酶法在中草药各部分提取中的应用
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中药酶提取工业化(最新版)目录1.中药的历史和现状2.酶提取在中药提取中的应用3.中药酶提取的工业化进程4.我国在中药酶提取领域的优势和挑战5.未来发展前景正文一、中药的历史和现状中药作为中华传统医学的重要组成部分,历史悠久,疗效独特。
在长期的医疗实践中,中药积累了丰富的治疗经验和用药理论。
随着现代科学技术的发展,中药的研究和应用逐渐得到世界范围内的认可,为人类健康事业做出了巨大贡献。
二、酶提取在中药提取中的应用酶提取技术作为一种绿色、高效的提取方法,广泛应用于中药提取领域。
酶具有专一性、高效性和温和性等特点,能够有效提高中药成分的提取率和纯度,降低生产成本,同时减少环境污染。
目前,酶提取技术在中药提取领域已经取得了显著的成果,如酶解提取皂苷、多糖等中药活性成分。
三、中药酶提取的工业化进程随着酶提取技术的不断发展和优化,中药酶提取已逐渐从实验室研究走向工业化生产。
我国政府对中药产业的大力支持,以及相关企业的技术创新和市场开拓,有力推动了中药酶提取的工业化进程。
目前,许多中药酶提取产品已经实现了规模化生产,为我国中药产业的发展注入了新的活力。
四、我国在中药酶提取领域的优势和挑战我国作为中药的发源地,拥有丰富的中药资源和深厚的中医药理论体系。
在中药酶提取领域,我国具备一定的技术优势和产业基础。
然而,与国际先进水平相比,我国在中药酶提取技术的研究和应用方面仍存在一定差距,主要表现在以下几个方面:1.酶品种单一,缺乏高性能、广谱性酶制剂。
2.酶提取工艺稳定性和可控性有待提高。
3.中药酶提取相关法规和标准体系尚不完善。
4.产业技术创新能力和核心竞争力不足。
五、未来发展前景面对中药酶提取领域的优势和挑战,我国应加大研发投入,加强产学研合作,推动中药酶提取技术的创新和发展。
酶在植物提取中的应用酶在植物提取中的作用是使植物材料降解形成更疏散的结构,有时甚至完全溶解植物材料以使植物的有效成分最大限度地溶出,达到最高的提取收率。
另外酶还可催化有效成分转化成活性更强的形式,其中,生物转化的一种重要类型是糖基水解,它可通过酶催化或酸法水解的方式达到。
去糖基后会导致有效成分水溶性变差,如果水解程度可有效控制,则采取相应的处理工艺可进行有效的提取。
当植物材料被降解成较小的碎片后,它的物化特性也被改变,这种改变会对生产的经济性带来显著的影响,达到提高收率、降低成本或提高成品质量等效果。
提取时的收率提高酶的作用是帮助植物材料被降解形成更疏散的结构从而使有效成分更易释放。
植物的各部分都可被用于有效成分提取,而在植物不同部位,如根、茎、种子等之间的化学成分有很大差别。
在果汁和饮料工业中已有许多种工业酶制剂被用于从植物内部释放更多产物,而提高苹果汁收率的酶与啤酒生产的酶是不同的。
因此,在这项应用中必须先根据原材料的特性在实验室中通过实验的方法确定最佳的酶。
在诺维信实验室中,我们已经发现了适于下列提取及生物转化的酶:----葡萄籽中提取多酚----大豆中提取异黄酮----大豆异黄酮去糖基降低持水率通过降低持水率从而使滤液在过滤时滤饼中释放出更多的水或溶剂。
更多的出液量意味着有效成分收率提高及回收溶剂量的提高, 即生产成本的降低。
磨碎植物材料导致持水量提高,而沉淀物或滤饼中的持水带来了收率的损失。
酶可降解植物高聚物成分如果胶、淀粉、半纤维素、木质素等从而减少与之结合的水量,而这部分水或溶剂则意味着产物。
果汁及饮料工业的经验对这一应用很有帮助,而酶的这种作用只有在工厂的实验中才可得到最好的评估。
当使用的提取原料价格较贵或材料有限时,收率的提高则很重要。
降低生产成本使用植物细胞壁降解酶可使第一次提取更有效,从而减少提取次数并达到总收率较高的结果。
每步提取过程都应相应计算成本及产值,但通过第一步提取得到较高的收率意味着更易安排生产及降低总生产成本。
