中草药有效成分提取实训课程开发

引言

中草药作为我国传统医学的瑰宝，蕴含着丰富的有效成分，具有 广泛的药理活性。然而，这些有效成分的提取是一个复杂且关键的过 程。随着现代科学技术的不断发展，对中草药有效成分提取的研究日 益深入。中草药有效成分提取实训课程的开发，旨在将理论知识与实 践操作紧密结合，让学生深入了解中草药有效成分提取的技术。这不 仅有助于传承和弘扬我国传统医药文化，更能为现代医药研发、天然 产物开发等领域培养具备实际操作能力的专业人才。

一、中草药有效成分提取的总体目标

中草药有效成分提取的总体目标涵盖多个重要方面。是实现有效 成分的高效分离。中草药成分复杂，包含多种有机和无机物质，总体 目标在于运用合适的提取技术，如溶剂萃取、超声辅助提取、微波辅 助提取等方法，最大程度地将具有药理活性的有效成分从复杂的植物 基质中分离出来，提高有效成分的得率。要保证提取成分的纯度。在 提取过程中，减少杂质的混入，确保所提取的有效成分具有较高的纯 度，这对于后续的药物研发、质量控制以及药理活性研究至关重要。 目标包括对传统提取方法的优化与创新。在尊重传统中医理论和实践 经验的基础上，结合现代科学技术手段，如生物技术、纳米技术等， 改进传统提取工艺，提高提取效率、降低成本、减少对环境的影响。 要确保提取过程的安全性和可持续性。在提取操作中，遵循安全规范， 避免使用有毒有害的溶剂和操作方法，同时考虑中草药资源的可持续 利用，避免过度开发，以实现中草药有效成分提取在医药、保健等领 域的长期稳定发展。

二、中草药有效成分的提取原理

（一）相似相溶原理

相似相溶原理在中草药有效成分提取中占据重要地位。物质的溶 解性取决于其分子的极性，极性分子易溶于极性溶剂，非极性分子易 溶于非极性溶剂。在中草药中，有效成分种类繁多，极性各异。例如， 对于极性较强的糖苷类有效成分，水是较为理想的提取溶剂。因为糖 苷类分子含有多个极性官能团，如水溶性的羟基，与水的极性相似， 能够与水分子形成氢键等相互作用，从而溶解在水中。而对于一些极 性较弱的脂溶性有效成分，如挥发油，多采用非极性或弱极性的有机 溶剂进行提取，像石油醚。挥发油的主要成分是萜类等非极性或弱极 性物质，石油醚的非极性环境与挥发油成分的极性相匹配，使得挥发 油能够很好地溶解在石油醚中。通过选择与有效成分极性相似的溶剂， 可以有效地将目标成分从中草药复杂的体系中提取出来，这一原理为 溶剂提取法提供了理论依据。

（二）扩散原理

扩散原理是中草药有效成分提取过程中的基本原理之一。在中草 药与提取溶剂接触时，由于两者之间存在浓度差，有效成分会发生扩 散运动。例如，在浸提过程中，将中草药浸泡在溶剂里，中草药内部 有效成分的浓度高于外部溶剂中的浓度。根据菲克定律，物质的扩散 速率与浓度梯度成正比。有效成分的分子会从高浓度区域（中草药内 部细胞）向低浓度区域（溶剂）进行扩散。为了提高扩散速率，通常 可以采用一些辅助手段。如加热可以增加分子的热运动，使分子的动 能增大，从而加快有效成分分子从药材内部向溶剂的扩散速度；搅拌 则能够不断更新溶剂与中草药的接触界面，维持较大的浓度梯度，进 一步促进有效成分的扩散，从而提高提取效率。

（三）渗透压原理

渗透压原理在中草药有效成分提取方面也有着独特的应用。当在 中草药细胞外设置具有一定渗透压的溶液时，细胞内外会产生渗透压 差。例如，在高渗溶液环境下，细胞外溶液的溶质浓度高于细胞内。 根据渗透压的原理，水分子会从细胞内流向细胞外，以平衡细胞内外 的渗透压。在这个过程中，细胞内的有效成分可能会随着水分子的流 出而被带出细胞。相反，在低渗溶液中，细胞外的水分子会进入细胞 内，可能会使细胞膨胀破裂，从而释放出细胞内的有效成分。利用渗 透压原理，可以通过控制细胞外溶液的渗透压来促使中草药细胞内有 效成分的释放，这为一些特殊的提取方法提供了理论支持。

