原料提取工艺对保健酒实效的影响
原料提取工艺影响草本制品实效
为什么一些保健酒等草本制品组方合理却无实效?为什么古籍名方现在照方抓药效果却不如日韩的汉方?这可能是原料活性成分没搞明白,提取工艺只知道水煎煮,换句话说,是熬错药了。
一、活性成分与提取溶媒的关系
中药(尤其是复方中药)活性成分众多,有植物多糖类、皂苷类、黄酮类、酚类、萜类、蛋白质类、有机酸类、微量元素类等等,有些是水溶的,有些是醇溶的,还一些是醇/水溶液溶解的。要想最大程度地萃取尽可能多的活性成分,就不能单独使用一种溶媒(比如水),而是分析组方的活性成分,有针对性地使用合适的溶媒,此溶媒也可能是水,也有可能是醇/水溶液,甚至不同酒度的醇/水溶液,对某种活性成分提取效果最好,溶解度最高。这也是为什么中药有汤剂、酒剂、酊剂等。
提取溶媒种类及浓度影响活性成分
1、乙醇浓度对多糖含量的影响
随着溶媒乙醇浓度的增加,多糖含量逐渐降低,乙醇浓度在10%vol时,提取物多糖含量达到最高;乙醇浓度在95%时,多糖含量最低,不到乙醇浓度10%vol提取物多糖含量的一半。
2、乙醇浓度对蛋白含量的影响
随着乙醇浓度的增加,蛋白的含量逐渐降低。乙醇浓度在30%vol时,蛋白质含量最高;乙醇浓度50%vol至95%vol之间,蛋白质含量缓慢降低,95%vol时达到最低。
3、乙醇浓度对总酚含量的影响
随着乙醇浓度增加,总酚的含量逐渐降低。乙醇浓度在30%vol时,总酚含量最高;乙醇浓度在30%vol至70%vol之间,总酚含量缓慢降低;在95%时,总酚含量最低,仅为乙醇浓度在30%vol时总酚含量的36%。
茶多酚是有机物,在水中的溶解度较小,且水中溶有氧气,易使茶多酚氧化;用乙醇不仅溶解度增大,而且乙醇中氧气溶解度很小,可以防止茶多酚被氧化。
4、乙醇浓度对黄酮类化合物含量的影响
黄酮类化合物的溶解度因结构类型及存在状态不同而有很大差异。游离黄酮类化合物一般难溶或不溶于水,易溶于乙醇等有机溶剂中;水溶解度按大小排列顺序为:花色素>二氢黄酮>异黄酮>黄酮(醇)>查耳酮;黄酮苷类一般易溶于水、乙醇等强极性溶剂。
以枸杞黄酮为例。枸杞为茄科植物,有很好的抗氧化、提高机体免疫力作用。据分析其含有黄酮类化合物。枸杞子中所含黄酮类化合物极性较大,根据“相似相溶”原理可用60%vol乙醇为提取溶媒较为适宜。虽然从测定结果看,枸杞95%vol乙醇提取液中总黄酮的含量高于60%vol乙醇提取液中总黄酮的含量(说明乙醇浓度与黄酮类化合物提取率正相关),但是95%vol乙醇在酒厂存放较危险,所以还是选择适60%vol乙醇为提取溶媒。
5、乙醇浓度对总皂苷含量的影响
随着乙醇浓度的升高,样品中总皂苷的含量逐渐升高后降低;当乙醇浓度达到30%vol左右时,总皂苷的含量最高;乙醇浓度为0%vol时,总皂苷含量最低,仅为乙醇浓度在30%vol时总皂苷含量的一半左右。
以上实例表明,单纯用水对中药煎制,其活性成分提取是不可能全面而充分的,自然影响药效,浪费宝贵的药材资源,且汤剂易受微生物污染,容易变质,不宜久存,无法形成规模化商品。而酒剂,可通过基酒的酒度变化有针对性、灵活控制多种活性成分的提取,使得有效成分提取更充分、完全,更保证了药效,节省药材,容易保存,易于商品化大规模生产,且额外多一种美酒的享受。
二、活性成分与提取工艺的关系