酶反应提取技术在中药化学成分提取中的应用王忠雷;杨丽燕;曾祥伟;李朋收;张小华【摘要】酶反应提取技术(生物酶解提取技术)是利用酶反应所具有高度专一性的特点,通过适当的酶选择性地破坏植物细胞壁,使植物细胞内的成分更容易溶解、扩散的原理而应用于中药有效成分提取的新技术.该技术不但具有条件温和、易除杂质、节约能耗、浸出率高、设备简易、减少热敏成分降解等优势,而且具有应用于大规模工业化生产的潜力.其应用前景十分广阔,已经广泛用于中药多糖类、生物碱类、黄酮类、皂苷类、蛋白质类、有机酸类等成分的提取.我们就该技术的应用进展及方法特点做一系统性概述,以期新技术能够更加合理而有效的应用于中药化学成分的提取.%Enzymatic extraction technology is based on the highly specific feature of enzyme, which is used to destroy the plant cell wall selectively, making active components inside plant cell more easily to dissolve and spread. Based on the above principle, this new technique is being broadly used in the aspects of TCMs extraction. This technology not only has the advantage of mild conditions、removing impurity easily、saving energy consumption、ratio high leaching、simple equipment and reducing degradation of thermal ingredient, but also has the potential of large —scale industrial production. It has been widely used in the extraction of chemical compositions of Chinese medicine,including polysaccharides、alkaloids、flavonoids、saponins、proteins、organic acids,et al. This article has made a systematic exposition to this technology' s application progress and method characteristics,so as to make new technology can bemore reasonable and effective in active components extraction of Chinese Materia Medica.【期刊名称】《世界中医药》【年(卷),期】2013(008)001【总页数】3页(P104-106)【关键词】酶反应提取技术;中药化学成分;应用进展;方法特点【作者】王忠雷;杨丽燕;曾祥伟;李朋收;张小华【作者单位】北京中医药大学中药学院,北京,100102;中国石油大学(北京)理学院;北京丰泰金源药业有限公司;北京中医药大学中药学院,北京,100102;北京中医药大学中药学院,北京,100102【正文语种】中文随着中药研究与开发现代化的进程,经典的提取方法如溶剂提取法、水蒸气蒸馏法、压榨法及升华法等因有效成分提取率不高、杂质清除率低等弊端,已经难以满足社会发展的需求。
论述生物酶在中药提取的应用中药提取一直是我国中药治疗中不可缺少的重要组成部分,通过中药提取将有应用价值的中药成分从中药材中提取出来,从而促进中药治疗有效的进行。
传统的中药提取方法比较简单,容易破坏中药成分的药效或者促使中药成分中含有多种杂质。
随着可研究的发展,中药提取方法得到创新和优化,促使中药提取更加科学、有效。
应用生物酶进行中药提取就最好的说明,其通过酶技术的催化作用能够将中药成分从中药材中提取出来。
笔者就酶技术应用现状、酶技术在中药提取中应用的特点、影响酶提取的因素三个方面详细地说明生物酶在中药提取中的应用。
1 生物酶介绍所谓生物酶是指由活细胞产生的具有催化作用的有机物,大部分为蛋白质,也有极少部分为RNA。
其具有较高的催化作用,应用于工业生产中能够提高工作效率、减少污染、简化工艺程序。
之所以酶具有良好的应用性主要在于其专一性强,催化条件温和,不需要满足某种特定的条件,从而有效的应用于工业生产中。
目前,酶的分类有六种,即氧化还原酶类、转移酶类、水解酶类、聚合酶类、异构酶类、连接酶类。
这是跟各种酶的催化反应所进行分类,各种类型的酶具有独特的特点,具体的应用方面也不同。
2 中药提取现状我国的中药文化有着数千年的历史,智慧勤劳的中国人在运用中药解除病痛,救治生命的同时,积累丰富的中药理论,发明创造了许多中药提取方法,提高了中药材的利用率和治疗效果。
随着时代的发展,中药提取方法不断的创新,促使当下我国中药提取形成两大类,及传统中药提取方法和现代中药提取方法。
