微波萃取中药有效成分的影响因素

综述
微波萃取中药有效成分的影响因素
汤淏,王曙东*(南京军区南京总医院制剂科,江苏南京210002)
摘要:微波萃取(M A E)技术可用于中药和天然产物活性成分的提取。

对影响微波萃取效率的主要因素进行分析并加以综述,以期待该技术能够在中药制剂领域得到更加广泛的应用。

关键词:微波萃取;有效成分;影响因素
中图号:R284.3文献标志码:A文章编号:10005005(2010)04031902
微波萃取(M A E)技术是利用微波的热效应对样品及其有机溶剂进行加热,从而将目标组分从样品中分离出来的一种新型高效分离技术。

该技术与现行的多种中药有效成分提取方法相比具有提取效率高、选择性好、省时、成本低廉及污染小等特点,有着不可替代的优势。

但大量的文献资料表明,微波萃取的研究仍停留在单味中药有效成分提取的阶段,较少对中药制剂进行综合研究。

对于中药制剂而言,提取是基础,是制剂后续顺利研究的基本条件。

为了使微波萃取技术能在中药制剂领域中更好的发挥作用,有必要讨论研究该技术与中药材的内在关系以及不同条件的选择对提取效率的影响。

1中药材的性质
1.1中药有效成分的性质影响微波萃取的效率
微波只对极性分子进行选择性加热,因此活性分子极性越强选择性越高。

如苷类化合物的极性较强,适合微波萃取。

毛祖林等[1]以70%乙醇作为萃取剂,在微波炉中萃取2m in/次,共计4次,其人参皂苷得率为80%左右,较常规回流法得率3.27%有显著提高。

郭子杰等[2]用无水甲醇浸提三七,以600W微波功率辐照8min后,三七皂苷的溶出速度至少是未经处理的4倍,提取效率得到了较大的提高。

微波可以在短时间内使药材中的酶失活,因而用于萃取苷类成分时具有更突出的优点。

1.2中药有效成分的存在方式影响微波萃取的效率
如多糖类成分大多存在植物细胞壁中,微波直接萃取易使其糊化,但若采用先微波辐照后提取的方法能加快反应速度,提高多糖的收率。

刘红等[3]利用微波萃取山楂多糖,结果表明提取率可由传统法的10.05%提高至16.07%,而提取时间由3h缩短至20min。

付志红等[4]分别采用水提法、超声提取法和微波技术对车前子中的多糖成分进行提取。

结果表明提取时间分别为1h、30min和65s,而提取率分别为1.243%、1.764%和1.867%。

可见微波萃取法的提取时间最短,提取率最高。

但若多糖成分存在于植物细胞外部或微波破壁作用不明显,微波则无法对药材的提取提供帮助。

笔者认为当目标组分是多糖时,微波技术对药材的提取是有选择性的。

1.3中药材的形态结构影响微波萃取效率
微波是一种能量形式,它在传输过程中可对许多由极性分子组成的物质产生作用,使其中的极性分子瞬间极化,并迅速产生大量热能,导致细胞破裂,其中的细胞液溢出并扩散至溶剂中。

沈岚等[5]报道采用正交设计的方法,以大黄、决明子中不同极性的蒽醌成分及金银花中的绿原酸、黄芩中黄芩苷为指标成分,进行H P LC测定,考察提取率,探索微波条件对不同形态结构的中药的提取规律。

一般地,微波萃取中药有效成分的提取率为花类>根茎类>种子类,这可能是由于中药材表面的质地结构不同造成。

结构上的差异导致各种中药吸收微波的能力各不相同,造成微波萃取效率明显差异。

1.4中药材的含水量影响微波萃取效率
对于天然药物,有效成分多包埋在有坚硬或柔软表皮保护的内部薄壁细胞或液泡中。

微波加热会导致细胞内极性物质尤其是水分子吸收微波能。

极性分子高速运动,导致弱氢键断裂,离子迁移,加速萃取剂对样品的渗透。

因此有效成分所在部位的含水量是该中药是否适宜微波萃取的又一重要因素。

沈岚等[5]研究表明同一温度条件下,根茎类中药的提取效率明显高于种子类,故认为含水量多的部位萃取效果明显较好。

2不同实验条件的选择
2.1溶剂的选择
在微波萃取中,溶剂的极性对萃取率有很大的影响。

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南京中医药大学学报2010年7月第26卷第4期
J OURNA L OF NA NJING TCM UNI V ERSIT Y V ol.26N o.4July.2010
收稿日期:20100310;修稿日期:20100514
基金项目:南京军区总医院基金项目(M2008052)
作者简介:汤淏(男,江苏淮安人,南京军区总医院制剂科药师。

