天然產(chǎn)物中化學(xué)成分的提取是一件耗時(shí)、耗能又費(fèi)溶劑的工作。傳統(tǒng)的提取方法由于存在被提成分損失大、周期長(zhǎng)、工序多、提取率不高等缺點(diǎn),已不適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的需要。一批新技術(shù)、新設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生,如超聲波萃?。⊿E)、超臨界流體萃?。⊿FE)、微波萃取(MAE)等。SE仍較多地用于實(shí)驗(yàn)室,SFE由于設(shè)備復(fù)雜、運(yùn)行成本高、提取范圍有限等問題應(yīng)用受到限制。在種形勢(shì)下,微波萃取技術(shù)異軍突起。
▲應(yīng)用日益廣泛
自1986年Ganzler等人首先報(bào)道了微波用于天然產(chǎn)物成分的提取以來,該技術(shù)已廣泛被應(yīng)用于食品、生物樣品及環(huán)境樣品的分析與提取,其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大,尤其是在天然產(chǎn)物的提取方面的研究日益增多。
生物堿類有學(xué)者研究微波技術(shù)對(duì)麻黃中麻黃堿浸出量的影響,比較了微波提取與常規(guī)煎煮方法的優(yōu)劣,結(jié)果發(fā)現(xiàn)微波法麻黃堿的浸出量明顯優(yōu)于煎煮法,并且半量麻黃粗粉浸出量明顯優(yōu)于全量麻黃飲片,與中醫(yī)藥中“煮散減半”的理論相符。另有學(xué)者用微波法提取黃連中的小檗堿,以干固物和小檗堿含量測(cè)定結(jié)果為指標(biāo),比較微波和回流兩種方法。干固物測(cè)定結(jié)果顯示,在單位時(shí)間內(nèi)微波處理較回流提取具有明顯優(yōu)勢(shì);以小檗堿含量為指標(biāo),結(jié)果提示回流提取小檗堿含量高于微波提取。
蒽醌類中國科學(xué)院海洋研究所的郝守祝等研究了微波技術(shù)對(duì)大黃游離蒽醌浸出量的影響,采用正交實(shí)驗(yàn)考察了微波輸出功率、物料粒徑、浸出時(shí)間三因素對(duì)提取率的影響,優(yōu)選浸出方案。以優(yōu)選出的微波浸提方案和常規(guī)煎煮法及乙醇回流法作比較,發(fā)現(xiàn)物料粒徑對(duì)蒽醌成分浸出影響極顯著,功率對(duì)浸出影響顯著,時(shí)間對(duì)浸出有一定影響。微波提取法對(duì)大黃游離蒽醌的提取率明顯優(yōu)于常規(guī)煎煮法,同乙醇回流法相當(dāng)。
黃酮類黃酮類成分在植物中分布較廣,幾乎大部分中草藥中都含有此類成分。近年來,已有較多文獻(xiàn)報(bào)道了將微波法用于中草藥中黃酮類成分的提取。大連理工大學(xué)的劉傳斌采用微波破細(xì)胞與溶劑提取相結(jié)合的方法提取高山紅景天愈傷組織中的紅景天苷。將藥材經(jīng)1分鐘微波處理后,室溫下水提取10分鐘,可將紅景天苷充分提取出來。與傳統(tǒng)提取方法相比,該法具有時(shí)間短、不需加熱、提取液中雜質(zhì)少等優(yōu)點(diǎn)。
皂苷類有研究發(fā)現(xiàn),用微波法提取重樓皂苷,微波處理5分鐘的效果即基本達(dá)到兩小時(shí)常規(guī)加熱的效果,而且雜質(zhì)少,微波提取10分鐘即可認(rèn)為皂苷已提取完畢。
有機(jī)酸北京瑞利分析儀器公司的郭振庫等應(yīng)用自行設(shè)計(jì)的具較高壓力控制精度的專用微波制樣系統(tǒng),對(duì)金銀花中有效成分綠原酸和異綠原酸類化合物的提取條件進(jìn)行了考察,并與超聲波提取比較,發(fā)現(xiàn)該法的提取率比超聲波高近兩成。也有學(xué)者用微波提取甘草中的甘草酸,并與熱回流、索氏提取法、室溫提取法等傳統(tǒng)方法進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)微波提取具有提取高效、快速、完全及節(jié)省時(shí)間、溶劑和能源等優(yōu)點(diǎn),是適于甘草中快速提取甘草酸的新方法。
