1.3技术现状: 植物提取物行业目前在植化技术和活性或指标成分的检测技术方面都有较强的能力,许多中药制药企业及科研单位也参与提取物的技术开发。
1.3.1工艺技术
(1)通用工艺:提取(热回流提取、索氏提取、渗漉、冷浸)、浓缩(薄膜浓缩、减压浓缩)、蒸馏(水蒸气蒸馏、真空蒸馏)、萃取、分离(离心、过滤)、干燥(真空干燥、喷雾干燥)等方面的设备及操作技术都已常规化,已为大多数提取物企业所掌握。
(2)新工艺:大孔树脂吸附技术、工业色谱层析技术、分子蒸馏技术已在我国提取物行业广泛应用。利用这些技术提供了大豆异黄酮、银杏叶提取物、人参皂苷、白藜芦醇、紫杉醇、石杉碱甲、加兰他敏、豆甾醇、茄尼醇等重要的保健食品或医药原料。另外、膜分离技术在茶叶有效成分的提取方面发挥了作用。二氧化碳超临界萃取技术进行番茄红素的提取,目前华北制药已成为重要的番茄红素生产企业。
(3)转化工艺:提取物企业利用化学转化或生物转化技术生产的精细植物化学品也越来越多。如利用废次烟叶生产的茄尼醇就可以通过化学转化技术生产重要的食品、药品原料辅酶Q10,通过生物转化生产白藜芦醇(如酶解)。
(4)限量物质处理工艺:我国植物提取物企业目前在处理提取物中的限量化学物质的工艺方面也做了许多工作,有一定成绩,某些提取物产品中受关注较多的有机氯类农残,多环芳烃类物质都能达到美国及欧盟等的限量要求,甚至我国也有提取物企业能进行有效的控制二恶英。
1.3.2检测技术:我国提取物企业在活性成分或指标成分的定量分析技术方面已相当成熟,而且为客户提供产品分析方法和有关分析数据已经成为提取物企业必要的服务内容。目前在提取物行业使用较多的方法主要是高效液相法和气相色谱法。
(1)样品前处理:供试样品的制备也是分析方法的重要组成部分。特别对于含量极微的环境有害物质,样品的制备技术更为重要。我国提取物行业目前使用较多的样品提取技术主要有索氏提取法和超声波提取法,样品净化技术则已开始应用固相萃取技术对提取物样品进行净化处理。目前,提取物企业也开始注意分析方法的简便、精确和快速。超声波提取法由于其操作简便、快速,而且提取充分,在提取物行业已经很好得到普及。固相萃取技术也是这样一种用途广泛而且越来越受欢迎的样品前处理技术,它采用高效、高选择性的固定相,能显著减少溶剂的用量,简化样品的预处理过程,可很好的消除样品中杂质成分对检测的影响,提高检测的准确性,而且可以很好的延长仪器的使用寿命,该方法在美国环保署(EPA)发布的很多检测方法中都有应用。我国提取物企业也开始应用该项技术。有机氯类农残的检测原来采用磺化技术进行净化,净化效果无法满足要求,而后使用固相萃取技术进行净化,可以在一次进样中对很多被测对象进行定量[5]。
(2)标准对照品及标准对照物质:国家十?五期间专门资助用于检测的源于中药的标准对照品制备的项目。但其供应及获得还是相当缺乏。为节省资金和避免缺乏,许多提取物企业选择利用对照品的同时采用标准对照样,然后用对照样控制相对质量,也不失为可取的办法,但标准对照样的主要目的还是为控制综合质量而准备的。
(3)分析检测方法:高效液相方法是目前应用最广泛的分析检测技术,通过与紫外检测器、蒸发光散射检测器、荧光检测器的配合使用可对几乎所有被测对象进行定性定量工作。一般而言,只要对紫外光有响应就都可用紫外检测器进行检测,大多数植物活性成分都对紫外有响应,因此,紫外检测在是高效液相检测中是应用最广的方法。蒸发光散射检测器是在示差折光检测器不能满足很多检测要求的背景下开发的,蒸发光散射检测方法的应用解决了对银杏叶提取物中银杏内酯类成分、一些提取物中的皂苷类成分和甾体类成分的检测。荧光是二次光源,在受激发后产生,荧光检测有较高的灵敏度,在对微量成分的检测中有很好的应用,目前荧光检测器在多环芳烃类物质的检测中应用较多。高效液相方法总体来说操作方便,结果重现性较好,是提取物企业必须要掌握的检测技术。其它,如紫外分光光度法操作简单快速,在对有效部位进行整体表达时经常用此方法;气相色谱法主要用于芳香类化合物和农残,溶剂残留的检测,目前一般提取物企业不太重视气相色谱的使用,这是个误区。另外,原子分光光度法、原子荧光分光光度法及ICP-MS(等离子体质谱)法检测重金属。对于单个成分的检测也逐渐被提取物企业熟悉。至于微生物检测、提取物的理化测试等检测设备及技术都已成为提取物企业的常规检测项目。
