第一节　天然药物有效成分的提取方法与技术

天然药物种类繁多、成分复杂，即使是同一品种，如果产地不同，其中所含的化学成分及其含量就会有差异；同一品种，就算产地相同，如果采集时间、加工方法不同，其中化学成分的含量也不同。为了让提取工作有效、质量可控，在进行化学成分提取工作之前，应重视所用原料的品种、产地、采集季节、加工方法等，对药材原料进行鉴定和检验，同时要查阅有关文献资料，了解前人对该样品及同属或同类样品中化学成分的提取条件以资借鉴。在药材的前处理中，需注意不同的原料应该采用不同的干燥方法，粉碎的粒度大小应根据原料的种类、性质和提取分离工艺的要求而确定，这样才能提高提取效率。同时，对各类化学成分进行定性预实验，可以大致知道原材料中含有哪些类型的化学成分，便于选择合理的提取方法。

提取是研究天然药物有效成分的基础工作。经典的提取方法有溶剂提取法、水蒸气蒸馏法、升华法等。后两种方法的应用范围有限，大多数情况下采用溶剂提取法，操作形式有浸渍法、渗漉法、煎煮法、回流提取法、连续回流提取法等。随着科技的发展，一些新的提取方法不断应用到天然药物提取中，如超临界流体萃取、超声波辅助提取、微波辅助提取、酶辅助提取等。

一、溶剂提取法

溶剂提取法是指根据天然药物中各成分在溶剂中溶解性的差异，选用对活性成分溶解度大而对不需要溶出成分溶解度小的溶剂，将有效成分尽可能完全地从药材组织内溶解出来的方法。溶剂提取法是提取天然药物有效成分最常用的方法之一。

即溶剂加到经过前处理的天然药物中，经过渗透、溶解、扩散三个阶段完成提取的过程。首先，溶剂分子不断地运动扩散，将药材组织润湿并渗透进入药材组织细胞内，这个过程称为浸润。然后，渗透进药材组织细胞内的溶剂不断溶解药材细胞内的可溶性成分，这个过程是将细胞内可溶性成分不断以分子、离子或胶体离子等形式分散于提取溶剂中的过程，称为溶解。最后，由于浓度差和渗透压的平衡，细胞内外溶剂不断地相互交换，即溶解了可溶性成分的溶剂不断渗透到细胞外，而细胞外的溶剂又不断地进入到药材组织细胞中溶解可溶性成分，这个过程称为扩散。如此多次往返直至细胞内外溶液浓度及渗透压达到动态平衡，就可以把所需要的有效成分尽可能完全地提取出来。提取完全后将溶解了可溶性成分的溶剂过滤出来，在药材组织中加入新溶剂继续进行提取，重复2～3次，合并几次提取液，浓缩回收溶剂，就得到了含有效成分的总提取物。

不同溶剂、不同成分进行提取，药材粉碎程度不同。以水为提取溶剂时，可将药材粉碎成粗粉，以有机溶剂提取时，可粉碎成细粉；糖、蛋白质等极性化学成分含量较高的药材和含水量多的药材，如需提取其中的脂溶性成分，需先将药材干燥后再用非极性溶剂提取；油脂含量高的药材，如需提取其中的亲水性成分，需先脱脂、脱蜡处理后再用水、乙醇等极性较大的溶剂进行提取。

选择适当的溶剂提取天然药物的活性成分是溶剂提取法的关键，提取溶剂的选择要遵循四点：一是要对所提取成分溶解度大，对杂质溶解度小；二是要与所提取成分不发生意外化学变化；三是沸点适中，容易回收；四是经济易得，使用安全。

选择的原则依据化学成分和溶剂之间“相似相溶”的原理。“相似”即化学成分和溶剂在分子大小、结构、空间构象、极性等方面相似，“相溶”即化学成分和溶剂彼此互溶。在提取过程中，通常的说法是“极性相似的互溶度大”。分子的极性是指分子的电荷分布不均匀，或者说分子正负电荷中心没有重合。分子的极性取决于分子内各个键的极性以及它们的排列方式。分子的极性对物质的溶解性有很大影响，极性分子易溶于极性溶剂，非极性分子易溶于非极性溶剂。

