李子杨1相亦飞1钟雅文1陈佳琪1刘牛1何睿妮1何家康1,2,3
1.广西大学动物科学技术学院2.广西畜禽繁育与疾病防控重点实验室3.广西壮族自治区兽用生物制品工程研究中心
摘要：中药是传统的天然药物资源，含有丰富的活性成分，不同成分能够有效治疗和缓解多种疾病与症状，具有重要的药用价值。但不同成分的提取、分离纯化技术存在差异，选用适宜的方式手段对所需成分进行提取，才能更好地利用中草药资源。论文通过对中药活性成分提取、分离纯化技术的研究现状和应用前景进行研究，对目前常用的现代中药活性成分提取和分离纯化技术进行深入探讨，包括超临界流体萃取技术、超声波提取技术、微波萃取技术、半仿生提取技术、酶法、组织破碎提取技术、动态逆流提取技术以及大孔树脂吸附分离技术、膜分离技术、吸附澄清技术、高速逆流色谱法和分子蒸馏技术等，旨在为中药的深度开发和利用提供参考依据，为中药及其活性成分的研发奠定理论基础。
中药因其药理作用丰富、安全性高、不易产生耐药性、多靶向防治等优势逐渐成为疫病防控的重要战略部署 。我国植物资源丰富，2020版《中华人民共和国药典》收载的中草药及其制剂就多达2711种 ,且仍有诸多中草药资源还未开发，具有较好的发展前景。从药用植物中提取的生物活性成分是药物的宝贵来源，如生物碱、 酚类、黄酮类、类胡萝卜素、皂苷类、精油、多糖等 。传统中药方剂多以水煎取汤进行服用，也是早期从药 材中提取活性药物成分的主要方法，距今已有1000多年的历史，但存在提取时间长、活性成分降解、质控难度 较大等弊端 。随着科技的不断发展，出现了多种新型提取(超临界流体萃取、超声波提取、半仿生提取等)、分离纯化(大孔吸附树脂分离、膜分离、吸附澄清等)技术并有待走进临床生产实践。本文对中药活性成分的多种提取分离纯化技术进行阐述，为临床药物研发提供参考，同时为中草药现代化和国际化提供新的思路。 超临界流体萃取指将中药置于超临界流体溶剂内进一步融化、分离出特定成分的过程，是一种基于超临界流体的溶出量和密度之间的关系，通过更换压力或温度来改变超临界流体密度的技术。基本原理是将中药与超临界流体混匀并充分溶解，利用两相的密度、沸点和相对分子质量的差异有选择性地将提取其有效成分 。通过响 应面优化超临界CO 萃取草果的提取工艺，以25 L/h CO 流量、27 MPa萃取压力、56℃萃取88 min为最佳提取工艺，草果挥发油得率为3.07%,所制备的草果挥发油具有较强的抗氧化性 。在提取广藿香油时用超临界 CO 萃取技术比传统的石油醚冷浸提取、水蒸气蒸馏表现出更高的NO抑制率，可达75%以上 。用超临界CO萃取技术得到大豆植物油脂的最优提取率(30.15%),最佳工艺为萃取压力、时间分别为15 MPa和1.5 h, 分离和萃 取温度均为40℃ 。超临界流体萃取技术适用于黄酮类、萜类、生物碱类、多糖类、挥发油类、苯丙素类、皂苷类、醌类化合物等有效成分的提取。目前该技术在提取天然药物、食品加工、药物制备和环境保护等领域具有广泛的适用范围，因其高效、环保、可控性强等特点，将受到越来越多领域的关注和应用。 超声波提取法也称为超声波萃取技术，是通过超声波的物理作用以破坏中药细胞组织，而萃取出有效成分的提取技术 。该技术受到超声时间、频率和强度以及不同溶剂等诸多要素影响，选用合理的超声参数能够有效提 升活性成分的提取率。以绿豆为原材料，用超声波提取法对绿豆皮多糖工艺参数进行优化，在料液比为1∶40、 温度77℃、超声功率216 W、提取时间为47 min的条件下绿豆皮多糖的提取率最高，为2.55% 。用响应面法 (RSM)得到了平贝母多糖超声辅助的最佳提取条件，即超声功率174.2 W、液料比为40.7∶1 (mL/g)、超声82.0 min, 多糖回收率为7.01% 。