酶技术原理与应用.docx

酶技术原理与应用

第一篇：酶技术原理与应用酶法提取原理摘要：简要介绍了酶法提取的基本原理、特点及提取速率的影响因素，结合酶法在提取有效成分中的应用实例和与其他技术的联用，对酶法在中药提取领域的前景进行展望。关键词：酶法；中药提取；综述中药是中华民族灿烂文明中一朵盛开的奇葩，有着几千年的悠久历史。中药成分复杂且很多贵重有效成分含量很低，因此中药开发中的关键工序即为如何有效地提取中药中的有效成分。传统提取方法如煎煮、回流、浸渍、渗漉法，存在着周期长、工序多、提取率不高等缺点。酶作为一种生物催化剂，在中药提取中，对中草药细胞壁的有效成分进行分解破坏，从而降低传质阻力，提高提取率；可改变中药目标产物的生理生化性能，优化产物效用，并且酶法提取操作简单，条件温和，环保无毒，现已将其用于中药提取过程。本文就酶法的提取技术及其应用进展方面进行综述。1酶法提取的基本原理大多数中药为植物性草药，中药材中的有效成分多存在于植物细胞的细胞质中。在中药提取过程中，溶剂需要克服来自细胞壁及细胞间质的传质阻力。细胞壁是由纤维素、半纤维素、果胶质等物质构成的致密结构，选用合适的酶(如纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶)对中药材进行预处理，能分解构成细胞壁的纤维素、半纤维素及果胶，从而破坏细胞壁的结构，产生局部的坍塌、溶解、疏松，减少溶剂提取时来自细胞壁和细胞间质的阻力，加快有效成分溶出细胞的速率，提高提取效率，缩短提取时间[1]。而且，在中药提取中酶法可作用于目标产物，改善目标产物的理化性质，提高其在提取溶剂中的溶解度，减少溶剂的用量，降低成本；也可改善目标产物的生理生化功能，从而提高其效用。2酶法提取的特点2.1反应条件温和，产物不易变性酶法提取主要采用酶破坏细胞壁结构，具有反应条件温和、选择性高的特点，而酶的专一性可避免对底物外物质的破坏。在提取热稳定性差或含量较少的化学成分时，优势更为明显。杨云龙等[2]用酶法提取洋葱中黄酮类化合物，采用酶解法来处理洋葱皮，避免了因高温对黄酮类化合物结构的破坏，提高了黄酮类化合物的提取率。2.2提高提取率，缩短提取时间酶法预处理减少了中药材中有效成分的溶出及溶剂提取时的传质阻力，缩短了提取时间，提高了提取率，具有很大的应用价值。张文森[3]使用复合酶法提取茉莉花中有效成分，相比较传统的水提取，提取温度由85～90℃降至50℃，提取时间由3h降至1h，提取率由55%～60%升至65%～70%。2.3降低成本，环保节能酶法是绿色高效的植物提取技术，可利用相关的酶制剂来提高提取物的极性，从而减少有机溶剂的使用，降低成本。2.4优化有效组分酶法不仅可以应用在中药材的提取过程，也可对中药提取物进行酶法处理，优化有效组分，提高目标产物的药用价值。肖连冬使用碱性蛋白酶对啤酒糟麦芽蛋白进行水解，在最佳酶解条件下，麦芽蛋白的起泡性、溶解性和乳化性分别达到167%、22.68%和13.8%，比未改性前的麦芽蛋白分别提高了735%、247%和27.8%。[4]2.5工艺简单可行酶法提取在原工艺条件上仅增加了1个操作单元，反应条件温和易获得，不需要对原有工艺设备进行过多的改变，对反应设备的要求较低，操作简单。姚晓琳等[5]在研究酶法提取柑橘黄酮时，与原有醇提工艺相比，仅在乙醇浸取提取步骤前增加了一个步骤——适量酶液酶解提取。总黄酮提取率可达2.67±0.06%，提取率大幅提高。3酶法提取的影响因素3.1药材颗粒度为利于酶解，需对药材进行预处理。如用粉碎机作预处理，粉碎颗粒越细，越易悬浮在酶解液中，增加有效面积而易被酶水解，加快水解速度。但粉碎过细，吸附作用过强，反而会影响扩散作用。因此通常在提取前适当粉碎，可提高酶解效率。3.2提取溶剂酶法提取的关键，是选择适当的溶剂。溶剂选择适当，就可以比较顺利地将需要的成分提取出来，并且可溶解较多的有效成分。选择溶剂主要注意以下3点：(1)溶剂对有效成分溶解度大，对杂质溶解度小；(2)溶剂不能与中药的成分起化学变化；(3)溶剂要经济、易得、使用安全等。现在工业生产及实验室主要采用水、乙醇等作为提取的溶剂。3.3温度及pH温度增高，分子运动加快，溶解、扩散速度也加快，有利于有效成分的提出，所以热提常比冷提效率高。但温度过高，有些有效成分被破坏，酶的活性降低，甚至失活，同时杂质的溶出也增多。故一般加热不超过60℃，最高不超过100℃。过高或过低的pH都会导致酶失活，pH不仅影响酶立体构象，也影响底物解离状态。在最适宜的pH下进行提取，效率最高。3.4酶解时间有效成分的提取率通常随提取时间的延长而增加，直到药材细胞内外有效成分的浓度达到平衡为止。所以不必无限制地延长提取时间，一般用水加热提取以每次0.5～1h为宜，用乙醇加热提取每次以1h为宜。3.5酶的用量随着酶的浓度的升高，与底物的接触面积增大，酶解反应速率增大