專利名稱：一種提取工藝優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及提取工藝優(yōu)化，屬于中藥現(xiàn)代化技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景
中藥及相關(guān)產(chǎn)品的提取，包括中藥材提取、中藥方劑提取、保健品提取、天然產(chǎn)物提取、食品提取等，是其工業(yè)化生產(chǎn)的關(guān)鍵步驟，關(guān)系到產(chǎn)品的藥效、生產(chǎn)效率等。如何確保提取的效率，是提取工藝優(yōu)化的主要目的。提取工藝優(yōu)化，經(jīng)常采用單因素考察、正交設(shè)計(jì)、 均勻設(shè)計(jì)等方法，其中又以正交設(shè)計(jì)應(yīng)用最為廣泛。在提取工藝優(yōu)化過程中，提取時(shí)間和提取次數(shù)的考察是一個(gè)重要內(nèi)容。
在常用的優(yōu)化方法中，時(shí)間因素考察常常是選擇1，2和3小時(shí)等某段時(shí)間，因而優(yōu)化的結(jié)果也為某個(gè)段時(shí)間，譬如2小時(shí)。選擇段時(shí)間進(jìn)行工藝優(yōu)化，有利于簡化提取工藝的優(yōu)化過程。但是，該方法與提取過程的實(shí)際并不相符，因而該方法優(yōu)化的工藝的效率并不高。而且在實(shí)際研究發(fā)現(xiàn)，提取過程中第一次和第二次的提取物(溶出物)溶出過程并不一致，第二次比第一次更加容易達(dá)到提取濃度平衡。而在正交設(shè)計(jì)時(shí)，經(jīng)常忽略了這一點(diǎn)。 如果分為3次提取，第三次達(dá)到平衡的時(shí)間比第二次更短。因而正交設(shè)計(jì)、單因素考察、均勻設(shè)計(jì)等常用提取工藝優(yōu)化方法，本身是存在缺陷的。
提取過程中，提取物的濃度變化是一個(gè)動態(tài)過程。根據(jù)Noyes-Whitney方程可以推測，隨著提取時(shí)間的延長，提取物濃度的變化逐漸減小。特別是對熱不穩(wěn)定成分，當(dāng)達(dá)到某個(gè)平衡點(diǎn)后，提取物濃度會逐漸減小。因而，對提取而言，延長提取時(shí)間并不意味著得到更好的提取率。研究中我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)提取物濃度達(dá)到某個(gè)范圍時(shí)，延長提取時(shí)間對提取率的貢獻(xiàn)基本為零。因而，我們認(rèn)為對提取時(shí)間的考察應(yīng)該建立在提取物濃度的動態(tài)變化之上。通過考察提取物濃度的變化，進(jìn)而確定提取終點(diǎn)，不僅能夠確保提取率，而且還能夠更好地確保提取效率。這種以提取物濃度動態(tài)變化過程為基礎(chǔ)的提取工藝優(yōu)化方法，我們稱之為動態(tài)過程優(yōu)化方法。通過研究證明，采用本專利方法優(yōu)化的工藝與正交試驗(yàn)優(yōu)化的工藝相比，提取率基本一致，提取時(shí)間可以節(jié)約50%以上。節(jié)約提取時(shí)間，就意味著節(jié)約能源、 人工，同時(shí)能夠提高生產(chǎn)效率，大幅降低生產(chǎn)成本。據(jù)初步估計(jì)，采用本方法優(yōu)化的工藝，相比正交設(shè)計(jì)優(yōu)化的工藝，生產(chǎn)成本減低25%以上(不計(jì)算藥材成本)。目前全國中藥行業(yè)的生產(chǎn)工藝基本都是建立在正交設(shè)計(jì)工藝優(yōu)化基礎(chǔ)之上的，如果能將本方法推廣到全國所有的中藥產(chǎn)業(yè)、提取物產(chǎn)業(yè)等相關(guān)產(chǎn)業(yè)中，其節(jié)約的成本將是非常巨大的，估計(jì)每年將在50 億元以上。