对于一些简单的分子也可以根据其本身的结构判断其是否有极性，影响化合物极性的因素通常有两点：一是化合物分子母核大小（碳原子数多少），分子大，碳原子数多，极性小，表现亲水性弱、亲脂性强；分子小，碳原子数少，极性大，表现亲水性强、亲脂性弱。二是取代基极性大小，在化合物母核相同或相近的情况下，化合物极性大小主要取决于取代基极性大小，取代基极性越大，则化合物极性越大，表现亲水性越强、亲脂性越弱；取代基极性越小，则化合物极性越小，表现亲水性越弱、亲脂性越强。对于溶剂分子极性大小，目前尚无一个公认准确的量化标准，但比较常用的是根据物质的介电常数来判定，介电常数越大，极性越大。天然药物化学常用溶剂的极性强弱顺序可表示如下：石油醚<四氯化碳<苯<二氯甲烷<三氯甲烷（氯仿）<乙醚<乙酸乙酯<正丁醇<丙酮<乙醇<甲醇<水。

根据极性大小顺序，通常将溶剂分为水、亲水性有机溶剂、亲脂性有机溶剂三大类，将各类常用溶剂的相关特性归纳如表1-1所示。

虽然从天然药物中提取活性成分时遵循“相似相溶”的选择原理，但由于天然药物中化学成分组成复杂，且各成分之间相互影响，所以在实际提取工作中，情况要复杂得多，需要根据出现的具体问题再进行分析规划，很难有固定的具体模式。

溶剂提取法的影响因素有溶剂的选择、溶剂的用量、药材粉碎度、浓度差、提取的温度、提取的时间、提取的次数等。其中，溶剂的正确选择是提取的关键因素。需要考虑的是，溶剂的用量一般为药材原料的6～10倍，过多造成浪费、过少提取率低；药材的粉碎度要视所用溶剂和药材自身性质而定，如含淀粉、纤维素多的根茎类宜切成小段、薄片或粉碎成粗颗粒；提取温度根据药材成分耐热情况而定，一般不能超过100℃；提取时间一般热水提每次以0.5～1h为宜，乙醇提每次以1h为宜；提取次数一般为2～3次。

溶剂提取法根据是否加热，可分为冷提和热提两种。操作方式主要有浸渍法、渗漉法、煎煮法、回流提取法和连续回流提取法等，具体介绍如下。

（1）浸渍法

① 概念　浸渍法是指在常温或温热（40～60℃）的条件下用适当溶剂浸泡药材，使其有效成分浸出的一种方法。根据浸泡的温度不同分为冷浸法和温浸法。

② 操作过程及注意事项

a.冷浸法　取适量药材粗粉，置适宜容器中，于室温条件下，加入一定量的溶剂（水、酸水、碱水、稀醇等）浸泡，不时加以搅拌或振摇。浸渍时间为1～2日或规定时间，过滤后得滤液。注意若要使药材中有效成分充分浸出，一般重复浸提2～3次，第二、三次浸渍的时间可以缩短。合并各次的滤液，静置后滤过，浓缩即得。

b.温浸法　与冷浸法操作过程基本相同，区别在于温浸法浸渍时需要加热，相比冷浸法，由于浸渍温度升高，浸渍率更高，所以浸渍时间相对缩短并且能提取较多的有效成分。重复浸提的次数和冷浸法相同，需要注意的是浸渍过程中温度一般控制在40～60℃，放置提取液冷却至常温贮存时常常会有沉淀析出，为了保证提取质量，需要将沉淀过滤。

