中藥材所含成分十分復雜，既有有效成分，又有無效成分和有害成分。為了提高中藥的治療效果，就要最大限度提取有效成分、去除無效成分及有毒成分。因此，中藥提取是中藥生產(chǎn)的關鍵環(huán)節(jié)。現(xiàn)階段常用的提取方法有煎煮法、回流法、浸漬法、滲漉法等，但這些提取方法存在著易破壞有效成分、生產(chǎn)周期長、生產(chǎn)工序多、提取率不高、工藝復雜、產(chǎn)品純度不高、易殘留有害物質等缺點。近10余年來，在中藥提取方面出現(xiàn)了許多新技術、新工藝，如超臨界萃取、超聲波萃取、微波萃取技術等，這些新技術和新工藝的應用，提高了中藥提取物質量與提取得率，提高了生產(chǎn)效率，加快了中藥現(xiàn)代化與國際接軌的步伐，本文試就這些新技術、新工藝及裝備應用于中藥生產(chǎn)的情況作一比較分析。

1    超臨界流體萃取技術及裝備

1.1    超臨界流體萃取技術簡介

　　超臨界流體萃取（簡稱SCFE）是一種以超臨界流體（簡稱SCF）代替常規(guī)有機溶劑對中藥材有效成分進行萃取和分離的新型技術，其原理是利用流體在超臨界狀態(tài)下某一區(qū)域內與中藥材中的待分離成分具有異常相平衡行為和傳遞性能，且對該成分的溶解能力隨壓力和溫度的改變而在一定的范圍內變動，在某一超臨界狀態(tài)下將該成分溶解出來，當改變溫度和壓力后，又在某一溫度和壓力狀態(tài)下（仍是超臨界狀態(tài)）將該成分釋放出來以便于收集。超臨界流體萃取是一種新型的分離技術, 它是利用流體在超臨界狀態(tài)時具有密度大、粘度小、擴散系數(shù)大等優(yōu)良的傳質特性而達到萃取分離目的的。利用這種SCF作溶劑，可以從多種液態(tài)或固態(tài)物中萃取出待分離組分。

　　一般采用CO2作為超臨界流體，因為CO2是一種很常見的氣體，且無毒無味，不易燃易爆，并且價格低廉，安全高效。CO2在溫度高于臨界溫度Tc＝31.3 ℃、壓力高于臨界壓力Pc＝7.2 MPa的狀態(tài)下，性質會發(fā)生變化，其密度接近于液體，粘度接近于氣體，擴散系數(shù)為液體的100倍，因而具有驚人的溶解能力。用它可溶解多種物質，通過改變溫度和壓力從而改變CO2的溶解能力來達到提取其中的有效成分的目的。

1.2    超臨界萃取技術在中藥生產(chǎn)中的應用

　　超臨界萃取技術已廣泛應用于：（1）魚油中的高級脂肪酸（EPA、DHA、脫氫抗壞血酸等）的提取；（2）植物或菌體中高級脂肪酸（γ-亞麻酸等）的提取；（3）藥效成分（生物堿、黃酮、脂溶性維生素、甙等）的提取；（4）香料成分（動物香料、植物香料等）的提取；（5）化妝品原料（美膚效果劑、表面活性劑、脂肪酸酯等）的提取；（6）煙草脫除尼古丁。

　　超臨界萃取技術現(xiàn)在已應用于部分中藥材大批量萃取生產(chǎn)。國內已采用超臨界萃取技術的部份中藥品種如：厚樸酚及和厚樸酚、銀杏黃酮和銀杏內酯、青蒿素、大蒜油、莽草酸、靈芝孢子油、沙棘籽油、番茄紅素、大豆卵磷脂、大豆異黃酮、β-胡蘿卜素（螺旋藻）、桂枝、麥冬等。

　　例如，從沙棘籽中萃取沙棘油，現(xiàn)在國內已廣泛應用超臨界萃取技術從沙棘籽中萃取沙棘油，并有數(shù)個廠家形成年產(chǎn)20 t以上沙棘油的生產(chǎn)能力。采用CO2作為萃取介質，工藝條件為：溫度35～55 ℃，壓力25.0～30.0 MPa。如青海康普德生物制藥有限公司采用溫州市中制藥機械設備廠生產(chǎn)的TH321—400×3型超臨界CO2萃取裝置用于沙棘油的萃取生產(chǎn)，取得了較好的效果。

