植物药化学成分提取工艺

                     

                                          前言

 

中医药是中华民族的瑰宝,数千年来为中华民族繁衍昌盛作出了巨大的贡献。中国作为一个中草药大国,有着丰富的药用资源、悠久的用药经验和完整的医药理论,更有较大的生产能力、科研力量和巨大的市场潜力。西方草药在欧洲国家应用也已长久,无论从植物药的产品数量上,还是产品零售额上,在国际市场中均有重要位置。随着现代社会的发展,“崇尚自然,返璞归真”已成为全球的时尚。世界各国对植物药的认可,营造了巨大的天然植物药产品市场。植物药提取物是国际天然医药保健品市场上的一种新的产品形态,是中草药现代研究发展的分支,也是从中药产业中分化出来的新兴领域。近年来我国的植物药提取物的产业化发展迅速,产品出口到世界多数国家和地区。

植物药提取物目前是国际通行名称,但是在我国却有多种名称,中药厂家生产的植物药提取物被称为中草药提取物或中药提取物,植物化工厂家生产的植物药提取物被称为植物提取物,一些研究机构的产品被称为天然药物提取物。因为我国药典并没有提取物的名称和标准,而欧洲药典已经有提取物通则,并探讨进一步规范,按内在质量分为量化提取物(Quantified Extracts)、标准化提取物(Standardized Extracts)、纯化提取物(Puried Extracts),因此,按产品的来源和应用,考虑到国际的通行名称,作为中草药提取物重要分支,还是称为植物药提取物为好。

目前,国内的植物药提取物生产企业,为保证生产出合格的出口产品,除采用先进提取、分离、纯化、干燥技术和设备外,对产品的生产工艺规范和质量标准的研究也非常重视。特别是目前尚无统一的质量标准和生产工艺,现在各相关生产厂家自主开发新产品,并且将技术资料作为企业机密加以保护。因此,在研究开发一种植物提取物的生产工艺及质量标准时,需要查阅检索大量的相关研究文献,进行深入的实验研究,才能选定能够保证质量的药材,搞清楚其主要有效成分、有效成分的含量和理化性质,借鉴已有的提取工艺资料,同时确定有效成分的检测方法,才能通过小试和中试实验,最后确定大生产的提取工艺和质量标准。造成开发周期过长,成本上升的现象。

而中草药的研究应用,在我国有悠久的历史,大量的研究文献多散在于各种期刊、参考书及一些专著中,每开发一种中草药提取物新产品,需要花费大量时间查阅有关文献资料。象《天然药物提取分离与制备》(孙文基主编,中国医药科技出版社出版)和《中药化学提取分离手册》(杨云、冯卫生主编,中国医药出版社出版)等专著,给我们的研究工作带来了很大的便利。但是这些专著都未记载原药材的质量资料,绝大多数工艺是实验室研究工艺,无法实现大生产,而且,对国际上需求的新产品以及新技术记载较少。在整理我们多年工作中积累的资料和实验数据的基础上,检索查阅了大量国内外最新相关文献,编写了《植物药化学成分提取工艺》一书。供同行参考,以便进行广泛的交流。

因为,编者水平和能力有限,错误难免,敬请指正。

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编写说明

 

本书主要精选了在国际和国内应用广泛、生产量大、有效成分明确的植物药提取物124种。

品种范围主要以我国出口量较大,得到国际上认可的常见植物药提取物为主,大约八十种以上,同时记载了一些国内外常用中药提取物,或用于单独食品添加剂、保健食品、化妆品原料等行业的植物提取物。

品种排列以汉字笔画顺序排列,现将品种中各项目内容说明如下:

1、[药材来源]:说明植物药提取物原植物来源、拉丁学名、应用部位、采集方法,以及主要分布地区。对使用多部位提取植物药提取物的均加以说明。

2、[药材质量]:包括了不同产地、不同药用部位、不同采收季节、不同加工炮制方法、不同贮藏条件对有效成分含量的影响及比较资料,以及含有相同成分的同属植物的含量高低比较。

