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微波协助萃取技术在现代中草药生产中的应用



全 文 :中加工出来的一定数量的药材为一批。严格按照以下要求进
行生产操作管理: ①生产区域专一: 在同一区域中只生产一
种规格的产品 (包括同一规格产品的不同批号 )。②状态标志
明确: 每一生产操作间、生产设备、盛物容器均指明正在加工
的药材品名、规格、批号及数量等状态标志 ,以防止由于标志
不明造成混药事故的发生。 ③严格的清场管理:每批产品的
每一加工阶段完成后则对生产操作的整个区域、生产设备进
行清场 ,并填写清场记录。清场后由质管部专人检查合格后 ,
发给清场合格证 ,这样做的目的是为防止混药事故的发生 ,
防止药材之间的交叉污染。
5 药学人员的配备和较高的人员素质
  新内田大部分职员都是从天津力生制药股份有限公司
调入 ,而新增人员主要是天津市药科中等专业学校的毕业
生。 因此 ,在药品质量意识和 GMP意识方面相对来说具有
有利条件。 但该公司注重对人员的培训和考核 ,尤其是对现
场操作人员的培训 ,除了每周 1 h的全员培训 ,还有针对个
别操作人员的特殊培训。 培训内容既有《药品管理法》方面 ,
也有熟悉产品工艺 ,提高加工技能方面。 由于购进的中药材
原料中 ,不可避免地有混有异物或其他药材的现象 ,因而该
公司对加强中药材外观鉴别的培训更为重视。 例如 ,在野生
柴胡中常混有黄芩。该公司在柴胡加工过程中 ,对柴胡切前、
切制第一工序后 ,以及半成品分别共进行 3次人工手选 ,以
尽最大可能排除原有的混药现象 ,进而将高质量的药材加工
品提供给市场。
6 结语
  中药材加工是整个中药产业链中一个最基础的环节。可
以说 ,如果中药材加工没有严格的质量保证体系 ,不实施
GM P管理 ,那么整个中药产业的现代化就无从谈起 ,中药产
品的质量也得不到相应的保证。 从源头抓起 ,对中药材加工
实施现代化管理 ,是中药现代化、中药国际化的必备条件。
微波协助萃取技术在现代中草药生产中的应用
许晓菁 ,闻建平 ,毛国柱

(天津大学化工学院 生物化工系 ,天津  300072)
  中草药是我国传统医学的瑰宝 ,随着现代医药的快速发
展以及全球经济一体化进程的加速 ,尤其是我国已加入
WTO,中草药面临的挑战越来越严峻。而中草药作用机制不
明确 ,生产过程不易控制 ,有效成分不确定 ,杂质含量过高等
缺陷限制了中草药生产的进一步发展及其国际化进程。
  要使我国的中草药在日益激烈的国际竞争中立于不败
之地 ,必须用高新技术对中草药生产过程进行改造 ,走现代
化、国际化之路。萃取是中草药精制过程的关键 ,主要用于有
效成分的提取和杂质的去除。本文主要介绍微波协助萃取技
术的原理、特点、操作影响因素以及在中草药生产中的应用。
  微波协助萃取是在传统的有机溶剂萃取基础上发展起
来的一种新型萃取技术。自从 20世纪 50年代微波在各个领
域得到应用 ,其中一个诱人的应用就是利用微波提取天然产
物 ,微波协助萃取技术由此而产生。 应用微波协助萃取中草
药中有效成分 ,可以克服传统萃取方法本身固有的种种缺
陷 ,表现出良好的发展前景和巨大的应用潜力。
1 微波协助萃取的原理
  微波是波长介于 1 mm~ 1 m(频率介于 3× 106 Hz~ 3×
