技術(shù)科普 | 植物原料的前處理工藝匯總

jianggy001 2024-10-15

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植物原料從采收到投料提取過程中，往往需要對其進行前處理，包括除雜、干燥、粉碎、發(fā)酵（水解）、脫脂等操作。不同原料的處理工藝和流程都有很大的差別，目的都是為了方便儲存運輸，提高提取效率，保留最多的有效成分。

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除雜

植物原料采收后，一般在新鮮狀態(tài)下就要進行除雜和清洗，這個時候植物組織比較完整，不容易受損。將枯枝敗葉以及其他的雜質(zhì)清除后，清洗掉附著的泥土，根據(jù)儲存或運輸需要，對鮮原料進行切段、切片等操作，然后再根據(jù)原料特性和產(chǎn)地場所條件選擇烘干還是自然曬干/陰干。

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干燥

原料的干燥是為了方便運輸儲存，不過干燥過程中對植物細胞壁和細胞膜也有破壞作用，有利于后續(xù)提取時內(nèi)容物的浸出。

植物原料的干燥可選擇方式很多，風干（陰干）、曬干、烘干等。不同原料的特性不一樣，為了保證化學成分最大限度地保留下來，選擇的干燥方式也不一樣。

對于熱不穩(wěn)定性的原料就適宜選擇風干（陰干）的方式。如粉防己、小檗根、千金藤等含有生物堿的植物原料，因生物堿對光不穩(wěn)定，選用風干法更適合。風干法溫度低，對有效成分的破壞較少，這是優(yōu)點。缺點是這個方法對細胞膜的破壞作用輕微，不利于后續(xù)冷浸或滲漉法提取有效成分。

許多植物原料可選用曬干法。此法干燥速度快，對細胞膜的破壞要大一些。不過曬干法對產(chǎn)地和天氣依賴比較高，足夠?qū)掗煹膱龅乜梢园阉幉臄偟酶?，持續(xù)的晴天可以一次性曬干。遇到下雨等天氣植物原料因自身含水量及空氣濕度等因素，再加上渥堆在一起形成的內(nèi)部高溫，很容易導致植物原料快速腐爛霉變，影響品質(zhì)。

還有一些特殊原料在干燥前要對其內(nèi)源酶滅活。有些含有苷類的原料，在溫度不是很高的干燥過程中，因細胞組織的緩慢破壞釋放作用，使苷類和酶接觸，苷類發(fā)生水解而導致成分發(fā)生變化和損失。如苦杏仁中的苦杏仁苷和苦杏仁酶及櫻苷酶發(fā)生酶促反應，中藥材炮制要求中規(guī)定“在沸水中浸泡片刻”就是將酶滅活。這類的藥材的干燥前就需要采用蒸汽加熱、干燥加熱、沸水浸泡等方法滅酶后再進行。

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粉碎

原料粉碎的目的是為了增加原料的表面積，提高溶出速度。一般經(jīng)驗上來說，草根類的原料粉碎粒度會稍大一些，木質(zhì)類原料會粉碎得細一些。但不是越細越好，粉碎粒度太小容易造成原料結(jié)塊沉底，堵塞提取設備的管孔，在過濾時也會造成濾布濾網(wǎng)堵塞，增加提取操作難度。

對于干燥物料一般采用旋片式或擊錘式粉碎機進行粉碎即可，對一些長度較長的物料可能還需要先用切段切片機處理后再進行粉碎。

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發(fā)酵、水解

采用發(fā)酵和水解的目的一般分為以下幾類：

發(fā)酵法破壞細胞壁細胞膜，增大物質(zhì)溶出速率
常見的采用纖維素酶、果膠酶破壞細胞壁、細胞膜提高提取效率。如漿果類原料果膠含量較多，影響其它物質(zhì)的溶出，采用果膠酶發(fā)酵處理后可提高得率。
通過水解增大溶解度
某些原料中的苷元可通過發(fā)酵法將皂苷轉(zhuǎn)化成苷元。如甘草中加酸水解皂苷后提取甘草次酸。
特殊發(fā)酵方法提高目標成分產(chǎn)率
還有一些發(fā)酵方法利用特殊菌種和發(fā)酵工藝定向提高發(fā)酵產(chǎn)物的濃度。如人參提取物得到特殊發(fā)酵，可將稀有皂苷含量提升近500%以上。此方法依賴于特殊菌種的開發(fā)培養(yǎng)。

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脫脂

很多原料中含有較多的油脂和蠟質(zhì)，這些成分大多集中在植物表層，如革質(zhì)葉片的表層就是一種蠟質(zhì)形成的保護層；種子類原料含有油脂較多，如補骨脂、女貞子、馬錢子等。

實驗室處理脫脂常用索氏提取器，通過石油醚等小極性的有機溶劑將原料中的脂類成分脫除。大規(guī)模生產(chǎn)一般采用離心脫脂（脫脂牛奶）、溶劑脫脂（大部分植物原料，常用脫脂劑石油醚、正己烷等）。

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活性物質(zhì)的保護

對于一些含揮發(fā)油成分的原料一般都是新鮮狀態(tài)下快速進行提取，以免原料干燥過程中揮發(fā)性物質(zhì)降解揮發(fā)損失了。

對于一些蛋白質(zhì)、酶、核酸等生物活性成分，則要采用更特殊復雜的保護措施來使這些成分處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)。

采用緩沖體系
主要是為了保護酸堿基團的解離。生化制備中常用的緩沖體系有磷酸鹽緩沖液、檸檬酸鹽緩沖液、Tris緩沖液、醋酸鹽緩沖液、碳酸鹽緩沖液及巴比妥緩沖液。
加入保護劑
是為了防止某些基團或酶的活性中心受到破壞，如加入還原劑半胱氨酸、α-巰基乙醇、二巰基乙醇、二巰基赤蘚糖醇等保護目標成分中的巰基。
加入抑制劑
植物提取中常常需要抑制水解酶的破壞，思路就是抑制水解酶的激活物質(zhì)，如加入EDTA或檸檬酸緩沖液除去某些金屬離子以抑制水解酶DNase的活性。
其它
其它還有一些特殊的反應要求，如避光、無氧、嚴格控溫、攪拌速率、加料速率等。