中藥揮發(fā)油提取工藝與裝備現(xiàn)狀及問題分析

? ? 摘要：綜述了口前揮發(fā)油提取工藝及裝備研究現(xiàn)狀，為揮發(fā)油提取工藝及裝備升級(jí)提供新思路。本文通過文獻(xiàn)調(diào)研分析統(tǒng)計(jì)，對(duì)水蒸氣蒸餾法、溶劑法、壓榨法和吸收法、微波法、超聲法、超臨界流體法及亞臨界水萃取法等進(jìn)行了分析討論。各種揮發(fā)油提取方法在生產(chǎn)中均存在裝備與工藝適宜性差、基礎(chǔ)研究與中試和大生產(chǎn)脫節(jié)等現(xiàn)象。傳統(tǒng)揮發(fā)油的提取工藝及裝備急需升級(jí)。新型提取工藝普遍存在工藝適宜性差、產(chǎn)業(yè)化困難等問題。水蒸氣蒸餾法通過工藝與裝備的優(yōu)化，可提高揮發(fā)油得率，而新方法的研究要結(jié)合大生產(chǎn)實(shí)際，工藝與裝備必須相互融合。

????揮發(fā)油也稱精油，是存在于植物中的一類具有揮發(fā)性、可隨水蒸氣蒸餾、與水不相混溶的油狀液體的總稱。揮發(fā)油廣泛存在于解表藥、行氣活血藥、芳香化濕藥等多種中藥材中，其植物來源非常廣泛，已知我國(guó)有56科136屬植物中都含有揮發(fā)油。臨床上除直接應(yīng)用主要含揮發(fā)油的生藥外，還可應(yīng)用從中藥精制而成的揮發(fā)油???如薄荷油、按葉油等。有些芳香性揮發(fā)油在藥劑中還常用作矯味劑，也有人將其作為促透劑用于透皮制劑中川，揮發(fā)油還有防腐的作用。含揮發(fā)油的中草藥非常多，尤以唇形科(薄荷、紫蘇、霍香等)、傘形科(茵香、當(dāng)歸、芫姜、白芷、川芍等)、菊科(艾葉、茵陳篙、蒼術(shù)、白術(shù)、木香等)、蕓香科(橙、桔、花椒等)、樟科(樟、肉桂等)、姜科(生姜、姜黃、郁金等)等科更為豐富。中藥揮發(fā)油提取工藝與裝備現(xiàn)狀及問題分析

????組成揮發(fā)油的成分較多，其基本組成為脂肪族、芳香族和菇類等3類化合物及它們的含氧衍生物。一般菇類所占比例最大，主要是單菇、倍半菇及其含氧衍生物，菇類的含氧衍生物和芳香族化合物是揮發(fā)油具有芳香氣味的主要成分，且具有顯著的生物活性。除以上3種成分外，還有含硫或含氮的化合物「,i。揮發(fā)油多為無色或淡黃色油狀液體，在常溫下易揮發(fā)，不溶于水，易溶于各種有機(jī)溶劑，揮發(fā)油在空氣中久置或光線照射會(huì)逐漸氧化變質(zhì)，需要在棕色瓶?jī)?nèi)低溫密塞貯存。

有效成分提取是中藥生產(chǎn)工藝過程的首要環(huán)節(jié)，提取效率會(huì)直接影響到生產(chǎn)的成本和經(jīng)濟(jì)效益。揮發(fā)油是中藥發(fā)揮療效的重要物質(zhì)基礎(chǔ)之一，但其提取工藝一直是限制含揮發(fā)油制劑質(zhì)量的瓶頸問題。傳統(tǒng)含揮發(fā)油的芳香性藥物多以武火迅速煮沸，數(shù)分鐘后，改用文火略煮，盡量避免久煎。現(xiàn)代揮發(fā)油的提取方法有水蒸氣蒸餾法、溶劑法、壓榨法和吸收法、微波法、超聲法、超臨界流體萃取法和亞臨界水提取法等，現(xiàn)對(duì)各種提取方法的研究及應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行分析與探討。中藥揮發(fā)油提取工藝與裝備現(xiàn)狀及問題分析