多糖類許多多糖具有抗腫瘤、增強(qiáng)免疫、抗衰老、抗病毒等作用。多糖提取分離方法常規(guī)為水煎醇沉法,微波萃取在用于某些生物材料的多糖提取中被證實(shí)可明顯提高提取率。
新疆石河子大學(xué)藥學(xué)院的研究人員在用微波萃取多糖的研究上作了大量工作,提取的植物包括甘草、商陸、肉蓯蓉、紅景天根、紅景天葉、黃芪、黨參等。他們?cè)贛CL-3微波反應(yīng)器中,用一定量石油醚、乙醚和80%乙醇回流提取20分鐘,殘?jiān)俜湃胛⒉t中,用水提取20分鐘后測(cè)定多糖含量,結(jié)果提取率均高于傳統(tǒng)方法,提取時(shí)間縮短了約12倍。
揮發(fā)油當(dāng)前,已有很多國外學(xué)者開始利用微波法萃取揮發(fā)油。加拿大環(huán)境署的Pare于1991年申請(qǐng)了美國專利,對(duì)天然產(chǎn)物包括薄荷、歐芹、雪松葉和大蒜等,采用對(duì)微波透明(己烷等)或部分透明(甲醇、二氯甲烷等)的溶劑。
新疆石河子大學(xué)藥學(xué)院的魯建江等人從藿香、魁蒿葉、新疆黨參、新疆孜然果實(shí)及紅花、紅景天根莖葉中用微波提得揮發(fā)油,結(jié)果均比水蒸氣蒸餾提取率高且用時(shí)短。
其他目前,微波萃取技術(shù)除應(yīng)用于以上成分之外,對(duì)另外一些成分,如甾體、萜類化合物、植物油、香料、色素等的提取也有報(bào)道。
在Ganzler等發(fā)表的關(guān)于微波萃取的第一篇文獻(xiàn)中報(bào)道了用微波從玉米、大豆、棉籽、胡桃中提取原油,從蠶豆中提取蠶豆嘧啶核苷和伴蠶豆嘧啶核苷,從棉籽中提取棉酚等。同時(shí)他們得出結(jié)論:用極性溶劑萃取極性物質(zhì),微波法比索氏提取法理想;但用非極性溶劑提取非極性物質(zhì)則微波萃取并未顯示優(yōu)越性。由此可見,微波萃取對(duì)物質(zhì)具選擇性,對(duì)溶劑也有一定要求。
另外,還有人用微波法萃取丹參酮、辣椒素、青蒿素、鳶尾香料及從鮮羅漢果中提得羅漢果甜苷。提取的色素成分有梔子黃色素、天仙果色素、番茄紅色素等。
▲應(yīng)用研究亟待深入
微波萃取天然產(chǎn)物的研究雖然廣泛展開,但其在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用研究還亟待突破。
進(jìn)一步探討微波萃取機(jī)理自Pare在其申請(qǐng)的專利中提出微波萃取植物組織中天然產(chǎn)物的機(jī)理以來,國內(nèi)外很多學(xué)者在這方面作了大量的工作,并提出了一些關(guān)于微波萃取的機(jī)理,但鑒于基體物質(zhì)和萃取物質(zhì)的復(fù)雜性,在萃取機(jī)理方面還有大量工作需要做。搞清機(jī)理將進(jìn)一步促進(jìn)微波在天然產(chǎn)物萃取中的應(yīng)用。
擴(kuò)大在分析化學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用微波萃取甫一出現(xiàn),就首先被分析化學(xué)領(lǐng)域看好。目前,微波萃取逐漸與一些分析儀器聯(lián)用,這些技術(shù)已運(yùn)用到生物及環(huán)境樣品的分析。例如,有人用微波萃取系統(tǒng)與氣相色譜、質(zhì)譜聯(lián)用分析土壤及沉積物中多環(huán)芳香化合物(PAH)和有機(jī)磷農(nóng)藥等;Magnus Ericsson等用自行設(shè)計(jì)的動(dòng)態(tài)微波萃取系統(tǒng)分析湖底沉積物的PAH等物質(zhì),此系統(tǒng)集萃取、分離、分析于一體,使分析加簡(jiǎn)便、快速、準(zhǔn)確。
如果用類似聯(lián)用儀器分析天然植物中的化學(xué)成分及藥物特別是中成藥中的有效成分,將大大簡(jiǎn)化樣品成分提取的前處理過程,提高分析效率。因此,應(yīng)加強(qiáng)研究,擴(kuò)大該技術(shù)在分析化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。