三、中草药有效成分提取技术

（一）超临界流体萃取技术

超临界流体萃取技术是一种新型的提取技术。超临界流体是指处 于临界温度和临界压力以上的流体，兼具气体和液体的特性。常用的 超临界流体为二氧化碳（ CO₂ ）。其原理基于超临界流体对中草药有 效成分具有特殊的溶解能力。在超临界状态下， CO₂ 的密度接近液体， 具有较强的溶解能力，能够溶解中草药中的许多有效成分，如挥发油、 生物碱等。同时，它的扩散系数接近气体，粘度低，传质速率快。操 作时，先将 CO₂ 压缩到超临界状态，然后与中草药原料接触进行萃取。 萃取完成后，通过降低压力或升高温度，使超临界流体变为气态，从 而与提取物分离，实现有效成分的提取。这种技术具有许多优势。它 具有良好的选择性，可以通过调节温度和压力来控制超临界流体的溶 解能力，从而选择性地提取目标成分。提取过程中不使用有机溶剂或 使用极少，避免了有机溶剂残留对提取物的污染，产品纯度高。它是 一种相对绿色、环保的提取技术，对环境友好，而且提取效率高，能 够在较短的时间内获得较高质量的提取物。

（二）微波辅助萃取技术

微波辅助萃取技术是利用微波能来加速中草药有效成分提取的技 术。微波是一种高频电磁波，当微波作用于中草药和萃取溶剂的混合 物时，会产生两种效应。一是微波的热效应，微波使溶剂分子迅速极 化，产生大量的热量，从而提高体系的温度，加速有效成分的溶解。二是微波的非热效应，微波会改变细胞膜的通透性等，使有效成分更 容易从细胞内释放出来。在操作过程中，将中草药与萃取溶剂放入微 波反应器中，设定合适的微波功率、时间等参数进行萃取。微波辅助 萃取技术具有显著的优点。它可以大大缩短提取时间，传统的提取方 法可能需要数小时甚至数天，而微波辅助萃取可能仅需几分钟到几十 分钟。同时，它能提高提取效率，因为微波的特殊效应使得有效成分 的提取更加完全。此外，该技术还具有较好的选择性，可以通过调整 微波参数来有针对性地提取某些有效成分，并且设备相对简单，易于 操作，适合在实验室和工业生产中应用。

（三）煎煮技术

煎煮技术是传统的中草药有效成分提取技术。其原理基于中草药 中的有效成分在加热和溶剂（通常为水）的作用下溶解出来。水作为 溶剂，利用了相似相溶原理，对于中草药中的极性成分有较好的溶解 性。在加热过程中，温度升高加速了有效成分的扩散速度，使有效成 分从药材内部向外部的溶剂中扩散；加热破坏了中草药细胞的结构， 使有效成分更容易释放出来。操作时，将中草药药材加入适量的水中， 浸泡一段时间后，加热至沸腾并保持一定时间，然后过滤得到煎出液。 煎煮技术具有一些独特的优势。它是一种传统且成熟的方法，在中医 药领域有着悠久的历史和丰富的实践经验。它使用的溶剂水安全、无 毒、价廉易得，符合传统中医用药的理念。再者，它能够同时提取多 种有效成分，对于复方中草药的提取较为适用。不过，煎煮技术也存 在一些局限性，例如提取时间较长，提取过程中可能会导致一些热敏 性成分的破坏，而且煎出液中杂质含量相对较高，后续需要进一步的精制处理。

四、中草药有效成分提取实训课程开发

（一）各知识点的详细讲解

在中草药有效成分提取实训课程中，详细讲解提取原理是基础。 例如对于相似相溶原理，要深入解释极性分子与极性溶剂、非极性分 子与非极性溶剂之间的相互作用机制。像黄酮类化合物具有一定的极 性，在选择提取溶剂时，要根据其结构特点，详细说明为什么乙醇等 极性溶剂对其有较好的溶解性。对于扩散原理，要结合菲克定律，讲 解浓度差如何影响有效成分的扩散速度。如在浸提过程中，随着时间 推移，药材内部与外部溶剂之间的浓度差逐渐减小，扩散速度也会相 应变化。讲解提取技术时，以超临界流体萃取技术为例，要详细阐述 超临界状态下流体的特性，如二氧化碳在超临界状态下密度、扩散系 数和粘度等特性对提取的影响。对于微波辅助萃取技术，要解释微波 的热效应和非热效应在提取过程中的具体作用。例如，微波使水分子 快速极化产生热量，同时改变细胞膜通透性，从而提高提取效率。还 需讲解不同技术的操作流程、适用范围和优缺点等，让学生全面掌握 各种提取技术知识。