③ 特点　本法操作简单易行，需要时间较长而且浸出率较低。如果选择的溶剂是水，提取液时常发霉变质，因此注意加入适当的防腐剂。

④ 适用范围　适用于有效成分含量高、不耐热或含大量淀粉、多糖、树胶、黏液质的天然药物的提取。

（2）渗漉法

① 概念　渗漉法是将适度粉碎的药材装入渗漉装置中，由渗漉筒上部不断添加溶剂，溶剂自上而下渗过药材层将药材成分提取出来的方法。

② 操作过程及注意事项　将中药材适度粉碎后放入适当容器中，加入适量规定溶剂（一般每1000g药粉约用600～800mL溶剂）将其润湿，密闭放置15min至6h，待药粉充分膨胀后，将其分次装入底部垫有相同溶剂润湿后的脱脂棉的渗漉筒中（渗漉法的主要设备是渗漉筒或渗漉罐，一般为圆柱形或圆锥形。根据所渗漉药材的膨胀性选择渗漉装置的形状，如果是膨胀性强的药材多采用圆锥形），一层层地装，每层要用木槌均匀压平，不能过松或者过紧，否则，会影响提取效果。药粉装量一般不超过渗漉筒体积的2/3，装好药粉后，在药面上盖滤纸或纱布，再均匀覆盖一层清洁的细石块，以防药材浮起。然后打开渗漉筒下部的出口，从渗漉筒上出口处缓缓加入适量溶剂，让药粉间隙中的空气受压由下口排出。待气体排尽，关闭渗漉筒下端出口，流出的渗漉液倒回筒内，继续加溶剂使其高过药粉表面，加盖放置24～48h，使溶剂充分渗透扩散。浸渍一定时间后，打开下端旋钮，开始渗漉，控制流速（1000g药材每分钟流出1～3mL为慢漉、3～5mL为快漉，实验室常控制在每分钟流出2～5mL；大量生产时，可调至每小时漉出液约为渗漉器容积的1/48～1/24）。一般收集的渗漉液颜色变得很浅或者渗漉液为药材重量的8～10倍，或以有效成分的鉴别试验决定渗漉是否完全，最后经浓缩后得到提取物。操作装置如图1-1所示。

③ 特点　整个提取能保持良好的浓度差，所以提取效率高于浸渍法。但溶剂的消耗量较大、提取时间长。

④ 适用范围　选用的溶剂多为水、酸水、碱水及不同浓度的乙醇。适用于提取遇热容易被破坏、含量较低、易挥发或剧毒性的药材成分，不适用于黏性大的药材的提取。

（3）煎煮法

① 概念　煎煮法是将适当粉碎的药材加水加热煮沸，滤过残渣后得到煎煮液的一种传统提取方法。煎煮法是我国使用最早的提取方法，提取溶剂通常用水，所以又称“水煮法”或“水提法”。

② 操作过程及注意事项　将药材适当粉碎，装入容器中，加水浸没药材并浸泡几分钟，加热煮沸后保持微沸。煎煮一定时间，分离煎煮液，药渣继续依法煎煮2～3次至煎煮液味变淡薄，合并各次煎煮液，浓缩即得。如果是少量提取，一般第一次煮沸20～30min；大量生产，第一次煎煮1～2h，第二、三次煎煮的时间可酌减。注意所用的容器是砂锅、瓷器、搪瓷器等，忌用铁器或铝器，以免金属和药材化学成分发生化学反应而影响药效。同时，煎煮过程中应适时搅拌，避免药材受热不均影响提取效果。

③ 特点　本法操作简单、提取效率高于冷浸法。但用水作为溶剂溶解范围较大，选择性差，提取的成分杂质较多，且提取液易霉变。

④ 适用范围　适用于在水中溶解、耐高温的有效成分的提取。不适用于具有挥发性、多糖成分含量高的成分的提取。

（4）回流提取法

① 概念　回流提取法是指通过加热用乙醇、氯仿等沸点较低的有机溶剂浸泡着的药材粉末的浸出器，溶剂变为蒸气后通过冷凝器冷凝变为液体又流回浸出器，如此反复直到提取完全的一种提取方法。

② 操作过程及注意事项　将药材粗粉装入圆底烧瓶内，添加溶剂至盖过药面（溶剂的量一般加到烧瓶容积的1/2～2/3处），接上冷凝管，自下而上通入冷凝水，在水浴中加热回流一定时间后滤出提取液，药渣再添加新溶剂依法回流2～3次；合并滤液，减压浓缩回收有机溶剂后得提取液。操作装置如图1-2所示。

③ 特点　本法提取效率高、能够减少有机溶剂的浪费和污染。

④ 适用范围　适用于脂溶性较强、含量少的活性成分的提取，不适用于对热不稳定的成分的提取。

（5）连续回流提取法

① 概念　又名索氏提取法，是在回流提取法的基础上加以改进的一种提取方法。其主要过程是溶剂受热蒸发，遇冷后变为液体回滴入提取器中，溶剂接触药材实现浸提过程，当溶剂液面高于虹吸管上端时，在虹吸作用下让浸出液流入烧瓶，溶剂在烧瓶内又因受热继续气化后回流，如此不断循环完成整个提取过程。

② 操作过程及注意事项　将适当粉碎后的药粉装入滤纸筒内，注意装入的药粉松紧适度，且药粉装入的高度应低于虹吸管1～2cm。在圆底烧瓶中加入适量的溶剂加热，使其通过索氏提取器的蒸气上升管（侧管）进入冷凝管，经冷凝变为液体回流进入索氏提取器内浸提药粉中的化学成分，控制加热程度，使回流速度维持在1～2滴/s。停止加热后，取提取液进行化学反应或薄层色谱、纸色谱检查以确定提取终点，将提取液浓缩即得提取物。实验装置如图1-3所示。