用超声波提取技术优化制备速溶绿茶的最佳提取工艺，即超声波提取20 min, 提 取温度30℃,茶水比1∶25,其中茶多酚、游离氨基酸、咖啡碱和可溶性糖总量分别为13.78%、2.30%、3.32%、 9.04% 。超声波提取法能够有效保留药材活性成分，具有提取速度快、提取效率高、绿色环保、成本低等优 点，适用于生物碱类、黄酮类、多糖类等有效成分的提取。该技术在中药有效成分提取过程中参数的选择尤其 重要，需不断研究以确定提取的最佳工艺条件。微波萃取是将矿物、植物或动物等置于微波反应器中，用微波能量使样品中的化合物溶解到溶剂中的一种新技 术 。微波萃取技术对微藻蛋白质进行提取，回收率为63.2%,分离效率为67.2%,比传统方法提取率提高了 38.3% 。用微波辅助和加热回流提取法提取金刚藤多糖成分，结果表明微波提取的提取率更高、提取时间更 短，最佳提取工艺为微波功率680 W、水料比20∶1 (mL/g)、温度100℃、时间36 min, 粗多糖提取率约为 14.6%,多糖提取率约为8.11% 。以刺槐豆胶为原料，用微波辅助法和热水浸提法提取刺槐豆胶多糖，研究发现在微波效应条件下，溶剂增强了极化作用，从而使刺槐豆胶多糖提取率增加 。 微波萃取技术具有提取率高、选择性广泛、节能省时、设备简单、操作方便且安全环保等优点，适用于黄酮 类、生物碱类、多糖类等有效成分的提取；但因其提取过程中温度较高，不适合用不耐高温的成分。作为一种 绿色、高效、快捷的样品前处理技术，在许多领域有广泛应用，如食品、药品、环境分析、有机合成等领域。 半仿生提取法是一种提取药材有效成分的新型技术。该方法参考口服给药在胃肠道运输和吸收的规律，将药材先后用酸性溶和碱性溶剂进行萃取后，获得的混合液进一步过滤、浓缩即可制备出目的成分，该方法是口服给 药制剂最佳的提取技术之一 。用半仿生提取技术从黄芪中提取黄芪多糖相比传统提取方法的提取率显著提 升，提取率高达18.23% 。用超声波配合半仿生法提取的桑叶黄酮，相比单一使用超声波法提取的桑叶黄酮得 率和自由基清除能力更强，最佳提取工艺为液料比为30∶1 (mL/g),提取总时长97 min(3次提取时间分别为 19.4、38.8、38.8 min),49℃,400 W,黄酮得率为38.23 mg/g, 自由基清除率为57.04% 。将植物大黄、黄芩和 鱼腥草以108∶65∶27的比例合成大黄芩鱼散，使用半仿生提取技术提取出槲皮素、大黄素、黄芩苷和芦荟大黄素，这些成分可显著抑制肠炎链球菌的正常生长、代谢和主要毒力因子的表达 。半仿生提取法具有成本低、 活性成分保留高，符合中医配伍和临床用药等优点，适用于多糖类、黄酮类、有机酸类等化学成分的提取。该技术联合其他提取技术可高效提取活性成分，如超声辅助半仿生提取法、微波辅助半仿生提取法、半仿生-酶法等。 酶工程技术是以现代酶学、生物学理论为基础，与化学工程等结合的一种新型生物技术。在中药有效成分的提 取过程中，活性成分需穿过细胞壁并克服其阻力，才能从细胞原生质内向提取介质扩散，通过酶破坏植物细胞壁致密成分，从而利于中药活性成分的溶出。用纤维素酶、果胶酶和木瓜蛋白酶提取的朝鲜淫羊藿多糖相比水 提法高出3.86%,其最佳提取参数为3种酶添加量分别为8 000、17600、900 U/g, 提取时间2 h, pH 6.0,液料比为 53∶1 (mL/g),提取温度50℃,朝鲜淫羊藿多糖得率为16.95%,且使用酶提工艺的多糖具有更强的体外抗氧化活性 。用蛋白酶从鸡肝中提取磷脂酰胆碱并得出提取的最优工艺为反应时间3.75 h, 酶解时间为85.22 min, 固液比1∶3.15(w/v),其磷脂酰胆碱的提取率可高达88.92%,浓度0.89 mg/mL 。酶工程技术选择性高、条件温和， 具有高效性和环保性，但其成本较高、酶稳定性差、反应条件要求严格，该技术适用于萃取黄酮类、多糖类、 皂苷类等化学成分。