酶法在中药提取中的 研究进展

作者:刘富梁 金卫根 梁华正 刘成佐 文章来源:制药业 点击数:87 发布时间:2015-12-01

酶法早已广泛地应用于食品、饲料工业以及天然产物的提取,20世纪90年代中期以后我国也陆续有研究报道将用于中药的提取制备中,取得了一定的效果。现将对酶法在中药提取中的研究进展情况作一综述。

酶法提取的原理

在提取药用植物有效成分过程中,有效成分向提取介质扩散时,必须克服细胞壁及细胞间质的双重阻力。植物细胞壁是由纤维素、半纤维素、果胶质、木质素等物质构成的致密结构。选用适当的酶作用于药用植物材料,如纤维素酶、果胶酶等,可以破坏细胞壁的致密构造,从而有利于有效成分的溶出。另一方面,选择适当的酶类,可有效地使目标物溶出,同时控制非目标物的溶出,在提高溶出效率的同时,为后续的提取液的精制创造有利条件。

在医药工业中的应用及实例

中药制剂的杂质大多为淀粉、果胶、蛋白质等,针对杂质可选用合适的酶予以分解除去。酶反应较温和地将植物组织分解,可以较大幅度提高收率,酶解是一种最大限度从植物体内提取有效成分的方法之一。在国内,上海中药一厂首先应用酶法成功地制备了生脉饮口服液。已经有纤维素酶、果胶酶和木瓜蛋白酶以及复合酶等多种酶用于中药有效成分的提取(表)。

纤维素酶

近年来,纤维素酶在各个领域的应用极为广泛,用于中药提取方面研究较多的是纤维素酶。大部分的中药材的细胞壁是由纤维素构成,有效成分往往包裹在细胞壁内。纤维素则是由β-D葡萄糖以1,4 β葡萄糖苷键连接,用纤维素酶酶解可以破坏β-D葡萄糖苷键,使细胞壁破坏,有利于对有效成分的提取。

邢秀芳等将纤维素酶用于葛根异黄酮的提取工艺中先用3倍水浸泡饮片(1cm左右)调节pH,加0.5%纤维素酶40℃,恒温1.5h后,5倍量95%乙醇回流提取。通过对比实验加酶处理得到的样品比未加酶的葛根异黄酮的收率提高了13%并用薄层层析方法证明酶解没有破坏葛根的有效成分。侯嵘峤等将工业纤维素酶应用于中药及药渣中,使中药及药渣的纤维素酶解为β葡萄糖,变渣为药,变废为宝,这对中药制药工业是一个开源节流的创举。马田田用黄柏提取小檗碱之前经纤维素酶进行预处理,可提高小檗碱收率,并与未加酶的提取进行比较,有显著性差异。张彩霞等将纤维素酶应用于穿山龙提取薯蓣皂苷元,其工艺只比原工艺多了一步对原药材饮片的酶解处理,但在纤维素酶的作用下,提高了薯蓣皂苷元的收率,两种方法对比有显著性差异。张彩霞等将纤维素酶应用于穿山龙提取薯蓣皂苷元,其工艺只比原工艺多了一步对原药材饮片的酶解处理,但在纤维素酶的作用下,提高了薯蓣皂苷元的收率,两种方法对比有显著性差异。马桔云等在穿心莲提取穿心莲内酯之前,经纤维素酶进行酶解,与原提取工艺相比较,提高了穿心莲内酯的含量和提取量,经薄层层析检测,两种提取工艺所得成分没有差异,说明酶的加入对所提有效成分没有影响。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%。杨军宜等在三七的提取中用纤维素酶,三七总皂苷提取率提高23.5%。田秀兰将纤维素酶应用于杭白菊中总黄酮的提取,将杭白菊剪碎,用3倍量水浸泡。用盐酸调pH4,加0.5%纤维素酶充分搅拌,置40 ℃恒温水浴中保温1.5 h。加10倍量75%的乙醇,超声波提取20 min,提取5次,合并提取液,过滤,旋转蒸发回收乙醇,提取液于80 ℃干燥3 h,干燥器中冷却0.5h,得杭白菊浸膏,在纤维素酶的作用下,杭白菊总黄酮的收率提高了12%。

果胶酶

果胶酶是作用于果胶复合物的酶的总称。果胶酶有两种:果胶甲酯酶和多聚半乳糖醛酸酶。李道荣等研究了蒲黄花粉的最佳破壁条件:果胶酶用量300 µg,纤维素酶用量120 µg,酶解最适温度45 ℃,酶解时间4 h,结果表明,酶解法与一般水提取法相比,蒲黄花粉中多糖提取率由50.50%提高到86.53%以上。

木瓜蛋白酶

曾惠芳将木瓜蛋白酶用于补骨脂煎提前的预处理。补骨脂系豆科植物补骨脂的种子,含有丰富的蛋白质,蛋白质在煎煮过程中,遇热凝固,影响其他有效成分的煎出。因此可在煎提前用木瓜蛋白酶对补骨脂粉进行预处理,将蛋白质水解成多肽及氨基酸类,遇热不再凝固,从而促进各种有效成分煎出量的增加。与普通煎煮法比较,煎液总氮量提高了2倍,磷脂提高了4倍;补骨脂素、异补骨脂素提高了近1倍。

复合酶

余冬生等确定了纤维素酶、果胶酶、木瓜蛋白酶提取香菇多糖最适工艺条件:纤维素酶0.5%,木瓜蛋白酶2.0%,果胶酶1.0%,温度50 ℃,pH为4.0。沈爱英等采用由纤维素酶,果胶酶和蛋白酶按一定比例组成的复合酶,对姬松茸子实体在45 ℃酶解40min,然后升温至85 ℃热水浸提1h,多糖提取率为15.67%,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。陈哲超等采用复合酶解和热水浸提法综合分离纯化香菇中多糖蛋白,与单纯热水浸提法等其他方法相比,总氨基酸与必需氨基酸的含量均提高了2倍以上,香菇多糖含量提高了4倍,且酶解后极大改善了糖类分布,具抗肿瘤抗病毒活性的的香菇多糖的相对含量明显提高,效果极其显著。

酶法提取技术的优缺点及其应用前景

以上研究均显示,某些中药用酶法提取时收率明显提高,具有较大的应用潜力,但该技术同时也存在着一定的局限性。酶的最佳温度及最佳pH值往往在一个很小的范围内,为使酶的活性提高到最大值,必须严格控制酶反应时的温度及pH值,反应条件的微小波动,都可能使酶的活性大大降低,因此对实验设备有较高的要求。酶法提取的过程中,有可能改变中药中某些成分,产生新的化学物质,从而影响产物的纯度及得率。如韩颂等在利用纤维素酶提取黄芩中黄芩苷的研究中发现,经纤维素酶进行酶解后,黄芩苷收率反而下降,其原因是纤维素酶在提取的过程中水解黄芩苷。因此酶法提取技术尚需进一步的深入研究。酶法提取对实验条件要求较高,为使酶发挥最大作用,需先通过实验确定通过最适温度、pH及最适作用时间等。能否将其用于工业化的中药提取中,还需综合考虑酶的浓度、底物的浓度、抵制剂和激动剂等对提取物有何影响,故有必要进一步深入研究探讨。但随着对该技术的不断研究酶法作为一种新技术将为中药的提取提供一种新途径。