於水煎煮法; 龐中磊等對柚皮總黃酮進行了半仿生提取工藝研究，以柚皮總黃酮提取量為考察指標，在單因素試驗和正交試驗基礎上，分別以pH 7. 5，8. 0 的磷酸氫二鈉-檸檬酸緩衝液和pH2. 5 鹽酸為提取液，結果柚皮總黃酮提取量50. 65mg·g - 1 ; 楊芙蓮等以總黃酮提取量為考察指標，研究蜂膠總黃酮的半仿生提取法的工藝，結果總黃酮提取量25. 08 mg·g - 1 ; 王蕙等將酶法及半仿生提取法的最優工藝分別應用於銀杏葉黃酮的提取，結果總黃酮提取量6. 37 mg·g - 1 ; 而利用乙醇-水為溶劑的半仿生法提取的銀杏葉黃酮總量6. 46 mg·g - 1，提取效果較好，提取率高。由於半仿生提取法不僅能在很大程度上將有效成分提取出來，還能適應中藥( 複方) 本身和製劑的發展，近年來已成功將其應用於中藥及其複方，如葉下珠總黃酮、柿葉黃酮、葛根複方黃酮等的提取中。
2 半仿生聯合應用提取法
2. 1 超聲輔助半仿生提取法這種組合式提取方法可在接近人體溫度且無需高溫時，即可將中藥藥效成分達最大提取量。在實際應用中，可根據中藥的不同特點和目標產物的特性，選擇適合的方法進行聯合應用，將有效成分儘可能多的提取，更加符合藥物在人體內的吸收規律，適合工業化生產的需要，推進中藥製劑的應用和發展。半仿生聯合應用提取法的比較見表2。超聲提取法是利用超聲波的空化效應、機械效應、熱效應，加之粉碎、攪拌等綜合作用，使分子內部溫度迅速升高，增大物質分子運動頻率和速度，增加溶劑穿透力，從而提高目標成分浸出率的方法。由於中藥的大多活性成分存在於植物細胞中，故利用有機械振動作用的超聲波提取法與半仿生提取聯用，可降低細胞壁的影響，提高活性成分提取率。陳桂等利用超聲輔助半仿生提取半枝蓮總黃酮，透過單因素試驗得到最佳超聲條件為超聲功率60 W，提取時間30 min，提取溫度60 ℃，液料比30 mL·g - 1 ; 以60%乙醇為提取液，半仿生提取分別以鹽酸和磷酸氫二鈉-檸檬酸緩衝液將提取液pH 調節為2. 0 和7. 5 進行超聲提取1 次，合併濾液，此條件下半枝蓮總黃酮的提取率2. 14%。於有偉等在單因素試驗基礎上，透過正交試驗對羽衣甘藍葉黃素的多種提取方法進行最佳化，結果發現浸提法的提取率最低，其次為單一半仿生提取法、先超聲後半仿生提取法、單一超聲波提取法，而超聲波協同半仿生提取法的提取率最高，該最優工藝以無水乙醇為提取劑，液料比25 mL·g - 1，起始pH 5. 5，超聲功率240 W，提取時間15 min，葉黃素提取量達0. 247 mg·g - 1。
2. 2 微波輔助半仿生提取法微波提取主要利用了微波的熱特性，可使細胞內的極性物質吸收微波能量產熱，尤其使水等極性物質氣化而破壞細胞壁，將細胞內的物質釋放出來。該提取法代替傳統的加熱提取法，可縮短中藥材的提取時間，提高有效成分的提取純度，與半仿生法聯合提取，可減少提取劑用量，有效地避免長時間加熱而造成的有效成分破壞，降低實驗成本。倪峰等利用均勻設計法優化了藤茶的微波輔助半仿生工藝，以水為提取溶劑，pH 分別為6. 0，7. 5，9. 0，相應的微波提取時間分別為3，1. 5，1. 5 min，合併提取液，透過HPLC測得指標成分蛇葡萄素的平均質量濃度5. 12 g·L - 1，相比單一微波提取方式，微波輔助半仿生提取法的提取量增加了60%。馬濤等以多糖得率為考察指標，採用響應面法最佳化五味子粗多糖的微波輔助半仿生提取工藝條件，結果表明五味子多糖的提取率14. 70%，高於傳統的水提醇沉法。
2. 3 半仿生-酶法中藥經口服進入人體後，其消化和吸收除了pH 的調節外，還有多種酶在起著催化作用，半仿生-酶法是建立在半仿生提取法基礎上，在中藥的提取過程中加入適當的酶以破壞細胞結構，從而加快有效成分溶出的一種新提取方法。較傳統半仿生提取法而言，該方法可加快有效成分的溶出、提高提取效率、縮短提取時間等。由於酶的參與，該方法的提取溫度一般在37 ～ 60 ℃，尤其適用於熱不穩定性成分的提取。