（二）设计不同的实训项目

设计针对单一有效成分提取的实训项目，如提取人参中的人参皂 苷。学生可以采用不同的提取技术进行对比。例如，先使用传统的煎 煮技术进行提取，记录提取过程中的参数，如温度、时间、溶剂用量 等，以及最终人参皂苷的得率和纯度。然后再使用超临界流体萃取技 术进行提取，比较两种方法在提取效率、产品质量等方面的差异。这 样可以让学生深刻体会不同技术在实际应用中的特点。针对复方中草 药设计实训项目，如模拟制作一个具有清热解毒功效的复方中草药提 取物。选择金银花、连翘、板蓝根等中草药组成复方。学生需要考虑 复方中不同药材有效成分的性质差异，选择合适的提取技术和溶剂。 在这个过程中，他们要综合运用所学的知识，如多种成分的溶解性、 不同技术对复方中各成分的提取效果等，培养学生解决实际问题的能 力，同时也让学生了解复方中草药提取与单一药材提取的区别。

（三）针对提取过程中的问题进行讨论

在实训过程中，针对提取技术可能出现的问题进行讨论。例如在 超临界流体萃取技术中，如果提取物的纯度不高，引导学生讨论可能 的原因。可能是压力和温度的设置不合理，没有达到最佳的选择性萃 取条件；或者是原料的预处理不当，杂质过多影响了萃取效果。以提 取茶叶中的咖啡因为例，如果超临界二氧化碳萃取得到的咖啡因纯度 低于预期，学生可以从上述方面进行分析，并提出改进措施，如调整 压力范围、优化原料的粉碎粒度等。对于提取过程中的质量控制问题 展开讨论。如在煎煮法提取中草药时，如何确保有效成分的稳定性。 以提取当归中的阿魏酸为例，阿魏酸是一种热敏性成分，在煎煮过程 中容易被破坏。学生可以讨论如何通过控制煎煮的温度、时间等参数 来减少阿魏酸的损失。还可以讨论如何检测提取物的质量，如采用高 效液相色谱法检测阿魏酸的含量，以及如何根据检测结果调整提取工 艺，从而保证提取物的质量符合要求。

（四）考核与评价体系的构建

在中草药有效成分提取实训课程中，理论知识考核是重要组成部 分。可以通过闭卷考试的方式，考查学生对中草药有效成分提取原理、 各种提取技术（如超临界流体萃取技术的超临界状态原理、微波辅助 萃取技术的热效应和非热效应等）、不同溶剂的性质（相似相溶原理 相关知识）等基础知识的掌握程度。例如，出一些简答题，如“请阐 述超临界流体萃取技术中二氧化碳作为萃取剂的优势基于哪些超临界 状态下的特性”，要求学生准确作答，以检验他们对理论知识的理解 深度。也可以采用开卷考试的形式，布置一些分析题，如给出一种中 草药及其所含的多种有效成分，要求学生分析并阐述针对这些成分应 采用何种提取技术组合，并说明理由。这样能考查学生对知识的综合 运用能力以及对不同技术和成分关系的理解。对于实训操作的考核， 要注重过程性评价。观察学生在实际操作中的每一个步骤，例如在进 行微波辅助萃取实训时，看学生是否能正确设置微波功率、时间等参 数，是否能准确称取中草药原料和溶剂的量，是否能规范地操作微波 反应器等。以提取丹参中的丹参酮为例，如果学生在操作过程中对微 波功率设置错误，可能会导致丹参酮提取不完全或者产生杂质，这就 反映出学生在操作技能上的不足。

结束语

中草药有效成分提取实训课程的开发具有深远意义。它为学生提 供了一个将理论与实践深度融合的平台，使学生在掌握中草药有效成 分提取技术的同时，培养了严谨的科学态度和创新能力。这一课程有 助于推动中草药研究的现代化进程，为中草药资源的深度开发利用提 供人才保障。随着医药科学的不断发展，该实训课程也将持续优化改 进，以适应新的需求，进一步促进传统中草药在现代医药领域发挥更 大的价值。

参考文献

[1] 宋聪聪. 低共熔溶剂提取的中药活性成分及其皮肤外用活性考察[D]. 河北大学,2024.

[2] 公啸 , 王悦尚 . 中草药添加剂的生物学功能及其在反刍动物生产和疾病防治中的应用[J]. 饲料研究 ,2024,47(10):171-175.

[3] 刘园 , 金玉良 . 复方中草药提取物改善高脂饮食诱导的小鼠脂代谢紊乱 [J]. 饲料工业 ,2024,45(11):104-111.

[4] 李文星 , 武迪 , 孙毅 , 等 . 中草药有效成分酶解法提取工艺优化及其不同配方对引起仔猪腹泻细菌的抑制作用 [J]. 贵州农业科学 ,2023,51(12):75-83.

[5] 高婷 , 苏超 , 李天一 , 等 . 中草药提取物的活性成分及其应用研究进展 [J]. 农产品加工 ,2023,(15):74-77.

[6] 石莹莹 . 现代提取技术在中草药提取中的应用 [J]. 河南化工 ,2023,40(05):9-12+30.

[7] 胡俊昊 . 中药有效成分提取方法新进展 [J]. 内蒙古中医药 ,2023,42(04):160-161.