超临界萃取中奇亿品牌药产业应用新技术的意义

一、中药产业化形势及应用新技术的意义

 

中药为我国传统医药，用中药防病治病在我国具有悠久的历史。由于化学药品的毒副作用逐渐被人们所认识及合成一个新药又需巨大的投资，西医西药对威胁人类健康的常见病、疑难病的治疗药物还远远不能满足临床的需要，因此，全世界范围内掀起了中医中药热。面对科学技术，特别是医药工业的迅猛发展，国际间医药学术交流活动的日益频繁以及药品市场竞争越来越激烈，实现中药现代化，与国际接轨，已成为中医药工作者的共识。改革开放到党的十五大，我国明确了中药发展的战略方向和思路，提出"科教兴业"的战略主体目标，中药的发展迈进了一大步。中药生产中的大桶煮提、大锅蒸熬及匾、勺、缸类生产器具当家的状况大为改善，进而出现不锈钢多功能提取罐、外循环蒸发、多效蒸发器，流化干燥器等设备，中成药的剂型也有较大的发展，由丸、散、膏、丹剂为主发展成为具有颗粒剂、片剂、胶囊剂、口服液及少量粉针等剂型。中药产值比1979年翻了五番，约占医药工业产值的30%以上。然而，我国现阶段创制的中成药还难以在国外注册、合法销售与使用。从目前全世界天然药物的贸易额来看，中国仅占1%左右，与天然药物主产国的地位极不相称。其原因主要是产业现代工程技术水平不高，制备工艺和剂型现代化方面还很落后；生产过程的许多方面缺乏科学的、严格的工艺操作参数，不仅导致了消耗高、效率低，而且还出现有效成分损失、疗效不稳定、剂量大服用不方便、产品外观颜色差、内在质量不稳定；同时还出现缺少系统的量化指标，大多数产品缺乏疗效基本一致的内在质量标准；许多复方制剂还难以搞清楚其作用的物质基础。"丸、散、膏、丹，神仙难辨"的状况尚未根本改变。要改变这种现状，让西方医药界接受中药，增强中药在国际市场上的竞争地位，主要途径是，以中药理论为指导，采用先进的技术，实现中药现代化。中药产品现代化的重点可简单地用8个字来描述，即"有效、量小、安全、可控"。实际上，它涉及范围十分广泛，要解决的问题比较复杂，但首先最关键的问题就是要提取分离工艺、制剂工艺现代化，质量控制标准化、规范化。为此，许多医药专家多次提出要采用超临界流体技术、分子蒸馏技术、膜分离技术、冷冻干燥技术、微波辐射诱导萃取技术、缓控释制剂技术、各种先进的色谱、光谱分析等先进技术，进行中药研究开发及产业化。在国家有关部门的主持下，1998年3月底，来自全国及香港20多个单位的60多位专家学者聚集厦门大学，探讨了中药现代化问题，特别是中药复杂体系中重大科学基础问题，超临界流体技术、分子蒸馏技术、液质联用等同时也被提出来。

 

超临界CO2萃取技术、分子蒸馏技术、超重力场技术是目前国际上较新的三大提取分离技术、采用这些技术对中药进行提取分离纯化，对实现中药现代化具有重要意义。

 

我们东宇集团经过二年的努力，已完全具备生产超临界试机1L-20的能力。同时已完成大规模超临界机组从100L-1000L的研制、设计及生产。东宇集团率先在全国制造完成自动化大型超临界机组，从而实现了超临界机组的远程监控及微机管理，并已在青岛安装完毕。中国作为全球中药材大国，随着我国入世的临近，更应在推动中药现代化、成果产业化进程中发挥重要作用，使中国的资源优势转化为经济优势，并使我国中药现代化的重大举措得以实现。

 

二、 超临界CO2流体萃取新技术在中药提取分离中的应用

 