1.3.3技术力量与创新:目前,我国的提取物企业有一定的技术开发和创新能力,主要特色是植化水平较高,提取和分离单元操熟练,能力灵活运用各种技术并合理组合,工艺开发能力较强;从普通提取物到天然植物活性成分都有较强的生产能力,能运用分子蒸馏技术、模分离技术、大孔树脂吸附技术,工业色谱层析技术、二氧化碳超临界萃取技术进行提取物的生产或研究;能利用合理的工艺手段对有害的限量化学物质进行控制。同时,我国提取物行业的分析检测水平已达到国际市场所要求的水平,无论在装备还是分析技术上。
(1)鲜活药材应用:笔者认为大量采用鲜活药材作为提取物生产原料是对传统中药的有益补充,也应该是中药提取物行业的重要科研成果。中药材在采集后如果保存方法或保存条件达不到要求,极有可能导致药材有效成分的破坏,降低药材的使用价值。紫锥菊有采摘后如果采用阴干的方式进行干燥,由于其所含的多酚氧化酶不能被迅速破坏,其中所含活性成分菊苣酸及其它咖啡酸类多酚物质的含量会迅速下降,导致药材的使用价值下降,同样的现象也在以咖啡酸类物质为主要成分的中国产朝鲜蓟中观察到。解决方法就是使用鲜活药材作为提取原料进行提取操作,不但所得产物的活性成分含量大大提高,提取物的颜色、气味等物理特征都有明显提高。鲜活药材的应用是在现代提取技术发达,装备能力允许在很大的规模下进行生产而实现的,有提取物行业的行业科技特色,需要引起更多更广泛的注意和进一步深入研究。
(2)植化技术能力:我国提取物企业目前已经成功地利用自身的技术力量来争夺国际市场。5-羟色胺酸和育享宾是典型的API(活性药用物质,即原料药),有较高的品质要求,纯度要求高而且对有关物质有限量要求,生产上需要较强的技术能力。以5-羟色胺酸为例,除含量要达到99%以上外,对其中的X峰[7](一组被称有可能引起EMS综合症的物质,最早系在引起EMS综合症的发酵法生产的色胺酸中发现)提出限量要求。对于育享宾,则需要控制育享宾的异构体在产品中的含量。欧洲越橘所生产的花色苷非常不稳定,在温度、金属离子、光、酸度的影响下都会发生反应而被破坏,因此,需要在苛刻的生产条件下进行生产。我国提取物企业依靠自身的工艺开发能力和检测技术,以明显的成本优势和较高的品质赢得市场,是典型的国际加工贸易类型,充分反映出我国提取物企业所拥有的技术和生产能力。
(3)检测技术能力:目前我国提取物企业有能力对自己所开发的检测方法进行方法学研究,这种能力的发展也形成了我国提取物行业标准建立的基础。目前,我国的提取物企业可以通过有能力对分析测试方法进行系统的方法学研究,这种能力保证了提取物企业所开发的方法在国际市场上能够得到承认,而且,越来越多的国外客商现在也开始采用我国提取物企业自己开发的方法用于植物提取物的分析检测。比如,目前国际市场上绞股兰提取物的检测方法就来自我国的提取物企业。
(4)新技术应用:目前,陆续在提取物生产中采用的新技术主要为:膜分离浓缩技术,用于对温度敏感或容易电离的活性成分,该技术可在较低温度下富集活性成分,而且选择性较强;二氧化碳超临界萃取技术,可用于低极性脂溶性好的活性成分,主要用于提取挥发油及极性较低脂溶性较好的活性成分;分子蒸馏技术,可在较低温度高真空状态下根据分子的沸程差完成物质的分离;大孔吸附树脂技术,可利用不同性质的树脂选择性吸附目标物质或杂质,从而形成有效分离;高速逆流分配色谱,可以较小的溶剂用量提取纯度更高的产品;酶技术辅助提取技术,目前以淀粉酶和果胶酶的应用为主,用于破坏对提取影响较大的成分,或是增加提取率,或是提高提取操作的效率;利用化学转化或生物转化生产附加值的植物精细化学品。较新的分析技术主要有:ICP-MS(等离子体质谱)技术,可对多个金属元素同时进行定量;液质联用技术,可对被分析物质同时定性定量;气质联用技术,主要用于挥发性成分的同时定性定量;固相萃取技术,一种应用广泛的样品净化技术;生物检测,以生物活性对提取物的质量进行表达,如Anti-PAF作用和α-淀粉酶抑制作用的测定。目前,国际提取物市场的高科技化趋势较明显,比如各大公司希望开发使用更方便,服用顺应性更好的终端产品,从而市场上出现了对如水溶性大豆异黄酮、无苦枳实提取物、无苦人参提取物等产品。
