超临界流体萃取(Supercritical Fluid Extraction,SFE)技术是20世纪70年代末80年代初发展起来的一项新型分离技术。虽相对于传统的分离技术起步晚,但是研究发展较快,应用日益广泛。由最初的萃取分离不断向其它诸多领域深入,如分离工程、反应工程、环境工程等。而今已勿庸置疑的成为中药新药研发中最重要的关键技术之一。
1 SFE 技术在中药新药研发中的应用
1 . 1 在中药提取物( 有效部位)研究中的应用:超临界流体萃取有效部位相关成果较多,往往提取物本身就是产品(标准提取物),只要达到标准,便可进入市场。
1.2 在中药化学成分( 组分) 研究中的应用:超临界CO2 萃取(SFE-CO2)技术进行中草药化学成分的研究,与传统溶剂法比较,可在简化提取分离工艺的同时得到一些传统方法得不到的组分,而对有效成分的萃取率大大高于传统提取法,对中药化学成分(组分)的研究有着积极的意义。在红豆杉紫杉烷类化学成分的研究中,进行红豆杉中紫杉烷类成分的提取分离,传统的植物化学分离要得到单体难度大、步骤繁琐。此过程中,要用多种有毒有机溶剂。而用SFE-CO2 对云南红豆杉(Taxusyunnensis)的化学成分进行3 h 提取所得粗浸膏,只需进行一次硅胶柱层析就能得到6个紫杉烷类单体和2 个其它单体,UV、IR、1H-NMR 和13C-NMR、MS等光谱分析和化学鉴定为紫杉醇(taxol),taxuchin A,taxinineE,taxinine J,baccatin,1-hydroxybaccatin 及β - 谷甾醇和硬脂酸-1- 甘油酯。在姜黄(Curcuma longa)油化学成分的研究中采用SFE-CO2 技术,对所得的姜黄油进行GC / MS分离鉴定,确定了包括姜黄酮在内的26 个成分。在进行中药挥发油或脂肪油化学成分的研究中,采用SFE-CO2技术得到总成分后,直接进行GCMS-计算机联用技术分析,即可分析鉴定油中化学成分。采用SFECO2 技术提取黄花蒿、当归等挥发油,能提取分离出水蒸汽蒸馏法提取不出的成分。
1 . 3 联用技术的应用:单独采用SFE技术往往满足不了高纯度的要求。为此,人们进行了工艺改造,开发了SFE 技术与其他分离手段的联用。美国Schaeffer 等人用SFE技术从豆科植物美丽猪屎豆种子中萃取得到纯度为50% 单猪屎豆碱,然后结合阳离子交换树脂进行分离纯化,可将纯度提高到95%。意大利的Fabio 等人采用浓缩富集、离心分离、冷冻干燥等工艺从苜蓿中分离得到富含胡萝卜素和叶黄素的浓缩物,而后联用SFE 工艺,分别得到胡萝卜素和叶黄素。采用国产10L × 2SFE-CO2 装置及平板超滤器等联合生产工艺设备,以含量为10%~14% 的银杏黄酮粗品为原料,经联合工艺处理,得到黄酮含量大于30%、内酯为6%~8% 的产品。经检测,产品各指标均能达到国际质量标准。从银杏中提取银杏黄酮的方法中,单一溶剂法产物有残留,纯度难以提高,纯化工艺复杂,成本高;而单一SFE-CO2 法提取率低。如联合应用溶剂法和SFE-CO2法,则可避免和克服二者存在的问题和困难,省时省料,大大降低了生产成本。从获取蒜油的得率和品质上讲,SFE-CO2 法是最有效的,但就工业化而言,操作技术上有难点,大蒜头在高压萃取釜中难以实现连续加料,浆状蒜泥粘度大,且蒜头规模化打浆属放热过程,蒜素损失严重。臧志清等提出,由溶剂浸出与SFE-CO2 提纯结合提取的工艺。先用乙醇浸出,获取大蒜浸出液,再经SFE-CO2连续萃取分离大蒜精油,实现连续稳定的高压萃取操作。
1 . 4 在复方中药新药研发中的应用:中药复方是传统中药的最主要的、也是中药与国际接轨难度最大的部分。迄今大量的研发工作几乎都集中在单味药物的提取方面,而中药复方由于其成分多而复杂,且各成分之间可能存在协同或拮抗作用,药理作用复杂。因此,利用SFE 技术研究复方难度较大,国内的研究报道也很少。但可以预计采用这种分离技术能为中草药应用开辟出更为广阔的新领域。在对几味单方中药SFE 技术研究( 包括药效学) 的基础上,用SFE 技术对结合传统中医理论组成的复方新药研发过程中,葛发欢等人首次用SFE-CO2 技术对中药复方进行研究,并发现在合适的SFE-CO2 参数条件下,按处方比例混合四味中药一起提取,四味中药中的有效成分均被提出,有效部位( 浸膏) 收率比单味提取有所增加,复方浸膏收率比单味浸膏收率高。这有可能是因为复方提取时,一些中药成分的提取由于互溶作用, 促进其它中药成分的提取。按照此类中药复方的传统用药和提取方法,进行了该复方的传统提取,发现此复方浸膏的收率比SFE 高0.34 倍,然而其中有效成分,比SFE 低近40倍。这说明传统复方提取杂质多, 有效成分少, 外观颜色差, 且批与批间重复性较差,而复方的SFE,有效成分高度浓缩, 杂质少, 外观颜色较好,各批次之间重复性较好;药效学证明该复方的SFE 有效部位,具有传统中医所要求的药效,且复方后具有协同补充效果。研究证明,中药复方的研究与开发可以应用SFE 新技术,是改进中药复方生产工艺的有效途径,其工业化应用将有可能对中药复方的提取带来革命性的进展。
1 . 5 在中药质量标准化研究中的应用:质量标准是影响中药进入国际市场的又一重要因素。采用先进、准确的分析方法进行中药质量控制有利于中药现代化。曾有报道,分析型SFE-CO2 或超临界色谱用于药物分析具有省时、样品用量少、条件易于控制、不分解、不污染样品等优点,特别是能从复杂组分中分离、鉴定痕量组分。因此,对成分复杂的中药特别是复方中药的分析尤为适用。特别是它应用于分析更能为准确客观评价所要分析的有效成分的含量。
2 SFE 技术在中药新药研发过程中的应用局限性及应注意的问题
2 . 1 在中药新药研发过程中的应用局限性:当然SFE 技术对中药的活性成分提取也不是万能的,它同样具有自身固有的局限性:
2.1.1 SFE 技术的普适性不好。由于CO2的非极性和低分子量的特点,SFE-CO2 主要适合那些非极性或弱极性、分子量小的物质(如油脂、挥发油等) 的萃取。对于极性强、分子量较大的物质(如多糖类、皂苷类、黄酮类等) 的萃取,则有难度,要加提携剂或较高压力下分段进行萃取。不过目前国外已有报道应用全氟聚醚碳酸铵(PEPE)使SFE技术扩展到水溶性体系,使难以提取的强极性化合物如蛋白等由SFE 萃取。 |