2.1 传统中药提取方法从我国古代传承下来的传统中药提取方法比较简单,操作容易,对于设备的要求较少,常见的传统中药提取方法有水蒸馏法、溶剂浸提法、煎煮法等等。
传统的中药提取方法是现代中药提取方法的基础,促进我国中药的应用起到非常重要的作用。
由于古人在研制中药提取方法时条件比较简陋,促使中药提取方法科学性和有效性不佳,常会导致提取的中药药效不佳,提取的中药含有多种杂质。
酶工程技术在中药提取中的应用王源(贵州大学生命科学学院,贵州贵阳550025)[摘要]对酶法在中药成分提取中酶解作用机制及在中药有效成分提取中的应用进行综述,纤维素酶、果胶酶、木瓜蛋白酶等酶能够破坏植物细胞壁,使有效成分易于浸出,在中药提取中得到了广泛的应用。
分别叙述了酶法在多糖、黄酮、生物碱、萜类、蛋白质及肽类、油类、有机酸类化合物提取中的应用,与新技术结合用于中药提取,分析酶法的现存问题,展望酶法在中药提取中的发展前景。
[关键词]生物酶;生物酶解技术;提取;中药;纤维素酶;果胶酶[中图分类号]R256.33[文献标志码]A[文章编号]0257-358X(2015)09-0614-04Application of Enzyme Engineering Technology in Extraction of Chinese Medicine WANG Yuan(College of Life Science of Guizhou University,Guiyang550025,China)Abstract The enzymatic hydrolysis mechanism and application of enzymatic method in extraction of Chinese medicine were reviewed.Enzymes such as cellulase,pectinase and papain can destruct the cell walls of plants,which makes the extraction of effective constituents become easier,so they were widely applied in ex-traction of Chinese medicine.The application of enzymatic method in the extraction of polysaccharide, flavone,alkaloid,terpenoids,protein,peptides,oils and organic acids were described respectively.The enzymatic method was applied in extraction of Chinese medicine in combination with new technology.The existing problems and the prospect of enzymatic method in extraction of Chinese medicine were also analyzed.Key words biological enzymes;biological enzymolysis technology;extraction;Chinese medicine;cellulase;pecti-nase中药治疗疾病的物质基础是其中有效的化学成分,中药中植物药约占90%,由于中药成分十分复杂且很多有效成分含量很低,因此有效成分的提取与分离纯化是中药开发中的关键工序。
经验交流104 2015年16期中药提取分离中酶的应用研究任桂花延安市宝塔区人民医院,陕西延安716000摘要:酶作为特殊生物催化剂,可参与活体细胞内各种反应,且促进各种反应的发生。
目前于中药提取分离中经酶所具特性的应用,可对细胞壁结构进行分解和破坏,使有效成分溶解或者助溶在溶剂中,以此达到基于传统溶解提取法将细胞内所含有效成分提取分离出来的目的。
本次研究笔者就中药提取分离中酶的应用进行研究和分析。
关键词:酶;中药;提取;分离中图分类号:R284 文献标识码:A 文章编号:1671-5837(2015)16-0104-01酶具高效催化性,和一般化学催化剂相比较,其催化速度可达百倍和千倍;同时酶还具有高度专一性,只作用于某一种或者某类特定底物,比如纤维素酶只可对纤维素进行催化,使其分解成为葡萄糖,而脂肪酶则主要催化脂肪,使其分解并产生醇以及脂肪酸;除此之外,其还具有失活变性、可调控性等作用[1]。
