基于谱效关系、提取动力学结合化学计量学综合评价中药微波提取与传统提取的差异性

Microwave heating for food and household has been used for 50 years. Microwave extraction technique is based on the thermal characteristics of microwave that make samples heated both interior and exterior. There are essential differences between microwave extraction and traditional extraction in heat transfer path.It has been 10 years that this technique is applied to traditional Chinese medicine. But the application of microwave extraction is restricted because the dynamic processes of heat transfer are not clear and further studies on chemical components are not enough. From documents and studies, microwave extraction is not only high efficiency and complete, but also has no influences on chemical components.So the research group choose single and compound Chinese herbal medicines which have different chemical components. In order to study the regular characteristics of microwave extraction technology and testify that microwave extraction is more efficient than traditional extract and no influence on drug efficacy. The subject studys changes in quantity,quality and proportion of chemical components and influences on curative effect,compared different heating modes and using the combination of character prints, dynamic characteristics and Spectrum-effect relationships. In the field of Chinese medicines, microwave extraction should provide theoretical basis for industrialization and has positive effect to improve the modernization of Chinese herbal medicine manufacturing.

微波加热用于食品和家用已有50多年历史。在此基础上的微波提取技术仍是基于微波对极性分子的热特性使样品内外同时受热的萃取技术，与传统提取技术在热量传递路径上有所区别。由于该技术是近10年才逐渐应用到中药的提取新技术，提取过程中的传热传质的动力学过程目前尚未清晰，尤其是对中药化学成分的影响一直未深入研究，从而限制了该技术的广泛应用。从文献和我们既往的研究看，微波提取不但提取完全、效率高，而且对有机化学成分无影响，为进一步探究微波提取对化学成分有无影响以及传质的动力学关键问题，本课题以含不同类型化学成分的单味及复方中药为模型药物，采用特征图谱、提取动力学特征和谱-效关系相结合的方法进行比较，揭示微波提取技术的特征规律，以期阐明微波提取过程中主要药效物质及组成变化、对药效无实质影响等问题，为微波中药提取技术的工业化实现提供理论依据，将对提高中药制造业的现代化水平具有重要的推动作用。

微波提取技术主要是基于微波的热特性，导致极性物质尤其是水分子吸收微波能量而产生热量，与传统提取技术在热量传递路径上有所区别。由于中药功效的多途径、多靶点是基于中药多组分，使用微波加热方式提取中药有效成分，势必引起中药物质组中化学成分在数量和质量上的变化，这种变化的规律和程度如何、与传统加热方式的差异有多大，是否会影响药物疗效？.围绕以上关键问题，课题组从化学成分、药效、提取动力学的角度对丹参、三七在不同提取方式下进行对比研究，综合评价微波提取与传统提取法之间的差异性。（1）通过对指纹图谱的比较，以及化学计量学方法评价，丹参、三七在不同提取法下整体化学组分的种类类似，通过t检验分析化学成分的含量具有一定差异，且微波提取法的总质量分数高于传统提取法；（2）相同提取条件下的丹参、三七提取物在急性心肌缺血和急性血瘀药效考察中，微波加热的药效综合评分大于传统加热的药效评分；（3）对谱效关联确定的指标性成分进行提取动力学分析，微波提取法与传统提取法相比，前者的速率常数大，活化能小，即提取速率更快、能量消耗更少；（4）通过Kalman滤波-紫外分光光度法对微波提取的丹参、三七物质组进行提取动力学研究，物质组结果从整体证实了微波提取具有释放速率、释放增量大于传统提取方式的优点；（5）通过复方丹参滴丸水提工艺的不同加热方式的考察，结果表明，在微波提取方式下丹参与三七中的成分含量均大于传统提取法，且色谱图的相似度较高。.通过以上研究进一步表明了，虽然两种提取方式在传质机理上存在一定的差异性，但提取物中化学成分的组成基本一致，利用微波加热的热效应与非热效应，可获得更大的释放速率、释放增量。微波提取技术具有快速、绿色、节能的优势，研究结果对推进中药提取产业领域的应用提供了实验参考。