值得注意的是,目前微波萃取基本上還停留在實(shí)驗(yàn)室小樣品的提取及分析,使用設(shè)備簡(jiǎn)陋,有的還使用家用微波爐,工業(yè)化微波提取器尚未見報(bào)道。近幾年,有一些用于中試生產(chǎn)的微波提取設(shè)備問世,主要分兩類:一為微波提取罐;另一類為連續(xù)微波萃取設(shè)備。但這些設(shè)備的實(shí)用性有待驗(yàn)證,實(shí)現(xiàn)微波萃取的工業(yè)化生產(chǎn)仍需努力。
▲應(yīng)用日益廣泛
自1986年Ganzler等人首先報(bào)道了微波用于天然產(chǎn)物成分的提取以來,該技術(shù)已廣泛被應(yīng)用于食品、生物樣品及環(huán)境樣品的分析與提取,其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大,尤其是在天然產(chǎn)物的提取方面的研究日益增多。
生物堿類有學(xué)者研究微波技術(shù)對(duì)麻黃中麻黃堿浸出量的影響,比較了微波提取與常規(guī)煎煮方法的優(yōu)劣,結(jié)果發(fā)現(xiàn)微波法麻黃堿的浸出量明顯優(yōu)于煎煮法,并且半量麻黃粗粉浸出量明顯優(yōu)于全量麻黃飲片,與中醫(yī)藥中“煮散減半”的理論相符。另有學(xué)者用微波法提取黃連中的小檗堿,以干固物和小檗堿含量測(cè)定結(jié)果為指標(biāo),比較微波和回流兩種方法。干固物測(cè)定結(jié)果顯示,在單位時(shí)間內(nèi)微波處理較回流提取具有明顯優(yōu)勢(shì);以小檗堿含量為指標(biāo),結(jié)果提示回流提取小檗堿含量高于微波提取。
蒽醌類中國科學(xué)院海洋研究所的郝守祝等研究了微波技術(shù)對(duì)大黃游離蒽醌浸出量的影響,采用正交實(shí)驗(yàn)考察了微波輸出功率、物料粒徑、浸出時(shí)間三因素對(duì)提取率的影響,優(yōu)選浸出方案。以優(yōu)選出的微波浸提方案和常規(guī)煎煮法及乙醇回流法作比較,發(fā)現(xiàn)物料粒徑對(duì)蒽醌成分浸出影響極顯著,功率對(duì)浸出影響顯著,時(shí)間對(duì)浸出有一定影響。微波提取法對(duì)大黃游離蒽醌的提取率明顯優(yōu)于常規(guī)煎煮法,同乙醇回流法相當(dāng)。
黃酮類黃酮類成分在植物中分布較廣,幾乎大部分中草藥中都含有此類成分。近年來,已有較多文獻(xiàn)報(bào)道了將微波法用于中草藥中黃酮類成分的提取。大連理工大學(xué)的劉傳斌采用微波破細(xì)胞與溶劑提取相結(jié)合的方法提取高山紅景天愈傷組織中的紅景天苷。將藥材經(jīng)1分鐘微波處理后,室溫下水提取10分鐘,可將紅景天苷充分提取出來。與傳統(tǒng)提取方法相比,該法具有時(shí)間短、不需加熱、提取液中雜質(zhì)少等優(yōu)點(diǎn)。
皂苷類有研究發(fā)現(xiàn),用微波法提取重樓皂苷,微波處理5分鐘的效果即基本達(dá)到兩小時(shí)常規(guī)加熱的效果,而且雜質(zhì)少,微波提取10分鐘即可認(rèn)為皂苷已提取完畢。
有機(jī)酸北京瑞利分析儀器公司的郭振庫等應(yīng)用自行設(shè)計(jì)的具較高壓力控制精度的專用微波制樣系統(tǒng),對(duì)金銀花中有效成分綠原酸和異綠原酸類化合物的提取條件進(jìn)行了考察,并與超聲波提取比較,發(fā)現(xiàn)該法的提取率比超聲波高近兩成。也有學(xué)者用微波提取甘草中的甘草酸,并與熱回流、索氏提取法、室溫提取法等傳統(tǒng)方法進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)微波提取具有提取高效、快速、完全及節(jié)省時(shí)間、溶劑和能源等優(yōu)點(diǎn),是適于甘草中快速提取甘草酸的新方法。
多糖類許多多糖具有抗腫瘤、增強(qiáng)免疫、抗衰老、抗病毒等作用。多糖提取分離方法常規(guī)為水煎醇沉法,微波萃取在用于某些生物材料的多糖提取中被證實(shí)可明顯提高提取率。
