專利名稱：一種提高藥用植物有效成分溶出率的原料預(yù)處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于藥用植物應(yīng)用領(lǐng)域，特別涉及一種提高藥用植物有效成分溶出率的原料預(yù)處理方法。
背景技術(shù)：
在人口老齡化、全球醫(yī)療體制改革、保健養(yǎng)生以及“回歸自然”的世界潮流影響下， 傳統(tǒng)醫(yī)藥在世界上的應(yīng)用范圍和使用率不斷提高，在國(guó)際市場(chǎng)的空間不斷擴(kuò)大，在世界范圍內(nèi)顯示了良好的發(fā)展機(jī)遇和非常廣闊的發(fā)展前景。據(jù)世界衛(wèi)生組織估計(jì)，目前全球八成人口在使用或曾經(jīng)使用過(guò)各種不同的傳統(tǒng)醫(yī)藥治病保健，而傳統(tǒng)醫(yī)藥一般都是以藥用植物為主要材料的。藥用植物是含有能夠防病治病的具有一定生理活性的物質(zhì)的植物總稱。藥用植物的化學(xué)成分概括來(lái)說(shuō)可以分為有效成分，輔助成分、無(wú)效成分和組織成分。①有效成分是起主要藥效的物質(zhì)，一般化學(xué)上的單體化合物，能用分子式和結(jié)構(gòu)式表示，并具有一定的理化性質(zhì)，如某生物堿、苷、揮發(fā)油、有機(jī)酸等。一種中藥材往往含有多種有效成分，而一種有效成分又有多方面的藥理作用，其作用機(jī)制十分復(fù)雜。中藥提取時(shí)往往得到的是“有效部位”。即經(jīng)過(guò)純度檢查不是單體化合物，而是混合物，如浸提物中含有的總生物堿、總黃酮、總苷、總揮發(fā)油等均屬于有效部位。應(yīng)用有效部位在藥理和臨床上能夠代表或部分代表原藥材或方劑的療效，有利于發(fā)揮其綜合效能，符合中醫(yī)藥的特點(diǎn)。②輔助成分指本身無(wú)特殊療效，但能增強(qiáng)或緩和有效成分作用的物質(zhì)，或有利于有效成分的浸出或增強(qiáng)制劑穩(wěn)定性的物質(zhì)。③無(wú)效成分指無(wú)生物活性。不起藥效的物質(zhì)。④組織物質(zhì)指一些構(gòu)成藥材細(xì)胞或其它不溶性物質(zhì)。提取就是從藥材原料中分離出有效成分，直接關(guān)系到產(chǎn)品有效成分的含量，影響內(nèi)在質(zhì)量、臨床療效、經(jīng)濟(jì)效益及GMP的實(shí)施。在提取工藝中，應(yīng)最大限度浸提出有效部位或有效成分，最低限度浸提出無(wú)效甚至有害的物質(zhì)。藥用植物中有效成分的含量一般較低，多存在于植物細(xì)胞的液泡中，隨著植物的干燥，有效成分會(huì)附著在植物細(xì)胞壁上，植物細(xì)胞壁是由纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、果膠質(zhì)等構(gòu)成的致密結(jié)構(gòu)。有效成分的提取一般采用溶劑提取，提取過(guò)程按照下述流程進(jìn)行即 (I)溶劑從液相主體向物料顆粒表面的擴(kuò)散；(II)溶劑從顆粒表面向內(nèi)部的擴(kuò)散；(III)顆粒內(nèi)部有效成分在溶劑中的溶解；(IV)溶解后有效成分從顆粒內(nèi)部向其表面擴(kuò)散；(V)有效成分從顆粒表面向液相主體擴(kuò)散。其中步驟(I)、(V)屬于外擴(kuò)散，步驟(II)、(IV)屬于內(nèi)擴(kuò)散，步驟(III)屬于溶解過(guò)程。提取過(guò)程一般是在外加攪拌的條件下進(jìn)行的，液相主體處于渦流狀態(tài)，邊界層很薄，故液相傳質(zhì)阻力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于固相傳質(zhì)阻力，因而內(nèi)擴(kuò)散是整個(gè)提取過(guò)程的控制步驟，也就是說(shuō)有效成分通過(guò)細(xì)胞壁進(jìn)行交換成為整個(gè)提取過(guò)程的限速步驟，細(xì)胞壁即為有效成分提取的屏障。