高压脉冲电场技术在中药提取中的应用前景

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1、高压脉冲电场技术在中药提取中的应用前景摘要：目前我国中药的提取技术普遍较为落后，存在着浪费和效率不高的问题，近年来众多的新技术被运用到了中药的有效成分中来，为中药的提取展开了新思路，主流的有CO2超临界萃取，膜过滤，微波提取，超声波提取等。高压脉冲电场（PEF）技术原用于灭菌，近年来国内外众多的科研人员将其运用到了成分的提取上，显示出了巨大的优越性，本文着眼于该技术在中药成分提取上的应用，以期为中药的高效提取出一份力。关键词：高压脉冲电场（PEF）中药成分提取前景在中医药现代化的大背景下，对中药的有效成分的研究应运

2、而生，通过研究，探明有效成分的的化学机构、物理化学性质、提取、分离、检识、结构鉴定或确定、生物合成途径和必要的化学结构修饰或改造，以及有效成分的结构与中药药效之间的关系等。有效成分的类型主要有：糖类、苷类、醌类化合物、苯丙素类化合物、萜类和挥发油、黄酮类化合物、生物碱、甾体类化合物、三萜类化合物、鞣质等。提取是用适当的溶剂（一般为水或乙醇）把固体药材中的有效成分溶解出来，这类单元操作在化工上叫固液提取。一般固液提取可分为化学提取、洗涤提取、扩散提取三种类型。中药的提取情况比较复杂，三种类型都可能涉及，其中以扩散提取

3、最为主要，因此，中药提取过程实质上就是以扩散机理为基础，溶质由固相传递到液相中的传质过程。强化中药提取的传质过程，无疑是提高提取效率的最佳途径。对有效成分的提取方法主要有溶剂提取法（包含煎煮法、浸渍法、渗漉法、回流法等），水蒸气蒸馏法，超临界流体萃取法等。传统的提取方法存在着成本高，效率低，提取缓慢等缺点，为了克服这些缺点，近年来相继有众多的新技术运用到这一领域中来，如超临界流体提取技术、半仿生提取技术、超声波提取法、微波提取法等，这些新的技术显示出了传统提取方法所不具备的巨大优越性，降低了成本，提高了效率，对于热

4、敏性的成分的提取优势更是明显。高压脉冲电场（HighIntensityPulsedElectricField,简称PEF或HPEF）是把液态食品作为电解质置于容器内，与容器边缘的两个放电电极通过高压电流，产生电脉冲进行加工的方法。[1]PEF可在瞬间使被处理细胞的细胞壁和细胞膜电位混乱,改变其通透性,甚至可击穿细胞壁和细胞膜,使其发生不可逆破坏,造成细胞新陈代谢紊乱,细胞中生长的必需组分流出,因此成为回收细胞有用物质的理想途径。[2]（图1）电场的穿孔可分为以下三个阶段：①非电场穿孔阶段：脉冲强度远远小于临界电场强

5、度，电场不能在细胞膜上形成纳米级的微孔；②电场穿孔阶段：电场强度大于临界电场强度，细胞内外的物质可以通过被穿破的微孔自由交换；③饱和阶段：稳定的状态，即使电场强度的增加，也不会细胞膜的透过性增加。在这个阶段，细胞会被破坏。电场强度越大，细胞的被破坏程度越大。[3]PEF最初是用于牛奶灭菌的，随着研究的深入，该技术得到了不断的完善，90年代美国华盛顿州立大学研究出了较为成熟的仪器，并申请了专利。图1.透射电子显微镜下未经电场处理和电场处理以后的橙汁中短乳杆菌到目前为止，PEF主要用来灭菌保鲜，科研人员在PEF灭菌上进

6、行了很多的研究，并且国外已经取得了很多的成就，部分实现了大规模的工业化应用，而国内目前限于科技水平和投入的原因，基本还处于实验阶段。该技术在食品工业领域应用较广，已经被用于食品的杀菌、保存和提高口感等方面。PEF系统主要包括两个部分：高压脉冲发生器和处理室。高压脉冲处理器的脉冲可以采用指数衰减波、方波、振荡波和双极性波等形式；处理室有平行盘式、线圈绕柱式、柱-柱式、柱-盘式、同心轴式等。[4]随着研究的深入，人们利用PEF杀菌的原理，逐渐的将该项技术运用到其他的领域中，其中包括天然活性物质的提取和处理以及食品药品的

7、保存，主要有以下几个方面：1、PEF提取多糖类化合物的技术现状。2001年，Angersbach[5]等研究从马铃薯中提取淀粉，发现在增加提取率的同时减少了废水排放量。2005年韩玉珠等[6]高压脉冲电场提取中国林蛙多糖的研究，结果显示用0.5%KOH提取液，在电场强度为20kv/cm和脉冲为6μs的条件下用PEF的最大提取率为55.59%，比较其他三种方法，其提取率是复合酶法的1.77倍，总糖含量高于复合酶法，且提取物种杂志少。2006年殷涌光等[7]利用PEF对米糠多糖提取的影响因素进行了研究，发现米糠多糖最佳

8、提取条件:脉冲数为12,电场强度为45kV/cm,料水比为1：20,此时,多糖得率可达0.78%。2008年，崔彦如等[8]对桦褐孔菌有效成分的PEF技术提取、化学修饰和抗癌活性进行了研究，并与热碱法、微波辅助提取法、超声波辅助提取法进行了对比实验。电场强度30kV/cm、脉冲数6、液料比25mL/g、pH值10，得出多糖提取率和多糖纯度平均值分别为49.8