109 Hz)的电磁波 ,微波在传输过程中遇到不同的物料 ,依物
料性质不同而产生反射、穿透、吸收现象。极性分子接受微波
辐射能量后 ,通过分子偶极以每秒数十亿次的高速旋转产生
热效应。 不同物质的介电常数、比热、形状及含水量的不同 ,
将导致各种物质吸收微波能的能力的不同 [1 ]。
  微波协助萃取过程中 ,微波透过对微波透明的萃取剂到
达植物物料内部 ,由于物料的维管束和腺胞系统含水量高 ,
故而吸收微波能很快升温 ,使细胞内部的压力增大。 当内部
压力超过细胞壁可承受的能力时 ,细胞壁破裂 ,于是位于细
胞内的有效成分自由流出 ,进入萃取剂而被溶解。 过滤除去
残渣 ,即可达到萃取的目的。
2 微波协助萃取的特点
  由于微波协助萃取可对体系中的一种或几种组分进行
选择性加热 ,故可使目标组分直接从基体分离 ,而周围的环
境温度却不受影响。 与传统的萃取方法相比 ,微波协助萃取
具有以下特点: ( 1)快速 ; ( 2)不必像其他方法那样进行干燥
等预处理 ,简化工艺 ,减少投资 ; ( 3)节省能源 ,降低人力消
耗 ; ( 4)降低溶剂用量 ,从而降低排污量 ,改善环境条件并减
少投资 ; ( 5)选择性好 ,从而产品纯度提高 ,产品质量得以改
善 ; ( 6)微波协助萃取可在同一装置中采用两种以上萃取剂
分别萃取或分离所需成分 ,从而降低工艺费用 ; ( 7)可避免长
时间高温引起样品分解 ,从而利于萃取热不稳定物质。
  与超临界萃取比较 ,微波协助萃取的仪器设备比较廉
价 ,且适应面广 ,较少受被萃取物极性大小的影响 (超临界萃
取目前难以用来萃取极性较强的物质 )。
3 微波协助萃取的参数及其影响因素
  微波协助萃取操作过程中 ,萃取参数包括萃取溶剂、萃
取功率和萃取时间。影响萃取效果的因素很多 ,如萃取剂、微
·1141·中草药  Chinese Traditiona l and He rbal Drug s  2002年第 33卷第 12期
收稿日期: 2001-11-23
波剂量、物料含水量、温度、时间及溶剂 pH等。 Guo[2 ]等认
为 ,萃取剂、微波作用时间、温度、操作压强对萃取效果影响
较大 ,其中萃取剂是首要的影响因素。 在 5~ 50 L /kg时 ,溶
剂的体积和样品重量的比不是重要的影响因素。
3. 1 萃取剂的选择:在微波协助萃取中 ,应尽量选择对微波
透明或部分透明的介质作为萃取剂 ,也就是选择介电常数较
小的溶剂 ,同时要求萃取剂对目标成分要有较强的溶解能
力 ,对萃取成分的后续操作干扰较少。 当欲提取物料中不稳
定或挥发性的成分时 ,如中药中的精油 ,宜选用对微波射线
高度透明的溶剂 ;若需除去此类成分 ,则应选用对微波部分
透明的萃取剂 ,这样萃取剂可吸收部分微波能转化成熟 ,从
而驱除或分解不需要的成分 [3]。
  目前微波协助萃取剂有: 甲醇、丙酮、乙酸、二氯甲烷、正
己烷、苯等有机溶剂和硝酸、盐酸、氢氟酸、磷酸等无机溶剂
以及己烷 -丙酮、二氯甲烷 -甲醇、水 -甲苯等混合溶剂 ,对同
一种待处理物料 ,不同的萃取剂其提取效果往往差异较大。
在微波萃取法去除除草剂三嗪农药残留的研究中发现 ,乙
腈 -水 ( 70∶ 30) ,二氯甲烷 -水 ( 50∶ 50) ,二氯甲烷 -甲醇 ( 90∶
10) 3种混合溶剂在同样的操作条件下 ,以二氯甲烷 -甲醇体
系的萃取效果为最好 [4]。
