一种磁性吸附剂辅助萃取中草药有效成分的方法

专利名称：一种磁性吸附剂辅助萃取中草药有效成分的方法
技术领域：
本发明涉及中草药提纯技术领域，尤其涉及一种磁性吸附剂辅助萃取中草药有效成分的方法。
背景技术：
中草药作为一种纯天然植物药，含有许多的药效成分，能治疗许多种疾病，为实现对中草药的有效利用需将这些药效成分从植物组织中提取出来，再经进一步的分离精制， 制成中成药和各种制剂，这些中草药制剂因纯天然，毒副作用少，倍受人们的喜爱。
在中草药有效成分利用过程中，提取技术是关键。传统的提取方法是采用有机溶剂浸提法，如热回流法和索氏提取法，这些方法存在着有机溶剂消耗量大，耗时较长，高温导致热敏性成分因降解而损失等缺陷。为解决这些问题，近年来人们开发出了一些新的萃取方法如超临界流体萃取法、微波辅助萃取法和超声波辅助萃取法。这些新的萃取技术在克服传统技术的的缺陷方面取得了很好的进展超临界流体萃取技术以绿色的超临界流体作为溶剂，具有溶剂可循环利用、高提取率、提取温度低对热敏性成分无损失等优点，近年来在中草药有效成分提取中受到广泛的重视和大量的应用，其缺陷是能耗大、需较昂贵的萃取装置；微波、超声波辅助萃取技术是利用超声波、微波等高能场从外部作用于中草药组织，通过破坏组织细胞和空化效应以降低传质阻力等形式来强化中草药有效成分的溶出， 从而提高萃取效率缩短萃取时间，其中微波在萃取时间上大大缩短，效果最好，但二者缺陷在提高提取率上均不大，而且需相应的设备和能量消耗。因此开发出一种不需能量、不需要复杂装置、操作简单、在低温下能实现对热敏性中草药有效成分快速、高效的提取技术具有重要的价值和意义。
CN 101869581A公开了一种从中草药中提取有效成份的工艺方法，它包括以下步骤(I)将中草药用溶剂进行提取得到提取液；(2)将提取液进行浓缩得到浓缩液；(3)将浓缩液用大孔吸附树脂富集中药有效成份；(4)在超临界条件下，用超临界流体与大孔吸附树脂充分接触，除去有机小分子残留，在超临界流体液体状态下将其与大孔吸附树脂分离，液体解除高压后得到中草药有效成份。它具有溶剂用量少，洗脱时间快及洗脱完全等优
本发明提供了一种新的磁性吸附剂辅助萃取技术，该技术基于磁性吸附剂对提取液中的有效成分的吸附造成中草药基质同提取液中较大的浓差，从而大大强化传质，缩短萃取时间；同时，由于提取液中的有效成分持续不断地转移到磁性吸附剂上而造成提取液中有效成分与中草药基质的传质平衡不断被打破，从而获得很高的提取率；而且提取溶剂在萃取过程中仅充当一个传质媒介的作用，故溶剂很大程度上可循环利用；此外该技术在室温下以很简单的方式进行，对热敏性中草药有效成分尤其适用。发明内容
本发明的目的在于提供一种新型高效的中草药有效成分的磁性吸附剂辅助萃取方法，克服现有萃取方法的缺陷。该方法具有操作简单、萃取速度快、萃取率高、室温下进行、溶剂可循环利用等优点，非常适合于中草药中有效成分的提取。
为达此目的，本发明采用以下技术方案
一种磁性吸附剂辅助萃取中草药有效成分的方法，首先将中草药、磁性吸附剂与提取溶剂混合，在室温下不断搅拌下进行吸附提取；然后磁分离回收磁性吸附剂，并解吸得解吸液即为提取液。
优选地，可以将磁分离后过滤萃取混合液产生的滤液与解吸液一同作为提取液。 当磁性吸附剂足够时，可以忽略滤液量，解吸液即为提取液。
本发明所述中草药为单味药或多味药，优选为丹参、木香、干姜、陈皮、炒白术或至少两种的混合物。形态优选为粉末状或颗粒状，能够增加中草药的比表面积，增大与提取溶剂的接触面积，从而有利于提闻提取率。
本发明所述的磁性吸附剂为具有超顺磁性的微球，表面功能化修饰能亲和吸附药效成分的配基；其平均粒径为IOnm 500iim,例如可选择12nm, 50nm, IOOnm, 900nm, 2 y m, 80 u m, 220 u m, 300 u m, 450 u m, 490 u m 等用于本发明，优选 30nm 2 u m,进一步优选 I U m ; 每克中草药中加入5 IOOOmg磁性吸附剂，例如每克中草药中加入磁性吸附剂20mg， IOOmg, 250mg, 380mg, 500mg, 760mg, 880mg, 980mg 等。