新疆石河子大學(xué)藥學(xué)院的研究人員在用微波萃取多糖的研究上作了大量工作,提取的植物包括甘草、商陸、肉蓯蓉、紅景天根、紅景天葉、黃芪、黨參等。他們?cè)贛CL-3微波反應(yīng)器中,用一定量石油醚、乙醚和80%乙醇回流提取20分鐘,殘?jiān)俜湃胛⒉t中,用水提取20分鐘后測(cè)定多糖含量,結(jié)果提取率均高于傳統(tǒng)方法,提取時(shí)間縮短了約12倍。
揮發(fā)油當(dāng)前,已有很多國外學(xué)者開始利用微波法萃取揮發(fā)油。加拿大環(huán)境署的Pare于1991年申請(qǐng)了美國專利,對(duì)天然產(chǎn)物包括薄荷、歐芹、雪松葉和大蒜等,采用對(duì)微波透明(己烷等)或部分透明(甲醇、二氯甲烷等)的溶劑。
新疆石河子大學(xué)藥學(xué)院的魯建江等人從藿香、魁蒿葉、新疆黨參、新疆孜然果實(shí)及紅花、紅景天根莖葉中用微波提得揮發(fā)油,結(jié)果均比水蒸氣蒸餾提取率高且用時(shí)短。
其他目前,微波萃取技術(shù)除應(yīng)用于以上成分之外,對(duì)另外一些成分,如甾體、萜類化合物、植物油、香料、色素等的提取也有報(bào)道。
在Ganzler等發(fā)表的關(guān)于微波萃取的第一篇文獻(xiàn)中報(bào)道了用微波從玉米、大豆、棉籽、胡桃中提取原油,從蠶豆中提取蠶豆嘧啶核苷和伴蠶豆嘧啶核苷,從棉籽中提取棉酚等。同時(shí)他們得出結(jié)論:用極性溶劑萃取極性物質(zhì),微波法比索氏提取法理想;但用非極性溶劑提取非極性物質(zhì)則微波萃取并未顯示優(yōu)越性。由此可見,微波萃取對(duì)物質(zhì)具選擇性,對(duì)溶劑也有一定要求。
另外,還有人用微波法萃取丹參酮、辣椒素、青蒿素、鳶尾香料及從鮮羅漢果中提得羅漢果甜苷。提取的色素成分有梔子黃色素、天仙果色素、番茄紅色素等。
▲應(yīng)用研究亟待深入
微波萃取天然產(chǎn)物的研究雖然廣泛展開,但其在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用研究還亟待突破。
進(jìn)一步探討微波萃取機(jī)理自Pare在其申請(qǐng)的專利中提出微波萃取植物組織中天然產(chǎn)物的機(jī)理以來,國內(nèi)外很多學(xué)者在這方面作了大量的工作,并提出了一些關(guān)于微波萃取的機(jī)理,但鑒于基體物質(zhì)和萃取物質(zhì)的復(fù)雜性,在萃取機(jī)理方面還有大量工作需要做。搞清機(jī)理將進(jìn)一步促進(jìn)微波在天然產(chǎn)物萃取中的應(yīng)用。
擴(kuò)大在分析化學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用微波萃取甫一出現(xiàn),就首先被分析化學(xué)領(lǐng)域看好。目前,微波萃取逐漸與一些分析儀器聯(lián)用,這些技術(shù)已運(yùn)用到生物及環(huán)境樣品的分析。例如,有人用微波萃取系統(tǒng)與氣相色譜、質(zhì)譜聯(lián)用分析土壤及沉積物中多環(huán)芳香化合物(PAH)和有機(jī)磷農(nóng)藥等;Magnus Ericsson等用自行設(shè)計(jì)的動(dòng)態(tài)微波萃取系統(tǒng)分析湖底沉積物的PAH等物質(zhì),此系統(tǒng)集萃取、分離、分析于一體,使分析加簡(jiǎn)便、快速、準(zhǔn)確。
如果用類似聯(lián)用儀器分析天然植物中的化學(xué)成分及藥物特別是中成藥中的有效成分,將大大簡(jiǎn)化樣品成分提取的前處理過程,提高分析效率。因此,應(yīng)加強(qiáng)研究,擴(kuò)大該技術(shù)在分析化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。
值得注意的是,目前微波萃取基本上還停留在實(shí)驗(yàn)室小樣品的提取及分析,使用設(shè)備簡(jiǎn)陋,有的還使用家用微波爐,工業(yè)化微波提取器尚未見報(bào)道。近幾年,有一些用于中試生產(chǎn)的微波提取設(shè)備問世,主要分兩類:一為微波提取罐;另一類為連續(xù)微波萃取設(shè)備。但這些設(shè)備的實(shí)用性有待驗(yàn)證,實(shí)現(xiàn)微波萃取的工業(yè)化生產(chǎn)仍需努力。