*通信作者:wangsh udong163@
一是要求溶剂介电常数较小;二是溶剂对目标成分有较强的溶解力。

目前微波萃取的极性溶剂可用水、醇等;非极性溶剂可用正己烷等。

但由于非极性溶剂不能吸收微波,通常的做法是在非极性溶剂中加入极性溶剂。

在微波萃取除草剂三嗪的研究中发现二氯甲烷甲醇(90∀10)体系的萃取效果最好[6]。

2.2固液比的选择
固液比的本质在于影响固、液相主体之间的传质推动力。

固液比高必然会增大两相间浓度差,增大传质推动力,但也会提高生产成本及增加后续处理难度。

肖桂青等[7]用微波辅助提取荷叶总生物碱,表明固液比从1∀20到1∀40之间,生物碱提取量呈线性增长,而后改为1∀50则增幅不明显。

2.3溶剂浓度的选择
王翀等[8]研究南瓜葫芦巴碱的提取工艺,采用正交试验研究表明乙醇浓度是影响葫芦巴碱量的第一因素。

葫芦巴碱的提取量随着乙醇浓度的增大而增加,到70%时达到最高,而后下降,且无水乙醇的提取量最小。

认为葫芦巴碱以内盐的形式存在,极性较大,在稀醇中的溶解度较大。

陈双等[9]研究微波辅助提取小麦麸皮总黄酮的实验表明,在乙醇浓度超过80%后提取率下降,推测高浓度乙醇使细胞内蛋白质凝固,黄酮不易溶出,故以80%乙醇作为萃取剂为宜。

2.4微波功率的选择
张艳荣等[10]认为,随着微波功率的提高,姬松茸多糖的提取量会随之增加。

根据正交试验优选工艺,微波功率的影响最为显著。

在功率为600W时,多糖提取率最高。

汪洋等[11]在研究微波萃取桂竹糖芥的实验中也有同样的结论。

该实验中确定的功率为420W,但随着功率的继续增加,提取率随之下降。

分析原因认为大功率微波使物料发生焦糊,被处理成分严重变性,同时产生大量杂质,对萃取介质的渗入造成较大阻碍,导致有效成分萃取率下降。

2.5微波辐照时间的选择
辐照时间对提取率的影响与微波功率影响类似。

蔡霞等[12]在微波萃取元宝枫多酚的研究中发现提取率随时间增加而增大,但超过5min后提取率下降。

韩伟等[13]用微波辅助提取青蒿素,结果表明,前10min的样品含量增加明显,10min后样品增加趋势缓慢,12min的样品含量开始下降。

故选择12min提取时间为宜。

在高温下,随着时间的延长,有效成分会分解,因此不能认为溶质与萃取剂接触时间越长,提取率会越高。

2.6药材粒度对微波萃取效率也存在一定的影响
李旺英等[14]报道穿心莲的粒度是影响微波萃取效率的关键因素。

粉碎至细粉(0.5mm#0.5mm)可得最大值。

龚盛昭[15]发现药材粉碎得越细,芦丁酸收率也越高。

但粒度在40目以上时,产率增大幅度降低,而且过度粉碎会导致过滤困难和提取液混浊不清。

为便于操作,药材粉碎粒度选择40目(0.28mm<d0<0.45mm)比较合适。

3总结
微波萃取技术具有快速、高效、安全、低溶剂消耗等优点,目前该技术也在快速的发展。

对于中药工作者而言,应将该技术推广至中药制剂研究领域。

充分考虑组方中各药的形态结构以及目标组分的性质,综合影响微波萃取效率的各项因素,能够帮助摸索出最佳工艺,避免走弯路。

相信随着研究的不断深入,微波技术必然能在我国中医药领域得到越来越广泛的应用。

参考文献:
[1]毛祖林,李晓波,龚文明,等.人参皂苷提取工艺优选[J].时珍国医国药,2008,19(11):27622763.
[2]郭子杰,黄儒强.微波对三七中皂苷浸取作用的影响效果研究[J].中药材,2007,30(2):232234.
[3]刘红,薛梅,李炳奇,等.山楂多糖的微波提取和含量测定[J].石河子大学学报:自然科学版,2004,22(3):204.
[4]付志红,谢明勇,聂少平.微波技术用于车前子多糖的提取[J].食品科学,2005,26(3):151.
[5]沈岚,冯年平,韩朝阳,等.微波萃取对不同形态结构中药及含不同极性成分中药的选择性研究[J].中草药, 2002,133(7):604607.
[6]骆健美,卢学英,张敏卿.微波萃取技术及其应用[J].化工进展,2001,(12):4649.
[7]肖桂青,方俊,卢向阳,等.微波辅助提取荷叶总生物碱的工业研究[J].天然产物研究与开发,2008,20(5):918 921.
[8]王翀,徐雅琴.微波辅助萃取南瓜葫芦巴碱工艺的优化[J].食品工业科技,2009,(1):258259.
[9]陈双,史俊燕,钟洁.微波辅助提取小麦麸皮总黄酮技术研究[J].食品与药品,2009,11(3):1820.
[10]张艳荣,单玉玲,刘婷婷,等.微波萃取技术在姬松茸多糖提取中的应用[J].食品科学,2006,27(12):267 269.
[11]汪洋,李孟全,程艳.微波辅助萃取桂竹糖芥中有效成分的研究[J].时珍国医国药,2008,19(7):16141615.
[12]蔡霞,邹洪.微波萃取元宝枫多酚的工艺研究[J].中药材,2008,31(11):17281730.
[13]韩伟,郝金玉,薛伯勇,等.微波辅助提取青蒿素的研究[J].中成药,2002,24(2):8386.
[14]李旺英,王姣亮.微波萃取穿心莲中总黄酮的工艺研究[J].湖南城市学院学报:自然科学版,2008,17(4):38 40.
[15]龚盛昭.微波提取芦丁酸协同效应研究[J].食品科学,2004,25(5):135138.
(编辑:周建英)
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!南京中医药大学学报2010年7月第26卷第4期。