本发明所述的配基包括分子印迹聚合物配基、氢键型配基、络合型配基、静电型配基、混合型配基均可用于实施本发明，本领域技术人员可以根据行业经验和实际情况进行合理选择。
所述的分子印迹聚合物配基是以中草药的活性成分或其类似物为模板和合适的单体进行制备的；所述的模板优选黄酮、多酚、留体、生物碱。分子印迹聚合物配基的制备以及合适单体的选择可以根据技术人员的行业知识进行。所述的模板即为要提取的中草药中的活性成分或其类似物，技术人员可以进行灵活选择。
本发明所述提取溶剂为水、甲醇、乙醇、正己烷、丙酮、氯仿或至少两种的混合物， 优选水和/或乙醇。常用的中药提取溶剂有水、亲水性的有机溶剂、亲脂性的有机溶剂。 水是一种强的极性溶剂，中草药中亲水性的成分，如无机盐、糖类、分子不太大的多糖类、鞣质、氨基酸、蛋白质、有机酸盐、生物碱盐及甙类等都能被水溶出。亲水性的有机溶剂也就是一般所说的与水能混溶的有机溶剂，如乙醇、甲醇、丙酮等，以乙醇最常用。乙醇的溶解性能比较好，对中草药细胞的穿透能力较强。甲醇的性质和乙醇相似，沸点较低(64°C)，但有毒性，使用时应注意。亲脂性的有机溶剂就是一般所说的与水不能混溶的有机溶剂，如石油醚、苯、氯仿、乙醚、乙酸乙酯、二氯乙烷等。
提取溶剂的用量为中草药量的5 30倍，例如每克中草药使用提取溶剂5. 5g，7g， 10g，llg, 13. 8g，20g, 24. 2g，28g 等，优选 5 15 倍，进一步优选 10 倍。
所述吸附提取时间为2 180min,例如技术人员可选择3min, 8min, 20min, 85min, IOOmin, 135min, 160min, 178min等时间用于本发明，优选2 90min,进一步优选IOmin。吸附提取时间也就是搅拌或振荡时间。所述搅拌方式可为搅拌桨搅拌或整体置于摇床中振荡。其他能够使吸附提取过程较彻底进行的搅拌或振荡方式均可由本领域技术人员根据实际情况选择，速度为 50 2000rpm,例如 60rpm, 120rpm, 187rpm, 280rpm, 450rpm, 800rpm, 1250rpm, 1600rpm, 1980rpm 等，优选为 50 600rpm,进一步优选 200rpm。
本发明所述磁分离过程所用磁铁为具有强磁性的电磁铁或永磁铁。所述解吸用吸收剂为以甲醇或乙醇与醋酸配制而成；其体积比为3 1 12 1， 例如 3.5 1,5 1,6. 8 1,8 1,10.4 1,11 1,11.8 1 等，优选 6 1 10 1， 进一步优选9 1。本发明的磁分离过程是为了将磁性吸附剂与中草药基质和萃取液的混合液分离， 具体操作为将磁铁放入一玻璃试管中，将该玻璃试管在萃取后的混合液中往复移动以充分捕获磁性吸附剂，然后去除磁铁，用少量吸收剂淋洗试管外表面，将磁性吸附剂脱落下来，进行下一步的解吸。本发明提供了一种磁性吸附剂辅助萃取中草药有效成分的方法，具体操作如下 首先将中药材、磁性吸附剂与提取溶剂混合，在室温时对其进行不断搅拌或放入恒温振荡器中振荡，进行吸附提取；然后磁分离回收磁性吸附剂，具体操作如上所述。过滤掉中草药基质得滤液，将磁性吸附剂于甲醇或乙醇与醋酸的混合液中解吸得解吸液，合并滤液和解吸液得提取液，用液相色谱进行检测。本发明的解吸过程中解吸率的多少直接关系着萃取率的大小，因此需对所采用的解吸用吸收剂进行优化，尽可能解吸完全。基于浓差能强化传质，本发明提出了采用磁性吸附剂来产生较大的传质浓差从而强化中草药有效成分的萃取，由于制作的磁性吸附剂能选择性地吸附特定有效成分从而造成有效成分的浓差，从而达到高选择性的强化萃取的目的。另外由于萃取溶液中有效成分的浓度始终维持很低的浓度，相当于始终用新鲜溶剂对中草药基质进行萃取，故可获得很高的萃取率；由于所采用的萃取溶剂只相当于传质媒介，故可以循环利用。本发明所采用的萃取方法是在室温下进行，不需要消耗任何能量，尤其适用于中草药中热敏性的有效成分的高选择性的萃取。


图1是不同萃取方式的提取效果比较柱状图。图2是磁性分子印迹微球强化萃取丹参酮加的萃取动力学曲线图。图3是磁性分子印迹微球辅助萃取与溶剂萃取提取液谱图对照4是三种磁性吸附剂辅助萃取与室温振荡萃取的液相谱图对比图。图5是不同种类磁性吸附剂强化萃取效果比较柱状图。下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的权利范围以权利要求书为准。
