中药提取分离纯化常用辅料
中药提取、分离纯化辅料的选用
开发中药注射剂辅料的选用与开发化学药品注射剂辅料的选用差别较大，开发中药注射剂使用的辅料有自己的特点，首先要选择适宜的溶剂提取有效成分或有效部位，然后要选用适宜的辅料和工艺进行分离纯化，得到较纯的提取物（中间体），最后才选用适宜的辅料和工艺成型。因此，开发中药注射剂辅料的选用侧重于中药提取、分离纯化时辅料的选用，涉及溶剂、浸出辅助剂，絮凝澄清剂、吸附剂、抗氧剂及抗氧增效剂等的选用。中药成型工艺辅料的选用与化学药品注射剂基本相同，涉及溶剂、助溶剂与增溶剂、抗氧剂与抗氧增效剂、pH值调节剂、渗透压调节剂、膨松剂等类辅料的选用。
1.1 溶剂类辅料的选用
中药注射剂使用的溶剂分为水及非水两大类，研发中药注射剂使用的溶剂可分为中药材有效成分或有效部位提取和分离纯化工艺以及成型工艺使用的溶剂。中药成型工艺使用的溶剂与化学药品注射剂使用的溶剂基本相同，如注射用水、乙醇、甘油、丙二醇、聚乙二醇-200、-300、-400、-600、苯甲醇、甲醛缩甘油、四氢糠醛聚乙二醇醚、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、乙酸乙酯、碳酸乙酯、乳酸乙酯、苯甲酸苄酯、植物油等，但最常用的是注射用水，其次是乙醇、甘油、丙二醇及其复合溶剂。
在中药注射剂的研制中，中药材中有效成分或有效部位的提取、分离纯化工艺使用的溶剂有其特殊性。中药提取水溶性有效成分或有效部位，一般使用常水，少数情况使用纯水，难溶或水溶性差的有效成分或有效部位，一般使用不同浓度的乙醇、丙酮、乙酸乙酯、乙醚、石油醚等三类或四类溶剂，尽可能不用毒性大的苯、氯仿、甲醇、环己烷、正己烷等一类和二类溶剂。对粗提物进行分离纯化，亦应遵循上述原则。如中药材或粗提取有必要进行脱脂处理时，则应选用石油醚、乙醚、丙酮等三类和四类溶剂，而不应选用环己烷、正己烷、氯仿等毒性大的二类溶剂，否则，中药注射剂应建立残留量限度检查标准，带来很多麻烦。现就中药几大类活性成分的提取、分离纯化辅料的选用简述如下。
1.1.1含苷类有效成分药材提取、分离纯化辅料的选用
苷类（Glycosides）有效成分按苷元的化学结构可分为香豆素苷、木脂素苷、蒽醌苷、黄酮苷、吲哚苷等多种，其亲水性随苷元化学结构、所接糖的种类和数目有较显著的区别，但大多数苷类亲水性强，可用水提取，也可用不同浓度的乙醇提取。用水或不同浓度的乙醇提取要进行实地的筛选试验，不仅要考虑提取率，还要考虑有利于下一步的分离纯化，同时还要考虑药材中除苷类有效成分外的其他有效成分，所选用的提取溶剂应将其他有效成分一并提出。
如含人参药材和黄芪药材的注射剂，尽管两种药材均含苷类，人参含人参皂苷类，黄芪含黄芪皂苷类，经筛选试验，人参采用75%乙醇回流提取3次，不但提取率在90%以上，为下一步水沉结合仲丁醇萃取分离纯化提供了方便，使得到的人参皂苷提取物（中间体）含量高，药渣再用水提取人参多糖，经浓缩后醇沉并结合聚酰胺柱分离纯化，人参多糖不但收得率高，为药材量的5～6%，而且纯度高，含量可达70%以上，外观性状为白色或类白色。如果人参采用水提取，提取率仅能达到70%左右，而且在醇沉分离纯化时，当人参多糖等成分沉淀时，包裹不少皂苷，所得人参多糖纯度较低，含量仅为60%左右，色泽较深，为黄色或浅黄色，由于中间体色泽深，制得注射液色泽也较深。