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超高压技术在中药有效成分提取中的优势 合肥工业大学大型超高压冷杀菌设备产业化应用组 王总监163.com 中药所含的成分十分复杂，既有有效成分，又有无效成分，而有效成分多为细胞内物质。有效成分的提取实际上是目标成分从细胞内释放，经多孔细胞膜壁扩散到溶剂中的过程，无论是那种提取方式，目的都是强化目标成分从基质向提取溶剂的扩散，同时保持目标成分的活性。为了提高中药的治疗效果，降低不良反应，选择合理的提取工艺是非常重要的。目前，中药常用的提取方法有煎煮法、浸渍法、回流提取法、索氏提取法等，这些方法存在能耗高、溶剂消耗大、周期长、工序多、提取率不高等问题，制约了中药现代化的发展。为了克服这些不足，寻求一种新的高效、快速、方便、自动化的提取方法显得极为重要。超高压提取技术的出现顺应了这一发展趋势的要求。超高压技术应用领域非常广泛，为生物、医药和食品工程的科学研究、产品开发、工艺革新提供了新的平台。超高压技术最初应用于食品保鲜、食品品质改良、食品安全控制、食品乳化和成型等方面，并由此推动了相关生物技术的应用基础研究。这些研究已经由食品领域扩展到医药领域，并渗透到了生物化学、分子生物学、细胞生物学和物理化学等学科的基础性研究。随着应用范围的逐渐增加和技术发展的日趋成熟，超高压技术开始应用于中药有效成分的提取。本文对其超高压提取的基本原理、方法、设备、工艺流程、主要特点以及在中药有效成分提取中的应用进行综述。 1 超高压提取的基本原理 一般中药提取可分两个过程：一是药材浸润和溶质溶解过程；二是溶质的扩散过程。药材浸润和溶质溶解过程就是溶剂通过药材颗粒表面进入细胞内，使细胞内部充满溶剂，从而使其中的可溶物逐步溶解于溶剂中，形成溶液。药材颗粒表面有宏观毛细孔，也有微观毛细孔，还有封闭的毛细孔。药材浸润过程中溶剂首先充满宏观毛细孔、微观毛细孔和封闭毛细孔，同时还有通过细胞壁的渗透和扩散。药材浸润和溶质溶解过程的速度与溶剂性质，固体药材内毛细孔状况、大小、分布，细胞壁的结构和性质，以及药材的表面状态、比表面积、提取温度、压力等因素有关，一般说温度越高，压力越大，浸润速度越快。 超高压提取过程压力对提取效率的影响可以从以下不同阶段加以说明。升压阶段：压力在几分钟内（一般小于5 min)迅速由常压升为几百兆帕，固体组织细胞内外形成了超高的压力差，提取溶剂在超高压力推动下迅速渗透到植物内部维管束和腺细胞内。随着压力迅速升高，细胞体积被压缩，如果超过其形变极限，会导致细胞破裂，细胞内的物质与溶剂接触被溶解；如果没有超过细胞的形变极限，提取溶剂在高压作用下，进入植物细胞内，有效成分溶解在提取溶剂中。保压阶段：超高压力引起体系的体积变化，推动了化学平衡的移动，溶剂的渗透、溶质的溶解快速达到平衡。因此保压阶段时间很短，一般几分钟之内即可完成。卸压阶段：卸压一般在几秒钟之内即可完成（一般卸压时间＜2s），组织细胞的压力从几百兆帕的超高压迅速减小为常压，在反方向压力作用下，发生流体以及药物基质体积的爆破膨胀，对细胞壁、细胞膜、质膜、核膜、液泡、微管等形成强烈的冲击致使发生变形。如果变形超过了其变形极限，导致细胞结构出现松散、孔洞、破裂等结构变化，有效成分和溶剂充分接触，溶解了有效成分的溶液会向细胞外迅速扩散；如果在反方向压力作用下细胞壁的变形没有超过其变形极限（在高压作用下通透性增大），细胞内部已经溶解了有效成分的溶剂在高渗透压差下快速转移到细胞外，达到提取的目的。在流体吸收外界施加的压缩能一定（压力一定）的情况下，卸压时间越短，细胞内流体在向外扩散的同时产生的冲击力越强，引起的湍动效应越强烈，形成的孔洞、碎片越多，一定质量的药物基质的有效比表面会越大，有效成分扩散的传质阻力就会越小、与溶剂接触也就会更充分，提取效率会更高。 2 方法及设备 2.1　提取方法 2.1.1　样品的预处理：预处理是超高压提取工艺的第一步，大多数样品都需要在提取前进行预处理。预处理步骤包括干燥、粉碎、脱脂、浸泡等。 干燥：对一些含水的样品，水分的存在会阻碍非极性有机溶剂与被提取物的接触，常用的干燥方法是烘干，对于热不稳定成分的干燥常采用减压烘干。或者使用干燥剂进行预处理，常用的干燥剂主要有硅藻土、无水硫酸钠和纤维等。 粉碎：一般来讲样品的比表面积越大，与溶剂的接触面积越大，提取越充分。因此对于粒径较大、质地比较坚硬的样品在提取前一般需要适当的粉碎，粉碎后的粒径应小于0.5 mm，超高压提取虽然溶剂的渗透、溶质的扩散主要由压力差提供传质动力，对颗粒度的要求不太严格，但粉碎同样利于提高提取效率。 脱脂：对于水溶性成分的