化学研究表明,中药含有的成分主要包括水溶性成份和醇溶性成分两大类。其二者在中药的有效性中均发挥重要的作用。目前市售中药保健相关产品多是以其水提物(富含多糖类等水溶性成分)为原料制备成的不同产品(包括颗粒剂、口服液、片剂等)。但是,水提取物中脂溶性小分子成分(皂苷类、黄酮类等)含量较低,因而这类产品在功效上只片面地代表了中药的部分药理活性。近年来,采用超微粉碎化技术的到了微粉药材,得到了广大消费者的青睐。虽然微粉药材在一定程度上保留了药材有效成分的完整性,改善了有效成分的溶出和吸收,但较大的服用量依然制约了其临床使用的依从性。
此外,药材原粉贮存、流通过程中的易污染性,以及直接服用药材粉末对胃肠道粘膜的潜在刺激性,也使其安全性备受质疑。因此,在保证依从性和安全性的前提下,发展一种能尽可能保留中药活性成分完整性的提取物,将极大地推动其相关产品的进一步开发,具有广阔的市场前景和经济效益。
草本提取设备
1、醇/水梯度全价提取工艺
“醇/水梯度全价提取工艺”能最大程度得到每味药材的主要功效成分及辅助功效成分,即所谓“全价”功效成分,提升药效,降低服用剂量,杜绝成分浪费。
以黄芪为例,虽然黄芪多糖是满足本品主要功能诉求的主要功效成分,但是黄芪总提取物、总黄酮、皂苷等也是重要的功能成分,如果仅仅以水为溶媒,可能得到的产物以黄芪多糖为主,而黄芪黄酮得率可能受到影响。考察了“醇/水梯度全价提取工艺”、黄芪药材微粉工艺及黄芪水提工艺对黄芪总提取物、总黄酮、黄芪多糖、黄芪皂苷等的提取效率及主要成分含量的影响,结果显示,“醇/水梯度全价提取工艺”黄芪提取物总量是最高的。此外,无论是提取得到的总多糖、总皂苷以及主要黄酮的提取量,均以“醇/水梯度全价提取工艺”提取物为最多。说明该工艺得到的“全价”提取物中不同类别成分在提取效率上更高,且成分的完整性与分布特点与原药材更趋于一致,更能代表药材自身的特点。
此外,“醇/水梯度全价提取工艺”主要针对于含有多糖、黄酮或皂苷的中药材。以黄芪为例,通过对提供黄芪“全价”提取物、黄芪药材微粉或黄芪水提物对小鼠生长体重变化的影响,对小鼠各组小鼠的外周血白细胞数量的影响(1~19天),小鼠免疫器官的脏器指数的影响,对小鼠自然杀伤(NK)细胞的活性的影响,对小鼠血清中免疫球蛋白G(IgG)水平和免疫球蛋白M(IgM)水平的影响,结果显示“醇/水梯度全价提取工艺”的“全价”提取物效果为最佳。
其它如人参、天麻、麦冬、茯苓、三七等药材采用“醇/水梯度全价提取工艺”,均获得类似的结果。
整个工艺过程制备方法简便,利用其制备得到的药物制剂及健康食品,安全可靠,功效显著,易吸收。药食两用中药“全价”提取物本身具有增强免疫力、缓解体力疲劳、抗氧化、延缓衰老等功效,故可将其作为功效性植物提取物添加剂添加到药物制剂及健康食品中,尤其是在制备具有增强免疫力及缓解体力疲劳等功效的药物制剂及健康食品中,具有广泛应用。
“醇/水梯度全价提取工艺”流程
①取中药药材,低温干燥后粉碎;
②将中药药材粉末用3~15倍药材重量体积的70%~95%vol乙醇浸泡,浸泡时间为0.5~3小时,25~80℃浸泡提取0.5~3小时;
③冷却后过滤,收集乙醇提取液,药渣再加入3~15倍药材重量体积的30%~65%vol乙醇,25~80℃浸泡提取0.5~3小时;
④冷却后过滤,收集乙醇提取液,药渣再加入3~15倍药材重量体积的纯化水,25~80℃浸泡提取0.5~3小时;
⑤冷却后过滤;合并三次提取液,减压浓缩至完全去除乙醇后再浓缩至适当的体积;
⑥浓缩液经冷冻干燥或喷雾干燥或烘箱干燥得到中药“全价”提取物粉末。