　　但是，超臨界萃取技術的應用也有它的局限性，超臨界流體萃取技術對于極性偏大的物質萃取分離較為困難，也不適于中藥復方的提取。

1.3    超臨界CO2萃取裝置生產(chǎn)情況

　　目前國內生產(chǎn)的最大超臨界萃取裝置規(guī)格已達3 000 L。隨著超臨界萃取技術逐步被人們認識和應用，國內已有部分企業(yè)專業(yè)從事超臨界萃取裝置的開發(fā)生產(chǎn)。根據(jù)國內超臨界萃取裝置生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)能力，基本上可以分成24 L以下及24 L以上兩類。24 L以下的超臨界萃取裝置主要由一些研發(fā)力量及生產(chǎn)能力有限的企業(yè)生產(chǎn)，國內已經(jīng)有眾多企業(yè)具備24 L以下超臨界萃取裝置的生產(chǎn)能力，而且產(chǎn)品也能完全滿足客戶工藝要求，各個廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品基本上都差不多，產(chǎn)品主要用于中試及小批量生產(chǎn)。24 L以上超臨界萃取裝置在國內只有為數(shù)不多的幾家企業(yè)能夠設計制造，由于是高壓容器，生產(chǎn)廠家必須具備三類壓力容器制造資質，所以國內許多企業(yè)只是設計和組裝，高壓容器類主要是靠外協(xié)。目前國內生產(chǎn)工業(yè)化超臨界萃取裝置的企業(yè)有溫州市中制藥機械設備廠、貴州烏江機電設備有限公司、廣州美晨高新分離技術有限公司等。

2    超聲波萃取技術及裝備

2.1    超聲波萃取技術簡介

　　超聲波是一種高頻機械波。超聲技術是以物理、機械振動、電子、材料等學科為基礎的高新技術之一，它是以超聲能量使物體或物性某些狀態(tài)發(fā)生變化的應用技術。在國民經(jīng)濟建設中它對提高產(chǎn)品質量、降低生產(chǎn)成本、防止環(huán)境污染、提高生產(chǎn)效率等具有特殊的潛在能力。將超聲振動應用在中草藥提取生產(chǎn)中，是國內近幾年發(fā)展起來的一項新技術。

　　超聲波萃取理論依據(jù)：根據(jù)超聲具有空化、粉碎、攪拌等特殊作用，超聲波在液體介質中傳播產(chǎn)生特殊的“空化效應”，“空化效應”不斷產(chǎn)生無數(shù)內部壓力達到上千個大氣壓的微氣穴，并不斷“爆破”產(chǎn)生微觀上的強大沖擊波作用在中藥材上，對植物藥材的細胞有破壞現(xiàn)象，使溶媒滲透到藥材的細胞中，以便使藥材中的化學成分溶于溶媒之中，通過分離、提純獲得所需的化學成分，加速植物有效成分的浸出提取。

　　國內大量實驗表明，超聲波提取可以縮短時間，提高有效成分的提出率，適用于中藥材有效成份的萃取，可以改變傳統(tǒng)的中藥制藥萃取工藝。與水煮、醇沉工藝相比，超聲波萃取具有如下突出特點：

    （1）萃取溫度低。一般在40～50 ℃水溫下進行超聲波強化萃取，不會破壞中藥材中某些具有熱不穩(wěn)定、易水解或氧化特性的有效成分；

    （2）常壓萃取，安全性好，操作簡單易行，維護保養(yǎng)方便；

    （3）萃取效率高。超聲波強化萃取30～50 min即可獲最佳提取率，萃取時間僅為水煮、醇沉法的1/4或更少。萃取充分，萃取量是傳統(tǒng)方法的2倍以上；

    （4）適用范圍廣。絕大多數(shù)的各類中藥材成分均可采用超聲萃取，超聲波萃取與溶劑和目標萃取物的性質（如極性）關系不大。因此，可供選擇的萃取溶劑種類多、目標萃取物范圍廣泛；