选用合适的酶可控制非目标成分的溶出，不仅提高溶出效率，对后续药物提取也提供了良 好的前提条件。 组织破碎提取技术基于闪式提取器进行，具有粉碎迅速、高速研磨、剧烈搅拌和超速动态分子渗透等功能特点，让中药原料在较短的时间内被高速粉碎至合适粒径，以促进组织与溶剂接触溶解，将细胞内的目标物成分快速低耗的崩解进入溶剂系统中，使药物活性成分在胞内和胞外的浓度达到均衡，使萃取效率得到全面提升。 组织破碎法对总黄酮提取在时间、成本方面具有巨大优势 。用组织粉碎提取技术将丹参药材中丹参酚酸B、 隐丹参酮和丹参酮II A的提取效率进行了优化，其提取率均在93%～106%,结果证明组织粉碎提取法与常规热回 流提取的提取率相当，但优于超声辅助提取 。组织破碎提取法具有高效、快速、节能、环保及不易破坏有效 成分的特点，可用于萃取黄酮类、皂苷类、多糖类、酚类等多种中药有效成分，适用范围广。 动态逆流提取技术是指利用对数萃取单元中物料及溶剂浓度梯度的合理规划，将物料颗粒大小、萃取单元组数、温度、溶媒用量等有机关联起来，实现循环组合，充分对物料中活性成分的一种提取新技术 。该技术在 提取、分离、过滤处于动态过程，溶剂不断更换，使药材周围的浓度最大化降低，渗透压迅速交替且最大化提 取有效成分。用连续动态逆流提取技术改善山苓祛斑凝胶的工艺条件，研究发现其最优萃取条件为料液比为 1∶10 (g/mL)、粗粉末、60℃萃取35 min, 较常规回流萃取法具有价格低廉、提取周期短、降低萃取温度、降低能耗、提高萃取效率等显著优势 。以香菇为原材料，应用连续动态逆流提取技术提取香菇多糖，最佳工艺 条件为取浓度稳定状态后20 min的溶液，提取液中香菇多糖浓度最大为5.70 mg/mL,提取率达8.43%,且该技术 比传统热水回流法清除非目标物质的能力更强、抗氧化能力更高 。与传统的提取工艺相比，动态逆流提取技术具有快速提取且不破坏草药有效成分，节约时间、操作简单、能耗低、节省溶媒、对温度要求不高，萃取率高等优势。 大孔吸附树脂是一类新型有机高分子聚合物吸附剂，指不含交换基团、拥有大孔网状结构的高分子吸附树脂， 其较大的表面和不溶于酸碱的有机溶剂能够对水溶液中有机物选择性吸附，可有效的分离目的活性成分。以白 僵菌素发酵液为研究对象分离纯化白僵菌素，通过大孔吸附树脂分离技术得到最佳提取工艺参数，提取的精粉 HPLC浓度超98.5% 。用大孔吸附树脂法优化白子菜总黄酮的分离纯化工艺，最佳工艺以HPD600、AB-8型 大孔吸附树脂2∶3比例混合时得到的黄酮转移率最高，总黄酮转移率为89.67%,纯度增加至70.63% 。大孔吸附树脂技术操作简单、再生处理方便，方便制剂成型，可降低辅料用量和缩短生产周期，适用于黄酮、皂苷、 生物碱、蒽醌、木脂素、萜类、鞣质、有机酸、多酚、多糖等分离纯化。 膜分离技术是一种将多种粒径分子的混合液经过有选择性的半透膜时，对特定物质进行选择性分离的方法。因 膜内外两侧形成压力、浓度或电位差，有选择性地使相对分子质量较大的成分滞留，滤过小分子物质，从而分离纯化中草药的目的成分，达到提纯、浓缩产品的目的 。由于糖的黏性较大、流动性差，因此淀粉糖生产中 糖的过滤、分离纯化和浓缩是制约产品质量和控制产能的重要因素，将膜分离技术应用于淀粉糖的生产，可有效解决其分离纯化和浓缩所带来的一些难题 。以甘草为原材料，用超声提取技术联合膜分离技术可高效提取 和分离纯化甘草酸，甘草酸保留率和除杂率分别是96.81%和15.14%,最优工艺为将浓度70%的乙醇溶液作为提取 试剂，温度70℃,提取功率180 W,膜孔径选择0.1 μm 。以布渣叶为原材料，用膜分离技术对其萃取溶液进行 提纯化学成分黄酮，其滤过液中总黄酮含量可达到85.28% 。