专利名称：微波诱导萃取中药有效成份的方法
技术领域：
本发明涉及中药有效成份的提取方法，具体涉及采用微波诱导萃取中药有效成份的方法。
本发明公开的微波诱导萃取中药有效成份的方法包括下列步骤(1)将中药材粉碎至0～100目，用原料量与溶剂量之比为1∶4～20w/w的溶剂浸泡0.1～5小时；(2)将上述物料投入常压微波萃取器中，在微波功率为85～850w/L、辐射时间为1～60min条件下，微波萃取；(3)分离上述萃取液，浓缩，即得有效成份提取物。
本发明所述的溶剂选自极性和非极性溶剂系统，如水、乙醇、甲醇、正丁醇、氯仿、丙酮、环己烷等，优选水—乙醇系统。
下面结合中药葛根中总黄酮和葛根素的提取，进一步描述本发明的技术方案。
葛根为豆科葛属植物野葛Pueraria lobata(Willd)Ohwi或干葛藤P.thomsonii Benth的干燥根，该药始载于《神农本草经》，列为中品，历代本草均有记载，为常用中药之一。具解肌退热、生津、透疹、升阳止泻等功效。药理研究表明，葛根主要含黄酮(flavonoid)类成分，如葛根素(Puerarin)、大豆甙元、大豆甙等，它们能改善冠脉、脑和外周血循环，抑制血小板聚集，降低血压，降低心肌耗氧量，对梗塞心肌的代谢有良好影响。
长期以来，对于葛根中有效成分的提取方法，一直停留在传统加热方法的乙醇回流方式上。具体操作为葛根饮片，用95％乙醇回流三次，乙醇用量为药材的8～10倍，每次1.5小时，滤过，合并滤液，减压回收乙醇，最后真空干燥至干浸膏。该方式的不足之处在于①加热时间长，需要至少270分钟；②溶媒消耗量大，需要至少24倍原药材量的乙醇；③由于加热时间较长，使某些大分子的物质一起溶出，造成后续操作分离上的困难，也使有效物质的溶出量相对较低。本发明以葛根为原料对微波萃取有效成份作了一系列研究。
由于微波诱导萃取是一个复杂过程，对于其机理的探索还有待完善。我们通过预初实验，选择了微波功率、微波辐射时间、溶剂用量、原料粉碎度、浸泡时间等因素作为微波萃取参数，并分别将各个参数对微波诱导萃取葛根中有效成分的影响进行考察。
1.实验设备、原料及试剂实验用的微波萃取器是由Whirlpool产品经专业技术结合中药萃取特点改进而成。微波功率可调，有时间设置，并安装回流冷凝管，系统温度可通过远红外测温仪测定。粉碎机为上海视桥电器五金厂生产的GM电磁振动给料机。
紫外测试设备为UV-2102PCS型紫外可见分光光度计，UNICO(上海)仪器有限公司生产。高效液相色谱测试设备为美国Waters510HPLC Pump、Waters TM 996PDA检测器、色谱工作站Millennium32软件、色谱柱为Shim-pack VP-ODS色谱柱(3.5μm，4.6mm×150mm)。
原料药葛根(产地湖南)购自上海保康中药材饮片厂，经上海中药研究所鉴定，符合《中国药典》规定，为豆科葛属植物野葛Puerarialobata(Wild.)Ohwi的干燥根。
葛根素对照品购自中国药品生物制品鉴定所，甲醇为色谱纯，其它试剂均为分析纯。
2.提取工艺采用微波照射的方法，使用95％的乙醇作为溶媒，在总辐射时间相同的条件下，进行间歇式和连续式操作的考察；此外，分别进行不同的微波功率、辐射时间、溶剂用量与物料处理量之比、物料粉碎度、浸泡时间等因素的考察；最后通过均匀设计确定实验方案，来进行优化微波辅助萃取葛根中有效成份的最佳工艺条件实验。将萃取液真空浓缩、真空干燥，得产品干浸膏。
3.分析方法所得样品采用紫外分光光度法及HPLC法分别进行葛根总黄酮及葛根素的测定。
4.有关影响因素4.1微波萃取和传统加热回流方法的比较以葛根中总黄酮和葛根素为分析指标，我们将微波萃取与目前广泛采用的传统加热回流法进行比较，结果见表1。