    （5）減少能耗。由于超聲萃取無需加熱或加熱溫度低，萃取時間短，因此能耗大大降低；

    （6）藥材原料處理量大，可以提高數(shù)倍，且雜質少，有效成分易于分離、純化；

　　（7）萃取工藝成本低，綜合經(jīng)濟效益顯著。

2.2    超聲波萃取技術及裝備的應用

　　目前，超聲波中藥萃取裝置主要有以下3種形式：

    （1）采用多邊形換能器，超聲波振子焊接在換能器內，超聲波從換能器內沿徑向四周發(fā)射；

    （2）圓棒式新型徑向超聲換能器，超聲波可以沿360°方向發(fā)射；

    （3）采用連續(xù)螺旋輸送式超聲萃取機組，超聲波振子固定在萃取器的外壁，由外向內發(fā)射，可以實現(xiàn)連續(xù)自動萃取生產(chǎn)。

　　上述3種方式中，（1）、（2）都是將超聲波換能器沿提取罐軸線置于罐體內，只能是間歇式生產(chǎn)，（3）是一種全新的連續(xù)式萃取裝置，可以實現(xiàn)逆流或順流自動提取，自動進料、自動排渣、自動過濾，是一種值得研究和推廣的方式。

　　目前，超聲波萃取技術已經(jīng)應用于金銀花、茶多酚、枸杞等中藥的萃取生產(chǎn)。
　　
3    微波萃取技術及裝備

3.1    微波萃取技術簡介

　　微波能是一種能量形式，它在傳輸過程中能對許多由極性分子組成的物質產(chǎn)生作用，微波電磁場使物質的分子產(chǎn)生瞬時極化。當用頻率為2 450 MHz的微波能作萃取時，溶質或溶劑的分子并以24.5億次/s的速度做極性變換運動，從而產(chǎn)生分子之間的相互摩擦、碰撞，促進分子活性部分（極性部分）更好地接觸和反應，同時迅速生成大量的熱能，促使細胞破裂，使細胞液溢出來并擴散到溶劑中。

　　微波輻射過程是高頻電磁波穿透萃取介質，到達物料的內部纖維管束和腺胞系統(tǒng)。由于吸收微波能，細胞內部溫度迅速上升，使其細胞內部壓力超過細胞壁膨脹承受能力，細胞破裂。細胞內有效成分自由流出，在較低的溫度條件下被取介質捕獲并溶解。通過進一步過濾和分離，便獲得提取物料。

　　微波輔助萃取技術主要是依賴微波加熱的特性來實現(xiàn)物質的提取或分離。微波輔助提取的研究表明，微波輻射誘導萃取技術具有選擇性高、操作時間短、溶劑耗量少、有效成分得率高的特點，已被應用于環(huán)保方面有機污染物的提取、中藥及天然化合物的生物活性成分提取等方面。微波加熱屬內部加熱，經(jīng)過微波輻射后能富集藥材中的有效成分。與常規(guī)提取工藝相比具有如下特點：

　　（1）傳統(tǒng)熱萃取是以熱傳導、熱輻射等方式由外向里進行，而微波輔助提取是里、外同時加熱。沒有高溫熱源，消除了熱梯度，從而使提取質量大大提高，有效地保護中藥材中的有效成分；

　　（2）由于微波可以穿透式加熱，提取的時間大大節(jié)省；

　　（3）微波能有超常的提取能力，同樣的原料用常規(guī)方法需二、三次提凈，在微波場下可一次性提凈，大大簡化工藝流程；

　　（4）微波提取沒有熱慣性，易控制，所有參數(shù)均可數(shù)據(jù)化，和制藥現(xiàn)代化水平接軌；

　　（5）微波提取物純度高，可水提、醇提、脂提，適用廣泛；

　　（6）溶劑用量少（可較常規(guī)方法少50%～90%）。

3.2    微波萃取技術及裝備的應用

　　目前在我國中藥制藥領域，微波萃取已經(jīng)被用于一些中草藥的浸取生產(chǎn)之中，如葛根、苷類、銀杏等。這種新的提取技術無論是萃取速度、萃取效率還是萃取質量均比常規(guī)生產(chǎn)工藝更有優(yōu)勢。

　　微波萃取技術雖然具有上述諸多優(yōu)點，但是在中藥萃取批量生產(chǎn)中應用還不是很多，主要還是進行小試及中試方面的研究，實驗室內已經(jīng)獲得大量成果，證實了中藥微波萃取技術有較高的實用價值。