1揮發(fā)油常用的提取方法

1. 1水蒸氣蒸餾法水蒸氣蒸餾法，是將藥材適當(dāng)切碎后，加水浸泡，再用共水蒸餾、隔水蒸餾、水蒸氣蒸餾法來提取揮發(fā)油。該方法以水為溶劑，設(shè)備簡(jiǎn)單，容易操作且成本較低，是口前制藥企業(yè)普遍采用的通用方法。如羅某等采用水蒸氣蒸餾法提取益智仁揮發(fā)油，采用正交試驗(yàn)法優(yōu)化益智仁揮發(fā)油提取工藝，以揮發(fā)油得率為指標(biāo)考察溶劑量、浸泡時(shí)間和提取時(shí)間對(duì)提取效果的影響，實(shí)驗(yàn)確定最佳提取工藝為加8倍量水、浸泡4 h和提取6h，益智仁揮發(fā)油平均得率為1. 72%。李某等用水蒸氣蒸餾法提取五味子種子揮發(fā)油，通過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)法研究五味子種子揮發(fā)油的最佳提取工藝，結(jié)果發(fā)現(xiàn)影響揮發(fā)油得率的主要因素為粉碎粒度，其次為蒸餾時(shí)間和料液比，最后為浸泡時(shí)間，確定最佳提取工藝為粉碎粒度60一80目，料液比1:5，提取時(shí)間8h，浸泡2 h,該方法簡(jiǎn)單易行，在最佳工藝條件下提取率可達(dá)到2. 72% 。SD法在制藥企業(yè)中應(yīng)用廣泛，但由于工藝與裝備的適應(yīng)性差，關(guān)鍵工藝參數(shù)的控制不合理等原因，導(dǎo)致在生產(chǎn)過程中揮發(fā)油品相差、易乳化、提取率普遍較低。中藥揮發(fā)油提取工藝與裝備現(xiàn)狀及問題分析

1. 2溶劑提取法??溶劑提取法常用的溶劑為石油醚、乙醚、四氯化碳等，利用低沸點(diǎn)的有機(jī)溶劑在連續(xù)提取器中連續(xù)回流加熱或冷浸中藥材，所得浸提液經(jīng)常壓蒸餾或減壓蒸餾除去溶劑而得到揮發(fā)油粗品。揮發(fā)油的化學(xué)成分相對(duì)分子質(zhì)量小，親脂性強(qiáng)，沸點(diǎn)低，采用加速溶劑萃取法較其他萃取法更易制得。如陸某等采用加速溶劑萃取法提取朝鮮淫羊霍揮發(fā)油，完全隨機(jī)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件，考察因素為萃取溫度、萃取溶劑、萃取時(shí)間和樣品質(zhì)量。結(jié)果表明，在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，萃取溫度為顯著影響因素，其他因素對(duì)揮發(fā)油得率的影響不顯著，確定最佳實(shí)驗(yàn)條件:萃取溶劑為95%乙醇，靜態(tài)萃取8 min，萃取溫度120 ℃??所得揮發(fā)油收率為4. 0%。由于油脂、葉綠素、樹脂等其他脂溶性成分也易被提出，此法得到的揮發(fā)油含較多雜質(zhì)，必須進(jìn)一步精制提純，但在純化過程中，伴隨著揮發(fā)油的損失和相關(guān)成分的變化，同時(shí)還要考慮有機(jī)溶劑殘留的問題。

1. 3壓榨法和吸收法壓榨法是一種最傳統(tǒng)、最簡(jiǎn)單的方法，該法適用于含揮發(fā)油較多的新鮮藥材。一般將藥材撕裂粉碎后壓榨，使得揮發(fā)油從植物組織中被擠壓出來，然后用離心機(jī)離心或靜置分層分出油，即得粗品，壓榨后的殘?jiān)€可用蒸餾法繼續(xù)提取揮發(fā)油。文某等采用水蒸氣蒸餾法、壓榨法兩種提取方法，對(duì)同一批次的生姜樣品進(jìn)行提取，采用高效液相色譜法和氣相色譜法對(duì)提取液進(jìn)行成分分析，證明壓榨法提取出的生姜揮發(fā)油與傳統(tǒng)工藝提取的生姜揮發(fā)油成分一致，含量相當(dāng)，壓榨法用于生姜揮發(fā)油的提取工藝研究，為生姜揮發(fā)油提供了能耗低、污染少的新提取方法。壓榨法所得的揮發(fā)油最大特點(diǎn)是可保留植物原有的新鮮香味，香氣天然，但揮發(fā)油得率不高，還可能含有水分、葉綠素及細(xì)胞組織等雜質(zhì)，呈現(xiàn)混濁狀態(tài)。

吸收法較少應(yīng)用，油脂類一般具有吸收揮發(fā)油的性質(zhì)，常利用該性質(zhì)來提取比較貴重的揮發(fā)油，如玫瑰油、茉莉花油等。中藥揮發(fā)油提取工藝與裝備現(xiàn)狀及問題分析

