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酶技術在中藥材提取制備中廣泛應用是因為這個優勢!

日期: 2020-03-17
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中醫藥是我國傳統醫學的瑰寶,是華夏上下5000年璀璨文化的結晶,在當下醫學高速發展的今天占著非常重要的地位,它不僅反映了中華民族對生命、健康和疾病的認識,也是我國醫學體系的重要組成部分,因此對于它的提取制備也是有著相當嚴格的要求,下面我們一起來詳細了解一下。

提取物從醫學角度來講一般分為植物提取物(包含中藥提取物或草藥提取物),動物提取物。而通常意義上講的提取物一般是植物提取物、中藥提取物、動物提取物三種。我國的植物提取物產業由于受到傳統中醫藥文化的影響,具有著獨特的發展優勢并憑借其豐富的資源優勢和技術優勢讓我國成為了世界上最重要的植物提取物供應國之一。

植物提取物是生物醫藥的核心原料,目前已被廣泛應用于植物藥、食品添加劑、功能性食品、化妝品等生產領域。隨著21世紀生物醫藥的迅猛發展,在新的醫學模式影響下,具備活性或功能性的植物提取物產品備受市場青睞,具有著廣闊的發展空間,對推動醫藥對外貿易發展意義重大。

酶技術在中藥材提取制備中廣泛應用是因為這個優勢!

2010-2017年中國植物提取物行業銷售情況


酶技術在中藥材提取制備中廣泛應用是因為這個優勢!

2010-2017年中國植物提取物行業供需平衡情況

地域方面,陜西、湖南和四川是我國植物提取物三大主產區,這三省植物提取產業起步較早,藥用植物資源相對豐富,目前已形成了一定的規模優勢。近幾年,江浙粵地區和河南地區的植物提取物也取得了不錯的發展。2017年我國植物提取物產值區域格局如下圖所示:


酶技術在中藥材提取制備中廣泛應用是因為這個優勢!

2017年我國植物提取物產值分布格局


總體來說植物提取物作為剛性需求的產品,世界很多國家對其都有著很大的需求,加之中國保健品市場的全面開放,植物提取物市場也變得空前大好,在國內市場和國外市場同時拉動的情況下,植物提取物產業的未來發展前景可期。預計到2023年行業規模將突破341億元。

酶技術在中藥材提取制備中廣泛應用是因為這個優勢!

圖表3:2018-2023年中國植物提取物行業市場規模預測(單位:億元)


市場前景雖大好,但需要高效的提取工藝技術來支持,目前,很多傳統提取工藝的弊端并沒有得到很好的解決,嚴重制約了我國中草藥的高效利用,比如(1)提取過程中會消耗大量的有機溶劑和水資源; (2)提取時間過長或者提取溫度較高會導致高能耗; (3)提取過程中經常會產生復雜的副產物導致提取物純度較低,增加了進一步純化的工作難度; (4)提取過程中具有生物活性的有效成分容易被破壞,導致提取物的活性明顯降低。因此很多研究者開始關注提取工藝的升級換代。而現代提取工藝( 主要包括超聲輔助提取法、微波輔助提取法、超臨界 CO2萃取法、酶輔助提取法等) 在一定程度上可以緩解上述難題。這些提取工藝都被成功地運用于中草藥的提取中,為中草藥的充分開發利用奠定了強大的技術基礎。

我們都知道常用中藥材約90%為植物類藥材,植物細胞由細胞壁及原生質體組成,細胞壁是由纖維素、半纖維素、果膠質、木質素等物質構成的致密結構,一般分為3層, 即胞間層、初生壁和次生壁。胞間層的主要成分為果膠質,初生壁則主要由纖維素、半纖維素和果膠質組成。初生壁的結構十分復雜, 由纖維素分子組成的微纖絲構成了其基本骨架, 在微纖絲之間的空隙中,填著果膠質和半纖維素的膠體狀物質。和初生壁一樣, 次生壁的骨架也是由纖維素分子組成的微纖絲構成。在中藥提取過程中, 細胞原生質體中的有效成分向提取介質擴散時, 必須克服細胞壁及細胞間質的雙重阻力,所以通過選用一些恰當的酶類, 如纖維素酶、半纖維素酶、果膠酶等作用于藥用植物細胞, 使細胞壁及細胞間質中的纖維素、半纖維素、果膠等物質降解, 破壞細胞壁的致密結構, 引起細胞壁及細胞間質結構產生局部疏松、膨脹、崩潰等變化, 減小細胞壁、細胞間質等傳質屏障對有效成分從胞內向提取介質擴散的傳質阻力, 真正從傳質角度促進有效成分提取率提高。

