CN102489037A - 一种提取工艺优化方法 - Google Patents

Abstract

一种提取工艺中提取时间和(或)提取次数的优化方法，该方法通过考察提取过程中提取物的量的变化来进行提取时间和(或)提取次数的优化。该方法能够大幅减少提取时间，节约提取成本，充分保证提取率和提取效率。该方法可以应用于中药材、药物、天然产物、保健品、方剂等各种提取物的提取。

Description

一种提取工艺优化方法

技术领域

本发明涉及提取工艺优化，属于中药现代化技术领域。

背景技术

中药及相关产品的提取，包括中药材提取、中药方剂提取、保健品提取、天然产物提取、食品提取等，是其工业化生产的关键步骤，关系到产品的药效、生产效率等。如何确保提取的效率，是提取工艺优化的主要目的。提取工艺优化，经常采用单因素考察、正交设计、均匀设计等方法，其中又以正交设计应用最为广泛。在提取工艺优化过程中，提取时间和提取次数的考察是一个重要内容。

在常用的优化方法中，时间因素考察常常是选择1，2和3小时等某段时间，因而优化的结果也为某个段时间，譬如2小时。选择段时间进行工艺优化，有利于简化提取工艺的优化过程。但是，该方法与提取过程的实际并不相符，因而该方法优化的工艺的效率并不高。而且在实际研究发现，提取过程中第一次和第二次的提取物(溶出物)溶出过程并不一致，第二次比第一次更加容易达到提取浓度平衡。而在正交设计时，经常忽略了这一点。如果分为3次提取，第三次达到平衡的时间比第二次更短。因而正交设计、单因素考察、均匀设计等常用提取工艺优化方法，本身是存在缺陷的。

提取过程中，提取物的浓度变化是一个动态过程。根据Noyes-Whitney方程可以推测，随着提取时间的延长，提取物浓度的变化逐渐减小。特别是对热不稳定成分，当达到某个平衡点后，提取物浓度会逐渐减小。因而，对提取而言，延长提取时间并不意味着得到更好的提取率。研究中我们发现，当提取物浓度达到某个范围时，延长提取时间对提取率的贡献基本为零。因而，我们认为对提取时间的考察应该建立在提取物浓度的动态变化之上。通过考察提取物浓度的变化，进而确定提取终点，不仅能够确保提取率，而且还能够更好地确保提取效率。这种以提取物浓度动态变化过程为基础的提取工艺优化方法，我们称之为动态过程优化方法。通过研究证明，采用本专利方法优化的工艺与正交试验优化的工艺相比，提取率基本一致，提取时间可以节约50％以上。节约提取时间，就意味着节约能源、人工，同时能够提高生产效率，大幅降低生产成本。据初步估计，采用本方法优化的工艺，相比正交设计优化的工艺，生产成本减低25％以上(不计算药材成本)。目前全国中药行业的生产工艺基本都是建立在正交设计工艺优化基础之上的，如果能将本方法推广到全国所有的中药产业、提取物产业等相关产业中，其节约的成本将是非常巨大的，估计每年将在50亿元以上。

在常用的工艺优化方法中，提取次数考察指标常设定为1，2或3次，然后通过相关研究确定提取次数。动态过程优化方法，同样可以优化提取次数，即通过比较不同提取次数所得提取物的量，来确定提取次数。具体讲，通过计算本次提取物的量占上一次提取物的量的比例，或者是占整个提取物的量的比例，来确定提取次数。一般来讲，当第n+1次提取物的量在第n次提取物的量的20％以下(n＝1，2，3，4)，或者在总提取物的10％以下时，即可判断提取次数为n次。当然如果第n+1次提取物的量在第n次提取物的量的10％以下(n＝1，2，3，4)，或者在总提取物的5％以下时，就更加容易判定提取次数为n次。采用本发明进行提取工艺次数优化，比一般常用的工艺优化方法，能够更加清晰的了解提取过程，明晰提取次数与提取率的关系，能够提供直接的数据供判断提取次数，充分比较采用不同提取次数的优缺点。提取物的量的比较，可以通过相同体积下浓度的比较来实现，也可以通过各种方法折合成质量进行比较。