  国外有人 [5]报道萃取剂的用量因物料不同而有较大变
动 ,一般萃取剂与物料之比 ( L /kg )在 1∶ 1~ 20∶ 1。
3. 2 试样中水分或湿度的影响:水是介电常数较大的物质 ,
可以有效地吸收微波能转化为热能 ,所以植物物料中含水量
的多少对萃取率的影响很大。另外含水量的多少对萃取时间
也有很大影响。
  国外有人 [5 ]以异辛烷 -乙腈 ( 1∶ 1)为萃取剂 , 5次 30 s
反复提取为优化条件从植物中微波萃取除去有机氯杀虫剂
农药残留 ,不仅能得到较高的去除率 ,而且没有化合物分解。
同时表明 ,样品水分为 15%时效率最高。
  也有研究 [6]表明: 以丙酮 -正己烷和二氯甲烷 ( 1∶ 1)为
萃取剂从植物中微波萃取 PAHs时 ,试样中小于 20%的水
分使丙酮 -正己烷的萃取能力提高 ,而水分高于 5%则使二
氯甲烷的萃取能力有所降低。
3. 3 微波剂量的影响:在微波协助萃取过程中 ,所需的微波
剂量的确定应以最有效地萃取出目标成分为原则。一般所选
用的微波能功率在 200~ 1 000 W ,频率 2× 103~ 3× 105
M Hz,微波辐照时间不可过长。
3. 4 溶剂 p H值的影响:有文献报道 [7]微波萃取去除植物
中除草剂三嗪农药残留时 , p H值对去除率的影响。 结果表
明: 当溶剂的 pH值介于 4. 7~ 9. 8时 ,三嗪农残的去除率
最高。
3. 5 萃取时间的影响: 一般微波协助萃取辐照时间在 10~
100 s。对于不同的物质 ,最佳萃取时间不同。 连续辐照时间
也不可太长 ,否则容易引起溶剂沸腾 ,不仅造成溶剂的极大
浪费 ,还会带走目标产物 ,降低产率 [8]。
3. 6 其他因素的影响:温度、基体物质等因素对萃取的效率
以及溶剂回收率也有不同程度的影响 ,最佳条件的选择应据
处理物料的不同而有所不同。
4 微波协助萃取的操作及设备
  微波协助萃取操作一般包括以下步骤 [3]: ( 1)将物料切
碎 ,使之更充分地吸收微波能。 ( 2)将物料与适宜的萃取剂混
合 ,置于微波设备中 ,接受辐照。这是关键性的一步。 ( 3)从萃
取相中分离除去残渣。 ( 4)获得目标产物。若萃取相需离析 ,
可采用反渗透、色层分离等方法离析获得所需组分 ;若萃取
物可直接使用 ,则无需除去萃取剂。
  微波协助萃取设备一般要求为带有功率选择 ,有控制温
度、压力、时间附件的微波制样设备。一般由聚四氟乙烯材料
制成专用密闭容器作为萃取罐 ,它不仅能够允许微波自由通
过 ,而且具有耐高温高压、不与溶剂反应的优点。
5 应用实例
  微波协助萃取具有快速、高效、高度选择性、不受环境影
响等特点 ,决定了此项技术很适合于中草药有效成分的提
取。现在国内外已有许多应用微波协助萃取技术从中草药中
成功提取有效成分的文献报道。以薄荷精油和蒜油的提取 [2]
为例 ,说明微波协助萃取技术在中草药生产中的应用。
  将新采集的薄荷碎成约 1 cm大小 ,取 3份各 100 g分
别置于开口容器中 ,各加入 250 mL己烷 (介质常数 1. 9,对
微波是透明的 ) ,充分浸润 ,进行微波辐照萃取。 所用的微波
功率 625 W ,频率 2 450 M Hz,辐照时间 40 s。 滤去残渣 ,真
空蒸发己烷萃取物 ,得到薄荷精油 ,己烷可重复使用。薄荷精
