1、第七章半仿生提取法在中药与复方制剂中的应用主要内容概概 述述半仿生中药筛选系统半仿生中药筛选系统半仿生技术的操作流程半仿生技术的操作流程在中药提取中的应用实在中药提取中的应用实例例现状、缺点和展望现状、缺点和展望12345第一节第一节 概述概述SBE法提出的背景：法提出的背景： 目前的提取技术多数强调单一组分，而每一种药材目前的提取技术多数强调单一组分，而每一种药材成分复杂，成分复杂，中药的丸剂中药的丸剂,是以原生药材经口服进人到胃、是以原生药材经口服进人到胃、肠肠 ，历经，历经胃液、胃消化酶、肠液胃液、胃消化酶、肠液,肠消化酶肠消化酶及其有节律及其有节律的的 人体易接受的人体易接受的综合活性
2、混合物。综合活性混合物。被人体消化、吸收。被人体消化、吸收。机体吸收了有效成分机体吸收了有效成分,并证实很有效果。多年来，中药并证实很有效果。多年来，中药复方提取工艺研究有效成分思维方式的影响下复方提取工艺研究有效成分思维方式的影响下进展缓进展缓慢慢。张兆旺等基于中药复方成分的提取中存在的主要。张兆旺等基于中药复方成分的提取中存在的主要问题提出了制备中药口服制剂的新工艺问题提出了制备中药口服制剂的新工艺半仿生提取半仿生提取法法。 半仿生提取法半仿生提取法(SBE法法)是从生物药剂学是从生物药剂学的角度将的角度将整体药物研究法整体药物研究法与与分子药物研分子药物研究法究法相结合，相结合，模仿口服
3、药物模仿口服药物在胃肠道的在胃肠道的转运过程，采用选定转运过程，采用选定pH值的值的酸性酸性水和水和碱碱性性水，依次连续提取得到水，依次连续提取得到含指标含指标成分高成分高的活性混合物的中药和方剂的药效物质的活性混合物的中药和方剂的药效物质提取新技术。提取新技术。即在中药提取中坚持了即在中药提取中坚持了“有成有成分论，不唯成分论，重在机体的药效学反应。分论，不唯成分论，重在机体的药效学反应。” 一、半仿生技术的概念一、半仿生技术的概念 有研究以阿魏酸、苦参碱、苦参总碱及干浸有研究以阿魏酸、苦参碱、苦参总碱及干浸膏为指标，采用膏为指标，采用SBE和水提取法（和水提取法（WE法）对当归法）对当归苦
4、参丸的提取工艺进行比较研究，经苦参丸的提取工艺进行比较研究，经4个指标综个指标综合评价发现，合评价发现，SBE法优于法优于WE法。法。但目前半仿生提取法仍沿袭高温煎煮方式，容易但目前半仿生提取法仍沿袭高温煎煮方式，容易影响许多有效活性成分，降低药效。因此，有学影响许多有效活性成分，降低药效。因此，有学者建议将提取温度改为近人体温度，在提取液中者建议将提取温度改为近人体温度，在提取液中加入拟人体消化酶活性物质，使提取过程更接近加入拟人体消化酶活性物质，使提取过程更接近于药物在人体胃肠道的转运吸收过程，更符合辨于药物在人体胃肠道的转运吸收过程，更符合辨证施治的中医药理论。证施治的中医药理论。 二、
5、半仿生技术的特点二、半仿生技术的特点分析思维与系统思维的统一分析思维与系统思维的统一单体成分与活性混合成分的统一单体成分与活性混合成分的统一中医治病特点与口服给药特点的统一中医治病特点与口服给药特点的统一以某种化学成分为指标并考虑到综合成分的作用以某种化学成分为指标并考虑到综合成分的作用既可以充分发挥混合物成分的综合作用特点，既可以充分发挥混合物成分的综合作用特点，又有利于用单体成分控制制剂质量又有利于用单体成分控制制剂质量从生物药剂学角度模拟口服给药及药物经胃肠道的原理，从生物药剂学角度模拟口服给药及药物经胃肠道的原理，为为经消化道给药经消化道给药的中药制剂设计的一种新的提取工艺。的中药制剂
