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生物酶法提取中草药活性成分研究进展 

来源:中国中药杂志 【在线投稿】 栏目:期刊导读 时间:2021-06-16

中草药不仅具有良好的药效作用,而且还具有毒副作用小,毒害物质残留低等优点,在饲料“禁抗”的大背景下中草药应用前景尤为广阔。中草药的有效活性成分较为复杂,而且大多包裹在中草药植物细胞内,为了提高疗效,减小使用剂量,便于临床的应用,常需要对中草药的活性成分进行提取纯化。中药活性成分提取有着久远的历史,传统的提取方法包括冷浸渍法、煎煮法、溶剂分离法、沉淀法、盐析法、溶剂萃取法、透析法及结晶法等[1]。然而这些提取方法不同程度地存在着中药提取时间长,溶剂消耗大,提取效率低,工艺流程繁杂,提取成本高等缺点,为此,人们一直在探求更为理想的中药提取方法。随着科学技术的发展,一些新兴的现代中药提取方法不断涌现,并逐步克服了传统提取方法的缺点。新兴的现代中药提取方法包括:半仿生提取法、酶提取法、超临界流体萃取法、微波萃取法、超声波提取法、常温超高压提取法、组织破碎提取法及超声波提取法等[2]。酶提取法是相伴酶工程技术的发展应运而生的,也是一项中草药有效成分提取的生物工程技术。酶提取法起始于20世纪90年代中期,经过多年发展现已取得了较好的试验效果[3-4]。酶提取法是根据提取中药的类别、药用部位及提取成分,选用适宜的生物酶,通过温和的酶解反应,将中草药细胞壁破裂降解,从而促进有效成分的游离释放的方法[5]。该方法提取率高,工艺简便易行,是一种较有发展潜力的中药提取方法。

1 酶提取方法概述

1.1 酶提取法的基本原理 中草药的有效活性成分大多存在于中草药植物细胞的胞质中,如若提取分离中草药的有效成分,就要将有效成分从细胞内的原生质中释放到提取的溶剂中,这就要求应将中草药细胞壁破裂降解,去除活性成分释放阻碍。由于中草药的细胞壁多是由纤维素、半纤维素、果胶质、木质素等物质构成的致密结构,在提取中草药的有效成分过程中,有效成分扩散至提取介质中就必须克服细胞壁及细胞间质的双重阻力。一些生物酶,如纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶等,具有相应的生物降解作用,能够作用于中草药的细胞壁,使细胞壁及细胞间质中的纤维素、半纤维素、果胶质等物质降解,从而破坏细胞壁的致密结构,增强细胞壁、细胞间质等屏障的通透性,促进有效成分从胞内向提取介质中扩散,从而实现最大限度地从中草药中提取有效活性成分。

1.2 酶类选择依据 生物酶的反应具有高度的专一性,不同酶类只能降解相应的物质成分,因此,酶类选择直接影响着中草药的提取效果。不同类别的中草药其药用部位也有较大差异,根据有效成分的含量,可选用中草药的根、茎、叶、花或果实等部位,中草药药用部位的不同,其构成、细胞结构和有效成分也存在较大差异,因此,酶类选择要依据中草药种类、药用部位,以及药用成分进行综合考量。

由于多数中草药一般选用其根、茎部分,而根茎细胞主要是由纤维素、半纤维素、果胶质等物质构成,因此,在酶提方法中现在采用的酶类主要是纤维素酶和果胶酶,其次是蛋白酶。纤维素酶、果胶酶,以及各种蛋白酶可以选择性地破坏植物细胞壁,有利于多糖、生物碱、皂苷、黄酮、萜类、挥发油、蛋白质及有机酸等多种生物活性成分的提取[6]。为最大限度的提取中草药有效成分,降低生产成本,依据药用部位的构成,可选用复合酶进行提取[7]。如用纤维素酶提取侧柏叶中的总黄酮;用葡萄糖苷酶或转糖苷酶提取银杏叶总黄酮;用纤维素酶、果胶酶复合酶提取姜黄中的姜黄素;用纤维素酶、果胶酶、中性蛋白酶组成的复合酶提取药用菌多糖[8]。

1.3 酶提法的优缺点 与中草药其他提取方法比较,酶提法具有其独特的优点。应用酶提法可以降解包裹中草药活性成分的纤维素、胶质等物质,破坏细胞壁的致密结构,使有效成分充分暴露,有利于有效成分的释放,最大限度提取有效成分,所以该方法具有提取率高的优点[9];由于酶反应具有专一性高、作用条件温和、催化活性强等特点[10],因此,应用生物酶法提取中药其提取条件较为温和,工艺简便,无毒物残留等特点,这些优势造就了该方法的应用潜力。

生物酶提取中药方法也存在一定的局限性。酶的主要成分是蛋白质,对热、酸碱值等因素较为敏感,易变性失去活性。此外,酶促反应与反应温度、介质pH值、底物成分等因素密切相关,且最适范围条件苛刻,因此,在应用酶提法提取中药成分时,筛选优化酶解提取工艺尤为重要,并且需要严控提取条件,只有这样才能充分发挥酶的活性。酶解法提取中药过程中,有可能改变中药的某些活性成分,并产生新的化学物质,因此,应对提取成分进行分析,研判对中药成分的影响,以确保提取效果。有报道证实,在利用纤维素酶提取中药黄芩时发现,经纤维素酶酶解后,黄芩苷提取率下降,究其原因可能是纤维素酶在提取过程中水解了黄芩苷,致使黄芩苷提取率降低[11]。

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