超临界流体（Supercritical Fluid,简称SF或SCF）是指超临界温度（Tc）和临界压力（Pc）状态下的高密度流体。超临界流体具有气体和液体的双重特性，其粘度与气体相似，但扩散系数比液体大得多，其密度和液体相近。超临界流体对物质进行溶解和分离的过程就叫超临界流体萃取（Supercritical Fluid Extraction,简称SFE）。其基本原理为：CO2的临界温度（Tc）和临界压力（Pc）分别为31.05℃和7.38MPa，当处于这个临界点以上时，此时的CO2同时具有气体和液体双重特性。它既近似于气体，粘度与气体相近；又近似于液体，密度与液体相近，但其扩散系数却比液体大得多。是一个优良的溶剂，能通过分子间的相互作用和扩散作用将许多物质溶解。同时，在稍高于临界点的区域内，压力稍有变化，即引起其密度的很大变化，从而引起溶解度的较大变化。因此，超临界CO2可以从基体中将物质溶解出来，形成超临界CO2负载相，然后降低载气的压力或升高温度，超临界CO2的溶解度降低，这些物质就沉淀出来（解析）与CO2分离，从而达到提取分离的目的。不同的物质由于在CO2中的溶解度不同或同一物质在不同的压力和温度下溶解状况不同，使这种提取分离过程具有较高的选择性。

 

1、 超临界CO2流体萃取技术在中药现代化中应用的优越性

 

用超临界CO2萃取技术进行中药研究开发及产业化，和中药传统方法相比，具有许多独特的优点。

 

1．1 萃取能力强，提取率高。用超临界CO2提取中药有效成分，在最佳工艺条件下，能将要提取的成分几乎完全提取，从而大大提高产品收率和资源的利用率。同时，随着超临界CO2萃取技术的不断进步，全氟聚醚碳酸铵（PFPE）的应用，把超临界CO2萃取扩展到水溶液体系，使得难以提取的强极性化合物如蛋白质等的超临界CO2提取已成为可能。

 

1．2 萃取能力的大小取决于流体的密度，最终取决于温度和压力，改变其中之一或同时改变，都可改变溶解度，可以有选择地进行中药中多种物质的分离，从而可减小杂质使中药有效成分高度富集。便于减小剂量和质量控制，产品外观大为改善。

 

1．3 超临界CO2临界温度低，操作温度低，能较完好地保存中药有效成分不被破坏，不发生次生化。因此，特别适合那些对热敏感性强、容易氧化分解破坏的成分的提取。

 

1．4 提取时间快、生产周期短。超临界CO2提取（动态）循环一开始，分离便开始进行。一般提取10分钟便有成分分离析出，2-4小时左右便可完全提取。同时，它不需浓缩步骤，即使加入夹带剂，也可通过分离功能除去或只是简单浓缩。

 

1．5 超临界CO2提取，操作参数容易控制，因此，有效成分及产品质量稳定。

 

1．6 超临界CO2还可直接从单方或复方中药中提取不同部位或直接提取浸膏进行药理筛选，开发新药，大大提高新药筛选速度。同时，可以提取许多传统法提不出来的物质，且较易从中药中发现新成分，从而发现新的药理药性，开发新药。

 

1．7 超临界CO2还具有抗氧化、灭菌作用，奇亿注册有利于保证和提高产品质量。

 

1．8 超临界流体萃取应用于分析或与GC、IR、MS、LC等联用成为一种高效的分析手段。将其用于中药质量分析，能客观地反映中药中有效成分的真实含量。

 

1．9 经药理、临床证明，超临界CO2提取中药，不仅工艺上优越，质量稳定且标准容易控制，其药理、临床效果能够保证或更好。

 

1．10 超临界CO2萃取工艺，流程简单，操作方便，节省劳动力和大量有机溶剂，减小三废污染，这无疑为中药现代化提供了一种高新的提取、分离、制备及浓缩新方法。

 

2、 超临界CO2流体萃取技术在中药提取分离及中药现代化中的应用方式及前景

 

从"八五"期间国家"八五"攻关项目"超临界CO2萃取技术在中草药生产中的应用研究与开发"到"九五"期间承担多项中国重点项目（有关SFE技术研究开发中药新药）以来，包括萃取分离研究和药理毒理研究及新药的开发研究，取得了重要的科技成果：①证明了超临界CO2萃取技术可应用于中药领域；②总结了SFE在中药中应用的规律性；③提出较为适合中药萃取的超临界设备结构类型；④总结了超临界CO2萃取中药的优越性，证明了用超临界CO2萃取中药，不仅工艺上优越，而且还能保持中药本身的药理活性；⑤研究开发出一批具有较好前景的品种，有的已工业化，走向市场。

 

根据研究开发实践，认为超临界流体萃取技术应用于中药提取分离及中药现代化，具有较大的潜力和可观前景。SFE应用于中药，结合几个典型的研究开发实例，可将其分为如下几个方面。