膜分离技术具有无相态变化、无化学变化、适应 范围广、能耗低、可室温下进行、工艺简单、操作方便等优点，可用于分离小分子物质，如氨基酸、抗生素、 乳酸、低聚糖等，也可用于分离蛋白质等大分子物质。 吸附澄清技术是用吸附澄清剂快速将固-液分离的技术，广泛应用于中药活性成分的分离提取。中草药提取液一 般为悬浮液，某些物质不被溶解而漂浮于提取液中，将合适的吸附澄清剂加入中药提取液中，通过澄清剂清除 系统中的悬浮颗粒及胶体颗粒，达到分离效果。多糖粗取液中的蛋白质去除是一大难题，传统技术因操作困难、步骤繁琐而受到限制；通过选用合适的澄清剂除去多糖粗提取液中的蛋白质以保留更多的多糖成分是目前持续研究的热点 。研究改善纯化ZTC1+1澄清剂对白头翁口服液的最佳工艺参数，通过单因素试验发现最佳 参数：生药量和药液量比为1∶7 (g/mL),其澄清剂为6% ZTC1+1 A组、3% ZTC1+1 B组，絮凝温度60℃,盐酸小 檗碱可达到70.89% 。吸附澄清技术具有特异性强，吸附澄清效果好、操作简单、安全无毒、成本低廉、生产效益高等优点。 高速逆流色谱法是固定相和流动相相结合。利用不相容的两相溶剂在高螺旋管转速内持续高效的混合、分配效率，在连续洗脱的过程中使固定相得以保存，去除流动性，从而达到分离效果，是建立在单向性流体动力平衡 体系、连续高效的一种液液色谱分离技术。以罗汉果根为原材料，用两步高速逆流色谱法首次分离得到5类新化 学成分，且纯度超过95%,该方法操作简单、分离纯化率高等特点 。以小叶金钱草为研究原材料，用高速逆流 色谱法提取分离出4种黄酮苷类化合物且其纯度均大于95% 。与传统分离纯化技术对比，该技术有适用范围更广、操作便捷、高效、分离时间短、制备量大、制备成本低等优点，可于分离纯化黄酮类、苷类、木脂素和 香豆素类、萜类、醌类、多酚类、生物碱类、挥发油类、甾体类等化学成分。 分子蒸馏技术是基于液体混合物中不同沸点的活性成分，通过加热使其蒸发，冷凝成液体后实现对液体化合物 中有效成分的分离纯化 。在高温和高真空的状态下，提取液混合物在蒸馏装置内利用不同物质分子的差异， 筛选出目的成分，从而达到分离目的。以花椒为原材料用分子蒸馏技术分离纯化出花椒精油(得率为31.1%),其最 佳纯化工艺参数为：蒸馏压力180 Pa, 蒸馏温度160℃,刮膜转速60 r/min, 物料流量90 mL/min 。分别用压榨 法、有机溶剂浸提法、水酶法及超临界CO 萃取法从油茶籽中提取油茶籽油，用分子蒸馏技术对油茶籽油进行脱 酸处理，得出最优工艺条件为：刮膜转速200 r/min, 最佳蒸馏温度175℃,系统真空度12 Pa ,可生产出高质量 油茶籽油。分子蒸馏技术安全环保、适用范围广；其加热温度低、真空度高、受热时间短、分离程度高、无沸 腾现象等优势，适用于沸点较高、热敏性、易氧化等物质的分离纯化。 现代中药提取和分离纯化技术的优势更为明显，可有效提高中药提取和分离纯化效率，能精确控制提取物的纯 度和质量，能准确鉴定和分析中药活性成分。虽然新型提取分离技术能够有效减少原料消耗、提高萃取率，但其工艺还不够成熟，有诸多问题需要进一步深入研究，如中药的化学成分复杂多样，其提取技术、工艺条件都 会影响有效成分的获得，应根据化学成分的特性选用最佳提取方法及工艺参数，但目前许多中药有效成分提取 技术与工艺条件仍未完善，需探索出更合适的技术与条件，从而使有效成分最大程度被萃取。现代提取技术虽能显著改善传统技术存在的技术难点，但仍有许多需要攻克的困难和挑战。在接下来的研究中应探索更为高效 环保及低成本的提取、分离纯化技术，可以从提高提取效率、纯度、质量、成分的稳定性、生物利用度、安全性以及改进设备等方面进行完善。更先进的中药提取、分离纯化技术将为中药的发展提供依托，推动中药现代化研究的进程。