黄芪用水提取，比用乙醇提取为佳。黄芪采用水煎煮3次，乙醇回流提取3次，以黄芪甲苷含量为考察依据，提取率均可达到70%以上，但水提醇沉时甲苷损失小，经3次醇沉分离纯化得黄芪苷提取物（中间体）纯度高，制成的注射液非常澄明，久置不会产生沉淀，而醇提水沉时不但甲苷损失大，而且难以将脂溶性成分除尽，所得黄芪苷提取物（中间体）纯度低，制成的注射液放置后会产生沉淀；同时，黄芪采用水提醇沉分离纯化，不但可同时将黄芪皂苷类、黄芪黄酮类和多糖有效成分一并提出，经醇沉可将多糖与前述两类有效成分分离，有利于后续的纯化，而且缩短了工艺时间，降低了物耗，降低了成本。
又如含红景天药材的注射剂，红景天的主要有效成分为红景天苷和红景天黄酮，提取工艺与人参和黄芪的工艺则完全不同。经筛选试验，如用乙醇回流提取，得提取液固形物很高，脂溶性成分多，难以采用醇提水沉进行分离纯化，所得红景天苷提取物（中间体）纯度低，用此中间体制成的注射液，不但达不到检测指标成分占总固体的25%，而且放置后会产生沉淀；采用水提醇沉分离纯化，虽然能将红景天苷有效成分提出，但提取率低，仅在60%左右，而且醇沉分离纯化困难，部分脂溶性成分难以除去，
所得红景天苷提取物纯度低，作成的注射液与醇提水沉法相似，不符合要求。经筛选，我公司采用石油醚脱脂，用50%乙醇渗漉，提取率可达90%以上，渗漉液回收乙醇后，再经水沉、仲丁醇萃取以及酸碱处理等分离纯化工艺，可将红景天苷提取物（中间体）的纯度大大提高，红景天苷等有效成分的含量可达25%以上，制成的注射液久置不会变色或沉淀。
以上实例表明，三种不同药材虽然均含苷类有效成分，但不能采用同一的溶剂和工艺提取，应进行筛选试验，采用适宜的溶剂和工艺提取，采用适宜的分离纯化工艺，使所得提取物（中间体）最大限度地保留有效成分，尽可能除去蛋白质，鞣质、树脂等无效成分，尽可能提高中间体的纯度，为注射剂的成型工艺奠定可靠的基础。
1.1.2 含黄酮类有效成分药材、提取、分离纯化辅料的选用
黄酮类化合物（Flavonoides）的基本母核可认为是无苯基色原酮，有的具有良好的心脑血管药理活性，有的具有抗菌消炎作用，有的具有保肝作用。一般讲，游离苷元难溶或不溶于水，易溶于乙醇，因此，常用不同浓度的乙醇提取，黄酮苷类一般可溶于水也可溶于醇，可用水或不同浓度的乙醇提取，用水煎煮提取，亦将蛋白质、糖类等水溶性杂质一同提出，常用醇沉法、丁醇萃取法、聚酰胺柱层析法进行分离纯化；用乙醇回流提取，亦将树脂、蜡质、叶绿素、植物甾醇等脂溶性杂质提出，常用水沉法、碱溶酸沉法、丁醇萃取法、聚酰胺吸附层析法、交联PVP吸附层析法等分离纯化。上述是一般情况，对某一含黄酮的具体药材而言，应根据所含黄酮的水溶性及其含量的多少，除黄酮外的其有效部分及其性质、所含蛋白质、鞣质、树脂等杂质的情况以及药材所属植物部位不同（全草、根、茎、叶）等具体情况设计出不同的溶剂提取和不同的分离纯化工艺，经筛选试验，最终才能获得适宜的溶剂提取工艺和分离纯化工艺。
例如含银杏叶、淫羊霍、黄芩药材的注射剂，尽管以上三位药均含黄酮为主要有效成分，但使用的提取溶剂和提取工艺是不同的，分离纯化工艺亦是不同的。