下面就中药提取分离中酶的应用研究进行详细地阐述。
1 常用于中药提取分离中的酶类型目前在中药提取分离中常用的酶有胃蛋白酶、木瓜蛋白酶、纤维素酶、胰蛋白酶、果胶酶、菠萝蛋白酶以及各种碱性、酸性和中性酶等[2]。
纤维素酶主要针对纤维素,经降解使其生成为相应的葡萄糖,包括有β-葡萄糖苷糖、内切葡聚糖酶以及纤维二糖水解酶,这种类型的酶不仅可分解和软化纤维素,同时还可破坏细胞壁,使植物细胞内容物溶出量得以增加。
半纤维素酶的主要作用为对植物细胞壁进行分解,由内切型酶、外切型酶和乙酰木聚糖酶、阿拉伯糖苷酶、葡萄糖苷酶以及半乳糖苷酶等构成。
果胶酶主要作用于果胶质,其解酶机制为对果胶质脂肪产生果胶酸以及甲酸,经水解产生相应的寡聚半乳糖醛酸以及半乳糖醛酸,其作用温度通常为10℃~60℃,最适合温度一般为45℃~50℃,同时最佳作用的酸值为3.5。
胰蛋白酶是一种丝氨酸蛋白水解酶,可分解肽链,消化溶解变性蛋白质,而对于没有变性的蛋白质则没有作用,该酶可溶于水但不可溶于酸,储存温度一般不可>20℃,同时溶液需新鲜配制,其作用最佳温度为50℃,最佳酸值为8。
摘要:介绍了提取新技术酶法的原理,以及酶处理技术在中草药各部分提取工艺的研究应用现状,并展望了酶处理技术的应用前景。
关键词:酶法,提取Abstract: The extraction of the principle of the new enzyme technology and processi ng technology of Chinese herbs in all parts of extraction process of application status and prospects of processing applications.Key words: enzymatic extraction[中图分类号] [文献标识码] A [文章编号]现代中药提取中越来越多的应用到纤维素酶,纤维素酶可以快速、温和的分解细胞壁,使中药有效成分析出。
恰当地利用纤维素酶处理中药材,可改变细胞壁的通透性,提高药效成分的提取率。
本文就酶法提取的原理以及酶法对于中草药不同部位的提取情况作一综述。
1.酶法提取的原理中药中植物药占90%,植物细胞由细胞壁及原生质体组成。
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,一般分为3层,即胞间层、初生壁和次生壁。
胞间层的主要成分为果胶质。
初生壁主要由纤维素、半纤维素和果胶质组成。
初生壁的结构甚为复杂,由纤维素分子组成的微纤丝构成了其基本骨架,在微纤丝之间的空隙中,填着果胶质和半纤维素的胶体状物质。
和初生壁一样,次生壁的骨架也是由纤维素分子组成的微纤丝构成[1]。
在中药提取过程中,细胞原生质体中的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。
通过选用一些恰当的酶类,如纤维素酶、半纤维索酶、果胶酶等作用于药用植物细胞,使细胞壁及细胞间质中的纤维素、半纤维素、果胶等物质降解,破坏细胞壁的致密结构,引起细胞壁及细胞间质结构产生局部疏松、膨胀、崩溃等变化,减小细胞壁、细胞间质等传质屏障对有效成分从胞内向提取介质扩散的传质阻力,从传质角度促使有效成分提取率提高[2]。
中药酶法提取是在传统的溶剂提取方法的基础上,根据植物药材细胞壁的构成,利用酶反应所具有的高度专一性等特点,选择相应的酶,将细胞壁的组成成分水解或降解,破坏细胞壁结构,使有效成分充分暴露出来,溶解、混悬或胶溶于溶剂中,从而达到提取细胞内有效成分的目的的一种新型提取方法。
由于植物提取过程中的屏障——细胞壁被破坏,因而酶法提取有利于提高有效成分的提取率[3]。
2.酶法对于植物药不同部位的提取效果2.1酶法在根茎类植物药中的提取应用邢秀芳[4]等采用酶法提取工艺提取葛根总黄酮,与未加酶组相比较,加纤维素酶组葛根总黄酮含量由7.68 %提高到8.68 %,含量相对升高了13 %,经t检验,P<0.01,说明加酶法与未加酶法提取效果有极显著差异。
马秸云[5]等采用酶法提取工艺提取黄连中的小檗碱,在提取小檗碱之前,将黄连经酶解处理,以未加酶组为对照。
实验结果表明,黄连经酶处理后,其盐酸小檗碱的含量平均值为4.2 %,未经酶处理组的盐酸小檗碱含量平均为2.5 %。
说明在纤维素酶的作用下,盐酸小檗碱的提取率有了较大的提高,经t检验,P<0.01,表明两种工艺提取效果有极显著性差异。