3、[产品规格]:以国际市场上客户需要的植物药提取物含量规格为主,还有很多客户要求的规格没有载入。关于产品的质量标准,因为国内外尚无统一的可执行标准所以没有编入。

4、[主要成分]:根据目前文献报道的研究资料,选择编入了已得到公认的有效成分的理化性质等资料。

5、[提取工艺]:最广泛收集了各品种提取工艺研究资料,以研究者的原始文献记载为主,并对多种工艺加以比较,结合多年的研究实践,对明显错误之处进行了修订,加入了部分收率和含量指标。

6、[质控要点]:一些适合于生产的工艺及结合在生产中常遇到的问题,对生产操作中应注意的事项进行了分析总结。

7、[功能与应用]:主要记载植物药提取物、或提取物有效部位、或有效单体的功效药理作用及其在医药领域的应用,同时对在其它领域,如保健食品、食品应用、食品添加剂等方面的应用也作了介绍。仅供参考,并不全面。

8、[参考文献]:主要分为两部分,单一品种的参考文献,列于品种后,常用参考文献列于全书后面。

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目录

 

二画

001  丁香                      1

002  人参                      3

003  八角茴香                  8

三画

004  三七                      10

005  三棵针                    13

006  三尖杉                    16

005  干姜(生姜)              19

008  大青叶(青黛)            22

009  大黄                      25

010  大蒜                      30

011  大豆                      34

012  山药                      38

013  山楂(山楂叶)            41

014  千层塔                    44

015  川芎                      46

016  川楝子                    49

017  小茴香                    50

018  女贞子                    52

019  马齿苋                    55

四画

020  木贼                      57

021  五味子                    58

022  五倍子                    63

023  云芝                      65

024  车前子                    66

025  月见草                    68

026  牛膝                      72

027 牛蒡子                     74

028  升麻                      76

029  化橘红                    78

030  丹参                      80

031  水飞蓟                    85

五画

032  玉竹                      88

033  甘草                      89

034  龙胆                      94

035  北豆根                   97

036  白芍                     99

037  白鲜皮                   102

038  白柳皮                   103

039  白屈菜                   105

040  冬虫夏草                 108

041  冬凌草                   112

042  玄参                     114

043  卡瓦胡椒                 115

六画

044  西洋参                   118

045  当归                     121

046  肉桂                     125

047  延胡索                   127

048  决明子                   131

049  防己                     133

050  红车轴草                 135

051  红曲米                   136

052  红景天                   138

053  红花                     141

054  灰树花                   143

055  百合                     148

七画

056  赤勺                     150

057  杜仲                     152

058  连翘                     155

059  沙棘                     156

060  灵芝                     159

061  陈皮                     164

062  补骨脂                   167

063  芹菜子                   169

064  花椒                     170

八画

065  青蒿                     173

066  青风藤                   176

067  青皮                     178

068  苦参                     180

069  苦瓜                     183

 

 

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070  金银花                  185

071  刺五加                  190

072  刺蒺藜                  193

073  刺梨                    195

074  罗汉果                  197

075  知母                    199

076  虎杖                    202

077  郁金                    205

078  垂盆草                  207

九画

079  南瓜子                  208

080  茯苓                    209

081  葫芦巴                  211

082  枳壳(枳实)            212

083  栀子                    216

084  枸杞子                  219

085  枸橘                    221

086  厚朴                    222

087  鸦胆子                  225

088  香菇                    227

089  姜黄                    229

090  穿心莲                  231

091  绞股蓝                  234

092  茶叶                    236

093  姬松茸                  238

094  贯叶连翘                240

095  树舌                    243

十画

096  桔梗                    245

097  荷叶                    247

098  柴胡                    249

099  积血草                  253

100  益母草                  255

101  桑叶                    259

102  蚕沙                    262

十一画

103  菊花                    263

104        黄芩                    265

105  黄芪                    269

106  黄连                    274

107  黄柏                    277

108  蛇床子                  280

109  银杏叶                  282

110  甜叶菊                  285

111  甜瓜蒂                  286

112  淫羊霍                  287

113  匙羹藤                  292

十二画

114  葛根                    293

115  葡萄子                  297

116  番泻叶                  298

117  番红花                  300

118  番茄                    301

119  紫锥菊                  303

十三画

120  蒲公英                  305

121  槐花                    307

122  雷公藤                  309

十四画 

123  簿荷                    311

124  辣椒                    313

 

