超高压提取技术在中药提取中的研究进展

超高压提取技术在中药提取中的研究进展

宁娜，周晶*

（天津医科大学药学院，天津，300070）

摘要：超高压可以使蛋白质变性、淀粉糊化、酶失活、细菌等微生物灭活，因此该技术主要应用于食品业，目的是为了防止食物的微生物污染、延长食品储藏时间。近年来，人们开始将该技术应用到中药提取。本文就超高压提取技术的原理、特点以及在中药提取中的应用等方面进行阐述。

关键词：超高压；提取；黄酮类；皂苷类；多糖类

超高压技术的研究始于1914年[1]。在超高压条件下，生物大分子的非共价键发生变化，使蛋白质变性、酶失活等，而维生素、香精等小分子化合物是共价键结合，得以完整保留。因此，该技术在国内外主要应用于食品业，目的是为了防止食物的微生物污染、延长食品储藏时间[2]。2004年吉林工业大学张守勤等[3]率先将该技术应用于中药提取。本文将对超高压提取的原理、特点以及在中药提取中的应用等方面进行阐述。

1超高压提取的原理[4]

超高压提取(ultrahigh-pressure extraction, UHPE )，也称超高冷等静压提取，是指在常温下用100～1000 MPa的流体静压力作用于提取溶剂和中药的混合液上，并在预定压力下保持一段时间，使植物细胞内外压力达到平衡后迅速卸压，由于细胞内外渗透压力忽然增大，细胞膜的结构发生变化使得细胞内的有效成分能够穿过细胞的各种膜而转移到细胞外的提取液中，达到提取中药有效成分的目的。

2超高压提取的特点

2.1提取效率高

由于压力较高，溶剂能在极短时间渗透到细胞内，使有效成分迅速达溶解平衡。且超高压法的提取液澄清度、稳定性较传统工艺高，杂质含量少，简化了后续的分离纯化工作。

2.2保留提取物生理活性

超高压提取过程中压力每升高100 MPa，温度大约升高3 ℃。由于高压容

器和外界环境有良好的热交换，在整个提取过程中基本可以维持在室温下进行，因而最大程度地保留了中药中生物活性物质，避免了因热引起的有效成分变性、损失和药理活性降低等问题。

2.3耗能低、适用范围广

超高压提取过程中流体形变较小，在流体压缩时耗能较少，在保压和卸压过程中无能量的消耗及传递，并且提取时可根据有效成分特点选用多种溶剂，包括水、醇和其它有机溶剂。

2.4工艺操作简单、安全

超高压提取法使用的是流体传质，液体的可压缩性小，如水在从800 MPa 恢复到常压时其体积膨胀12%，而超临界流体CO2恢复到常温常压体积膨胀500倍，因此超高压提取设备的安全性远高于超临界CO2萃取设备。

3超高压提取的影响因素

3.1提取溶剂的影响

依据“相似相溶”原理，中药中的亲水性成分易溶于亲水性有机溶剂，亲脂性成分则易溶于亲脂性有机溶剂。此外，溶剂的选择要综合考虑溶剂极性、被提取成分及共存的其它成分性质，同时还需兼顾溶剂是否使用安全、价廉易得、浓缩方便等。

3.2溶剂浓度的影响

中药有效成分复杂，需要根据所提化合物分子结构中功能基的极性大小、数量等情况选择合适浓度的提取溶剂。不同浓度的有机溶剂极性大小不同，因而对提取产物的溶解性也不同。

3.3提取压力的影响

压力是超高压提取的一个重要因素，压力的影响主要表现在：①对药材浸润速率的影响：在溶剂通过药材颗粒表面毛细孔浸润到细胞内部过程中，增加压力、升高温度、增大药材颗粒的比表面积都可以加快浸润速率；②对有效成分扩散速率的影响：溶剂浸润到细胞内部后，有效成分溶解在溶剂中，在卸压过程中增大细胞内外的渗透压差，加快了有效成分向外扩散的速率；③对传质阻力的影响：超高压可以破坏细胞壁和细胞内各种膜，降低了有效成分的传质阻力。在升压和卸压过程中，细胞壁和细胞膜的破坏使有效成分充分暴露，溶出更加迅速完全。

3.4 溶剂和原料比的影响

提取过程中，提取溶剂与原料的比值越大，则提取效率越高，但是当固液比过大时，有效成分在溶剂中的浓度过低，会导致分离纯化的困难。

3.5 提取时间的影响

超高压条件下，中药细胞内外有效成分的扩散迅速，在极短时间内溶解扩散达到平衡。

4 超高压提取工艺流程及设备

4.1 超高压提取工艺流程

超高压提取工艺流程见图1。具体特点说明如下：①原料筛选：从原药材中筛选所需的叶、根茎等；②预处理：药材的干燥、粉碎等前处理；③与溶剂混合：药材与提取溶剂按照一定的料液比混合后包装并密封；④超高压处理：按照设定的工艺参数值进行处理；⑤除去残渣：采用离心或过滤的方法；⑥挥干溶剂：减压蒸馏等回收处理；⑦纯化：进行萃取、层析、重结晶等纯化处理；⑧有效成分：可进行相关的定性鉴别和定量测定。

图1 超高压提取工艺流程图

4.2 超高压提取设备

间歇式超高压提取原理示意图见图2。将中药与溶剂按照一定的料液比混合后装在耐压、 无毒、

柔韧并能传递压力的软包装内密封，

然后放入高压容器内，

启动高压泵。首先将容器内的空气排出，

然后升高到所需的压力，

并在此压力下

保持一定的时间；迅速打开控制高压回路的阀门，卸除压力；取出高压处理后的料液，进行后续处理。

图2 间歇式超高压提取原理示意图

5超高压技术在中药提取中的应用

5.1黄酮类

李宏伟等[5]采用超高压提取山楂叶总黄酮，确定提取工艺参数如下：溶剂为50%乙醇，压力为400 MPa，料液比为1∶45，温度为60 ℃，时间为3 min。黄酮收率达到9.67%。王丽娟[6]用热回流法提取2 h的收率为7.25%，微波辅助提取的收率为8.38%。综合比较，超高压法耗时分别为热回流法的1/40、微波辅助提取的1/45，收率分别比二者高出2.42%、1.29%。由此可见，超高压法与热回流法和微波辅助提取法相比，具耗时短、效率高的优点。

刘春明等[7]通过试验确定超高压法提取淫羊藿中总黄酮的工艺参数如下：溶剂为50%乙醇，压力为350 MPa，时间为5 min。以淫羊藿总黄酮为指标，此条件下的收率为9.67%，而回流法提取4 h的收率为6.14%。胡筱等[ 8]用超声法提取20min的收率为7.64%。可见，超高压分别比回流法和超声法的收率高3.53%、2.03%，且耗时分别为热回流的1/48、超声法的1/4。所以超高压法为淫羊藿总黄酮的提取提供了一个快速、高效的新方法。

张守勤等[9]使用超高压法提取水飞蓟素，工艺参数如下：溶剂为75%乙醇，压力为400 MPa，料液比为1∶50，时间为3 min。以水飞蓟素为指标，超高压提取3 min的收率为2.424%，热回流提取3 h的收率为2.16%。由此可见，超高压提取法耗时仅为热回流提取法的1/60，收率却与热回流相当。

张守勤等[10]采用超高压方法从蜂胶中提取黄酮类化合物，实验证明该法处理1 min的收率分别比在常温常压下连续提取7 d和热回流连续提取4 h的收率高。

5.2皂苷类

陈瑞战等[11]在以下工艺条件使用超高压法提取人参皂苷：溶剂为50%乙醇，