6、设计的一种新的提取工艺。第二节第二节 半仿生提取的基本研究模式半仿生提取的基本研究模式1.SBE法提取工艺设计，重在机体药效学反应。法提取工艺设计，重在机体药效学反应。2.方剂用方剂用SBE法提取条件优选。法提取条件优选。3.方剂指纹图谱方剂指纹图谱-模式识别研究。模式识别研究。4.方剂方剂SBE提取液醇沉浓度优选。提取液醇沉浓度优选。5.方剂方剂4种方法（种方法（SBE，SBAE，VE，VAE法）提法）提取液成分、药效、毒性的比较。取液成分、药效、毒性的比较。6.综合分析，科学评价。综合分析，科学评价。7.研究结果皆提示研究结果皆提示: SBE有可能取代有可能取代VE 法，法，SBAE 有可
7、能取代有可能取代VAE法。法。优选提取条件优选提取条件 优选药材组合方式优选药材组合方式优选醇沉浓度优选醇沉浓度半仿生技术的操作流程1231优选提取条件优选提取条件 以以单体有效成分单体有效成分或指标成分，或指标成分，总浸出物总浸出物及不及不同同极性部分极性部分等作指标或主要等作指标或主要药效、毒理药效、毒理作作指标指标，在药材密度、煎提温度、煎提加水量、在药材密度、煎提温度、煎提加水量、滤过、滤过、浓缩等条件相同的浓缩等条件相同的前提前提下，用均匀设计法或正下，用均匀设计法或正交设计、比例分割设计等方法，主要优选交设计、比例分割设计等方法，主要优选SBESBE法提取各煎用水的法提取各煎用水的
8、pHpH值值和和煎提时间煎提时间。将各组指。将各组指标所得数据，经处理后，优选得到标所得数据，经处理后，优选得到SBESBE法的工法的工艺参数。艺参数。优选药材组合方式优选药材组合方式2 为选择方剂有效成分提取时药材较佳组合方式，用为选择方剂有效成分提取时药材较佳组合方式，用一项下所选出的一项下所选出的SBE法条件提取，作指标成分的含量法条件提取，作指标成分的含量测定，同时将各组合提取液分别制成不同极性部分的测定，同时将各组合提取液分别制成不同极性部分的提取液，采用正相提取液，采用正相TLC及反相及反相HPLC分离分析，在获得分离分析，在获得所有分析数据后，所有分析数据后，比较比较不同组合提取
9、液的成分异同；不同组合提取液的成分异同；分离不同极性下增减的斑点，鉴定其结构，进一步探分离不同极性下增减的斑点，鉴定其结构，进一步探讨该讨该成分与药效的关系成分与药效的关系，最后进行分析和处理，以综，最后进行分析和处理，以综合反映不同组合提取液中化学成分的变化及其相关性，合反映不同组合提取液中化学成分的变化及其相关性，评判确定该方剂提取时药材较佳组合方式。评判确定该方剂提取时药材较佳组合方式。优选醇沉浓度优选醇沉浓度3首先测定方剂首先测定方剂SBE提取液的提取液的pH值，确定醇值，确定醇沉浓度范围，然后采用比例分割法或正交实验法沉浓度范围，然后采用比例分割法或正交实验法等方法，按一项下方法，测
10、得各指标成分的含量，等方法，按一项下方法，测得各指标成分的含量，经处理后，综合优选出该方剂经处理后，综合优选出该方剂SBE法提取液的法提取液的醇沉较佳浓度。醇沉较佳浓度。第三节 在中药提取中的应用实例文献：半仿生煎药法对清上蠲文献：半仿生煎药法对清上蠲(juan)(juan)痛汤止痛作用的影响痛汤止痛作用的影响常规煎药法（常规煎药法（WE法）法）样品制备：按处方称取样品制备：按处方称取药材药材,加加10倍量水，煮沸二次，每次倍量水，煮沸二次，每次40 min，过滤，合并滤液过滤，合并滤液PH为为6.2，浓缩至含生药，浓缩至含生药100%和和150%，供实验用。，供实验用。半仿生煎药法（半仿生煎