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1.丁香

 

[药材来源]

本品为桃金娘科植物丁香Eugenia caryophllata Thunb.的干燥花蕾。当花蕾由绿色转红时采摘,晒干。主产于坦桑尼亚,马来西亚,印度尼西亚等地,我国广东省有少数出产。

[药材质量]

1.中国药典2000年版丁香项下规定,本品含丁香酚不得少于11.0%。

2.不同生长期丁香中化学成分的变化研究(1)

丁香花蕾中挥发油和乙醚提取部分的含量在成熟时期(生长4个月后)较之早期(生长2-3个月)为少,多酚化合物在成熟期无变化,但鞣质却有减少。总的碳水化合物的水解产物、粗纤维和灰分在成熟期含量有增加,但蛋白质含量基本无变化。丁香成熟期醋酸丁香酚浓度减少,丁香酚则增加,丁香烯含量无变化。挥发油的比重、旋光、折光率随花蕾的成熟而增加。

[产品规格]

1.丁香油含油量98%以上。

2.丁香酚含量98%以上。

[主要成分]

花蕾中约含有挥发油16-23%,挥发油中约含有丁香酚约70-87%,其次为乙酸酯丁香酚约含有10-15%,β-丁香烯是丁香特有的香气成分。丁香挥发油的比重为1.038-1.060。

丁香酚(Eugenol):分子式 C10H12O2 ,分子量164.20,无色或苍黄色液体,bp 255℃, mp -9.2℃至-9.1℃。几乎不溶于水,与乙醇、氯仿、乙醚及油可混溶,1ml溶于2ml70%乙醇,溶于冰醋酸。UVλmaxnm(E):281(2951),230(4074),206(20893)。(EtOH)

[提取工艺]

1.丁香中丁香酚的提取分离(2)

丁香花蕾粗粉,用水蒸汽蒸馏,得丁香挥发油。取挥发油5g,溶于含有5%氢氧化钾的稀乙醇溶液中,用乙醚提取,乙醚液中为非酚性成分,另行处理,碱溶液,用盐酸中和,用乙醚提取,乙醚提取液中为酸性成分,水层弃去,乙醚回收至少量,硅胶制备薄层纯化,乙烷:乙酸乙酯(85:15)为展开剂,得纯净的丁香酚。

2.丁香油中丁香酚的分离(3)

丁香油,加入氢氧化钠溶液提取,碱水层含丁香酚钠盐,油层用碱水洗涤,洗涤液与碱水层合并,直接通蒸汽加热蒸馏,蒸馏液为罗勒萜烯类。母液,用硫酸中和致弱酸性,静置分层,弃水层,油层用水洗涤至近中性,得粗丁香酚,然后减压分馏,真空度745-755mmHg,180℃-200℃分馏,开始馏分为水,中间馏分为丁香酚,最后馏分为碱性不溶物。

[功效与应用]

    丁香具有温中降逆,补肾助阳的功效,用于脾胃虚寒,呃逆呕吐,食少吐泻,心腹冷痛,肾虚阳痿。

1.缓和呕吐、胃痛及腹痛等。

2.香辛料,主要用于火腿、香肠、胶糖、巧克力布丁、甜点及调味料等。

[参考文献]

1)CA 1983;98:14421Y

 

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2)冀春茹,等  中药化学实验技术与实验  河南科技出版社  1986;3:324

3)李伯延  植物药有效成分的提取与分离  山西高校联合出版社  1993;383

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2.       人参

 

[药材来源]

本品为五加科植物人参 Panax ginseng C.A.Mey 的干燥根。秋季采挖,晒干或烘干称生晒参;蒸制后干燥为红参;栽培的为园参;野生的为野山参。主产于东北地区。其茎、叶、花和果都可以用于提取人参皂苷,秋季采收,晒干或烘干。

[药材质量]