因此，無(wú)論采用何種提取方法，對(duì)植物細(xì)胞的破壞程度，將直接影響提取效率以及后續(xù)加工過(guò)程。傳統(tǒng)方法一般采用機(jī)械粉碎方法對(duì)物料進(jìn)行破碎處理，但由于植物細(xì)胞對(duì)于外力的作用有很大的抵抗力，因此機(jī)械處理對(duì)植物細(xì)胞的破壞程度有限。而如果要將植物類中藥粉碎到微米級(jí)，則能耗增加，成本提高。蒸汽爆破技術(shù)近年來(lái)廣泛應(yīng)用于造紙、飼料加工、藥物提取等行業(yè)，它利用高溫高壓水蒸汽滲入物料組織的孔隙和細(xì)胞之中，然后瞬間高速釋放出來(lái)，所產(chǎn)生的機(jī)械力可以產(chǎn)生一定程度上的機(jī)械撕裂作用，從而破壞物料。該法整合了化學(xué)水解和物理粉碎作用，能夠在短時(shí)間(幾分鐘)內(nèi)有效破壞木質(zhì)纖維的致密結(jié)構(gòu)，提高提取效率?，F(xiàn)有的汽爆技術(shù)在藥用植物提取中的應(yīng)用單純的采用空氣與水蒸汽耦合進(jìn)行汽爆處理，如陳洪章等在專利麻黃堿的空氣蒸汽耦合汽爆破壁提取方法O00410090699. 1) 公開(kāi)了將汽爆罐內(nèi)先通入空氣5-lOkg/cm2，再通入水蒸汽10-18kg/cm2，汽爆處理2-20分鐘，可以使麻黃堿的提取率明顯提高。但是藥用植物中有效成分的種類各不相同，預(yù)處理過(guò)程應(yīng)根據(jù)原料的特性進(jìn)行設(shè)計(jì)。在多年研究藥用植物原料特性及其綜合利用的基礎(chǔ)上，提出一種提高藥用植物有效成分提取率的原料預(yù)處理方法，將藥用植物在多介質(zhì)組合的氣爆協(xié)同處理作用下，將藥用植物細(xì)胞壁中的半纖維降解，木質(zhì)素軟化，部分降解，纖維結(jié)構(gòu)疏松，形成顯著的多孔結(jié)構(gòu)，內(nèi)部比表面積顯著增大，提高物料提取過(guò)程中內(nèi)擴(kuò)散速率，從而在提高藥用植物活性成分溶出效率。

發(fā)明內(nèi)容
藥用植物的利用是中國(guó)的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，在人口老齡化、全球醫(yī)療體制改革、保健養(yǎng)生以及“回歸自然”的世界潮流影響下，發(fā)展前景日益廣泛。藥用植物中的有效成分的溶出利用，必須突破藥用植物細(xì)胞壁的屏障作用，提高有效成分溶出過(guò)程中內(nèi)擴(kuò)散速率。傳統(tǒng)方法一般采用機(jī)械粉碎方法對(duì)物料進(jìn)行破碎處理，但由于植物細(xì)胞對(duì)于外力的作用有很大的抵抗力，因此機(jī)械處理對(duì)植物細(xì)胞的破壞程度有限。而如果要將植物類中藥粉碎到微米級(jí)，則能耗增加，成本提高。針對(duì)上述問(wèn)題，提出一種提高藥用植物有效成分溶出率的原料預(yù)處理方法，將藥用植物在氣爆或多介質(zhì)組合的氣爆協(xié)同處理作用下，將藥用植物細(xì)胞壁中的半纖維降解，木質(zhì)素軟化，部分降解，纖維結(jié)構(gòu)疏松，形成顯著的多孔結(jié)構(gòu)，內(nèi)部比表面積顯著增大，提高物料溶出過(guò)程中內(nèi)擴(kuò)散速率，從而在提高藥用植物活性成分溶出效率，節(jié)省藥材的用量，提高藥用植物綜合利用價(jià)值。其具體的技術(shù)方案為將藥用植物原料用水或水溶液，在4_50°C預(yù)先浸泡0_48h ；將預(yù)浸后的物料置于高壓容器中，密封，通入介質(zhì)，使物料溫度在40-250°C維持0. 