表1微波萃取和传统回流提取葛根的比较溶剂用量 萃取时间总黄酮含量 葛根素含量萃取方法得率(％)(mL)(min) (％) (％)传统回流法 1400 27019.5838.10 14.80微波萃取法 350 10 13.6848.66 18.82表中得率表示干浸膏量与投料量之比；总黄酮含量表示以干浸膏计的总黄酮含量；葛根素含量表示以干浸膏计的葛根素含量。从表中数据可知，传统回流法所需的溶剂为微波萃取法的4倍、加热时间为27倍，所以微波萃取法比传统加热回流法萃取时间短、溶媒消耗量少。虽然在微波萃取法中，干浸膏得率较低，但对于我们关注的指标成分总黄酮含量及葛根素含量，却比传统方法分别高出十个和四个百分点。这主要是因为在加热时间较长的情况下，原料中的淀粉、糖类等杂质溶出更多，从而导致传统加热回流法中干浸膏得率高些。在传统加热回流方式中，热量传递由外向内、质量传递由内向外，而微波萃取中传热和传质的方向均由内向外，因此微波萃取法更有利于有效物质的溶出，从而导致前述结果。这正是微波萃取法的优势所在。
4.2.不同辐射方式对微波萃取葛根的影响对于微波辅助萃取操作，在其他领域的应用中，一般均采用间歇式的微波辐射方式进行，即将被处理物料用微波照射一定时间后(不使溶剂沸腾)，冷至室温，然后再照射，再冷至室温，如此反复进行若干次。他们认为这样可以防止因溶剂挥发而造成的目标物质的挥发损失。该方式是否适用于中药的提取呢？我们在实验中将间歇式和连续式两种不同的操作方法进行比较，结果如表2所示。实验过程中，微波功率、辐射时间、溶剂用量、原料粉碎度、浸泡时间均一致。
表2不同辐射方式对微波萃取葛根的影响总辐射 每次辐射得率总黄酮葛根素辐射次数时间/min 时间/min (％)含量(％) 含量(％)20 1 2015.2345.38 17.7520 2 1014.7845.32 17.8020 4 5 14.4245.23 17.7420 201 13.9545.26 17.79当总辐射时间为20min时，采用间歇式辐射，在溶剂不沸腾的条件下，可选择1min(×20次)、2min(×10次)、4min(×5次)进行操作；而连续式辐射即为一次性连续照射20min。从表中数据可知，对于产品的干浸膏得率，两种方式稍有差别。由于中药萃取的时间一般不会很短，若采用间歇式辐射操作，劳动强度很大，每次照射后需取出用冷却水将其冷至室温，然后再反复操作，相当于延长了原料的总的萃取时间，因此产品得率略高一些。但有效成分总黄酮和葛根素在干浸膏中的含量几乎没有区别。这意味着中药葛根可采用连续式辐射的方式来进行操作，这有利于工业化的应用。
4.3.不同微波功率对微波萃取葛根的影响在微波萃取中，微波功率的大小将影响系统内部温度的高低，进而影响到有效成分的溶出。在微波辐射时间、溶剂用量、原料粉碎度及原料浸泡时间一致的条件下，我们对不同微波功率对微波萃取葛根的影响进行了实验，结果列于表3。
表3不同微波功率对微波萃取葛根的影响微波功率(W) 得率(％)总黄酮含量(％) 葛根素含量(％)170 12.10 39.73 15.67340 13.22 43.91 16.78510 13.61 45.43 17.67680 14.17 44.36 17.35850 14.32 44.02 16.90从表3看出，随着微波功率的增大，葛根干浸膏得率呈渐增趋势，而葛根总黄酮及葛根素的含量则分别随功率增大到510W时含量最高，之后则逐渐下降。
4.4.不同微波辐射时间对微波萃取葛根的影响不同微波辐射时间会影响到料液的温度和有效成分的溶出。我们在相同的微波功率、辐射时间、溶剂用量、原料粉碎度及浸泡时间的条件下进行实验，发现不同辐射时间对微波萃取葛根有一定影响，结果如表4所示。
表4不同微波辐射时间对微波萃取葛根的影响萃取时间(min)得率(％)总黄酮含量(％)葛根素含量(％)510.80 42.7616.3210 13.68 48.6618.8220 13.95 45.2617.7930 14.02 44.7217.4240 14.36 44.6817.30从表4可知，随着连续微波辐射时间的延长，葛根干浸膏得率将逐渐增加，而有效成分的溶出则在10min时有一最大值出现。
4.5.不同溶剂用量对微波萃取葛根的影响
在葛根的萃取过程中，我们在相同的微波功率、辐射时间、原料粉碎度、浸泡时间的条件下，将不同溶剂用量对微波萃取葛根的影响进行了考察，结果如表5所示。从结果看出，随着溶剂用量的增加，产品得率及有效物质的溶出均呈上升趋势。因此在实际生产过程中应根据需要酌情考虑溶媒的投入量。