将两种工艺提取物经薄层层析比较,结果显示,加酶组与未加酶组提取的成分一致。
表明纤维素酶的加入对黄连有效成分盐酸小檗碱的性质无影响。
佟玲,张胜科,李锦[6]等以正交实验方法研究从人工栽培的黄姜中提取薯蓣皂素的酶解工艺,实验表明皂素的得率平均可达2.37 %,与直接酸水解法的得率1.84 %相比有较大幅度的提高。
金凤燮等[7]采用皂苷酶处理人参中常见组分Rb、Rc、Rd等二醇类皂苷生产出Rh等稀有皂苷。
经过酶处理生产Rh等人参稀有皂苷其转化率在60%以上,比从红参中提取率提高了500~700倍。
郭建鹏,张红梅[8]在对高山红景天进行酶解研究时发现酶解法提取红景天苷,与水提法相比提取量提高了166.54%。
2.2酶法在叶类植物药中的提取应用丛伟[9]采用酶法从银杏叶提取总黄酮。
在提取前,加入纤维素酶、果胶酶为主的复合酶液,首先对银杏叶的细胞壁进行破坏,与传统水浸提取工艺相比,其总黄酮得率和总黄酮含量分别提高了25.1%和24.7%。
奚奇辉[10]用竹叶提取黄酮,增加了纤维素酶处理步骤后,其含量比原方法分别提高23.5%。
傅博强,谢明勇,周鹏[11]等,采用低温水提、酶提二次结合法提取茶多糖,其多糖的提取率为0.64%,粗多糖(干重)的提取率为1.11%,分别占二次总提取量的21.5%和14.0%,而在相同条件下无酶提取,提取率仅为0.39%和0.56%。
相对水提法,酶法的多糖提取率分别增加63.3%和98.9%,多糖总提取率达2.97%,粗多糖(干重)的总提取率为7.93%。
2.3酶法在花类植物药中的提取应用林丹[12]等用水提法、水提醇沉法、酶解法以及醇提法对金银花进行提取,并用紫外-分光光度法来测定提取物中绿原酸的含量,依此来比较各种方法的优劣。
由实验结果可知,以绿原酸作为指标来考察各种方法优劣,尤以醇提法较好,绿原酸的含量可达到15.28%;以提取物得率作为指标来考察,以酶法为最好,提取物的得率可达到37.91%。
藤利荣等[13]研究热水法及复合酶法提取百合多糖的最佳条件,对两种方法得到的多糖的生物活性进行了比较分析,实验结果发现复合露法能显著提高百合多糖的提取率,可达31.03%,是热水法的2.85倍,且生物活性高于水提取的多糖。
王晓,耿岩玲,李福伟,等[14]对酶法提取牡丹花总黄酮的酶解条件进行了研究,考察了酶解温度、酶解液初始pH值、酶解时间和用量对总黄酮产量的影响。
酶法提取牡丹花总黄酮与传统乙醇提取法进行比较,结果表明在一定条件下,酶法提取工艺比传统乙醇提取法牡丹花总黄酮产量提高了19.8%。
薄层层析结果显示,酶对提取物性质未产生影响。
2.4酶法在果实类植物药中的提取应用陈炳华[15]等利用果胶酶,将山楂中的果胶完全分解后,再进行黄酮的提取、分离、纯化及含量分析测定。
结果表明,山楂果肉粉末总黄酮含量达7.0~7.5 %,这与传统常用的提取方法获得的结果差异显著,且显色稳定和重复性好,在60 min以内稳定性相对偏差≦5 %,平均回收率104.6%。
赵宁[16]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%。
吴茄笛[17]等在苦瓜水溶性多糖的浸提及脱蛋白过程中分别加入纤维素酶和中性蛋白酶,通过正交试验确定其最佳水解条件分别为:纤维素酶,提取温度50 ℃,pH6.0,酶用量5%;中性蛋白酶,水解时间48 h,pH7.0,酶用量10%。
与常规的水溶醇沉法相比.双酶法苦瓜水溶性多糖的收率提高了1倍多,含糖量提高了11.5%,蛋白含量降低了75.2%。
3 酶法提取技术的展望酶法在中药提取中的应用已经显示出明显的优势,并且越来越受到人们的重视。
酶法用于中药提取可以破坏植物细胞壁,有利于对有效成分的提取,故酶法不失为一种最大限度从植物体内提取有效成分的方法之一,是一项很有前途的新技术。
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[18],是酶法产业化的一个成功范例。
但是目前对酶法中药提取的研究主要还是停留在实验室的较小规模上,且主要针对某些单个具体提取对象进行简单的工艺条件试验。
酶法提取技术需要进一步做深入研究。
在酶类方面,需进一步研究不同种中药提取的酶类选择的依据,并且通过基因工程等技术构建高产高酶活的产酶菌株,降低酶法提取成本[19]。
在酶法工艺方面,需改进对原有的提取工艺,开发出新型的酶解反应装置,严格控制酶解反应的条件,使酶发挥最大的活性。
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