5-30min,然后快速泄壓，將高壓容器罐中處理的物料釋放到常壓容器中，即得到氣爆預(yù)處理后的物料。所述的水溶液包括稀釋1-100倍的食醋，稀釋1-50倍的白酒，黃酒和質(zhì)量濃度為 0. 1-5%的碳酸鈉和碳酸氫鈉溶液。所述的介質(zhì)為空氣、二氧化碳、臭氧、液氮、氮?dú)狻⑺羝?、超臨界CO2中的一種或任意兩種的組合。氣爆處理后的物料中有效成分的提取按照常規(guī)的方式提取即可。氣爆處理后的物料可直接提取有效成分，也可進(jìn)行粉碎或超微粉碎用于食品、醫(yī)藥領(lǐng)域。本發(fā)明的有益效果為1、本發(fā)明所述的氣爆與目前報(bào)道的藥用植物原料所采用的汽爆技術(shù)是有一定的區(qū)別的，汽爆技術(shù)采用的介質(zhì)主體為水蒸汽，如陳洪章等報(bào)道的麻黃草的汽爆處理，采用的是先通入一定的空氣，再通入水蒸汽，物料在水蒸汽作用下維持一定的時(shí)間進(jìn)行汽爆處理， 而本發(fā)明中所述的氣爆介質(zhì)為空氣、二氧化碳、臭氧、液氮、氮?dú)?、水蒸汽、超臨界C02中的一種或任意兩種的組合，是根據(jù)藥用植物有效成分生物活性而設(shè)計(jì)的低溫、高壓狀態(tài)下的氣爆方式，可通過(guò)單一的介質(zhì)如二氧化碳或多介質(zhì)如先通入空氣后2、采用氣爆或多介質(zhì)組合氣爆協(xié)同預(yù)處理作用下，藥用植物細(xì)胞壁中的半纖維降解，木質(zhì)素軟化，部分降解，纖維結(jié)構(gòu)疏松，形成顯著的多孔結(jié)構(gòu)，內(nèi)部比表面積顯著增大， 提高物料有效成分溶出過(guò)程中內(nèi)擴(kuò)散速率，從而提高藥用植物活性成分的溶出速率。3、采用氣爆多介質(zhì)組合氣爆協(xié)同預(yù)處理作用，對(duì)原料中的有效成分進(jìn)行多組合的低溫措施等的保護(hù)，提高藥用植物有效成分的溶出效率但不損傷原料中的有效成分。4、氣爆或多介質(zhì)組合氣爆協(xié)同預(yù)處理藥用植物，是一種快速、簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)的預(yù)處理方式。5、本發(fā)明提供的預(yù)處理方法，是一種根據(jù)藥用植物原料結(jié)構(gòu)特性、有效成分的物性特點(diǎn)對(duì)氣爆介質(zhì)可進(jìn)行設(shè)計(jì)的預(yù)處理方式，適應(yīng)程度高，選擇范圍廣。6、氣爆過(guò)程中的條件是藥用植物中美拉德反應(yīng)的條件，美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的增加在一定程度上能增強(qiáng)中藥的療效。7、經(jīng)過(guò)氣爆處理后的藥用植物，可直接用于提取有效成分，也可直接用于藥用植物下一步的加工，如直接或粉碎處理后應(yīng)用于食品、醫(yī)藥等工業(yè)制備富含活性成分的產(chǎn)品。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例1 氣爆處理苦杏仁提取苦杏仁苷將富含油脂類的藥用植物苦杏仁，按照絕干藥材與水的質(zhì)量1 1的比例加入水， 然后在常溫下浸泡處理30min;將浸泡處理后的物料至于汽爆罐中，通入空氣，使罐內(nèi)溫度達(dá)到100°C，維持5min后進(jìn)行汽爆處理；收集汽爆后的物料，分別提取汽爆前后苦杏仁中的杏仁苷，采用硝酸銀滴定法測(cè)定苦杏仁含量，汽爆后物料的杏仁苷提取率較未汽爆物料提高 15. 32%。實(shí)施例2 氣爆處理兩面針提取氯化兩面針堿將兩面針?biāo)幉那兴槌?