③ 特点　该法提取效率高、提取较完全、节省溶剂，但提取时间长。

④ 适用范围　适用于脂溶性、耐热成分的提取，遇热不稳定而易变化的化学成分不适用。

二、其他提取法

（1）概念　水蒸气蒸馏法是指通过水加热后产生的蒸汽使药材中挥发性成分随水蒸气一并馏出，经冷凝后得到挥发性成分的提取方法。本法的基本原理是根据道尔顿定律，即相互不溶又不起化学反应的液体混合物的蒸气总压等于该温度下各组分饱和蒸气压（即分压）之和，因此尽管各组分本身的沸点高于混合液的沸点，但当分压总和等于大气压时，液体混合物即开始沸腾并被蒸馏出来。

（2）操作过程及注意事项　将粉碎后的含挥发性成分的药材用水浸泡湿润，体积通常不超过容器的1/3。水蒸气发生器产生的蒸汽通过蒸汽导入管进入蒸馏瓶开始蒸馏（注意蒸汽导入管应插入蒸馏瓶内液体中间距瓶底1cm左右，保证水蒸气与被蒸馏物质充分接触，同时起到搅动作用，并且尽量避免水蒸气在蒸馏瓶中冷凝，可以采取对蒸馏瓶保温的措施），药材中的挥发性成分随水蒸气蒸馏而带出，经冷凝后流进接收瓶。当馏出液澄清透明时，表示蒸馏完成，可停止蒸馏。如果馏出液明显分出油水两层，则静置分层，用分液漏斗将油层分出即得；若馏出液不分层，则选择脂溶性并且沸点较低的溶剂将挥发性成分萃取出来，浓缩回收溶剂即得。实验装置如图1-4所示。

（3）特点　设备简单、操作安全、不污染环境、成本低、易于推广。

（4）适用范围　适用于沸点多在100℃以上并在100℃左右有一定的蒸气压、难溶或不溶于水，能随水蒸气蒸馏而不被破坏的挥发性成分的提取。主要用于天然药物中的挥发油、某些小分子生物碱和小分子酚性成分，不适用于对热不稳定的成分的提取。

（1）概念　指通过加热含有升华性成分的药材，将其中的升华性成分提取出来的方法。升华性是指固体物质加热后不经过熔融状态而直接转变为气态，经过低温冷凝又转变为固态的性质。

（2）操作过程及注意事项　将适当粉碎后的药材均匀铺于升华器皿中，在器皿上部放冷凝装置，加热升华器皿使被提取物质升华，升华物质冷凝于冷凝器外表面即得。实验装置如图1-5所示。

（3）适用范围　具有升华性的化学成分，如有些小分子生物碱、香豆素、有机酸等。

（4）特点　操作时间长，易使天然药物炭化，产率较低，不适宜于大规模生产。

三、天然药物提取新技术、新工艺、新方法

（1）概念　超临界流体萃取法是利用处于临界温度和临界压力以上的超临界流体为萃取溶剂，对天然药物中的化学成分进行提取分离的新型技术。超临界流体具有十分独特的物理化学性质，不是气体，也不是液体，具有类似于气体的较强穿透力和类似于液体的较大密度和溶解度，具有良好的溶剂特性，很多化学物质都能被其溶解。通过控制温度和压力来改变物质在超临界流体中的溶解度，来实现提取分离的目的。

（2）超临界流体的特性　可以作为超临界流体的物质很多，如二氧化碳、乙烷、乙烯、甲苯等。二氧化碳的临界温度接近室温，临界压力也不太高，是惰性气体，具有无毒、无味、不易燃、化学性质稳定、价廉、易与溶质分离以及使用安全等优点，是目前天然药物超临界流体萃取中使用最普遍的溶剂。由于其只能适合于提取非极性和中等极性的成分，很难对许多极性大的成分进行有效提取。为增加二氧化碳超临界流体对极性较大成分的萃取效果，常在二氧化碳超临界流体中加入适量的夹带剂如甲醇、乙醇等调节其极性。