在這里常用的酶除了纖維素酶、果膠酶等,另外還會使用復合酶,復合酶常使用纖維素酶、果膠酶、蛋白酶等不同種類的酶按適宜比例混合而成。葡萄糖苷酶、轉糖苷酶一般用于某些活性成分的轉化過程。糖苷酶及糖轉移酶在中藥提取中具有廣泛的應用前景,它可通過酶反應改變中草藥目標活性物質的結構, 有望制備出高附加值的醫藥產品,對推動醫藥行業的發展具有重要意義。

由于中藥水提液含有多種雜質,如淀粉、蛋白質、鞣質、果膠等。采用常規提取法時,煎煮過程中藥材里的蛋白質遇熱凝固、淀粉糊化,影響有效成分煎出,分離困難。而木瓜蛋白酶、淀粉酶則主要在精制、純化和改善提取液的澄清度中起作用。所以選用恰當的酶,通過溫和的酶解反應將影響液體制劑中的雜質組分分解去除 ,從而改善中藥口服液、藥酒等液體制劑的澄清度,提高成品質量。

酶輔助提取主要有以下特點: (1)具有高效性和專一性,因其可直接針對細胞壁作用,通過降解細胞壁中纖維素、果膠等成分,使細胞內容物迅速溶出,進入提取溶劑中,提高提取效率,縮短提取時間; (2)反應條件溫和,不易破壞藥效成分,酶要發揮其活性需要較溫和的條件,溫度不宜過高,因此適宜于提取熱敏性成分及不穩定的化學成分; (3)酶輔助提取對溫度和pH等影響因素的要求較高,因此提取時需要嚴格控制條件,以免酶失活。因為酶用于輔助提取時,酶的種類、用量、提取溫度、時間和pH等都會對其提取效率產生不同程度的影響,若使用復合酶,不同酶的配比也是重要的影響因素,所以需要考察其條件,選用適宜的工藝。

酶技術在中藥材提取制備中廣泛應用是因為這個優勢!


纖維素的破壞引起細胞壁的瓦解, 從而促使有效成分從細胞中流出,溶解到提取液中( 如圖 1 所示) , 實現生物活性化合物的充分釋放和高效提取。

酶提取法的優勢:

(1)降低持水率

通過降低持水率從而使濾液在過濾時從濾餅中釋放出更多的水或溶劑。酶可降解植物高聚物成分如果膠、淀粉、半纖維素、木質素等, 從而減少與之結合的含水量。

(2)節約能源和時間,降低生產成本

由于酶的高效性,當使用植物細胞壁降解酶后, 可使第一次提取更有效, 同時降低了提取溫度,縮短了提取時間, 減少了提取能耗和溶劑的使用量,因此大大地降低了生產成本, 減少了環境污染。

(3)產物穩定、純度高、活性高

有些植物提取物在貯藏過程中會出現渾濁及沉淀的問題,這些渾濁/沉淀物往往是果膠-多酚-蛋白質的復合體。果膠和蛋白質在提取過程中通過果膠酶和蛋白質酶, 被降解為小分子而避免渾濁物的形成,從而生產出穩定的提取物。由于酶催化作用具有專一性的特點, 所以在提取的時候能直接作用于有效成分, 而不會有很多雜質。同時,酶的常溫下作用特性也會使許多易揮發和分解的產物有相對更高的生物活性。

酶技術在中藥材提取制備中廣泛應用是因為這個優勢!


以上優勢在酶法輔助提取中草藥有效成分的應用結果中也有所表明,酶反應在較溫和的條件下將植物細胞壁分解 ,從而明顯提高了藥用有效成分的提取率, 可以克服工業醇水提取方法中有效成分提取率低、工序復雜等問題, 提高提取體系澄清度,改變藥材質地,還可以在提取中改變原有天然成分的結構,增加提取物的生理活性,而且酶處理技術是在傳統中藥提取基礎上進行的,只要增加酶解前處理即可完成,因此,酶法用于中藥的提取分離, 操作簡便,成本低廉,并具備大生產的可行性。

針對以上中草藥提取,夏盛開發了相關的酶制劑產品,以便更好的服務廣大中藥材提取企業。詳見網址:http://www.komapri.com/products.aspx?Id=70&TypeId=70&fid=t3:70:3




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