“醇/水梯度全价提取工艺”适合提取原料全部活性成分(水溶性/醇溶性)的中药组方。
2、选择性醇溶工艺
意外地发现,只需两味药食同源的原料(甘草+枸杞子),能起协同作用,并在预防和/或治疗高血糖症和/或高血脂和/或肥胖等症状方面有显著效果。更出乎意料的是,该化合物可以长期大剂量服用而无副作用。不过,你以为,只需要简单地将甘草和枸杞子配伍,就能够达到效果,那就太年轻了。
此处的“甘草枸杞方”,如果简单地将二者用水煎煮,是不会有满意效果的。而是将甘草的水不溶性(即醇溶性)提取物提取出来,再与枸杞粉搭配使用,才能发挥效果。
甘草的水不溶性醇溶性提取物有助于枸杞的破碎,这有利于制备过程。制备的产品具有更长的保存时间和保质期。
具体地说,甘草提取物的制备方法包括以下步骤:
①将甘草浸入水中并粉碎,然后保留固体部分。此步是为了去除甘草水溶性物质,只留下醇溶性物质,以备下一步醇提。
浸泡的优选水温为50至90℃,浸渍时间可以为5至10小时。
浸泡后,滗弃水,留下甘草固渣,再次用水洗涤甘草,即在水中浸泡3至30分钟。然后可以用水洗涤甘草3次。
②用乙醇提取步骤①中获得的甘草固渣,保留醇提取液,然后将其干燥,得甘草纯粹醇提物。
甘草和醇的重量体积比为1∶2~5。
之后,将甘草提醇提物和枸杞按一定重量比混合,研成粉末,得甘草枸杞保健品。
本工艺的甘草枸杞保健品有许多优点,包括协同提高血糖、血脂和体重控制的功效和健康功效,长期安全使用和改善化合物的生产性能,如促进生产和延长保质期(六个月以上)。其安全性指的是,除了符合国家食品药品监督管理局规定的药品或食品的安全要求外(药食同源),避免了长期单独使用枸杞得易出汗、脱发等副作用。
动物实验表明,甘草枸杞保健品的平均血糖下降约29.1%,平均血清胆固醇下降约46.6%,平均体重下降5.3 kg。除疗效差异外,更显著的是,每天服用20克纯枸杞粉三个月后,患者容易出汗,甚至有一名患者出现脱发的副作用;相反,每天服用20克甘草枸杞保健品,一周后,患者食欲下降,但体力增加,对高胆固醇、高血糖患者有益,无副作用,无易出汗、脱发等副作用。
甘草枸杞方
3、醇提/水提复合工艺
以“心脑康”组合物为例,它对于冠心病、心绞痛、心衰、血栓等均有显著疗效,明显改善了患者健康状况,并且对心脏病引发的肩背疼痛症状缓解效果明显。“心脑康”组合物使用了川芎、郁金、牛膝、薤白、杜仲等五味药材。但是,同样组方,如果提取工艺不对,可能全无疗效。
①醇提/水提复合工艺
a)醇提:取川芎、郁金,加5~12倍量40%vol~70%vol乙醇提取1~5小时,过滤;然后再加5~12倍量40%vol~70%vol乙醇提取1~5小时,过滤(药渣备用);合并两次所得滤液,真空浓缩,得浓缩膏;
b)水提:取上一步骤所得药渣,合并牛膝、薤白、杜仲,加6~15倍量水提取1~5个小时,过滤;然后再加6~15倍量水提取1~5个小时,过滤;合并两次所得滤液,真空浓缩,得浓缩膏;
c)合并步骤a所得浓缩膏和步骤b所得浓缩膏,喷雾干燥后即得“心脑康”组合物,为褐色粉末状。
②单纯醇提工艺(对比例1)
取川芎、郁金、牛膝,加5~12倍量40%vol~70%vol乙醇提取1~5小时,过滤;然后再加5~12倍量40%vol~70%vol乙醇提取1~5小时,过滤;合并两次所得滤液,真空浓缩,得浓缩膏,喷雾干燥,得对比例1组合物,为褐色粉末状。
③单纯水提工艺(对比例2)
取川芎、郁金、牛膝,加5~12倍水提取1~5小时,过滤;然后再加5~12倍量的水提取1~5小时,过滤;合并两次所得滤液,真空浓缩,得浓缩膏;喷雾干燥,后得对比例2组合物,为褐色粉末状。