银杏叶使用的药用部位是叶，淫羊霍为全草、黄芩为根茎；银杏叶除含黄酮有效成分外，还含有难溶于水的萜类内酯有效成分，银杏叶既含有游离黄酮也含有黄酮苷，因此，不宜用水提取，经试验，用水煎煮提取3次，黄酮的提取率仅为45%左右，而萜类内酯仅为30%；用70%乙醇回流提取3次，黄酮提取率和内酯提取率均可达90%，然后采用水沉、乙酸乙酯和丁醇萃取、聚酰胺吸附层析等分离纯化，提得的银杏叶提取物（中间体），质量可达国际标准，含黄酮醇苷大于24%，一般在28%左右，含总内酯大于6%，一般在8%左右，杂质（包括银杏酚酸类）均符合规定，烷基酚酸类限量，以氢化白果酸计，一般均在1ppm以下。
淫羊藿药用部位为全草，所含黄酮类有效成分以黄酮苷类形式存在，此外还含有多糖类有效成分，这些成分均溶于水。因此，可设计用水煎煮提取。经试验，用水煎煮提取3次，以总黄酮计，提取率可达90%以上，经醇沉、丁醇萃取、聚酰胺吸附层析，所得淫羊藿提取物（中间体）总黄酮纯度可达30%以上，用于制备注射液澄明度好，色度浅，久置不变色不析出沉淀；同时，用水煎者可同时将淫羊藿多糖提出，经醇沉而可将黄酮与多糖分离，不但有利于后续对黄酮和多糖的纯化，而且省时省事，降低成本。如果采用乙醇回流提取，提取率与水基本一致，但水沉分离困难，即使冷藏，亦难以澄清，不但操作麻烦、费时费工，而所提取物（中间体）纯度低，仅为15%左右，中间体制备的注射液，放置数周即产生混浊、沉淀；只用乙醇提取则不能将多糖提出，浪费资源。
黄芩（Scutellaria baicalensis Georgi）的药用部位为干燥根，主要有效成分为黄酮类化合物，主要以苷的形式存在，其抗菌消炎以黄芩苷（Baicalin）为主，其含量一般在4～5%。黄芩苷类可溶于水，黄芩苷接有葡萄糖醛酸，显弱酸性，溶于碱，遇较强的无机酸易析出。因此，黄芩苷的提取可采用水煎煮提取3次，提取转移率可达90%以上，然后采用酸碱处理，乙醇洗涤，得到的黄芩苷类提取物（中间体），以黄芩苷计，其纯度可达80%以上。
1.1.3 含生物碱药材提取、分离纯化辅料的选用
生物碱（alkaloids）是一类含氮的天然有机化合物，具广泛的生理活性。大多数生物碱呈碱性反应，分子中的氮原子与氨分子中的氮原子一样，有一对孤电子，对质子有一定程度的亲和力，当与酸反应中和后，氮原子可由三价转为五价而成盐；大多数生物碱不溶或难溶于水，但可溶于乙醇、乙醚、丙酮等有机溶剂，而生物碱盐类则相反；在药材中，大多数生物碱与有机酸结合成盐的形式存在，少数与无机
酸结合成盐，有些生物碱碱性弱，以游离状态存在，还有部分与糖结合成苷类的形式存在。因此，药材中生物碱的提取，涉及到溶剂、浸出辅助剂等药剂辅料。应根据药材药用部位、所含生物存在的形式以及生物碱的溶解性，选择适宜溶剂或同时使用浸出辅剂进行提取。一般讲，游离存在的生物碱常用乙醇等有机溶剂回流提取；必要时加入一定的有机酸或无机酸作浸出辅助剂，使生物碱转成盐，用水作溶剂提取；以盐的形式存在或以苷的形式存在的生物既可用水提取亦可用稀醇提取，应根据提取转移率、与随之提出杂质的多少以及后续分离纯化的难易选择适宜的溶剂和工艺进行提取。
如人参四逆注射剂时，其中四逆汤中含有附片、甘草、干姜三位药材，其中附片是君药，主要有效成分为附子总生物碱，包括乌头碱（Aconitine）、次乌头碱（Hypaconitine）、塔拉乌头胺（Talalisamine）、新乌头碱（Mesaconitine）等多种生物碱，是强心、升压、抗心律失常、抗休克、抗心肌缺血、扩张外周血管的主要有效成分。传统的四逆汤，是将附子、甘草水煎煮提取，干姜采用水蒸气蒸馏芳香油，姜渣用水煎煮提取后与芳香油合并，再与附甘提取液合并。