_5cm的碎片，按照絕干兩面針?biāo)幉呐c水的質(zhì)量1 1的比例加入水，然后在常溫下浸泡處理60min ；將浸泡處理后的物料至于汽爆罐中，通入水蒸汽，使罐內(nèi)溫度達(dá)到200°C，維持5min后進(jìn)行汽爆處理；將汽爆處理后物料加入其絕干重量 6倍的有機(jī)溶劑，在沸騰狀態(tài)下提取3次，每次3. 0h，合并提取液；將提取液減壓蒸發(fā)，得到析出物，析出物中加入PH 2的HCl溶液混勻，用乙酸乙酯萃取除去非堿性成分，之后水相用 NaOH調(diào)至pH 10，同時(shí)產(chǎn)生沉淀，除去沉淀再用乙酸乙酯萃取剩下的水相得到兩面針生物堿部分，稱重兩面針生物堿提取得率為0. 52%，汽爆后兩面針物料的比表面積為0. 95m2/g， 而原始未汽爆兩面針原料的比表面積為0. 68m2/g，原始未汽爆物料兩面針堿的提取得率為 0. 31%。實(shí)施例3 氣爆處理杜仲葉提取綠原酸取杜仲葉藥材500g，將杜仲葉藥材按照絕干藥材與乙酸水的質(zhì)量1 2的比例加入乙酸水(乙酸與水的比例為1 100)，然后在常溫下浸泡處理60min;將浸泡處理后的物料置于汽爆罐中，通入二氧化碳，使罐內(nèi)溫度達(dá)到80°C，維持15min后進(jìn)行汽爆處理；將汽爆處理后物料或常規(guī)粉碎到40目的物料加入其絕干重量5倍的水，在40°C提取3次，每次50min，合并提取液；將提取液減壓濃縮，加濃縮液3倍的乙酸乙酯萃取兩次，得乙酸乙酯層，其中加入3% NaOH液中和使乙酸乙酯中的綠原酸進(jìn)入水相，水相分離后再用濃鹽酸酸沉析出綠原酸沉淀，沉淀分離后用少量的乙酸乙酯不完全溶解重結(jié)晶，干燥即得綠原酸粗品綠原酸粗品和去離子水以1 3的料液比，在連續(xù)通入99. 99%的高純氮?dú)獗３终龎?，壓?gt; 5 的條件下，溶解并加入8%活性碳加熱到60°C回流0.5小時(shí)、過(guò)濾、冷卻結(jié)晶，結(jié)晶用5倍的分析純丙酮清洗、真空干燥得高純度綠原酸。稱重可得到綠原酸14. 05g，而常規(guī)的粉碎處理后的物料可提取得綠原酸10. 25g，提取得率提高了 33. 17%。實(shí)施例4 氣爆處理銀杏葉提取銀杏黃酮按照絕干銀杏葉與碳酸氫鈉水溶液的質(zhì)量1 2的比例加入碳酸氫鈉水溶液 )，然后在常溫下浸泡處理60min ；將浸泡處理后的物料至于汽爆罐中，通入臭氧，使罐
內(nèi)溫度達(dá)到150°C，維持30min后進(jìn)行汽爆處理；然后快速泄壓，將汽爆罐中處理的物料釋放到常壓容器中，即得到氣爆預(yù)處理后的物料。將汽爆銀杏葉與原始未處理銀杏葉用植物粉碎機(jī)粉碎至60目，按液固比20 KmL/ g)加入70%乙醇溶液，于85°C水浴加熱回流提取池，過(guò)濾，回收濾液，濾渣按上述方法重復(fù)提取3次，合并濾液，測(cè)定濾液中銀杏總黃酮的提取率為2. 18g總黃酮/IOOg原料，而原始為汽爆物料總黃酮的提取率為112g總黃酮 /IOOg原料；汽爆物料的比表面積為0. 5139m2/g，而原始物料的比表面積為0. 4524m2/g。實(shí)施例5 氣爆黃姜提取薯蕷皂素取黃姜500g，切成5-lOcm段；將初碎的原料投入汽爆罐中，在蒸汽壓力115°C下處理^iin;在汽爆處理后的物料中，加入糖化酶(80U/g汽爆干料)、纖維素酶(10U/g汽爆干料)，在55°C水浴保溫糖化30min后，冷卻至35°C，加入0. 1 % (NH4)2S04、0. 1 % KH2PO4以及 0. 15%活化后的酵母、之后在35°C條件下進(jìn)行厭氧發(fā)酵60h，蒸餾收集乙醇；將固態(tài)發(fā)酵渣第二次投入汽爆罐，在230°C下處理15min，收集第二次汽爆的物料，在80°C干燥處理；按照干燥物料質(zhì)量/石油醚體積為1/12的比例加入石油醚，在85°C，回流提取他，趁熱過(guò)濾，收集濾液、濃縮、結(jié)晶干燥，得到薯蕷皂素6. 