1.中国药典2000年版人参项下规定,本品含人参皂苷Rg1和Re的总量不得少于0.25%,人参叶项下规定,本品含人参皂苷Rg1和Re的总量不得少于2.25%。

    2.据资料记载成品人参根的总皂苷含量为2-7%,一般为4%左右(5-6年生)。人参茎叶总皂苷的含量约为7-18%。

3.成品人参生长年限一般为5年以上,产地以吉林省长白山为最好,如吉林抚松、集安为人参地道药材产地。

4.人参不同药用部位总皂苷含量比较分析(1)

人参根(6年生)5.22%,人参须根(6年生)11.52%,人参根茎(6年生)17.46%,人参芽苞20.92%,人参茎3.47%,人参叶10.20%,人参花蕾6.40%,人参果肉21.83%,人参种子2.30%。以上检测药材均为吉林省左家的栽培人参。

5.人参根不同部位的人参皂苷含量比较(2)

周皮重量比为6.9%,含量为60%。韧皮部重量比为46.6%。含量为3.04%,木质部重量比为46.5%,含量为0.31%。

6.人参不同加工品人参皂苷含量比较分析(3)

生晒参一等7.06%,二等5.22%,三等4.85%,冷冻干燥7.30%,红参四支5.10%,红参五支3.40%,朝鲜红参4.50%,红参边条3.70%,糖参二等1.7-1.2%,白干参1.9%,红直须统货8.3-11.7%,红弯须12.0-13.6%,人参皮部(周皮,韧皮部)8.8%,人参心部(木质部)1.0%。

7.各种人参中皂苷含量比较,分别测定了不同产地人参皂苷中Rb1、Rb2、Rc、Rd、Re、Rg1的含量(%)(4)

生药名

来源

Rb1

Rb2

Rc

Rd

Re

Rg1

生晒参

抚松

0.56

0.30

0.25

0.13

0.30

0.46

西北旺

0.99

0.42

0.28

0.11

0.40

0.46

辽宁

0.82

0.41

0.33

0.11

0.19

0.54

红参

朝鲜

0.77

0.38

0.42

0.67

0.27

0.143

抚松

0.87

0.43

0.39

0.16

0.22

0.60

靖宇

0.51

0.29

0.20

0.45

0.53

0.70

西洋参

天津进口

5.22

0.099

0.62

0.63

2.35

0.56

未发霉红参

北京药材

0.44

0.19

0.15

0.73

0.15

0.34

发霉红参

北京药材

0.36

0.25

0.17

0.54

0.12

 

8.人参根不同生长年份的人参皂苷含量比较(2)

1年生1.51%,2年生2.22%,3年生2.77%,4年生3.28%,5年生3.82%,6年生4.74%。

9.人参地下部分以人参皂苷-Rb、-Rc、-Rg含量较高,人参皂苷-Rd含量较少,人参地

 

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上部分均以人参皂苷-Re和-Rg含量较高,其中以花蕾中人参皂苷-Re最高。

10.不同产地人参茎叶中总皂苷含量比较(均为5年生)(5)

产地

吉林集安县

吉林抚松县

吉林辉南县

吉林特产所(6年生)

吉林靖宇县

辽宁恒仁县

黑龙江省密山县

含量(%)

7.70

10.50

13.5

10.20

16.30

11.10

7.15

11.不同状态人参叶总皂苷的含量比较(5)

状态

正常鲜叶

霜打参叶

干枯参叶

含量(%)

17.40

16.70

14.80

[产品规格]

1.人参根提取物人参总皂苷含量要求分别为8%、14%、16%、20%,也有含量更高或提纯单体皂苷的客户要求规格。(UV检测)

2.人参茎叶提取物人参总皂苷含量要求分别为20%、40%、80%、90%以上的产品规格。(UV检测)

3.人参根人参多糖含量要求40%以上。(UV检测)

[主要成分]