油的得率分别为 0. 474% , 0. 343%和 0. 296%。得率的差异
归因于物料的含水量不均 ,进料的含水量约 80% 。大蒜含水
量 30% ,切碎成 1 cm大小。取样 100 g ,注入 250 m L二氯甲
烷 ,充分浸润 ,微波辐照 30 s,功率 625 W ,频率 2 450 M Hz。
蒜油是极不稳定的有机硫化物 ,常温下 ( 20℃ )经 20 h
几乎全部降解 ,受热分解更快。 以微波协助萃取得到的成分
再现性好 ,产品质量均一。另外 ,微波萃取所用的时间仅为水
蒸气蒸馏法的 1 /240。
6 展望
  我国具有中草药应用的悠久历史 ,拥有丰富的中草药资
源。 长期以来 ,传统萃取技术的缺陷限制了人们对中草药的
药理、药效等重要问题的理解和把握 ,同时造成了中草药质
量难以控制 ,疗效不稳定 ,实验结果重现性差等。要使中草药
满足现代医药学的要求 ,全面进入国际市场 ,必须走中药生
产的现代化、国际化和高科技之路。 微波协助萃取技术是提
取中草药中的有效成分和去除农残的有效手段之一 ,不仅具
有很高的经济效益 ,而且有望改变中药传统服用方式。
目前 ,虽然国内外微波协助萃取技术的研究才刚刚起
步 ,但其发展非常迅速 ,已成为当前和今后新型提取技术研
究的热点之一。随着我国中草药资源开发的进一步深化和国
际交流的进一步扩大 ,必将为微波协助萃取技术提供更好的
发展契机 ,而相关的微波技术和新型萃取技术的发展也无疑
会给微波协助萃取技术的研究注入新的活力 ,并提出新的研
究课题。
参考文献:
·1142· 中草药  Chinese Traditiona l and He rbal Drug s  2002年第 33卷第 12期
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蝎毒抗癌多肽的研究进展
张文萍

(天津市医药科学研究所 ,天津  300070)
  蝎毒抗癌多肽 ( antineoplastic po lypeptide from Buthus
martensii venom , APBMV )是从东亚钳蝎蝎毒中提取分离
的抗肿瘤有效部位 ,对人食管癌、胃癌、喉癌、鼻咽癌及直肠
腺癌细胞株等有显著的细胞杀伤和细胞毒性作用 ,对肝癌、
肺癌等有确切的疗效。 目前该项研究越来越深入并从 APB-
MV中又分离出单一成分蝎毒抗癌多肽组分Ⅲ ( a ntineopla s-
tic po lypeptide-Ⅲ fr om APBMV, AP-Ⅲ ) ,纯度达 95% ,毒
性较 APBMV 强约 16% ,具有抑制 H22生长的作用 ,高剂量
的 AP-Ⅲ可增加带瘤小鼠胸腺重量 ,提高机体的免疫功能。
1 蝎毒抗癌多肽的提取分离
  蝎毒抗癌多肽 [1 ]是河南医科大学生物毒素中心利用分
子筛层析技术从东亚钳蝎粗蝎毒中分离出的抗肿瘤有效部
位 ,其相对分子质量在 6 000~ 7 000之间。 孔天翰等 [2]对该
部位用 HPLC仪进行检测发现有 4个峰 ,说明 APBMV并
不是一个单一成分的多肽 ,而是由 4组多肽组成并带有不同
电荷或电量的 APBMV。郭进武等 [3]对 APBMV进行了分离
纯化条件的摸索 ,选用 Sepha rose FF强阳性离子交换凝胶 ,
通过改变柱长和流速 ,可得到不同的蝎毒样品。 当选择柱长