采用本发明，也可以进行提取溶剂、温度等提取工艺的优化，但是与其它工艺优化方法相比，并无太多的优势。因而提取工艺的其它参数的优化和选择，例如提取溶剂、溶剂体积、温度等，可以通过单因素考察、正交设计等方法进行。将本专利所发明的方法与一般常用工艺优化方法相结合，能够实现缩短提取时间，减少提取次数，降低生产成本等目的。

发明内容

针对目前中药产品提取工艺优化方法存在的不足，本发明旨在提供一种新的提取工艺优化方法。

1、本发明的原理：

中药产品提取，其提取物的量的变化是一个动态过程。按照Noyes-Whitney方程推测，提取物的量变化随提取时间的延长逐渐减小。也就意味着，当提取物的量到达某个范围后，延长提取时间并不能增加提取率。因而，如果能够在测定提取物的量的变化的基础上，确定提取终点，那么这个提取终点将是效率最高的时间点。本专利就是通过测定提取物的量的动态变化过程，进行提取工艺的时间优化。同时通过比较不同提取次数所得提取物的量的多少，可以确定提取所需次数。

2、操作方法：

中药产品成分复杂。其提取物的量的测量，既可以是1个指标成分的量的测量，也可以是几个指标成分的量的测量、1类成分的量的测量，几类成分的量的测量，还可以是总固体物的量的测量；测量的量既可以是浓度，物质的量、质量、重量、吸光度、旋光值、液相峰面积，还可以是透光率等其它可测物理指标；量的测量方法，依据研究对象的不同，可以是液相含量测定法、薄层含量测定法、分光光度法、称重法等不一而足。

提取终点(提取时间)的判断，既可以采用通过绘制提取物浓度曲线，进行终点判断；也可以通过比较相邻一个或几个时间段的浓度的变化来判断。通过相邻时间段浓度的变化来判断提取终点时，时间段可以选择20分钟、10分钟、5分钟等不同时间段；浓度变化可以选择变化小于8％、5％、3％或1％等；相邻时间段，可以选择2个时间段，也可以选择多个时间段。本发明专利推荐采用比较不同时间段浓度变化来判断提取终点，段时间推荐10分钟，连续比较3个时间段，每段之间的浓度变化小于3％或5％。具体判断指标因研究对象而定。

提取次数的判断，通过比较连续几次之间提取物量的多少或者是某次提取占总提取物量的多少来实现。本发明专利推荐某次提取物的量低于上次的10％，或者低于总提取物的5％，即可判读提取次数。具体判断指标因研究对象而定。

3、本发明的优点：

相比于当前流常用的提取工艺优化方法，本发明的优化方法更加符合提取的实际过程，因而具有更好的提取率和提取效率，特别是在提取效率方面更为突出。初步估计，本专利能够节约提取时间在50％以上，成本降低25％以上(不包含药材成本)。

具体实施方式

实施方式一

三七提取工艺优化研究

以文献报道的正交工艺优化的结果为基础(袁旭江，复方制剂中三七提取工艺的再研究[J]，中成药，2008，7(30)：1057-159)，进行动态过程工艺优化。

称取三七100g(粗粉)，加入10倍量70％乙醇1000ml，回流提取，分别在0、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120、140、160、180min，分别精密量取提取液3ml进行含量测定，每次补足相同体积的70％乙醇。180分钟后，滤过提取液，药渣再加入70％乙醇1000ml，回流提取，分别在0、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120、140、160、180min，分别精密量取提取液3ml进行含量测定，每次补足相同体积的70％乙醇。

表1第一次提取液各时间点煎煮液中待测成分的含量(mg/mL)

表2二次提取液各时间点煎煮液中待测成分的含量(mg/mL)

根据三七提取过程中提取物浓度动态变化结果，确定第一次提取时间为30分钟，第二次提取时间为20分钟。按照上述结果，进行动态过程优化工艺和正交设计优化工艺提取的比较研究。