在常用的工藝優(yōu)化方法中，提取次數(shù)考察指標(biāo)常設(shè)定為1，2或3次，然后通過相關(guān)研究確定提取次數(shù)。動態(tài)過程優(yōu)化方法，同樣可以優(yōu)化提取次數(shù)，即通過比較不同提取次數(shù)所得提取物的量，來確定提取次數(shù)。具體講，通過計(jì)算本次提取物的量占上一次提取物的量的比例，或者是占整個(gè)提取物的量的比例，來確定提取次數(shù)。一般來講，當(dāng)?shù)趎+1次提取物的量在第η次提取物的量的20%以下(n = 1，2，3，4)，或者在總提取物的10%以下時(shí)，即可判斷提取次數(shù)為η次。當(dāng)然如果第n+1次提取物的量在第η次提取物的量的10%以下(η=1，2，3，4)，或者在總提取物的5%以下時(shí)，就更加容易判定提取次數(shù)為η次。采用本發(fā)明進(jìn)行提取工藝次數(shù)優(yōu)化，比一般常用的工藝優(yōu)化方法，能夠更加清晰的了解提取過程，明晰提取次數(shù)與提取率的關(guān)系，能夠提供直接的數(shù)據(jù)供判斷提取次數(shù)，充分比較采用不同提取次數(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)。提取物的量的比較，可以通過相同體積下濃度的比較來實(shí)現(xiàn)，也可以通過各種方法折合成質(zhì)量進(jìn)行比較。
采用本發(fā)明，也可以進(jìn)行提取溶劑、溫度等提取工藝的優(yōu)化，但是與其它工藝優(yōu)化方法相比，并無太多的優(yōu)勢。因而提取工藝的其它參數(shù)的優(yōu)化和選擇，例如提取溶劑、溶劑體積、溫度等，可以通過單因素考察、正交設(shè)計(jì)等方法進(jìn)行。將本專利所發(fā)明的方法與一般常用工藝優(yōu)化方法相結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)縮短提取時(shí)間，減少提取次數(shù)，降低生產(chǎn)成本等目的。發(fā)明內(nèi)容
針對目前中藥產(chǎn)品提取工藝優(yōu)化方法存在的不足，本發(fā)明旨在提供一種新的提取工藝優(yōu)化方法。
1、本發(fā)明的原理
中藥產(chǎn)品提取，其提取物的量的變化是一個(gè)動態(tài)過程。按照Noyes-Whitney方程推測，提取物的量變化隨提取時(shí)間的延長逐漸減小。也就意味著，當(dāng)提取物的量到達(dá)某個(gè)范圍后，延長提取時(shí)間并不能增加提取率。因而，如果能夠在測定提取物的量的變化的基礎(chǔ)上，確定提取終點(diǎn)，那么這個(gè)提取終點(diǎn)將是效率最高的時(shí)間點(diǎn)。本專利就是通過測定提取物的量的動態(tài)變化過程，進(jìn)行提取工藝的時(shí)間優(yōu)化。同時(shí)通過比較不同提取次數(shù)所得提取物的量的多少，可以確定提取所需次數(shù)。
2、操作方法
中藥產(chǎn)品成分復(fù)雜。其提取物的量的測量，既可以是1個(gè)指標(biāo)成分的量的測量，也可以是幾個(gè)指標(biāo)成分的量的測量、1類成分的量的測量，幾類成分的量的測量，還可以是總固體物的量的測量；測量的量既可以是濃度，物質(zhì)的量、質(zhì)量、重量、吸光度、旋光值、液相峰面積，還可以是透光率等其它可測物理指標(biāo)；量的測量方法，依據(jù)研究對象的不同，可以是液相含量測定法、薄層含量測定法、分光光度法、稱重法等不一而足。
提取終點(diǎn)(提取時(shí)間)的判斷，既可以采用通過繪制提取物濃度曲線，進(jìn)行終點(diǎn)判斷；也可以通過比較相鄰一個(gè)或幾個(gè)時(shí)間段的濃度的變化來判斷。通過相鄰時(shí)間段濃度的變化來判斷提取終點(diǎn)時(shí)，時(shí)間段可以選擇20分鐘、10分鐘、5分鐘等不同時(shí)間段；濃度變化可以選擇變化小于8 %、5 %、3 %或1 %等；相鄰時(shí)間段，可以選擇2個(gè)時(shí)間段，也可以選擇多個(gè)時(shí)間段。本發(fā)明專利推薦采用比較不同時(shí)間段濃度變化來判斷提取終點(diǎn)，段時(shí)間推薦10 分鐘，連續(xù)比較3個(gè)時(shí)間段，每段之間的濃度變化小于3%或5%。具體判斷指標(biāo)因研究對象而定。
提取次數(shù)的判斷，通過比較連續(xù)幾次之間提取物量的多少或者是某次提取占總提取物量的多少來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明專利推薦某次提取物的量低于上次的10%，或者低于總提取物的5%，即可判讀提取次數(shù)。具體判斷指標(biāo)因研究對象而定。