具体实施例方式为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下实施例1采用磁性分子印迹聚合物微球辅助萃取丹参中三种丹参酮萃取条件lg丹参粉末中加入IOml正己烷，为进行萃取动力学测定，平均粒径为 200nm的磁性分子印迹聚合物微球加入量取三个参数0，IOOmg和200mg，然后在室温下将容器整体置于恒温振荡器中振荡，振荡速度为200rpm，在不同振荡时间时，对试样进行磁分离，过滤掉中草药基质得滤液，将磁性分子印迹微球于甲醇醋酸(9 l,v/v)中解吸得解吸液，合并滤液和解吸液得提取液，用液相色谱进行检测。结果如图2所示，在磁性分子印迹微球加入量为IOOmg和200mg的磁性辅助萃取与相同条件下不加磁颗粒的萃取动力学进行对比(以丹参酮加的萃取率作为参照)，可知 磁性微球辅助萃取可大大强化萃取效率。表现在随着磁性微球的加入，丹参酮加的萃取率显著提高，萃取速率大大加快，不加磁性吸附剂时达萃取平衡所需时间需lh，而加IOOmg 磁性吸附剂时达平衡时间为IOminJn 200mg磁性吸附剂时达平衡时间缩短为5min，表明所加磁性吸附剂量越多萃取速率越快。另外为考察磁性吸附剂强化萃取是否具有选择性，将磁辅助萃取的提取液与有机溶剂萃取提取液高效液相色谱图进行对比，如图3所示，可见磁性吸附剂辅助萃取具有高选择性强化萃取的效果，同时该图也表明磁性辅助萃取所得有效成分的纯度要高于室温振荡萃取。为证明磁性吸附剂辅助萃取溶剂是否能重复利用，将该溶剂在相同条件下对丹参进行萃取并与原溶剂萃取效果进行对比，实验发现对三种丹参酮的萃取率几乎不变。对比实施例为进一步证明磁辅助萃取的性能，将其萃取效果与常用萃取方法的效果进行对比，室温振荡萃取条件为lg丹参粉中加入IOml正己烷，于室温、200rpm下振荡 4h ；热回流萃取条件lg丹参粉中加入IOml正己烷，于80°C下回流45min ；超声波辅助萃取条件lg丹参粉中加入IOml正己烷，于超声波洗涤器中超声1.证。结果表明如图1所示，磁性吸附剂辅助萃取20min比热回流萃取、超声波辅助萃取、室温振荡萃取对三种丹参酮有着最高的萃取率和最短的萃取时间。通过本实施例充分证明磁性吸附剂辅助萃取具有工艺简单、高提取率、高萃取速率、溶剂可循环利用、高选择性等优点。实施例2磁性吸附树脂辅助萃取丹参中三种丹参酮萃取条件lg丹参饮片中加入IOml无水乙醇，为进行不同磁性吸附剂辅助萃取与室温振荡萃取效果对比，平均粒径分别为Ιμπκ μπι和150nm的磁性羟乙基甲基丙烯酸酯交联微球、磁性甲基丙烯酸交联微球和磁性二氧化硅，加入量均取500mg，然后在室温下将容器整体置于恒温振荡器中振荡，振荡速度为200rpm，振荡不同时间下，对试样磁分离，过滤掉中草药基质得滤液，将磁性吸附剂于乙醇醋酸(9 l,v/v)中解吸得解吸液，合并滤液和解吸液得提取液，用液相色谱进行检测。结果表明，如图5所示，对于丹参饮片，三种磁性吸附剂均能很好地强化萃取，对三种有效成分均能获得高的萃取率；图4为三种磁性吸附剂辅助萃取与室温振荡萃取的液相谱图对比，表明三种磁性吸附剂萃取后提取液中三种有效成分的纯度均比室温振荡萃取的有比较显著的提高，这进一步证明了磁性吸附剂辅助萃取在中草药提取中的高选择性。实施例3采用磁性分子印迹聚合物微球辅助萃取木香中有效成分首先将Ig木香粉末、5mg平均粒径为IOnm的磁性分子印迹聚合物微球与5g乙醇混合，在室温时对其进行不断搅拌2min，搅拌速度为2000rpm，进行吸附提取；然后磁分离回收磁性吸附剂，过滤掉中草药基质得滤液，将磁性分子印迹聚合物微球于乙醇醋酸 (3 1, ν/ν)中解吸得解吸液，合并滤液和解吸液得提取液，用液相色谱进行检测。实施例4采用磁性分子印迹聚合物微球辅助萃取陈皮中有效成分首先将Ig陈皮粉末、Ig平均粒径为500 μ m的磁性分子印迹聚合物微球与15g丙