 

2．1 SFE与中药有效成分或中间原料的提取

 

这一方面主要是指那些已具备质量标准的单体或有效部位的提取，往往本身就是产品，只要达到标准，便可进入市场。这是SFE技术应用于该领域中的较为容易进行的一个方面。

 

2．1．1超临界流体萃取法从黄花中提取青蒿素（Artemisinin）的新工艺。青蒿素来自菊科植物黄花蒿（Artemisia annua）的一种倍半萜内酯类成分，是我国唯一得到国际承认的抗疟新药。然而本应属于中国的东西，中国仅占国际市场份额的0.5%。传统的汽油法存在收率低、成本高、存在易燃易爆等危险，用SFE工艺，从0.1升、5升设备小试到25升、50升设备中试放大，一直到200升设备的工业化生产证明，超临界CO2萃取工艺可用于青蒿素的生产，青蒿素产品符合中国药品标准。超临界CO2萃取工艺比传统法（如汽油法）优越，产品收率提高1.9倍，生产周期缩短约100小时，成本降低447/Kg，可节省大量的有机溶剂汽油，避免易燃易爆的危险，减少三废污染，大大简化生产工艺。该新工艺已取得发明zhuanli证书。在最近召开的中国青蒿素成果产业化发展战略研讨会上，已初步决定推广这种新工艺，以达到占国际市场份额的3-5%的目标。

 

2．1．2 贯叶连翘提取物的超临界CO2萃取 贯叶连翘提取物是目前国际流行的十大植物提取物之一，主要用于治疗忧郁症。提取物是用贯叶连翘药材经水煮或醇提、浓缩、干燥而得。采用超临界CO2萃取工艺，达到出口标准，比传统工艺优越。

 

2．2 SFE与中药化学成分的研究

 

这里主要是指超临界CO2萃取分离技术应用于中药有效成分的研究或中药化学成分的系统研究，即植物化学范畴。它是新药研究的基础。用超临界CO2萃取技术进行植物化学的研究，可大大简化提取分离步骤，能提取分离到一些用传统溶剂法得不到的成分，节约大量的有机溶剂。

 

2．2．1 红豆杉中紫杉烷类化学成分的研究 红豆杉中紫杉烷类成分的提取分离，传统的植物化学分离要得到单体纯品难度较大，步骤较为繁琐，原料经多次浸提浓缩后，有机溶剂多次萃取，再进行多次柱层析，此过程中，要用多种有毒的有机溶剂，如氯仿或二氯甲烷等。我们用超临界CO2萃取技术对云南红豆杉（Taxus yunnensis）的化学成分进行研究，经超临界CO2提取3小时所得粗浸膏，含杂质较少，较易分离到单体，该浸膏只需进行一次硅胶柱层析就能得到6个紫杉烷类单体和2个其它单体，UV、IR、HNMR和CNMR、MS等光谱分析和化学鉴定，它们分别为紫杉醇（taxol）,taxuchin A,taxinine E,taxinine J,baccatin III,1-hydroxybaccatin I及β-谷甾醇和硬脂酸-1-甘油酯，得率较溶剂法高。

 

2．2．2 姜黄（Curcuma longa）油化学成分的研究及姜黄油提取 超临界CO2提取姜黄油，其收油率是水蒸汽的1.4倍，生产周期只是旧工艺的1/3。对所得的姜黄油进行GC/MS分离鉴定，其化学组成主要由姜黄酮等26个成分组成，其组成与水蒸汽的差不多。奇亿线路测速姜黄油的超临界CO2提取已应用于生产中。用超临界CO2进行中药挥发油或脂肪油化学成分的研究较为简单，只要1-2个小时提取油后，直接进行GC-MS-计算机联用技术分析，即可鉴定油中化学成分。在黄花蒿、当归等挥发油的研究中，SFE能提取出水蒸汽蒸馏法提取不出的成分。

 

2．3 SFE与名优中成药生产工艺改革及二次开发

 

我国现行生产的很多中成药是经长期的临床实践开发出来的。但由于生产工艺落后，存在质量不稳定、服用剂量大、外观颜色差、疗效未能充分发挥、缺乏可控的质量标准等问题，加之药效、安全性评价等原因，难以进入国际市场。采用SFE等先进技术进行工艺改革或二次开发，是实现中药现代化较为快捷的途径，是一个较为重要的方向。

 

2．3．1 复方丹参