参照传统的四逆汤提取方法，设计四逆提取液（中间体）如下：
a.首先将干姜进行水蒸气蒸馏，制备芳香水，再重蒸馏，收取重蒸馏的芳香水备用；
b.取附片、甘草、姜渣和重蒸馏后的芳香水残液，用水煎煮提取3次，以附片总生物碱为衡量指标，结果附子总生物碱提取转移率可达85%左右。附子和甘草合煎可达到减毒增效作用，乌头碱转为次乌头碱，毒性大大降低，而药效增强；与甘草合并煎煮，甘草酸类有利于与附子生物碱成盐，增加水中溶解度，有利于附子生物碱的提出。
c.粗提物经醇沉纯化，所得提取物（中间体）与红参提取物（中间体）制得的人参四逆注射剂不仅透明度佳，久置不沉淀，而药理试验效果满意，毒性很低。
又如从千金藤（Slophania sinica Diels）根提取生物碱1-四氢巴马丁（Telrahyro palamatine），使用2%硫酸作浸出辅助剂，经渗漉工艺制得含生物碱硫酸盐的水溶液，经浓氨水调节pH值至10左右，让生物碱沉淀，收集沉淀干燥后得粗生物碱，粗生物碱用乙醇回流，浓缩，冷藏即可得到较纯的四氢巴马丁。
再如从延胡素中提取延胡素总生物碱，是用14%氨水浸润延胡素粉末，使生物碱盐全部转成碱基，然后用乙醚-乙醇（80:20）复合溶剂渗漉，回收溶剂后，干燥，所得粗生物碱再用乙醚回流，回收乙醚，干燥即得较纯的总生物碱。
1.1.4含多糖类中药材提取、分离纯化辅料的选择
一般来说，含多糖（Polysaccharides）中药材的提取溶剂只能用水或30%以下浓度的稀醇提取。含多糖中药材的提取，一般情况是用水作溶剂煎煮提取2～3次，但有时亦不尽然，当含多糖的中药还含有其他难以用水提出的有效成分或用较高浓度乙醇才能提出的有效成分或有效部位，则首先用适宜浓度的乙醇将醇溶性有效成分或有效部位提出后，再用水煎煮提取多糖。例如人参含有人参皂苷，也含有多糖，但人参总皂苷更易溶于乙醇，故首先用75%乙醇回流提取人参总皂苷，药渣再用水煎煮提取人参多糖。两种溶剂分别提取，有利于人参总皂苷和人参多糖的进一步分离纯化，人参总皂苷和人参多糖的提取转移率均可达90%以上。黄芪、淫羊霍除含多糖外，还含苷类和黄酮，但黄芪苷类和黄酮以及淫羊霍苷类和黄酮均可溶于热水，因此，这两种药材可用水作溶剂煎煮提取，提取液浓缩后采用醇沉法即可将多糖沉淀分离。醇沉溶液含苷类和黄酮，可采用进一步醇沉、丁醇萃取、聚酰胺柱层析等工艺进一步分离纯化。
多糖的纯化，一般采用多次醇沉法，常采用3次醇沉法即可达到纯化目的，第一次醇沉后一定要干燥，使同时被沉淀的蛋白质、胶质等杂质变性固化，再用水溶解后冷藏或离心，除去水不溶性杂质，浓缩后再用乙醇反复沉淀。使用的乙醇浓度，随多糖的分子量而定，如黄芪多糖的分子量高，可使用75～80%乙醇沉淀，最后一次沉淀用无水乙醇浸洗1～2次即得。人参多糖、麦冬多糖、淫羊藿多糖的分子量相对较低，醇沉时的乙醇浓度应高到85～90%。
第一次醇沉得到的粗多糖，干燥，溶解、冷藏、澄清或离心除去沉淀后，澄清浓缩后用葡聚糖凝胶柱层析或聚酰胺吸附、干燥，上柱，用水洗脱，洗脱液浓缩，再用乙醇沉淀，沉淀用无水乙醇浸洗1～2次，即得。这种葡聚糖凝胶或聚酰胺吸附除杂质的工艺，所得多糖中间体纯度比多次醇沉法高，可将蛋白质、脂类等杂质除尽，含量高5～8个百分点，颜色浅，为白色或类白色，易于过滤澄明。