6酮混合，在室温时将容器整体放入恒温振荡器中振荡180min，振荡速度为50rpm，进行吸附提取；然后磁分离回收磁性吸附剂，将磁性分子印迹聚合物微球于甲醇醋酸(12 1, ν/ ν)中解吸得解吸液即为提取液，用液相色谱进行检测。实施例5采用磁性分子印迹聚合物微球辅助萃取陈皮中有效成分首先将Ig陈皮粉末、200mg平均粒径为1 μ m的磁性分子印迹聚合物微球与IOg氯仿混合，在室温时将容器整体放入恒温振荡器中振荡lOmin，振荡速度为600rpm，进行吸附提取；然后磁分离回收磁性吸附剂，过滤掉中草药基质得滤液，将磁性分子印迹聚合物微球于甲醇醋酸(9 l,v/v)中解吸得解吸液，合并滤液和解吸液得提取液，用液相色谱进行检测。实施例6采用磁性二氧化硅微球辅助萃取干姜中有效成分首先将Ig干姜饮片、500mg平均粒径为2 μ m的磁性二氧化硅微球与30g正己烷混合，在室温时将容器整体放入恒温振荡器中振荡90min，振荡速度为500rpm，进行吸附提取；然后磁分离回收磁性吸附剂，过滤掉中草药基质得滤液，将磁性二氧化硅微球于乙醇 醋酸(6 1, ν/ν)中解吸得解吸液，合并滤液和解吸液得提取液，用液相色谱进行检测。申请人:声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的萃取方法，但本发明并不局限于上述萃取步骤，即不意味着本发明必须依赖上述萃取步骤才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
权利要求
1.一种磁性吸附剂辅助萃取中草药有效成分的方法，首先将中草药、磁性吸附剂与提取溶剂混合，在不断搅拌下进行吸附提取；然后磁分离回收磁性吸附剂，并解吸得解吸液即为提取液。
2.如权利要求I所述的方法，其特征在于，将磁分离后过滤萃取混合液产生的滤液与解吸液一同作为提取液。
3.如权利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述中草药为单味药或多味药，优选为丹参、木香、干姜、陈皮、炒白术或至少两种的混合物；形态优选为粉末状或颗粒状。
4.如权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，所述的磁性吸附剂为具有超顺磁性的微球，表面功能化修饰能亲和吸附药效成分的配基；其平均粒径为IOnm 500 u m，优选 30nm 2 ii m,进一步优选I y m ;每克中草药中加入5 IOOOmg磁性吸附剂；所述的配基包括分子印迹聚合物配基、氢键型配基、络合型配基、静电型配基、混合型配基；所述的分子印迹聚合物配基是以中草药的活性成分或其类似物为模板进行制备的；所述的模板优选黄酮、多酚、留体、生物碱。
5.如权利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，所述提取溶剂为水、甲醇、乙醇、正己烷、丙酮、氯仿或至少两种的混合物，优选水和/或乙醇；其用量为中草药重量的5 30倍， 优选5 15倍，进一步优选10倍。
6.如权利要求1-5之一所述的方法，其特征在于，所述吸附提取时间为2 180min，优选2 90min，进一步优选IOmin;所述搅拌方式可为搅拌桨搅拌或整体置于振荡器中振荡， 其速度为50 2000rpm，优选为50 600rpm，进一步优选200rpm。
7.如权利要求1-6之一所述的方法，其特征在于，所述磁分离用磁铁为具有强磁性的电磁铁或永磁铁；所述解吸用吸收剂由甲醇或乙醇与醋酸配制而成；其体积比为3 : I 12 : 1，优选 6 I 10 : 1，进一步优选9 I。
全文摘要
本发明涉及一种磁性吸附剂辅助萃取中草药有效成分的方法。所述方法首先将中草药、磁性吸附剂与提取溶剂混合，于室温下不断搅拌下进行吸附提取；然后磁分离回收磁性吸附剂，过滤得滤液，解吸磁性吸附剂得解吸液，合并滤液与解吸液得提取液，当磁性吸附剂足够时，可以忽略滤液，解吸液即为提取液。本方法具有工艺简单、提取速率快、提取率高、提取条件温和(室温)、选择性高、溶剂可循环利用、提取产品纯度高等优点，非常适合于中药产品中热敏性成分的快速、高选择性、高效提取。
文档编号A61K36/537GK102527085SQ201210024998
公开日2012年7月4日 申请日期2012年2月6日 优先权日2012年2月6日
发明者刘会洲, 周华从, 李文松, 李鹏飞, 杨良嵘, 邢慧芳 申请人:中国科学院过程工程研究所