动物实验表明,“醇提/水提复合工艺”心脑康对大鼠永久性心肌缺血具有保护作用,而原料药组成与其非常相似的对比例1组合物(单独醇提工艺)、对比例2组合物(单独水提工艺)均没有明显的抗心肌缺血作用。这说明川芎、郁金、牛膝简单混合并不能起到治疗作用,即药物的活性成分不能通过常规的醇提取或水提取简单获得。出人意料地,采用本课题所述特定提取方式和提取物组合,可以使得所得组合物具有显著的抗心肌缺血作用。
另外,“醇提/水提复合工艺”心脑康对小鼠有不同程度的耐缺氧作用,比模型组负重游泳时间明显延长(可作为判断小鼠体力强壮程度、抗疲劳能力的客观指标),并对大鼠动静脉旁路血栓的形成具有抑制作用。可以证实“醇提/水提复合工艺”心脑康具有类似的药效和安全性,包括对于心肌收缩障碍、心肌舒张障碍、血小板聚集血栓形成、心肌缺血、心肌缺氧、心肌疲劳等均有显著的药效。此外,通过给一些志愿者服用“醇提/水提复合工艺”心脑康,证明了其对于冠心病、心绞痛、心衰、血栓等均有显著疗效,明显改善了患者健康状况;实验中还发现,“醇提/水提复合工艺”心脑康对于心脏病引发的肩背疼痛症状缓解效果明显,这很可能是由于引入了薤白和杜仲导致的。
4、醇提水沉工艺
以“参杏花”脑康宁为例,其包括人参、银杏叶和藏红花,按特定重量比及特定醇提水沉工艺制成的组合物在治疗或预防心脑血管疾病和痴呆方面具有更好的效果,特别是在治疗缺血性脑血管疾病、冠心病、心绞痛和老年痴呆方面,尤其是对血管性痴呆疾病的治疗效果更好。且独特工艺及配方可使用药剂量进一步减少,因此可以节省能量并且可以降低成本,并且可以进一步减少由组合物的长期消耗产生的副作用。
本课题的目的通过以下技术方案实现:
①单味药材提取
a)制备人参提取物:将人参研磨成粉末,然后用乙醇回流提取2次,过滤提取液;滤液于减压浓缩(以回收溶剂),直至形成浓缩膏;加入2~6倍于生药量的水均匀搅拌,冷却沉淀,过滤;将上清液装载到大孔吸附树脂上。首先用蒸馏水洗涤携带药物的树脂,然后用乙醇洗脱。收集乙醇洗脱液并浓缩至干燥,以获得人参提取物。
b)制备银杏叶提取物:向银杏叶粗粉中加入温乙醇进行浸泡,过滤;滤渣用温乙醇浸泡,然后过滤;合并两次浸泡的滤液;将滤液减压浓缩直至形成浓缩膏,加入2~6倍于生药量的水,均匀搅拌,然后冷却沉淀,过滤,滤液装入大孔吸附树脂上,先用蒸馏水洗涤载药树脂。然后用乙醇洗脱。收集乙醇洗脱液浓缩直至形成浓缩膏。用乙酸乙酯:正丁醇提取,合并提取物并减压以回收溶剂,得到银杏叶提取物。
c)制备藏红花提取物:将冷乙醇加入藏红花生药中浸泡,然后过滤;将冷乙醇加入残留物中浸泡,然后过滤;合并两次浸泡的滤液,将滤液减压浓缩至膏状物;加入水,然后将其加载到大孔吸附树脂上,首先用蒸馏水洗涤载药树脂,然后用乙醇洗脱。乙醇洗脱液减压浓缩至膏状,然后干燥,获得藏红花提取物。
优选地,在制备人参提取物的步骤中,获得的主要成分是总人参皂苷;在制备银杏叶提取物的步骤,获得的主成分是银杏叶总黄酮和总内酯;在制备藏红花提取物的步骤中,获得的主要成分是藏红花总苷。
② 按比例组合、制剂
将上述人参提取物、银杏叶提取物及藏红花提取物按一定比例组合,加入基酒制成保健酒或露酒/配制酒,也可以加上常规赋形剂,制成片剂、丸剂、冲剂、胶囊等。
“参杏花”脑康宁独特的醇提水沉工艺,可较大程度地有针对性提取药材的活性成分(如总人参皂苷、银杏叶总黄酮和总内酯、藏红花总苷等),保证较佳药效。