3、本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)
相比于當(dāng)前流常用的提取工藝優(yōu)化方法，本發(fā)明的優(yōu)化方法更加符合提取的實(shí)際過程，因而具有更好的提取率和提取效率，特別是在提取效率方面更為突出。初步估計(jì)，本專利能夠節(jié)約提取時(shí)間在50%以上，成本降低25%以上(不包含藥材成本)。
具體實(shí)施方式
實(shí)施方式一
三七提取工藝優(yōu)化研究
以文獻(xiàn)報(bào)道的正交工藝優(yōu)化的結(jié)果為基礎(chǔ)(袁旭江，復(fù)方制劑中三七提取工藝的再研究[J]，中成藥，2008，7 (30) :1057-159)，進(jìn)行動態(tài)過程工藝優(yōu)化。
稱取三七IOOg (粗粉)，加入10倍量70%乙醇1000ml，回流提取，分別在0、10、 20、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120、140、160、180min，分別精密量取提取液 3ml 進(jìn)行含量測定，每次補(bǔ)足相同體積的70%乙醇。180分鐘后，濾過提取液，藥渣再加入70% 乙醇 1000ml,回流提取，分別在 0、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120、140、160、 180min，分別精密量取提取液3ml進(jìn)行含量測定，每次補(bǔ)足相同體積的70%乙醇。
表1第一次提取液各時(shí)間點(diǎn)煎煮液中待測成分的含量(mg/mL)
權(quán)利要求
1.一種提取工藝優(yōu)化方法，其特征在于該方法通過考察提取物的量的變化來進(jìn)行提取時(shí)間和(或)提取次數(shù)的優(yōu)化。
2.如權(quán)利要求1所述，其特征在于通過繪制提取物的量的動態(tài)變化曲線或者是通過設(shè)定某段或某幾段時(shí)間內(nèi)提取物的量的變化范圍，來優(yōu)化提取時(shí)間。
3.如權(quán)利要求1所述，其特征在于通過比較不同提取次數(shù)間提取物的量或者是某次提取物的量占整個(gè)提取物的量的比例，來優(yōu)化提取次數(shù)。
4.如權(quán)利要求2所述，其特征在于某連續(xù)2段時(shí)間(20min)內(nèi)的量的變化小于10%， 即為提取終點(diǎn)。
5.如權(quán)利要求3所述，其特征在于當(dāng)?shù)趎+1次提取物的量低于第η次提取物的量的 20%，即可判斷該工藝需要進(jìn)行η次提取(η = 1,2,3,4).
6.如權(quán)利要求2和4所述，其特征在于某連續(xù)2段時(shí)間(IOmin)內(nèi)的量的變化小于 5 %，即為提取終點(diǎn)。
7.如權(quán)利要求3和5所述，其特征在于當(dāng)?shù)趎+1次提取物的量低于第η次提取物的量的10%，即可判斷該工藝需要進(jìn)行η次提取(n = 1，2，3，4)。
8.如權(quán)利要求1-7所述，其特征在于所考察的提取物包括某個(gè)成分、幾個(gè)成分、1類成分、幾類成分、總固體物等常用指標(biāo)。
9.如權(quán)利要求1-7所述，其特征在于所考察的提取物的量，包括濃度、含量、重量、質(zhì)量、物質(zhì)的量、吸光度、液相峰面積等其他可用于表征提取物的量的物理指標(biāo)。
10.如權(quán)利要求1-9所述，其特征在于該方法可以用于藥材提取、天然產(chǎn)物提取、中藥方劑提取、保健品提取等各種提取物制備過程的提取工藝優(yōu)化。
全文摘要
一種提取工藝中提取時(shí)間和(或)提取次數(shù)的優(yōu)化方法，該方法通過考察提取過程中提取物的量的變化來進(jìn)行提取時(shí)間和(或)提取次數(shù)的優(yōu)化。該方法能夠大幅減少提取時(shí)間，節(jié)約提取成本，充分保證提取率和提取效率。該方法可以應(yīng)用于中藥材、藥物、天然產(chǎn)物、保健品、方劑等各種提取物的提取。
文檔編號A61K36/258GK102489037SQ20111037242
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月22日
發(fā)明者劉安, 王躍生, 章軍 申請人:中國中醫(yī)科學(xué)院中藥研究所