提取是指利用適當的溶媒和方法,從原料藥材中將可溶性有效成分浸出的過程。中藥材中所含成分很復雜,可分為:有效成分,指起主要藥效的物質,如生物堿、普、揮發油等;輔助成分,指本身沒有特殊的療效,但能增強或緩和有效成分作用的物質;無效成分,指本身無效或有害的成分。中藥提取過程就是一個將不銹鋼提取設備工藝原理、物料性能及操作方法有機結合的過程。
1、中藥材溶劑提取的工藝原理
中藥提取的工藝過程是溶媒進入藥材的細胞組織、溶解或分散其有效成分,變為浸出液的過程。
在浸潤、滲透階段,溶媒首先附著于藥材表面,使之濕潤,然后通過毛細管和細胞間隙滲入細胞內,這種濕潤作用對于浸出有很大的影響,中藥材不能被浸出溶媒濕潤,浸出也就無法進行。因此,在生產中用洗藥和提取前的浸泡來代替潤藥工序是不妥的。浸泡時間短不能達到潤透的效果,浸泡時間長植物細胞內的水解酶會分解藥材中的有效成分。如果提取的有效成分在植物細胞內,還可在潤藥后用微波干燥滅菌機對中藥材進行植物細胞“破壁”。細胞壁是植物細胞獨有的,它韌性較大。利用微波進行植物細胞破壁的原理是:植物堅硬的細胞壁保護著原生質體,并且維持著細胞的一定形狀,它的主要成分是纖維素。大多數植物細胞中都有一個或幾個液泡,液泡中充滿了液體。植物細胞內的極性水分子是微波能作用的介質,細胞內的水分子可以最大限度地吸收微波能,水分子在微波能的作用下迅速汽化使植物細胞壁破裂,這就為植物細胞內的有效成分在提取過程中的浸出創造了條件。對植物細胞進行破壁的目的,就是獲取植物細胞內的有效成分。因中藥材成分復雜,是否需要進行植物細胞破壁,要根據提取的目標和工藝驗證來確定。
中藥材在提取過程中要經過浸潤、溶解、擴散、置換等幾個階段,浸潤是溶解、擴散、置換的前提。在提取過程中溶媒通過毛細管和細胞間隙進入細胞組織后與經解析的各種成分接觸,使其溶入溶媒中,這一過程稱為溶解階段。當溶媒在細胞中溶解大量可溶性物質后,細胞內溶液濃度顯著提高,使細胞內外出現濃度差和滲透壓差,細胞內高濃度的溶液可不斷向低濃度方向擴散。由于滲透壓的作用,溶媒又不斷進入細胞內,以平衡其滲透壓,這一過程稱為擴散階段。在中藥材提取過程中幾個階段往往是交叉進行的,這就要求在不銹鋼多功能提取罐操作過程中要根據工藝要求,經過工藝設備驗證,來確定設備操作過程中的操作順序、溫度、壓力、時間等參數。以達到盡可能多地提取有效成分,以保證每批提取物的質量均一性,降低生產成本的目的。
2、常用的提取溶媒
在提取過程中,溶媒的選擇對提取效果有顯著影響,使用不同的溶媒設備操作的方法也不相同。在中草藥提取中常用的溶媒有水和乙醇。
作為常用的浸出溶媒水,經濟易得,極性大而溶解范圍廣。同時,水的選擇性差,在提取過程中會提出大量的無效成分。藥材中的生物堿類、普類,有機酸鹽、蹂質、蛋白質、糖、樹膠、色素、多糖類以及酶和少量揮發油都能被水浸出。水的質量對提取液的質量也有一定影響,最好用經過凈化和軟化處理的純凈水做提取溶媒。
乙醇為半極性溶煤。用乙醇提取可減少藥材中粘液質、淀粉、蛋白質等雜質的浸出。乙醇的溶解性能介于極性與非極性之間,既能溶解水溶性的某些成分,又能溶解非極性溶媒所溶解的一些成分。乙醇做溶媒也有一定的缺陷,乙醇具有藥理作用,價格貴,易燃易爆。
在中草藥提取工藝中,用乙醇作為提取溶媒時,乙醇的濃度要以能浸出有效成分、滿足工藝需要為度。不宜盲目地使用過高濃度的乙醇,一般用90%以上的乙醇提取揮發油、有機酸、樹脂、葉綠素等。用50%~70%的乙醇提取生物堿、普類等。用50%以下的乙醇提取苦味質、蔥醒化合物等。因用乙醇做溶媒進行提取時涉及設備操作方法及乙醇回收的問題,所以,在廠房設計、設備選型和操作上應有不同的要求。醇提車間要按防爆要求設計施工,所有電器設備必須符合防爆要求,屋面要用軸流風機來降低室內乙醇氣體的濃度,同時要配備乙醇回收和儲存設備。
3、影響提取效果的因素
3.1、藥材粉碎度的影響
如以水做溶媒時,藥材易吸水膨脹,提取時藥材可粉碎得粗一些,或者切成薄片和小段。提取設備應采用排渣口大的直桶式或倒錐型提取罐。用乙醇作溶媒時,因乙醇對藥材膨脹的小,中藥材可粉成粗粉以提高提取效果。
3.2、提取時間的影響
一般提取量與提取時間成正比,但經一定時間后,擴散達到平衡時,時間即不再起作用。多功能提取設備提取時間對提取液的質量也有影響,時間過短,達不到浸出目的;時間過長,揮發性成分損失過大,提取液中雜質也會增多。確定提取時間的長短,應根據提取方式、投料量多少和藥材性質。一般比較堅實及成分不易提出的藥材,可適當地延長提取時間;含揮發性成分和質地脆弱而有效成分易于提出的藥材,則可適當減少提取時間。
3.3、提取溫度的影響
高溫能使植物纖維組織軟化、細胞內蛋白質凝固、酶被破壞。沸騰可增加物質的溶解和擴散速度,有利于浸出。但過高的溫度也會使某些有效成分受到破壞而失效,同時高溫提取時,無效成分、輔助成分的浸出量也會增多。這不僅會增加提取物中的雜質,而且會給后期的精制造成困難,特別是在口服液和注射劑生產中會影響產品的澄明度。所以,在提取工藝考核時要以有效成分轉移率作為主要指標,在設備操作時,一定要合理地使用罐內明汽和夾層加熱,防止在提取罐的底部形成過熱的區域和藥材冷堆。在使用底部只有明汽加熱,沒有夾層加熱的多功能提取罐時,可采取強制循環的方式來消除提取罐底部的過熱區域和藥材冷堆。
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