“参杏花”脑康宁
5、磨粉/醇/水高温萃取工艺
高血压是临床上常见的高发病率,对心脏、脑、肾等重要器官有严重危害。2013年,全国约有2.7亿高血压患者。《2012年和2013年中国心血管疾病报告》显示,我国心血管疾病死亡率为44.1%,居死亡谱第一位。根据国家心血管病中心发布的《中国心血管病健康和疾病报告2019》,中国心血管病现患人数3.30亿,其中高血压2.45亿。另外,还有数据显示,中国18岁以上的成人高血压患病率约为27.9%,控制率却非常低,仅有16.8%。
高血压是心脑血管疾病的主要原因。流行病学调查结果显示,我国高血压引起的心脑血管疾病死亡率逐年上升。就中风而言,我国每年新增中风患者160多万,幸存者600万,其中75%以上失去劳动力,45%严重残疾,无法自理。
西医在治疗高血压方面仍缺乏调节体质和血压的药物(降压药)。现代医学中的降压疗法是有症状的。目前常用的降压药包括钙通道阻滞剂(CCB)、血管紧张素转换酶抑制剂(ACEI)、血管紧张素II受体阻滞剂(ARB)、利尿剂和β受体阻滞剂,不能完全预防高血压及其继发性病变。大多数高血压患者需要两种或两种以上的降压药才能达到目标血压,或者很难达到目标血压,大多数患者需要终身服药。药物的疗效由于用药过程长而逐渐降低,产生毒副作用,这些问题随着寿命的延长而变得更加突出。目前,高血压的治疗仍迫切需要新的更好的药物。
目前,中医调理法治疗高血压有一定的优势,但存在严重不足。虽然中药调节高血压,但降压的速度和程度不如西药快,但它具有疗效更稳定持久、停药后血压恢复小、控制血压和改善整体身体素质的优点。或调理在降低血压的同时,还可以降低血脂等,它具有调节体质和改善体质后的各种病理指标的优点,具有一定的应用价值。但仍存在一些不足,如服药后近期血压不足,药物味太浓,相互制约或相互抵消,药物的处方提取和制备工艺没有得到系统优化,疗效不能满足要求,因此很难在临床上具有实际应用价值。
高血压在中医理论中认为,大多属于阴虚和阳痿,阴阳是主要的治疗方向。
铁皮石斛具有益胃滋润体液、补阴清热的功效。可用于发热、口渴、口干、胃阴不足、食少干呕吐、病后虚热、过度阴虚和火、骨气蒸过热、视力模糊、肌肉骨骼阳痿等。现有技术也用于高血压的治疗,但由于其效果慢,降压作用不足,尚未大规模应用。
当将铁皮石斛应用于高血压的治疗和保健时,在技术上存在一种偏见:据信只有大量的水才能被提取出来,以提高药物活性成分的吸收和利用,因此传统的铁皮石斛方法常用“宽汤久煎”的方法,使用铁皮石斛药材时,采用直接加水煮沸提取的方法进行临床应用。这种用法,因为草药的主要成分不易煎煮,其活性成分(如多糖)的比例非常低(<草药重量的10%),抗高血压药物的有效性不理想。
“磨粉/醇/水高温萃取工艺”克服了传统偏见,在高血压的治疗和保健应用中,铁皮石斛采用“磨粉/醇/水高温萃取工艺”,可以大大提高快速降压效果;与水提取法相比,粉剂施用法可以大大提高长效降压效果,这两种作用可以类似于西医降压药氨氯地平(成人5mg/天)。其粉剂施用方法的降压作用,在服药后24小时可超过氨氯地平,获得意想不到的疗效。
磨粉/醇/水高温萃取工艺操作:
①醇提:铁皮石斛研磨成细粉,在40~80℃下,加入3~10倍于生药量的50%vol~80%vol乙醇提取两次,每次持续24小时;然后对醇提取物进行混合和浓缩。