1.人参皂苷:目前从白参、红参、生晒参中共分离出30余种人参皂苷(约29种)。已分离出的皂苷有人参皂苷(ginsenoside)Ro、Ra、Rb1、Rb2、Rb3、Rc、Rd、Re、Rf、20-葡萄糖-Rf、Rg1、Rg2、Rg3及Rh等14种,依其皂苷元的不同,可分为三类:20S-原人参二醇(protopanaxadiol)类:人参皂苷Rb1、Rb2、Rb3、Rc、Rd。20S-原人参三醇(protopanaxatriol)类:人参皂苷Re、Rf、20-葡萄糖-Rf、Rg1、Rg2、Rh。 齐墩果酸(oleanolic acid)类:人参皂苷Ro。以上1、2两类属于达玛脂烷(damarane)系皂苷,用酸水解后,由于发生差向异构,分别得到人参二醇(panaxadiol)与人参三醇(panaxatriol),而不能得到真正的皂苷元20S-原人参二醇与20S-原人参三醇。
    人参皂苷亦有命名为panaxoside A、B、C、D、E、F的,其中A、B、C水解得人参三醇,D、E、F水解得人参二醇。
    人参总皂苷的含量因药用部位、加工方法、栽培年限和产地而异。据报导:侧根含6.5~12.0%,白参含2.0~3.5%,红参含3.8~4.9%,白参须含9.3-12.3%,红参须含8.3~11.7%,1~6年生人参含2.0~3.5%,人参幼苗根含3.0%,参皮含8.0~8.8%,人参叶含7.6~12.6%,花蕾含15.0%,种子含0.7%。其中各种皂苷的含量亦因部位而有差异:白参须;红参须含皂苷Rb1、Rb2和Re约4%,白参、红参仅含0.4~0.5%,但白参和红参中所含皂苷Rg1较白参须、红参须为多。

 人参根总皂苷酸解,可以得到约相当于生药2.16%的总皂苷元,按苷元分为齐墩果酸型、原人参二醇型和原人参三醇型。

人参皂苷大多数为白色无定形粉末或无色结晶,味微甘苦,具有吸湿性。一般对酸不稳定(人参皂苷Ro除外),弱酸下即可水解,但水解后得不到真正的原形皂苷元。人参皂苷易溶于水、甲醇、乙醇,可溶于正丁醇、醋酸、乙酸乙酯,不溶于乙醚、苯,具有光学活性,多呈右旋光性。水溶液振摇产生强烈泡沫。

红参另含有特有成分20(S)-人参皂苷-3Rg3、20(R)-人参皂苷Rg2、20(R)-人参皂苷Rh1、人参皂苷Rh2,挥发性成分人参炔三醇(panaxytriol)。此外,有人又从红参中分离出即能防腐又有解热镇痛作用的水杨酰胺(salicymide)。这些成分为加工成的红参赋于新的意义。20(S)—人参皂苷Rh2是红参特有的成分,人参根中不含有,但茎叶中含有。其中红参中大约含有十万分之一。可以使用红参制备人参总皂苷,总皂苷提纯制备人参二醇组

 

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皂苷,再进行降解制备20(S)—人参皂苷Rh2,含量较高的提取物一般含量可以达到28.41%,27.84%或者29.07%。

2.人参多糖:人参根含有8.7%的水溶性多糖和7.8-10%的碱溶性多糖,其中80%为人参淀粉,20%为人参果胶,少量为糖蛋白。

3. 人参的地上部分含黄酮类化合物,称人参黄苷(panasenoside)、三叶苷(trifolin)、山柰醇、β-谷甾醇及糖类等。

4. 人参除含多种皂苷外,尚含人参炔醇(panaxynol)、β-榄香烯(elemene)等挥发性成分,以及单糖(葡萄糖、果糖等)、双糖(蔗糖、麦芽糖等)、三聚糖、低分子脏、多种氨基酸(苏氨酸、β-氨基丁酸、β-氨基异丁酸)、延胡索酸、琥珀酸、马来酸、苹果酸、枸橼酸、酒石酸;还含软脂酸、硬脂酸、亚油酸、胆碱,维生素B、C,果胶,β-谷甾醇及其葡萄糖苷等。

[提取工艺]

1.人参根中人参总皂苷的提取方法

人参根干燥粗粉,每次加入10倍量70%乙醇,回流提取四次,每次回流1h,过滤后合并四次提取液,减压回收乙醇后放冷,过滤,滤液浓缩后加入乙醇使含醇量达70%,放置醇沉6h以上,过滤,滤液回收乙醇,真空浓缩,喷雾干燥,得人参总皂苷粗提物。或将醇沉液回收乙醇后的膏状物加入适量热水溶解,用正丁醇萃取四次,萃取液回收正丁醇,减压浓缩干燥.或向回收正丁醇浓缩液中加入丙酮,使总皂苷沉淀析出,过滤沉淀物,直接真空干燥,或加少量水溶解后喷雾干燥。可以得不同含量的人参总皂苷粗提物.

