3 纤维素酶在中药成分提取中的应用现状
虽然目前纤维素酶用于植物药效成分提取的研究尚不多见,但得出的结果比较一致,即酶解预处理能明显提高植物药有效成分的提取率。
沈爱英等用由纤维素酶!果胶酶和蛋白酶按一定比例组成的复合酶,对姬松茸子实体酶解预处理后用热水浸提,多糖提取率为15。7%;所需时间为单纯热水浸提的一半,而提取率明显高于水浸提和酸、碱浸提。刘佳佳等在提取金银花绿原酸时,增加了纤维素酶解工艺,结果能显著提高金银花提取物得率和绿原酸得率,最大可使绿原酸得率提高25。97%。赵宁等在提取干红辣椒中辣椒素的研究中,得出结果:酶法提取工艺比传统丙酮浸提法辣椒素产量提高了30%。马田田用黄柏提取小檗碱,在纤维素酶的作用下,小檗碱的收率平均提高0。2856%,P值小于0。05,与未加酶法相比有显著差异。杨军宣等在三七的提取中用纤维素酶、三七总皂甙提取率提高23。5%。奚奇辉和王辉等分别用竹叶和银杏叶提取黄酮,增加了纤维素酶处理步骤后,其含量比原方法分别提高23。5%和55。69%。
纤维素大分子中的β-1,4-糖苷键是一种缩醛键,对酸特别敏感。因此目前常用的浓硫酸水解也能对纤维素造成一定的破坏。酶解与浓硫酸水解对药效成分的提取率是否有明显差异?对此,张彩霞等学者也做了一些工作。她们在用穿山龙提取薯蓣皂甙元的研究中,对比了酶法和酸法的提取效果,经过五次实验,结果均为酶法的提取率明显高于浓硫酸法。
在提取成分分析方面,也有学者做一些工作。杨军宣等分别用酶工艺和75%乙醇工艺提取三七总皂甙,其产物经薄层层析分析,两种方法所提出的成分一致。马田田用黄柏提取小檗碱也做了同样的试验,取对照品盐酸小檗碱、加酶提取物和未加酶提取物做薄层层析,两种提取方法所得成分一致,与对照品相同。张彩霞等在纤维素酶用于穿山龙中薯蓣皂甙元的提取实验中,将薯蓣皂甙元对照品、加酶组与未加酶组工艺得到的提取物结晶,在同一硅胶G薄层板上展开,通过斑点的比较证明,两种提取方法所得成分一致,与对照品相同,并且加酶组提取物有一定纯度。由此表明,纤维素酶用于中药有效成分的提取,对提取物成分影响小,而且纯度也高。
4 应用纤维素酶于中药成分提取中的优点
纤维素酶解提取过程大致可分为两个步骤:一是酶解破壁。用纤维素酶降解细胞表面结构及胞章连接物,部分胞内物质溶出;二是有效成分的提取。通过提高温度等方法灭酶,用溶剂浸提有效成分。
传统的水、酸、碱、有机溶剂提取方法是利用浓度梯度使存在于植物药纤维组织之内的有效成分逐步扩散到提取溶剂中,受植物细胞壁纤维组织的屏障作用,往往萃取时间长,需要使用大量溶剂,而且提取率较低,尤其是以富含纤维素的根、茎、皮类药材为原料提取时,纤维素的屏障作用更为突出。植物细胞壁的主要成分是纤维素,恰当地利用纤维素酶处理,可使细胞壁发生不同程度的改变,如软化、膨胀和崩溃等,从而可改变细胞壁的通透性,提高中药成分的提取率,有利于壁内的药效成分溶出,从而提高药效成分的提取率。
纤维素酶用于中药有效成分的提取的优点有:(1)纤维素酶预处理能显著提高药效成分的提取率,而且操作简便易行,对设备要求不高。(2)纤维素酶水解条件温和,降低了随后的溶剂提取的难度,使整个提取工艺条件温和化,有助于保持药效成分的原有性质。比如植物药经醇处理后,其成分已发生了不同程度的改变或丢失,以至直接影响中药制剂的药理作用及疗效,用纤维素酶预处理后,可用水或其他溶剂代替醇,从而最大限度地保持药效成分的原有性质"再如一些植物药中含特定立体旋光结构的真菌类多糖,在提取中有时需用酸处理,由于酸能破坏多糖的苷键而形成较多的单糖和低聚糖,从而使构象。(3)“仿生化提取”是近几年提出的中药成分提取的构想。为了克服传统的高温煎煮对活性成分药效的影响,这一构想提出把提取温度降至接近人体温度,低温存在的问题是不利于植物药纤维素的破坏,纤维素酶能担此重任,能在低温下迅速有效地破坏纤维素,有助于实现中药有效成分的低温提取。
诚然,纤维素酶应用于中药成分的提取是一个比较新的课题。目前仍存在着一些问题,包括纤维素酶活性低的问题,这是制约纤维素酶应用的最大因素。人们已着手选育性能优良的产酶菌株,特别是高温、广适pH值等一些极端环境中菌株的筛选,同时也对菌株进行常规理化诱变、基因重组、基因定位突变等方面的工作,以便构建高酶活的菌株,且已有一些成功的报道。
5 展望
海洋占地球表面积的70%,海洋细菌数量庞大,极具多样性。与陆地细菌截然不同,海洋菌生活在诸如高盐度、高压、低营养、低温(特别是深海)或局部高温、无光照以及不同的生物之间等特殊甚至极端环境中,具有独特的代谢方式,其产纤维素酶的能力与特性有待发掘。海洋细菌产生的酶在高盐度下有活性,所产纤维素酶能分泌到胞外,并且产酶种类较多。因此,对海洋细菌展开广泛深入的研究,有希望获得有较高应用价值的菌株。
在不久的将来,随着纤维素酶的研究深入,纤维素酶必将在中药有效成分的提取中发挥强有力的作用。在中药现代化进程中,用纤维素酶对中药进行提取前处理,符合“仿生化提取”的观念,能改善提取工艺,提高中药品质,有很好的应用前景。