11、药法（SBE法）法）样品制备：按处方称样品制备：按处方称取药材，第一次加取药材，第一次加10倍量倍量pH为为12.2的水煮沸的水煮沸40min，过滤，第二次加，过滤，第二次加10倍量倍量pH为为2.0的水的水煮沸煮沸40min，过滤，合并滤液，浓缩至含生药，过滤，合并滤液，浓缩至含生药100%和和150%，供实验用。，供实验用。实验动物：实验动物：小鼠，均有，体重小鼠，均有，体重1822g1.热板法热板法:将合格小鼠将合格小鼠60只分为只分为6组，每组组，每组10只，与样品只，与样品分组相对应为实验组分组相对应为实验组，,IV组，去痛片组，去痛片阳性对照组、生理盐水阴性对照组。每只小鼠阳性对照
12、组、生理盐水阴性对照组。每只小鼠给药量为给药量为10ml/ kg，给药前测定基础痛阈值，给药前测定基础痛阈值，1h后给药，给药后给药，给药30min后测其痛阈值（后测其痛阈值（60s无无反应者取出以免烫伤反应者取出以免烫伤,其痛阈以其痛阈以60s计算）。计计算）。计算每组痛阈值（算每组痛阈值（ xs ），用下列公式计算痛），用下列公式计算痛阈提高率，结果见表阈提高率，结果见表1。方法和结果方法和结果2.扭体法：扭体法：取筛选合格小鼠取筛选合格小鼠60只，各半，分组只，各半，分组及给药量与热板法相同。各鼠给药及给药量与热板法相同。各鼠给药30m in后，均腹腔注射后，均腹腔注射0.5%醋酸醋酸0
13、.2m l只，只，观察观察10m in内出现扭体反应（腹部内内出现扭体反应（腹部内凹、伸展后肢、臀部抬高）的次数，以凹、伸展后肢、臀部抬高）的次数，以下列公式计算镇痛百分率，结果见表下列公式计算镇痛百分率，结果见表1。实验结果证明实验结果证明,清上蠲痛汤具有较好的止痛作用清上蠲痛汤具有较好的止痛作用,用半仿生煎药法制备的汤剂比用常规煎药法制用半仿生煎药法制备的汤剂比用常规煎药法制备的汤剂的止痛作用更好。备的汤剂的止痛作用更好。WESBESBAESBAE黄芩半仿生提取法工艺条件的优选 方法采用U9(96)均匀设计表，在饮片规格、煎提温度、煎提用水量、滤过、浓缩等条件相同的情况下，以3煎用水的pH
14、值及总煎提时间为考察因素，以分子量1000Da提取物、黄芩苷、黄芩素、总黄酮、HPLC峰总面积为指标，将各指标测得值进行标准化处理，并经加权求和后得到综合评判指标Y值，并用JYSYSJ数据分析模块处理，优选黄芩半仿生提取法的工艺条件。 再将方程在计算机上进行优化处理，期望值方向大者为佳。结果优化条件确定黄芩半仿生法提取的工艺条件为:3煎用水pH依次为:5.0、7.0、9.0;提取时间依次为:2h、1h、1h。张学兰等 对交泰丸SBE法、WE法、SBAE法、WAE法4种方法提取液的成分比较，结果4种方法提取液5个指标成分（小檗碱、肉桂酸、总生物碱、挥发油、干浸膏量）的综合评价值为：SBE液WE液
15、SBAE液WAE液。4种方法提取液与黄连对照药材层析行为基本一致。但SBE液与WE液中挥发油的气相色谱有差异。气相色谱表明，SBE液与WE液中挥发油主成分相同，但各组分的相对含量有差异：油中主要有效成分桂皮醛的相对含量呈现出SBE液为89.15%， WE为83.66%。用均匀设计优选复壮胶囊的半仿生提取工艺条件根据根据SBE法理论法理论,在药材粒度、煎提温度、在药材粒度、煎提温度、煎煮加水量、离心、浓缩等条件相同的煎煮加水量、离心、浓缩等条件相同的前提下前提下,确定考察的主要因素及水平。确定考察的主要因素及水平。选用选用U9(91X33)表表(中国航天工业总公司中国航天工业总公司第三研究院提供
16、第三研究院提供)安排实验方案安排实验方案,见表见表1。工艺条件的优化将淫羊藿苷、-谷甾醇、甜菜碱、人参二醇、人参三醇、总糖、干浸膏得率7个指标的数据综合成表2,用JYSYSJ的数据分析模块处理,用二次多项式逐步回归,得回归方程:Y=-459.9143+219.5002B-236.5653D+4.244424A2+18.42124B2+22.92169D2+4.3654AB+12.07139BD,工艺条件进行优选, 确定其SBE法工艺条件为:三煎用水的pH值依次为:4.0,7.5,8.7;提取时间依为:150,75,75min。例：复壮胶囊不同提取液主要药效比较复壮胶囊不同提取液主要药效比较第四