1.2 浸出辅助剂类辅料的选用
有利于溶剂（主要是水或乙醇）将药材中有效成分或有效部位提出，增加其提取转移率的辅料称为浸出辅助剂，是研制某些中药注射剂必不可少的一类辅料，包括酸类，如盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、乙酸、柠檬酸、酒石酸、苹果酸等；碱类，如浓氨溶液、氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钙等；脱脂类，如石蜡、石油醚、乙醚、丙酮等。
在中药有效成分或有效部位的提取中，当使用水或乙醇作溶剂均难以将其提出时，应分析原因，如果是由于药材富含蜡质、脂肪、树脂，影响水或乙醇的浸润渗透，可采用石蜡、石油醚、乙醚脱脂后再用水或乙醇提取，或直接用乙酸乙酯或丙酮提取；如果某些有效成分或有效部位成盐后可增加溶解性，可加入适宜适量的酸或碱，使其成盐，增加其提取转移率。如乌头总生物碱的提取，加入适量的盐酸成盐，可大大提高总生物碱的提取转移率，又如用甘草提取甘草酸类，加入适量的氨水亦可大大提高甘草酸类的提取转移率，再如由黄连药材提取小檗碱，用0.5%硫酸水溶液提取使提取转移率高达95%。如果是由于在提取过程中，有效成分或有效部位不稳定，可根据情况使用稳定剂，如使用适宜适量的抗氧剂和抗氧增效剂或水解阻止剂。如人参、远志药材提取其皂苷时，加入稍过量的氨溶液，使pH在弱碱性可防止酸性皂苷的水解，又如在提取银杏叶中的黄酮和内酯时，加入适量的蛋氨酸并同时加入适量的枸橼酸可阻止其白果内酯的水解，使内酯峰的比例与叶中天然比例基本一致。
1.3 絮凝澄清剂类辅料的选用
絮凝澄清剂在中药提取液的分离纯化工艺中得到广泛的应用，当中药提取液十分混浊，难用醇沉工艺、离心工艺或冷藏工艺澄清时，或者为了节省资源，可选用ZTC1+1、科阳1+1、101果汁澄清剂，甲壳糖等天然澄清剂，这类澄清剂属于天然多糖类，无毒安全，在中药注射剂研制中，用于澄清药液，除去淀粉、蛋白质、树脂、鞣质等杂质非常有效，对有效成分或有效部位几乎无影响，节省醇沉或减少醇沉次数。例如，在丹参注射液或丹红注射液的制备工艺中，醇提后水沉时比较困难，用ZTC1+1天然澄清剂效果十分理想，在4～6小时内即可澄清，对丹参酮、丹参酚类等有效成分几乎无影响，而且可除去大部分鞣质、蛋白质等杂质，药液浓缩后再经碱性醇沉淀处理则可完全除去鞣质等杂质，所得丹参或丹红提取物（中间体）制备的注射液久置不会变色，也不会产生沉淀。
1.4 吸附剂类辅料的选用
欲研制成功一种中药注射剂，需要最大限度地保留有效成分，尽可能除去蛋白质、鞣质、树脂等无效成分，即达到良好的分离纯化，提高提取物（中间体）的纯度，在中药粗提物的分离纯化工艺中，选用适宜适量的吸附剂进行分离纯化往往可达到预想的效果。在中药粗提物的分离纯化工艺中使用的吸附剂有活性炭、硅胶、氧化铝、分子筛凝胶、聚酰胺、交联聚维酮、大孔树脂等。在研制银杏内酯注射剂中，采用活性炭、硅胶柱层析工艺，可将内酯进一步纯化，纯化后的萜类内酯纯度可达85%以上，符合FSDA有效部位投料其纯度必须达到80%以上的要求。
