超临界萃取技术在现代中药提取中的应用
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2005年8月23日
摘要：中药有效成分的提取分离是中药生产的起点，被视为中药生产现代化的重要环节。本文综述了超临界流体萃取新技术在现代中药提取中的应用。通过采用先进成熟的高新技术应用于中药提取，实现提取分离工艺现代化，对提高中药质量及推动中药现代化具有重要意义。
关键词：超临界CO2萃取 现代中药 提取
引言
中药为我国传统医药，用中药防病治病在我国具有悠久的历史。近年来更是在全世界范围内掀起了中医中药热。但传统中药往往被认为有效成分含量低、杂质多、质量不稳定，因此用药多建立在经验的基础上，不能与现代医学接轨。
面对医药工业科学技术的迅猛发展，国际间医药学术交流活动的日益频繁以及药品市场竞争越来越激烈，实现中药现代化，与国际接轨，已成为我国中药发展的战略方向和思路。
, 百拇医药
我国作为全球中药材大国，中药生产技术与工艺现代化是我国中药产业面临的主要问题。近几十年来，中药生产技术及工艺工程有了迅速发展，中草药的生产实现了一定程度的机械化和半机械化。然而，我国现阶段创制的中成药还难以在国外注册、合法销售与使用。目前,我国天然药物的贸易额仅占全世界的1%左右。其原因主要是产业现代工程技术水平不高，制备工艺和剂型现代化方面还很落后。
要改变这种现状，应该坚持以中医药理论为指导，采用先进成熟的高新技术进行中药研究开发，实现中药现代化。首要问题就是要实现提取分离工艺、制剂工艺现代化，质量控制标准化、规范化。中药有效成分的提取分离是中药生产的起点，直接关系到中药材的利用率和后续加工，被视为中药生产现代化的重要环节。因此，本文着重就现代中药提取分离的新技术应用做一概述。
1.利用新技术对传统工艺及设备的优化革新
传统工艺是经过大量生产与临床实践检验的，与中医理论联系极为紧密。已有的工作多集中在对传统工艺的优化革新方面。
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针对中药提取工艺中能耗、物耗大，杂质多，效率低的状况，近年来，许多学者从不同角度对中药提取工艺进行了摸索与优化，在保持“中药特色”的前提下，逐步实现中成药生产的科学化、规范化和标准化。
韦嘉松等研究了分别提取各组分后配制药物，探讨了田七茎叶总皂甙提取新工艺，将已有的乙醇回流、乙醚、汽油脱脂、正丁醇提取法及水煮醇沉、水饱和正丁醇提取法进行了比较，认为后者较好。
邵锡宸等研究通过改变工艺流程提高设备利用率或产物收率。以复方川贝精为例，分别进行单罐加压二次错流提取和五效加压逆流提取试验。结果表明在保持大致相等的出膏率的条件下，后者所得的提取液浓度大大高于前者，能耗物耗大大降低。
在优化传统工艺的同时，许多研究者提出了现有设备的结构改造和综合利用。以多能提取罐为例，针对多能提取罐滤网易堵塞、过滤速度慢、药渣中溶剂回收不完全的情况，有研究者设计出双滤网式中药多能提取罐，在罐体上增设大面积的环型滤网及罐体排液口，滤网位置高、面积大，改善了过滤效果，排液快且完全。
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倪力军等设计的浸取设备，采用添加内构件的方法改变物料的流动和接触状况，以强化提取和分离过程。即通过在普通提取釜内加一个由安装在旋转轴上的搅拌装与固定在釜内壁上的外挡板组成的内构件来提高收率和效率。上海中药装备研究中心也已将高效往复筛板塔应用于SMZ生产和抗生素、天然药物及有机中间体提取等多个领域。
与操作条件优化相比，浸取设备的改进相当少。目前实际生产采用的仍主要是煎煮、回流提取工艺，有研究者对传统方法进行了一些改进，提出了一些新的提取方法。王杰等对利用这些不同方法从黄连中提取小檗碱的效果进行了比较。固液热提取法的实验装置。与回流提取法和连续回流提取法相比，固液热提取法从黄莲中提取小檗碱，溶媒用量少，提取时间短，得率高。