17、节 在中药研究中的现状、问题和展望现状现状缺点缺点现在还处在理论阶段，至于是否可现在还处在理论阶段，至于是否可行，行，还需要实践证明还需要实践证明利用各种条件来模仿人体环境提取的中利用各种条件来模仿人体环境提取的中药，这种方法需要药，这种方法需要长期的时间长期的时间来证明。来证明。不适合现代化大生产，其提取过程中不适合现代化大生产，其提取过程中pH变化范变化范围非常大，一般的仪器很难承受，容易腐蚀，围非常大，一般的仪器很难承受，容易腐蚀，即使解决仪器问题即使解决仪器问题成本成本问题也会大幅度增高。问题也会大幅度增高。出膏率问题：由于其提取条件较为剧出膏率问题：由于其提取条件较为剧烈，其提取的杂
18、质也很多。所以烈，其提取的杂质也很多。所以出膏出膏率率不好控制。不好控制。酶催化酶催化展望展望半仿生提取技术提取溶媒以水为基础，随着现半仿生提取技术提取溶媒以水为基础，随着现代植化技术的发展和对中药药用物质基础的进代植化技术的发展和对中药药用物质基础的进一步清晰一步清晰.很多低极性药用成分需要乙醇等极很多低极性药用成分需要乙醇等极性低的溶媒来提取更为有效，在工业化大生产性低的溶媒来提取更为有效，在工业化大生产中，采用低沸点、低粘度的溶媒来提取，在过中，采用低沸点、低粘度的溶媒来提取，在过滤、浓缩等工艺环节更便利、能耗更低，非水滤、浓缩等工艺环节更便利、能耗更低，非水提工艺的采用越来越普遍，半仿
19、生提取技术适提工艺的采用越来越普遍，半仿生提取技术适用于水提工艺的替代，是中药传统煎煮方法的用于水提工艺的替代，是中药传统煎煮方法的改进，在工业生产中受到一定的局限。能否进改进，在工业生产中受到一定的局限。能否进行更大范围的推广应用，需结合药品的安全、行更大范围的推广应用，需结合药品的安全、有效、稳定、可控来进行深入对比研究。有效、稳定、可控来进行深入对比研究。有人建议采用更加有人建议采用更加符合人体温度、符合人体温度、酶等环境条件来进行提取，这样更酶等环境条件来进行提取，这样更符合中医药理论的辨证施治原则。符合中医药理论的辨证施治原则。如果能够将该技术应用于一些经典如果能够将该技术应用于一些
20、经典的大品种中，结合安全评价、有效的大品种中，结合安全评价、有效性对比开展系统研究，技术的深度性对比开展系统研究，技术的深度验证与推广会取得更好的效果验证与推广会取得更好的效果.谢谢SBE法有可能替代法有可能替代WE（水提取）法（水提取）法既符合中医药理论，又能体现既符合中医药理论，又能体现现代科学技术水平现代科学技术水平提取方法的先河提取方法的先河均匀设计 一种多因素试验设计方法。所谓试验设计一种多因素试验设计方法。所谓试验设计是指对于即将进行的试验进行合理的安排是指对于即将进行的试验进行合理的安排,使使之用尽量少的试验达到预期的目的。之用尽量少的试验达到预期的目的。 正交设计的特点是在各因
21、素考察范围内使正交设计的特点是在各因素考察范围内使试验点试验点“均匀分散均匀分散,整齐可比整齐可比”。“均匀分散均匀分散”可使所选取的少量试验点均匀地散布在所考可使所选取的少量试验点均匀地散布在所考察的范围内察的范围内,各试验点具有代表性各试验点具有代表性,以此减少试以此减少试验次数验次数,“整齐可比整齐可比”可使试验结果的分析来得可使试验结果的分析来得方便方便,便于找出主要因素和次要因素及最佳水便于找出主要因素和次要因素及最佳水平组合平组合(最优试验条件最优试验条件)。 但是但是,为了达到为了达到“整齐可比整齐可比”的目的的目的,试验试验点的数目必然较多。用正交设计安排试验点的数目必然较多。