表5不同的溶剂用量与物料量之比对微波萃取葛根的影响液固比例(W/W) 得率(％)总黄酮含量(％)葛根素含量(％)5∶1 12.30 40.50 15.826∶1 13.42 43.76 16.937∶1 14.13 43.98 17.228∶1 15.03 44.22 17.649∶1 15.68 44.56 17.764.6.药材不同粉碎度对微波萃取葛根的影响在植物药提取过程中，药材颗粒度的大小对产品得率和有效物质的溶出有一定的影响。我们在相同的微波功率、辐射时间、溶剂用量及浸泡时间的条件下，对药材不同粉碎度对微波萃取葛根的影响进行了考察，结果列于表6。从表6可知，随着药材粉碎度的增加，葛根于浸膏得率及有效物质的溶出均呈上升趋势。
表6药材不同粉碎度对微波萃取效果的影响粉碎度(目) 得率(％) 总黄酮含量(％) 葛根素含量(％)0 11.91 42.3215.3620 13.19 45.3516.7940 15.37 46.3617.3360 15.85 46.9817.9680 16.67 47.2218.324.7.不同浸泡时间对微波萃取葛根的影响物料中的含水量对微波能的吸收关系很大。由于原药材是干燥过的，因此在进行微波萃取之前，可用介质浸渍物料，使其含有足够的水分，便于有效地吸收所需要的微波能。实验中我们在相同的微波功率、辐射时间、溶剂用量及原料粉碎度的条件下，将不同浸泡时间对微波萃取葛根的影响进行了考察，结果如表7所示。从表中结果可知，随着浸泡时间的延长，物料含水量增加，产品得率及有效物质的溶出都呈增加趋势，不过有效物质的溶出增加得较为缓和。表7不同浸泡时间对微波萃取葛根的影响浸泡时间(hr) 得率(％)总黄酮含量(％) 葛根素含量(％)1 11.91 42.32 16.362 12.62 42.96 16.793 13.56 43.12 17.024 14.02 43.46 17.665 14.75 43.97 17.92通过上述实验可知，微波萃取中药有效成份主要与微波功率、微波辐射时间、溶剂用量、物料粉碎度、物料含水量等五个因素有较密切的联系。在针对具体某味中药的有效成份提取时，可依据上述五个因素采用均匀设计方法优选出最佳工艺条件，以获得最有效的提取效率。
用本发明的微波诱导萃取方法提取葛根中的有效成份得率范围为8～22％，采用紫外分光光度法和高效液相色谱法分别测定葛根总黄酮和葛根素的含量，含量范围分别为30％～60％和11％～20％，较常规法提取分别高出十个(或以上)和四个(或以上)百分点。
用本发明的微波诱导萃取方法提取刺五加中的有效成份得率范围为1～10％，采用紫外分光光度法和高效液相色谱法分别测定刺五加总皂甙和异秦皮啶的含量，含量范围分别为9％～20％和0.09％～0.26％，较常规法提取分别高出0.4倍和1.6倍。
用本发明的微波诱导萃取方法提取人参中的有效成份得率范围为10～26％，采用紫外分光光度法测定人参总皂甙的含量，含量范围为0.29％～5.0％，较常规法提取总皂甙的含量相当。
用本发明的微波诱导萃取方法提取何首乌中的有效成份得率范围为1.5～16％，采用紫外分光光度法测定何首乌总蒽醌的含量，含量范围为0.089％～0.70％，较常规法提取高出1倍。
本发明微波诱导萃取中药有效成份的方法操作简单，溶剂用量少，萃取率高，适用范围广，具有工业生产的应用价值。
产品干浸膏得率为10.12％，采用紫外分光光度法和高效液相色谱法分别测定葛根总黄酮和葛根素的含量，含量分别为57.27％和22.28％。实施例2微波诱导萃取方法提取刺五加中的有效成份(1)将刺五加粉碎至60目，秤取0.15Kg，加入75％乙醇溶剂0.60Kg浸泡0.5小时；(2)将上述物料投入常压微波萃取器中，在微波功率为765w/L、辐射时间为20min条件下，微波萃取；(3)将上述萃取液过滤，真空浓缩，即得有效成份提取物。
产品干浸膏得率为4.56％，采用紫外分光光度法和高效液相色谱法分别测定总皂甙和异秦皮啶含量，含量分别为21.19％和0.227％。实施例3 微波诱导萃取方法提取何首乌中的有效成份(1)将何首乌饮片，秤取0.15Kg，加入80％乙醇溶剂0.75Kg浸泡2小时；(2)将上述物料投入常压微波萃取器中，在微波功率为850 w/L、辐射时间为10min条件下，微波萃取；(3)将上述萃取液过滤，真空浓缩，即得有效成份提取物。