25 cm,直径 5 cm,流速 0. 2 mL /min时出现有 3个峰 ,得到
APBMV, AP-Ⅲ纯度为 83%且峰形低平 ;当流速为 0. 5 mL /
min时 ,分离出 4个峰 , AP-Ⅲ纯度为 85% ;流速为 1. 0或
0. 8 mL /min时 ,可得到 6个峰 ,纯度为 89% ,研究表明流速
为 1. 0或 0. 8 m L /min是最佳的分离条件。孔天翰等 [4]探讨
了 AP-Ⅲ的分离和纯化方法 ,将蝎毒预处理后 ,分别采用
Sephadex FF阳性离子交换凝胶柱层析法和 Sephar ose FF
阳性离子交换凝胶柱与 Sephadex G-50凝胶柱联合层析法 ,
从 APBMV中分离 AP-Ⅲ ,用 HPLC仪检测两种方法分离
出的 AP-Ⅲ的纯度及产量。 结果表明: 前者的分离纯度及产
量与郭进武等人的分离结果相同。而后者的分离结果比前者
的效果好 ,其产率为 4. 72% ,纯度为 95%。
2 蝎毒抗癌多肽的热稳定性
  近年来研究显示生物毒素主要由多种肽类物质所组成 ,
其活性及毒力与温度有密切关系。 随着温度的升高 ,加热时
间的延长 ,毒素的毒力逐渐下降 ,直至完全失活 [5]。 APBMV
对热是否稳定引起了专家的关注 ,孔天翰等 [6]利用紫外分光
光谱、聚丙烯酰胺凝胶电泳法测定了 APBMV粉针制剂的
热稳定性 ,结果显示 50℃~ 80℃范围内随着加热时间延
长 ,在波长 280 nm处吸光度逐渐升高 ,聚丙烯酰胺凝胶电泳
主色带逐渐变浅 ,但 p H值、水溶性及外观色泽无明显变化。
朱心强等 [7]报道新鲜蝎毒煮沸 30 min,其毒性基本未见破
坏 ,即使煮沸 120 min,其 LD50升高 1倍左右 ,仍有明显的毒
性。 两者研究结果基本一致 ,由此可见蝎毒及其注射剂在常
压下煮沸不易破坏。据上述结果 ,注射用 APBMV粉针剂在
4℃密闭、暗处储藏的情况下 ,其保质期可暂定为 5年 [6 ]。
3 蝎毒抗癌多肽的药理研究
3. 1 蝎毒抗癌多肽抑瘤作用: 蝎毒抗癌多肽对多种肿瘤均
有抑制作用 [1, 8] ,尤对食管癌 ( Eca109)细胞株、人喉癌 ( Hep-
2)细胞株及人直肠腺癌 ( C1184)细胞株有显著的细胞杀伤
和细胞毒性作用 ;明显延长腹腔接种艾氏腹水癌小鼠的生存
期 ;抑制小鼠肉瘤 37( S37)的生长 ;并可提高小鼠的细胞免
疫功能 ,连续注射 91 d APBMV,对重要器官没有损害作用。
董伟华等 [9 ]以 APBMV不同浓度处理 4种肿瘤细胞 (人早幼
粒细胞白血病细胞株 HL-60、人肝癌细胞株 SMM C-7721、人
低分化鼻咽上皮癌细胞株 CNE-2Z和人胃癌细胞株 M GC-
803) ,结果 APBMV均有显著的细胞毒性和生长抑制作用。
APBMV对 HL-60细胞的生长抑制作用以 48 h为显著 ,还
可显著抑制 SMMC-7721细胞的集落形成。另外 APBMV对
小鼠肝癌 H22和小鼠黑色素瘤 B16均有明显的抑制作用 ,抑制
率均大于 30% ,与对照组相比差异显著 (P < 0. 001) ; APB-
MV在高、中、低 3个剂量组对 B16具有显著的抑制作用 ,其
·1143·中草药  Chinese Traditiona l and He rbal Drug s  2002年第 33卷第 12期
收稿日期: 2002-01-09