（3）操作过程　提取工艺示意如图1-6所示。将适当粉碎后的药材装入萃取器（6）中，用二氧化碳反复冲洗设备以排除空气。提取操作时先打开阀门（12）及气瓶阀门进气，然后启动高压泵（4）升压，当升到预定压力时再调节减压阀（9），这时调整分离器（7）内的分离压力，打开放空阀（10）测流量。流量稳定在所需操作条件后，关闭阀门（10），打开阀门（11）进行全循环流程操作，萃取完后从阀门（8）把提取物放出。

（4）特点　此法克服了传统的提取法费时费力、回收率低、污染严重等缺点，使样品的萃取过程更加快速简便，特别是消除了有机溶剂对人体和环境的危害。

（5）适用范围　适用于萃取脂溶性、热敏性、挥发性成分。

（1）概念　超声波提取法是利用超声波振动传递能量给药材和溶剂，从而提取出有效成分的方法。通过超声波辐射产生强烈的振动，从而加强药材细胞内成分的释放、扩散和溶解，实现高效、快速提取细胞内的化学成分。

（2）操作过程　将适当粉碎后的药材置适宜容器中，加入适量溶剂，密闭，放入超声提取器中，选择适当的频率和时间，取出过滤即得提取物。

（3）特点　提取时间短、效率高、常温操作、适用性广，操作简单易行。

（4）适用范围　适用于不耐热成分的提取。

（1）概念　微波辅助提取是通过微波强化作用，使有效成分易于溶出和释放的提取技术。把微波作为一种与物质相互作用的能源来使用，是在传统的有机溶剂提取基础上发展起来的一种新型提取技术。

（2）特点　与浸渍、回流提取等方法相比，微波辅助提取不仅效率高、重现性好、可以保持有效物质的生理活性，而且能同时提取多个样品。因此，近10年来，微波辅助提取技术广泛用于大多数天然药物有效成分的提取分离中。值得一提的是，虽然微波辅助能够将样品提取时间由几小时缩短至几分钟到几十分钟，且其提取效果与索氏提取相当，但高温微波辅助提取时，剧烈的热效应容易导致热敏性，易氧化活性成分，导致分解损失。因此，在保证高提取效率的前提下，可以考虑降低体系的提取温度或减少体系中的氧气含量。采用较新型的提取装置如真空微波辅助提取装置、氮气保护微波辅助萃取，可以提高其萃取效率。此外，动态微波辅助萃取可大大缩短分析时间、节省溶剂，并且分析物的损失和污染的风险被最小化。无溶剂微波提取，则是在节能减排基础上发展起来的新型绿色分析化学方法。

（1）概念　酶辅助提取法是指选用适当的酶与天然药物反应，通过酶较温和地将植物组织分解，从而有利于有效成分提取出来的一种新技术。该法是伴随着酶生物工程的新兴而流行起来的一种提取方法。

（2）特点　通过温和地分解细胞壁及细胞间质中的纤维素、果胶质等成分，减小细胞壁及细胞间质等屏障对有效成分从药材组织中扩散出来的阻力，在许多天然药物提取中得到了广泛应用。该法具有条件温和、杂质易除、得率高等优点，特别适合有效成分含量很低及受溶剂影响较大、易发生结构变化的有效成分的提取。近年来应用于天然药物有效成分的提取、分离和纯化的研究中，并取得了很大的进展。

（1）概念　即运用表面活性剂特殊的亲水和亲脂特性，在天然药物中提取溶解性不好的有效成分的新型方法。在很多天然药物的活性成分中都有良好的应用，如黄酮、生物碱类和挥发油类等。

（2）特点　此法的优点在于能提高提取效率、缩短提取时间、节约成本、安全无毒、环保。常和其他辅助方法联用，能更好地强化提取。如何降低表面活性剂的生产成本、研究性能更好的表面活性剂、研究表面活性剂结构和性能之间的关系，将是未来研究表面活性剂提取的突破点。

（1）概念　半仿生提取是从生物药剂学的角度，将整体药物研究法与分子药物研究法相结合，通过模拟口服药物经胃肠道转运吸收的环境，采用活性指导下的导向分离方法，也是为经消化道口服给药的制剂设计的一种新的提取技术。

（2）特点　半仿生提取法是近几年在传统天然药物有效成分提取领域提出的新方法。此法在具体工艺选择上，既考虑活性混合成分，又以单体成分作指标，具有有效成分损失少、成本低、生产周期短等特点。在对多个单味中药和复方制剂的研究中，半仿生提取法具有较大的优势和广阔的应用前景。