1. 4微波提取法微波提取法(microwave-assistedextraction , MAE )，又稱微波萃取技術(shù)或微波輔助提取。微波是波長(zhǎng)在1 ?mm一1 m的高頻電磁波，微波具有很強(qiáng)的穿透力，可以在物料內(nèi)外均勻快速的加熱，促使細(xì)胞破裂，細(xì)胞內(nèi)成分自由流出，傳遞到溶劑而被溶解「}z}。如魯某和陳等分別用微波法提取紅花和荊芥中的揮發(fā)油，裝置簡(jiǎn)單，操作方便，反應(yīng)時(shí)間由傳統(tǒng)水蒸氣蒸餾法的5 h減為20 min ,縮短了15倍，紅花和荊芥的揮發(fā)油含量分別由1. 772 0 % , 0. 89%提高到了4. 20% , 1. 10%，提取速度大大加快，收率提高。藥材的浸泡時(shí)間、萃取溶劑和輻射時(shí)間會(huì)影響揮發(fā)油的提取結(jié)果。朱某等用微波法提取霍香揮發(fā)油，采用單因素實(shí)驗(yàn)、分別考察提取溶劑、溶劑用量、提取時(shí)間、提取功率、浸泡時(shí)間和藥材粒度對(duì)霍香揮發(fā)油提取率的影響，確定最佳提取工藝為:采用8倍量環(huán)己烷作提取溶劑，將粒徑為0.38 mm(40目)藥材浸泡18 h，在功率528 W下提取30 min，按最佳工藝平行實(shí)驗(yàn)3次，霍香揮發(fā)油提取率均在0. 95%以上，平均提取率為0. 973 % 。該法的選擇性高、能極大縮短提取時(shí)間、降低能耗、減少溶劑用量和廢物的產(chǎn)生，有很高的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的前景。

1. 5超聲提取法超聲波具有空化效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)和熱效應(yīng)等3大效應(yīng)。超聲空化效應(yīng)使空化泡周圍產(chǎn)生瞬時(shí)高溫高壓，增加了溶劑進(jìn)人藥材細(xì)胞的滲透能力，同時(shí)空化作用在溶劑內(nèi)部產(chǎn)生強(qiáng)烈沖擊波和微射流，有效的減小了固液界面層的厚度，這些都使得傳質(zhì)速度增大。沖擊波和微射流產(chǎn)生的強(qiáng)大剪切力可使中藥植物的細(xì)胞壁破裂，釋放出細(xì)胞內(nèi)含物。機(jī)械效應(yīng)可強(qiáng)化介質(zhì)的擴(kuò)散和傳質(zhì)，熱效應(yīng)使介質(zhì)本身和待萃取成分溫度升高，增大有效成分的溶解度。超聲法是一物理過程，無化學(xué)反應(yīng)發(fā)生，能保持揮發(fā)油的生物活性，同時(shí)提高了破碎速度，縮短提取時(shí)間，提取效率顯著提升。劉某等采用超聲提取法對(duì)佩蘭莖部揮發(fā)油的提取率進(jìn)行考察，以揮發(fā)油得率為指標(biāo)，篩選出最佳工藝條件為超聲頻率60 kHz、超聲時(shí)間30 min、超聲溫度15 ℃，料液比1:5，在該工藝條件下重復(fù)提取3次，平均提取率0. 72%，高???水蒸氣蒸餾法(提取率為0. 38% )。超聲波頻率、超聲時(shí)間和粉碎度會(huì)影響提取結(jié)果。楊某等通過正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化羲術(shù)揮發(fā)油的最佳超聲提取工藝，以揮發(fā)油得率和指標(biāo)性成分吉馬酮的含量為指標(biāo)，考察超聲時(shí)間、超聲功率、藥材粉碎度對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定最佳提取條件為超聲頻率80 W，藥材粉碎為100目，超聲時(shí)間40 min，影響因素的主次順序?yàn)槌曨l率>藥材粉碎口數(shù)>超聲時(shí)間。

1. 6超臨界流體萃取法??超臨界流體是處于臨界溫度和臨界壓力以上的流體，流體既具有與氣體類似的高擴(kuò)散系數(shù)和低赫度，又具有與液體相近的密度和對(duì)物質(zhì)良好的溶解能力「l91。超臨界流體與物料接觸后，溶解并攜帶物料中被萃取物，通過調(diào)節(jié)溫度和降低壓力可以降低超臨界流體的密度，使其溶解能力減弱，進(jìn)而有選擇性地把極性不同、沸點(diǎn)不同、相對(duì)分子質(zhì)量大小不一的物質(zhì)解析萃取出來。CO2臨界點(diǎn)的溫度較低，臨界壓力為7. 38 MPa，加上CO2無毒，無溶劑殘留，溶解性和滲透性良好，故CO2超臨界流體提取技術(shù)應(yīng)用較為廣泛。方某等對(duì)不同提取方法提取的擷草油化學(xué)成分進(jìn)行比較研究，采用超臨界CO2萃取法和水蒸氣蒸餾法從擷草中提取擷草油，用氣相色譜一質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS )法進(jìn)行化學(xué)成分定性和相對(duì)含量的比較，結(jié)果超臨界CO2萃取法提取出的揮發(fā)油鑒定出98種成分，水蒸氣蒸餾法提取出