　　微波萃取設備主要有以下幾種結構：

　　（1）管道式微波萃取設備：主要由微波源、微波作用腔、輸送管道及儲料罐組成；

　　（2）罐式微波萃取設備：主要由罐體、微波作用腔、攪拌器、加料口、加液口、微波源、出料口及出液口組成。

　　國內大專院校、研究機構大多采用的是第（2）類微波萃取設備。
 
4    三種先進萃取技術在中藥應用的比較

　　超臨界CO2萃取、超聲波萃取、微波萃取技術與常規(guī)中藥萃取工藝相比，都具有顯著的優(yōu)越性能。

4.1    超臨界CO2萃取技術的比較

　　超臨界CO2萃取方法與傳統(tǒng)提取方法相比，最大的優(yōu)點是可以在近常溫的條件下提取分離，可以準確地萃取出所需的有效組分，幾乎保留產(chǎn)品中全部有效成分，無有機溶劑殘留，產(chǎn)品純度非常高，操作簡單、速度快、節(jié)能，各項工藝參數(shù)易于控制。由于萃取溫度低，且系統(tǒng)密閉，可大量保存對熱不穩(wěn)定及易氧化的揮發(fā)性成分， 為中藥揮發(fā)性成分的提取分離提供了目前最先進的方法。用超臨界CO2萃取法可以從許多種植物中提取其有效成分，而這些成分過去用化學方法是提取不出來的。超臨界CO2萃取裝置可以實現(xiàn)PLC自動控制，對溫度、壓力等工藝參數(shù)進行自動控制，實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。這項技術的推廣應用一定會加速中藥現(xiàn)化化進程，具有廣闊的發(fā)展前景。

　　超臨界CO2萃取工藝對生產(chǎn)設備的工藝要求較高，一次性投資較大。但是，該工藝在中藥萃取方面的高選擇性、高收率、低毒害是其它所有萃取方法不能比擬的，因而超臨界CO2萃取技術成為各種先進中藥萃取技術的首選。

4.2    超聲波萃取技術的比較

　　超聲波萃取技術具有設備簡單、操作方便、投資少等優(yōu)點。與常規(guī)提取法相比，提取時間短，生產(chǎn)率高，無需加熱。它主要是利用機械波的“空化作用”進行萃取生產(chǎn)，可以實現(xiàn)連續(xù)自動萃取生產(chǎn)，因而得到一定應用。但是，超聲波萃取技術在裝置放大方面有待于進一步研究，以形成一定的數(shù)據(jù)模型，從而進一步推廣應用。

　　雖然超聲波萃取技術與常規(guī)中藥萃取生產(chǎn)相比具有諸多優(yōu)點，但是目前在國內超聲波萃取技術應用于中藥萃取批量生產(chǎn)的還不多。超聲波超聲作用的時間和強度需要一系列實驗來確定，而且放大也存在許多問題。有的中藥材在采用超聲波強化萃取出有效成分的同時，也會將不需要的或者有害的成分萃取出來。同時，由于超聲波發(fā)生器工作噪音比較大，需要注意防護，因此在工業(yè)應用方面存在一定的局限性。

4.3    微波萃取技術的比較

　　微波萃取技術是利用微波對中藥材內外同時進行熱輻射而達到萃取出有效組分的目的，具有萃取溫度低、萃取效率高、工藝簡單、設備投資少等特點。微波萃取技術推廣應用的一個焦點便是微波萃取設備的微波泄漏可能對人體產(chǎn)生的危害。目前，專業(yè)工業(yè)微波機械設備生產(chǎn)廠家出廠的微波泄漏標準按照國家規(guī)定控制在1 mW/cm2以下，不論管道式或者罐式微波萃取設備，封閉性均較強，均能夠達到微波泄漏標準要求。

　　微波萃取技術的缺點是實現(xiàn)自動化生產(chǎn)比較困難，不能與其它儀器實行在線聯(lián)機，微波萃取裝置設計方面還有待于進一步研究探討。同時，微波萃取技術及裝置還少有應用于中藥萃取大批量生產(chǎn)的報道。

5    結論

　　本文介紹了超臨界流體萃取、超聲波萃取、微波萃取技術及裝備應用于中藥萃取生產(chǎn)的情況，分析了上述3種萃取技術的適用范圍及應用前景。通過分析可得出這樣一個結論：超臨界CO2萃取技術成為各種先進中藥萃取技術的首選。