43g，較未經(jīng)氣爆處理的黃姜物料采用傳統(tǒng)方法薯蕷皂素的提取率提高25% ；且上述過(guò)程處理的黃姜物料綜合利用了黃姜中的淀粉、纖維以及薯蕷皂素成分，實(shí)現(xiàn)黃姜資源的綜合利用。實(shí)施例6 氣爆處理枸杞子將枸杞子原料加入黃酒常溫浸泡Mh，置于汽爆罐中，通入超臨界C02，維持溫度在95°C持續(xù)5min，然后快速泄壓，將物料釋放到常壓容器中，即得到氣爆后的枸杞子物料， 可將此物料直接用來(lái)泡制飲品，枸杞子中有效成分釋放的效率比未汽爆物料提高一倍。實(shí)施例7 氣爆處理羅布麻提取黃酮按照絕干羅布麻與蒸餾水的質(zhì)量1 1的比例加入蒸餾水，然后在30°C下浸泡處理60min ；將浸泡處理后的物料至于汽爆罐中，通入水蒸汽，使罐內(nèi)溫度達(dá)到180°C，維持 IOmin后進(jìn)行汽爆處理；然后快速泄壓，將汽爆罐中處理的物料釋放到常壓容器中，即得到氣爆預(yù)處理后的物料。將汽爆處理后的羅布麻原料進(jìn)行纖維的梳理分級(jí)，得到的長(zhǎng)纖維用于制備紡織纖維原料，而細(xì)小纖維部分用于提取黃酮，較未汽爆處理的物料，黃酮提取率提高了 15. 4%。
權(quán)利要求
1.一種提高藥用植物有效成分溶出率的原料氣爆預(yù)處理方法，其特征在于包括以下步驟將藥用植物原料用水或水溶液，在4-50°C預(yù)先浸泡0-48h ；將預(yù)浸后的物料置于高壓容器中，密封，通入介質(zhì)，使物料溫度在40-250°C維持0. 5-30min,然后快速泄壓，將高壓容器罐中處理的物料釋放到常壓容器中，即得到氣爆預(yù)處理后的物料。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的水溶液包括稀釋1-100倍的食醋，稀釋 1-50倍的白酒，黃酒和質(zhì)量濃度為0. 1-5%的碳酸鈉和碳酸氫鈉溶液。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的介質(zhì)為空氣、二氧化碳、臭氧、液氮、氮?dú)?、水蒸汽、超臨界(X)2中的一種或任意兩種的組合。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種提高藥用植物有效成分溶出率的原料氣爆預(yù)處理方法將用水或水溶液預(yù)浸后的物料置于高壓容器中，密封，通入介質(zhì)，使物料溫度在40-250℃維持0.5-30min，然后快速泄壓，將高壓容器罐中處理的物料釋放到常壓容器中，即得到氣爆預(yù)處理后的物料；所述的介質(zhì)為空氣、二氧化碳、臭氧、液氮、氮?dú)?、水蒸汽、超臨界CO2中的一種或任意兩種的組合?；谒幱弥参镉行С煞稚锘钚远x擇性采用多種低溫、高壓狀態(tài)下的介質(zhì)組合氣爆方式，充分保證物料處理強(qiáng)度，在不損傷有效成分的活性前提下，提高有效成分溶出率，從而提高原料利用率；該方法快速、簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、適應(yīng)程度高，選擇范圍廣，不產(chǎn)生污染，是實(shí)現(xiàn)藥用植物高值化利用的重要途徑。
文檔編號(hào)A61K36/00GK102274246SQ20111023387
公開(kāi)日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2011年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月15日
發(fā)明者付小果, 陳洪章 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所