表3两种不同工艺优化方法的工艺参数比较

表4三七的五种主要有效成分的提取率(％)

表5浸出物提取率(％)

从上述研究中，可以看出，动态过程优化与正交设计优化其指标成分含量、浸出物提取率基本一致，误差均小于5％，而且动态过程优化所得到的工艺所用提取时间仅为50分钟，而正交设计优化工艺用时240分钟，时间节约79％。

实施方式二

葛根芩连汤提取工艺优化研究

通过正交设计工艺考察，确定葛根芩连汤的优化提取工艺为：12倍量水，提取3次，每次2小时。以此为基础，进行动态过程优化

称取葛根36g、黄连13.5g、黄芩13.5g、炙甘草9g，加入12倍量蒸馏水，煎煮2小时。分别在沸后：0min、10min、20min、30min、40min、50min、60min、70min、80min、90min、100min、110min、120min，取煎煮液约5ml，每次补足相同体积的溶剂，放冷，即得第一次提取动态变化样品溶液。

第一次煎煮后，趁热过滤，再加入12倍量蒸馏水，进行煎煮，分别在沸后0min、10min、20min、30min、40min、50min、60min、70min、80min、90min、100min、110min、120min，取煎煮液约5ml，每次补足相同体积的溶剂，放冷，即得第二次动态变化样品溶液。

第二次煎煮后，重复上述过程，得到第三次动态变化样品溶液。

表6第一次煎煮液各时间点指标成分的含量(mg/mL)

表7第一次煎煮液各时间点指标成分的含量(mg/mL)

表8第二次煎煮液各时间点指标成分的含量(mg/mL)

表9第二次煎煮液各时间点指标成分的含量(mg/mL)

表10第三次煎煮液各时间点指标成分的含量(mg/mL)

表11第三次煎煮液各时间点指标成分的含量(mg/mL)

根据葛根芩连汤提取过程中提取物浓度动态变化结果，确定提取次数为2次，第一次提取70分钟，第二次提取50分钟。按照上述结果，进行动态过程优化工艺和正交设计优化工艺提取的比较研究。

表12两种不同工艺优化方法的工艺参数比较

表13两种提取工艺效果比较

从上述研究中，可以看出，动态过程优化与正交设计优化其指标成分含量、浸出物提取率基本一致而且动态过程优化所得到的工艺所用提取时间仅为120分钟，而正交设计优化用时360分钟，时间节约66％。

Claims (10)

1.一种提取工艺优化方法，其特征在于该方法通过考察提取物的量的变化来进行提取时间和(或)提取次数的优化。

2.如权利要求1所述，其特征在于通过绘制提取物的量的动态变化曲线或者是通过设定某段或某几段时间内提取物的量的变化范围，来优化提取时间。

3.如权利要求1所述，其特征在于通过比较不同提取次数间提取物的量或者是某次提取物的量占整个提取物的量的比例，来优化提取次数。

4.如权利要求2所述，其特征在于某连续2段时间(20min)内的量的变化小于10％，即为提取终点。

5.如权利要求3所述，其特征在于当第n+1次提取物的量低于第n次提取物的量的20％，即可判断该工艺需要进行n次提取(n＝1，2，3，4)。

6.如权利要求2和4所述，其特征在于某连续2段时间(10min)内的量的变化小于5％，即为提取终点。

7.如权利要求3和5所述，其特征在于当第n+1次提取物的量低于第n次提取物的量的10％，即可判断该工艺需要进行n次提取(n＝1，2，3，4)。

8.如权利要求1-7所述，其特征在于所考察的提取物包括某个成分、几个成分、1类成分、几类成分、总固体物等常用指标。

9.如权利要求1-7所述，其特征在于所考察的提取物的量，包括浓度、含量、重量、质量、物质的量、吸光度、液相峰面积等其他可用于表征提取物的量的物理指标。

10.如权利要求1-9所述，其特征在于该方法可以用于药材提取、天然产物提取、中药方剂提取、保健品提取等各种提取物制备过程的提取工艺优化。