产品干浸膏得率为1.56％，采用紫外分光光度法测定总蒽醌的含量，含量为0.69％。实施例4微波诱导萃取方法提取人参中的有效成份(1)将人参饮片，秤取0.15Kg，加入60％乙醇溶剂0.60Kg浸泡1.0小时；(2)将上述物料投入常压微波萃取器中，在微波功率为340w/L、辐射时间为15min条件下，微波萃取；(3)将上述萃取液过滤，真空浓缩，即得有效成份提取物。
产品干浸膏得率为11.86％，采用紫外分光光度法测定总皂甙的含量，含量为2.43％。实施例5微波诱导萃取与传统回流提取刺五加的比较与前述微波诱导萃取葛根中有效成分的研究相类似，我们分别从微波功率、辐射时间、溶剂浓度、溶剂用量、原料粉碎度、浸泡时间等六个方面对微波诱导萃取刺五加中的有效成分进行了考察。现将微波萃取与传统提取方法的比较结果列于下表(均以75％乙醇作为萃取剂)。
微波诱导萃取与传统回流提取刺五加的比较
注1)比例指溶剂用量与原料量之比(W/W)；2)得率表示干浸膏量与投料量之比；3)总皂甙％指以干浸膏计的总皂甙含量；4)异秦皮啶(％)指以干浸膏计的异秦皮啶含量。实施例6微波诱导萃取与传统回流提取何首乌的比较与前述微波诱导萃取葛根中有效成分的研究相类似，我们分别从微波功率、辐射时间、溶剂浓度、溶剂用量、浸泡时间等五个方面对微波诱导萃取何首乌中的有效成分进行了考察。现将微波萃取与传统提取方法的比较结果列于下表(均以95％乙醇作为萃取剂)。
微波诱导萃取与传统回流提取何首乌的比较
注1)比例指溶剂用量与原料量之比(W/W)；2)得率表示干浸膏量与投料量之比；3)总蒽醌％指以干浸膏计的总蒽醌含量。实施例7微波诱导萃取与传统回流提取人参的比较与前述微波诱导萃取葛根中有效成分的研究相类似，我们分别从微波功率、辐射时间、溶剂浓度、溶剂用量、浸泡时间等五个方面对微波诱导萃取人参中的有效成分进行了考察。现将微波萃取与传统提取方法的比较结果列于下表(均以60％乙醇作为萃取剂)。
微波诱导萃取与传统回流提取人参的比较
注1)比例指溶剂用量与原料量之比(W/W)；2)得率表示干浸膏量与投料量之比；3)总皂甙％指以干浸膏计的总皂甙含量。实施例8用均匀设计方法优选工艺条件以葛根萃取为例用微波功率、微波辐射时间、溶剂用量、物料粉碎度、物料含水量等五个参数作为因素，用均匀设计4.0版软件筛选出U15(157)表安排实验，因素与水平列于表1，实验设计及结果列于表2。
表1因素与水平
表2实验设计及结果
1)Y1表示产品得率(％)；2)Y2表示以干浸膏计的总黄酮含量(％)；3)Y3表示以干浸膏计的葛根素含量(％)将测定结果用均匀设计4.0版软件中自选变量法进行数据分析，工艺条件优化，得出综合最优组合。
权利要求
1.一种微波诱导萃取中药有效成份的方法，其特征在于该萃取方法包括下列步骤(1)将中药材粉碎至0～100目，用原料量与溶剂量之比为1∶4～20w/w的溶剂浸泡0.1～5小时；(2)将上述物料投入常压微波萃取器中，在微波功率为85～850w/L、辐射时间为1～60min条件下，微波萃取；(3)分离上述萃取液，浓缩，即得有效成份提取物。
2.一种如权利要求1所述的微波诱导萃取中药有效成份的方法，其特征在于其中所述的溶剂选自极性和非极性溶剂系统，如水、乙醇、甲醇、正丁醇、氯仿、丙酮和环己烷。
3.一种如权利要求1或2所述的微波诱导萃取中药有效成份的方法，其特征在于其中所述的溶剂选自水—乙醇系统。
4.一种如权利要求1所述的微波诱导萃取中药有效成份的方法，其特征在于该方法可根据微波功率、微波辐射时间、溶剂用量、物料粉碎度、物料含水量等五个因素，采用均匀设计方法优选出最佳工艺条件。
全文摘要
本发明涉及采用微波诱导萃取中药有效成份的方法。本发明公开的方法是将中药材粉碎、溶剂浸泡后,在微波功率为85～850w/L、辐射时间为1～60min条件下进行微波萃取,即获得高含量的有效成份提取物。本发明微波诱导萃取中药有效成份的方法操作简单,溶剂用量少,萃取率高,适用范围广,具有工业生产的应用价值。
文档编号A61P9/00GK1369300SQ02110820
公开日2002年9月18日 申请日期2002年2月8日 优先权日2002年2月8日
发明者沈平孃, 王娟, 刘志远, 阮克锋, 黄凯中, 许顺荣, 童月建 申请人:国家中药制药工程技术研究中心, 上海中药制药技术有限公司