半仿生-酶法對三萜皂苷類、糖苷類、酚酸類、黃酮類及生物鹼類的研究文獻均有報道。在對複方藥與單味藥的研究中，與其他傳統溶劑提取法相比，半仿生-酶法提取不同有效成分都有一定優勢。蔡華等對房陵丹參水溶性成分進行半仿生-纖維素酶提取法的工藝優選，第1，3次提取的pH 分別為2. 0，8. 0，提取時間依次為1. 0，1. 5 h，加熱迴流; 第2 次酶法提取以丹酚酸B 得率、總酚酸得率和幹浸膏收率為綜合評價指標，得酶法提取的最佳工藝為料液比22 mL·g - 1，水解酶用量3 mg·g - 1，酶解溫度50 ℃，酶解時間2 h。雒馨怡等對鹿銜草中總黃酮的酶聯半仿生法提取工藝進行了最佳化，與傳統醇提法相比，總黃酮提取率明顯提高，達5. 54%。陸世惠等優選了兩面針的超聲-酶法輔助半仿生提取工藝條件，結果氯化兩面針鹼和總生物鹼得率與乙醇迴流法接近或稍低，而幹膏收率顯著提高，為兩面針的工業化生產提供了參考。王淑玲和孫福東採用不同溶劑法提取半夏白朮天麻湯中天麻素及甘草次酸時，結果以半仿生-酶法為最優。
不同種類酶對中藥材有效成分提取也有一定的影響。薛璇璣等研究發現半仿生-酶法在拐棗七的總生物鹼提取中，半仿生-複合酶提取法得到的總生物鹼含量比單一半仿生法提高了29. 30%，比複合酶提取法提高15. 40%; 半仿生-纖維素酶法得到的總生物鹼含量比半仿生法提高6. 30%，比纖維素酶提取法提高了15. 20%; 半仿生-β-葡聚糖酶法得到的總生物鹼含量比半仿生法提高了3. 90%，比β-葡聚糖酶法提高了58. 00%。寧穎等、於海寧等分別採用均勻設計法優選菱殼和杭白菊中抗胃癌活性成分的半仿生-酶法提取工藝，結果證實胃蛋白酶和胰蛋白酶均可影響提取物的抗胃癌活性。宋宏新等比較了不同種類酶對三七皂苷類成分半仿生-酶法提取工藝的影響，並進行了正交試驗最佳化。結果表明半仿生-α-澱粉酶酶解提取三七皂苷的方法最經濟有效。楊光義等在對丹參水溶性成分的提取研究中發現半仿生-纖維素酶法所得綜合評價指標最優。此外，戴柳江等探討了半仿生-酶法在提取不同中藥及成分中的應用，證實了半仿生-酶法更加適用於水溶性成分的提取。
3 結語與展望
傳統中藥提取方法主要存在2 個問題: ①對中藥及複方的提取以單體化學成分的理化性質為參考，選擇適宜溶劑和方法進行提取，如生物鹼類、糖苷類、揮發油等，但此種方法忽視了藥物成分的層次性和聯絡性，無法體現中藥及複方的整體作用，也不符合中醫臨床用藥思維; ②通常採用水提醇沉法，該法能提取多數藥物成分，其提取的有效部位能夠代表或部分代表原方劑的療效，有利於發揮其綜合功能，符合中醫用藥特點，然而這種工藝對有些成分的提取並不適用，如遊離生物鹼並不溶於水，再比如採用醇沉可能會除去多糖類成分，而有些在水提液中含量不高的成分經幾次醇沉處理後，有一部分可能被沉澱濾除。
半仿生提取模擬藥物在胃腸道的轉運過程，能夠充分發揮混合物成分的綜合作用特點，有利於以單體成分來控制提取物質量，同時也符合體內藥物代謝、發揮藥效的過程。尤其是對於作用物質基礎不明確而又療效確切的藥物，半仿生提取法更能確切反應藥物真正的藥效物質基礎。且隨著包括酶催化等新技術的引入，提取溫度改為接近人體的溫度，模擬人工胃和人工腸為基礎環境，克服了傳統半仿生提取法高溫煎煮易破壞有效成分的缺點。這些均可為探索中藥新藥研究與開發的現代化新方法提供幫助。此外，對於半仿生提取技術，其在工業化生產尚無例項，其能否進行更大範圍的推廣應用，需結合藥品的安全性、有效性、穩定性及可控性進行深入研究。目前尚無用於半仿生提取的專業裝置，這也表明半仿生提取技術仍然僅限於實驗室研究，對於其深入的轉化和應用仍顯不足，這需要研究人員考慮這項技術在工業上的裝置放大與配套，從而最終讓這一技術應用於工業生產中。