聚酰胺（尼龙-6）也是经常使用的优良吸附剂，优点是性质稳定，无有害残留物，可重复使用多次。聚酰胺分子中存在众多酰胺键，可与酚类、酸类、醌类、黄酮类等多种化合物形成氢键而吸附，在水中形成氢键的能力强，吸附强，在有机溶剂中则较弱，在酸性溶剂中强，碱性溶剂中最弱。利用上述性质可采用不同溶剂吸附，不同溶剂或不同pH值溶剂洗脱，即可达到分离纯化目的。我公司在研制银杏叶注射剂中，银杏叶粗提物采用聚酰胺吸附，分别用35%和65%乙醇洗脱，不但可除去银杏叶粗提物中的烷基酚酸类等多种有害杂质，而且可将银杏黄酮和内酯洗下来，从而达到十分理想的分离纯化目的。在研制含有多糖中药的注射剂时，如含黄芪的注射剂、含人参的注射剂，其中多糖采用聚酰胺柱层析，用水作洗脱剂，可将多糖中的蛋白质、鞣质等杂质除去，大大提高了多糖的纯度,人参多糖含量可达75%，黄芪多糖含量可达65%。大孔树脂的优点是品种多,比表面积大，吸附力强，选择性高，可用于多种有效成分或有效部位的分离纯化，其缺点是可带进毒性大的甲苯、二甲苯等残留物。因此，大孔树脂应进行预处理，洗去残留物检查合格后方可使用。大孔树脂型号不同，其极性不同，不同型号适用于不同有效成分或有效部位的分离纯化。几种常用的大孔树脂型号及其主要用途见下表。
如用D101树脂柱层析纯化黄芪甲苷，用乙醇洗脱，其纯度可达80%以上；用D101或LD601树脂柱层析纯化人参皂苷，所得人参总皂苷纯度可达80%以上。
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型号类别主要用途国内外对应牌号
LSA-20,(HPD-100), D101,XDA-5,HPD-300 非极性银杏黄酮、辅酶A、抗生素、色素、人参皂苷、绞股蓝皂苷等
XAD-2,(HP-20),Da-201,XAD-16,XAD-4，LSA-10,(HPD-400,YWD-03) 中极性甜菊糖苷、人参皂苷、三七皂苷、银杏黄酮等
AB-8，XDA-1,LSA-7 极性甜叶菊、茶多酚、银杏黄酮、蒽醌类、酚类
XAD-6，LSA-5B 活性高比表面淫羊霍苷等苷类、黄酮类、蒽醌类
LSI-004 极性生物碱、氨基酸、枳实
_______________________________________________________________________________ 凝胶柱层析分离是被分离物质的溶液流经凝胶柱时，因分子量的大小不同而被分离的一种纯化技术，其原理是可逆的分子筛作用，大分子物质由于直径较大，不易进入凝胶颗粒的微孔中，只能分布于凝胶颗粒间隙中，向下移动的速度快，小分子则相反，在向下移动的过程中，要等待它们从凝胶内扩散至颗粒间隙后才能进入另一凝胶颗粒内，如此不断地进入和扩散的结果，使小分子物质下移速度落后于大分子物质，从而达到分离目的，在中药分离纯化中最常用的是葡聚糖凝胶，其次为聚丙烯酰胺凝胶、琼脂糖凝胶。主要用于大分子有效成分和有效部位的分离纯化。我公司在制备含有天然多糖的中药注射剂，其多糖的纯化除选用聚酰胺树脂外，也选用葡萄糖凝胶，如牛膝多糖、当归多糖、淫羊霍多糖、天花粉多糖等选用葡聚糖凝胶SephadexG-150，SephadexG-75柱层析，水洗脱，乙醇沉淀分离纯化，多糖纯度大大提高。某些苷类化合物，如甘草苷类也可用葡聚糖凝柱层析纯化，提高总甘草苷类纯度。