②水提:将乙醇提取后的铁皮石斛残渣进行水萃取,水萃取采用两次梯度加热萃取法。在第一次水提取中,加入生药总量的10~40倍原水,在80~100℃下提取1~4小时;在第二次水提中,加入生药总量的10~40倍的原水,在100~121℃下提取1~4小时。然后对水提取物进行混合和浓缩。
③混合、调配:将醇提取物和水萃取物浓缩膏按比例混合,加入基酒调配成保健酒或其它酒剂。也可以将醇提取物和水萃取物浓缩膏干燥,按常规药物加工方法加入赋形剂或部分铁皮石斛原粉,制成中药颗粒(悬浮颗粒)并干燥,制成片剂、丸剂、冲剂、胶囊等。
动物实验表明,采用“磨粉/醇/水高温萃取工艺”制备的单方铁皮石斛降压灵,与单纯醇提工艺或单纯水提工艺的产品相比,其降压效果大大提高(服药后1~3小时内起效), 达到并超过氨氯地平的效果;采用醇提水提方法,可以大大提高快速降压效果,解决了中医药治疗高血压的疗效通常较差,且降压起效率不够快等缺陷。若其与铁皮石斛原粉复配使用,可得到在既需要快速又需要稳定持续减压的效果。
需要指出的是,鉴于中药与保健品的同源性以及中药对正常血压无明显影响的事实,它具有良好的安全性,可作为保健食品使用。在大多数情况下,中药和保健食品只有产品属性上的区别,它们的物质及化学特性基本上甚至完全相同。本课题所述产品可作为治疗高血压的中药,也可用于轻度高血压或正常部分高血压患者的日常保健,两种情况下的使用方法相同。
与现有技术相比,“磨粉/醇/水高温萃取工艺”具有以下有益效果:
①本发明采用中药铁皮石斛粉制作片剂、颗粒剂、丸剂、粉剂或胶囊剂,有利于发挥持久稳定的药效学:
②铁皮石斛是一种需要充分利用的珍贵药材,本课题的技术方案充分考虑了铁皮石斛贵重药材的利用,减少了不完全提取造成的浪费,也减少了加热提取过程中对部分成分的损害,从而提高了疗效,节约了珍贵的药材。
③“磨粉/醇/水高温萃取工艺”与常规水提取方法相比,可以减少组分的损失,提高疗效和发挥疗效的速度;醇溶性物质在较低温度条件下溶解。先用醇提取,然后用水提取。当用水提取时,不再存在醇溶物,并且水提取时的加热温度不应影响醇溶物质,这有利于提高治疗效果。
④水提采用两步梯度加热法:首次水提温度为水沸点温度,常规提出水溶性物质,避免了过高温度对组分的不利影响;当第二次水提取温度为121℃左右,有利于提取耐高温但难以溶解的物质(如长链多糖),降解分子量,并有利于提出、吸收和利用。
⑤能选择性调节高血压而不影响正常血压:对高血压有降血压的作用,但对正常血压无影响。它也不能将高血压降低到正常水平以下。这也是本品优于大多数西医降压药的优点。
5.铁皮石斛调节阴虚阳亢,以治疗高血压为“根本疗法”(根治)。它不仅可以迅速降低血压,而且可以在中长期稳定血压,调节和恢复阴阳平衡。中草药可以获得与西方抗高血压药物类似的疗效,大大扩大了铁皮石斛在治疗高血压方面的应用前景。
铁皮石斛单方
通过以上产品实例,我们可以得知:一个好的草本保健产品,好的组方及适宜的提取工艺缺一不可。而在提取工艺选择的时候,我们先得知道产品设计的功效诉求是什么,据此确定配料的活性成分,再根据活性成分来初步确定配料的提取工艺,最后要根据保健品的实效及客观条件、生产成本等因素来验证组方和配料提取工艺。
另外,草本保健品配料的提取工艺也可以参照一些现代制药提取工艺,进行活性成分靶向提纯、浓缩,才有可能解决传统草本制品服用量大、活性成分不明晰、作用机理模糊、见效慢、口感欠佳等问题。
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