(5)新材料应用:新材料的应用主要体现在提取物生产过程中辅料的应用方面。由于植物中一般含糖较高,而且或多或少都含有一定油脂成分,因此在加工过程中经常会出现粘壁、胶化、不易成型、不易干燥等现象。另外,提取物市场也希望通过技术手段使产品具有更高的使用价值,比如减少产品的不良气味或味道(缬草提取物),或将油状产品(如姜树脂)改良为更易加工处理的固体粉末,从而提高产品的加工性能。目前,提取物企业中应用较多的新型辅料主要有聚乙烯吡咯烷酮、β-环糊精、羟基-β-环糊精、微晶纤维素、微丸等。聚乙烯吡咯烷酮的使用可以加强提取物的保水性,使提取物在周围的湿度变化较大时不轻易吸水,也不轻易失水,可较好地保持产品形态;β-环糊精主要以其包合作用而起到保护有效成分,吸收树脂成分的作用;羟基-β-环糊精则可使包合物获得良好的溶解性。微丸是国外一些高技术公司在华对提取物企业重点推广的技术,可根据需要控制产品的崩解时间、释放时间,掩避不良气味或味道,是最理想的辅料应用技术。这些公司中就有象爱的发、罗门哈斯、卡乐康(Colorcon)等知名公司。另外,在提取物生产过程中的制药设备,包装材料以及其它一些环节中,新材料的应用都在发挥着积极的作用。
(6)新设备应用:目前,植物提取物行业已有装备的新型生产设备主要有:分子蒸馏设备、工业大孔树脂操作系统、工业柱层析设备、模分离设备、冷冻干燥设备、二氧化碳超临界萃取设备等。新型检测设备主要有:液质联用仪、二极管陈列检测器、蒸发光散射检测器、固相萃取仪等。这些在生产或检测中所使用的新设备大大推动了我国提取物行业的认知能力和技术水平。
1.3.4 研发能力:我国提取物企业对研发工作非常重视,一般企业都设有研发部门。我国提取物企业的研发工作主要集中在工艺研究和活性成分测定方面。由于市场压力,我国提取物企业的研发速度相对较快人,而同时强度也相对较大。目前,提取物企业需要利用自身的技术优势和产品优势积极进行应用型产品的开发,并结合流行病学研究资料,在基础领域有所作为。
当前我国植物提取物行业的植化技术及活性成分的检测技术已经达到国际市场要求的水平。提取物企业对技术的依赖性远远超过一般中药企业,因为技术能力对提取物企业的生存发展起着非常重要的作用,这部分是充分的市场竞争形成的外部压力所致,另一方面,技术的进步能迅速转变成利润也是推动提取物企业获得技术,加强研发的重要动因。因此,提取物企业的研发和技术进步带有较强的自觉性,而且由于主要针对国际市场进行产品的开发和生产,提取物企业的研发内容往往领先于国内的相关领域,这也迫使植物提取物行业必须更多地依靠自己来解决技术方面的需要,所以在提取物行业已经成为中药研究领域一支不容忽视的重要科研力量。
1.3.5 专利及注册
(1)企业的专利意识和投入还有待加强:我国的提取物企业目前所申报的专利无论数量和质量都有待进一步提高,特别是要注重和基础及应用研究相结合,提高专利的技术高度和市场保护能力。
(2)要把中药提取物提升到中药(植物)原料药的水平:目前我国的提取物产品的质量内容基本由《药用植物及制剂进出口绿色行业标准》所反映。而且在实际的生产活动中,随着国际、国内对提取物品质要求的不断提高而有相应变化,提取物产品的品质在不断提高。比对中国药典对中药产品的要求,以及参考国外提取物的使用情况,我国目前提取物行业所生产的产品已经达到中药原料药的要求。
(3)提取物行业为我国相关行业的发展提供了重要的基础:不但新药的研究开发与植物提取物的研究开发在积极互动,其它领域的这一趋势也正在加强。贯叶连翘提取物,我国重要的出口品种,中国农业科学院兰州畜牧与兽药研究所正在进行开发,具有良好的抗病毒作用,可用于禽流感的防治。有消息称,应越南农业部农业局邀请,中国农业科学院兰州畜牧与兽药研究所的专家日前携带能够防治禽流感的新药“金丝桃素”赴越,进行大规模田间实验,为当前这一世界禽流感最严重的地区提供帮助,文中所述新药“金丝桃素”就来源于贯叶连翘提取物。再如,紫花苜蓿提取物,也是有一定出口量,目前发现其对肉仔鸡和仔猪的生产性能有积极的影响,通过与金霉素进行比较,发现紫花苜蓿提取物,也称为苜草素可替代抗生素在饲料中进行添加而起作用。原花青素类产品也是大宗出口产品,其抗菌作用在饲料中的应用也引起了相当的重视[8]。包含中药提取物在内的植物提取物所涉及的下游产业相当广泛,包括药品,保健食品、化妆品、兽药及饲料添加剂等多个领域,提取物行业对于众多下游产业来说,是科研开发工作的理想起点。
(4)相关产业的注册及生产管理政策:相关产业对于植物提取物作为原料药的注册及生产管理政策都处于建设过程中,随着社会对食品药品安全的关注与日俱增,各相关产业对天然来源的活性成分的开发利用也越来越重视,2004年出台的鼓励天然植物饲料添加剂的生产应用的政策以及相关技术标准,就是一个有力的例子。
(植物提取产业信息网)
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