22、用正交设计安排试验,其其试验次数至少为水平数的平方次试验次数至少为水平数的平方次(每个因素需每个因素需考察的试验点称为水平考察的试验点称为水平)。在进行正交设计时。在进行正交设计时,如果各因素取的水平多如果各因素取的水平多,试验次数相当可观。试验次数相当可观。例如例如,若各因素取若各因素取5个水平个水平,则至少要做则至少要做52=25次次试验试验,这在实际中往往难以实现。因此这在实际中往往难以实现。因此,需要一需要一种用于多因素、多水平而试验次数又比较少种用于多因素、多水平而试验次数又比较少的试验设计方法。的试验设计方法。1980年年,我国数学工作者方开泰将数论用于试验设我国数学工作者方开泰将
23、数论用于试验设计计,创立了一种新的试验设计方法一均匀设计创立了一种新的试验设计方法一均匀设计.它基本思想就是抛开正交设计中它基本思想就是抛开正交设计中“整齐可比整齐可比”性性的特点而只考虑试验点的的特点而只考虑试验点的“均匀分散均匀分散”性性,即让试即让试验点在所考察的试验范围内尽量均匀地分布验点在所考察的试验范围内尽量均匀地分布,“均均匀设计匀设计”由此而来。由此而来。为了达到均匀布点的目的为了达到均匀布点的目的,和正交设计类似和正交设计类似,可以可以使用均匀设计表使用均匀设计表(简称均匀表简称均匀表)安排试验。安排试验。 均匀表的表头形式是均匀表的表头形式是Un(ts),U表示均匀表表示均
24、匀表, n表示表示试验次数试验次数,t表示水平数表示水平数,S表示最多可安排的因素表示最多可安排的因素数。数。这里这里n=t,s=t一一1,即试验次数与所取水即试验次数与所取水平数相等平数相等,最多可安排的因素数比水最多可安排的因素数比水平数少平数少1。例如。例如,U5(54)表示是一个均表示是一个均匀表匀表,最多可安排最多可安排4个因素个因素,每个因素每个因素分成分成5个水平个水平,做做5次试验即可。表次试验即可。表1为为U5(54)表的格式。表的格式。数据处理通过多元回归可以建立因素对试验结果影响的通过多元回归可以建立因素对试验结果影响的定量关系式。设定量关系式。设y是试验结果是试验结果,
25、n是试验次数是试验次数,m是是因素数因素数,b。,b1, ,bm.是回归方程的系数是回归方程的系数,则多元则多元回归方程可表示为回归方程可表示为:y=b。+b1x1十十 十十bmxm通过黄金分割法对方程求极值通过黄金分割法对方程求极值,求得的最佳条件求得的最佳条件. 如果试验次数少如果试验次数少,试验条件与试验结果难以建试验条件与试验结果难以建立明确的回归方程立明确的回归方程,关联度分析用于均匀设计的关联度分析用于均匀设计的试验数据处理。试验数据处理。例例1.在阿魏酸的合成工艺考察中在阿魏酸的合成工艺考察中,选取原料配选取原料配比、吡啶量、反应时间三个因素进行比、吡啶量、反应时间三个因素进行采
26、用采用U7(76)表安排试验。由表安排试验。由U7(76)表的使用表表的使用表可知可知,对三个因素对三个因素,应选第应选第1、2、3列。因而得下列。因而得下面的试验设计表面的试验设计表(表表4)。将表将表3中各因素所对应的水平位填入表中各因素所对应的水平位填入表4中中,得得试验表如表试验表如表5所示。所示。由于均匀设计保证所设计的试验点均匀分布,水平数取得又多,间隔不大,因此,真正的最优条件肯定与此相差不大。如果用正交设计安排这样一个七水平试验,则至少要做72=49次试验,而全面考察试验点则要73=343次试验,而均匀设计仅用7次试验就初步完成了考察工作。为更方便应用均匀设计, 可以用多功能均匀设计软件。该软件可进行均匀设计布点、对试验数据进行多元回归、逐步回归和关联度分析等处理。