2.人参根中人参总皂苷的大孔树脂吸附提取方法

人参根干燥粗粉,每次加入 8倍量85%乙醇,温浸三次,每次3-5h,合并温浸液减压浓缩,回收乙醇至无醇味,加入少量热水溶解,放置后过滤,滤除不溶物,浓缩液通过D型大孔吸附树脂柱,树脂与药材的用量比为1Kg药材用0.2-0.5Kg树脂,吸附后的树脂柱用蒸馏水洗至色淡,除去糖类等水溶性杂质,然后用70%乙醇洗脱,收集洗脱液,至8%香草醛试剂薄层检查无皂苷反应为止,洗脱液回收乙醇后,浓缩液真空浓缩干燥或喷雾干燥.

树脂柱的预处理:将D101A型和D201型大孔吸附树脂,用丙酮浸泡数天后,用乙醇或甲醇洗至无残渣,然后以蒸馏水冲洗数遍,以1:1混合,湿法装柱,蒸馏水预洗。

3.人参茎叶总皂苷的提取方法

人参干燥茎叶,每次加入10倍量15%乙醇回流提取2次,每次回流1.5h,提取液过滤后合并,减压浓缩,浓缩液加乙醇使含醇量75%,放置冷却后过滤,弃沉淀物,回收乙醇,水层浓缩干燥或进行下部分离,直接喷雾干燥,收率为18-22%,含量约为20-40%。水层进行分离,采用正丁醇萃取3次,萃取液回收正丁醇,浓缩干燥,收率为7-13%,含量为60-70%。萃取液过活性炭柱和中性氧化铝柱去杂质和农药残留,回收正丁醇浓缩干燥,收率为6-9%,含量约为70-85%。水层用大孔吸附树脂分离,水层加入氯化钠使之含盐量达4%,通过D101A型大孔吸附树脂吸附,用蒸馏水洗出水溶性杂质,用60%乙醇洗脱,洗脱液回收干燥,收率8-10%,含量约为75-80%。

粗皂苷溶于正丁醇中,流经氧化铝干柱,氧化铝用量为正丁醇液的3-6%(g/ml),可以除去农药残留。

4.人参根中人参多糖的提取方法(6)

人参根或根废渣(提取总皂苷后的药渣),切碎后,用沸水提取2次,每次2-3h,滤液浓缩后加入 3-4倍量乙醇,使含醇量为70%-75%.醇沉淀物为人参粗多糖,收率约为40%(原根重量比)。

 

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如将提取液静置放冷,产生大量白色沉淀物,为淀粉类,滤取上清液,用乙醇反复醇析,得可溶于冷水的人参粗多糖,干燥后收率约为8-10%(根重比),含多糖约为89%左右,另含5%的蛋白质,其余为灰分。

5.人参根中总皂苷提取方法比较与提取工艺优选

5.1.渗漉法:人参粗粉50g,用70%乙醇润湿后装入渗漉筒,加溶剂浸泡2h后,开始渗漉,流速3ml/kg.min,收集渗漉液400ml,减压回收乙醇浓缩至1ml含人参药材1g,检测总皂苷含量 2.66%。

5.2.冷浸法:人参粗粉10g,分别加8倍量70%乙醇冷浸两次,每次3d,过滤,合并滤液减压回收乙醇,浓缩至1ml含人参药材1g,检测总皂苷含量,1.97%。

5.3.水煎法:人参粗粉10g,分别加水8倍量煎煮2次,每次2h,过滤,合并滤液,浓缩至1ml含人参药材1g,总皂苷含量2.18%。