2.中药提取全新方法的研究与应用
近年来一些新分离技术已开始引入中药提取的研究和开发，如超临界流体萃取(SFE)。许多研究结果表明，与传统方法相比，超临界技术有产率高、纯度高、速度快、物耗能耗少等特点，有着广阔的研究和应用前景。采用此技术对中药进行提取分离纯化，对实现中药现代化具有重要意义。
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超临界流体萃取(Supercritical Fluid Extraction,简称SFE)指超临界流体对物质进行溶解和分离的过程。超临界CO2流体萃取的基本原理为：CO2的临界温度(Tc)和临界压力(Pc)分别为31.05℃和7.38MPa，当处于这个临界点以上时，此时的CO2同时具有气体和液体双重特性。是一个优良的溶剂，能通过分子间的相互作用和扩散作用将许多物质溶解。同时，在稍高于临界点的区域内，压力稍有变化，即引起其密度的很大变化，从而引起溶解度的较大变化。因此，超临界CO2可以从基体中将物质溶解出来，形成超临界CO2负载相，然后降低载气的压力或升高温度，超临界CO2的溶解度降低，这些物质就沉淀出来(解析)与CO2分离，从而达到提取分离的目的。
2.1超临界CO2流体萃取技术在中药现代化中应用的优越性
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①萃取能力强，提取率高；
②萃取选择能力强；
③萃取温度低，能较完好地保存中药有效成分；
④提取时间快、生产周期短；
⑤萃取操作参数容易控制，有效成分及产品质量稳定；
⑥超临界CO2萃取可直接从单方或复方中药中提取不同部位或直接提取浸膏进行药理筛选，比较容易从中药中发现新成分；
⑦超临界CO2还具有抗氧化、灭菌作用；
⑧超临界流体萃取能客观地反映中药中有效成分的真实含量；
⑨超临界CO2提取中药，其药理、临床效果能够保证或更好；
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⑩超临界CO2萃取工艺，流程简单，操作方便，节省劳动力和大量有机溶剂，减小三废污染。
2.2超临界CO2流体萃取技术在中药提取分离及中药现代化中的应用及前景
实践证明：超临界CO2萃取新技术应用于中药或天然药物，已从单纯的进行中间原料的提取转向于兼顾单味、复方中药新药的开发应用或对现行我国生产的名优中成药工艺改革或二次开发上。中药领域SFE技术的主要应用表现在如下几个方面：
2.2.1SFE与中药有效成分或中间原料的提取：超临界CO2萃取工艺比传统法(如汽油法)优越，产品收率提高1.9倍，生产周期缩短约100小时，成本降低447/Kg，可节省大量的有机溶剂汽油，避免易燃易爆的危险，减少三废污染，大大简化生产工艺。
主要应用有：从黄花中提取青蒿素(Artemisinin)(发明专利)；贯叶连翘提取物的提取等。
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2.2.2.SFE与中药化学成分的研究：超临界CO2萃取分离技术应用于中药有效成分的研究或中药化学成分的系统研究，可大大简化提取分离步骤，能提取分离到一些用传统溶剂法得不到的成分，节约大量的有机溶剂。
主要应用有：红豆杉中紫杉烷类化学成分的研究及提取分离；姜黄(Curcuma longa)油化学成分的研究及姜黄油提取；黄花蒿、当归等挥发油的研究等。
2.2.3SFE与名优中成药生产工艺改革及二次开发： 采用超临界CO2萃取分离技术进行工艺改革或二次开发：与原有工艺相比优越，生产周期缩短，有效成分高度浓缩，成本降低，临床疗效更强。
目前主要应用有：复方丹参制剂中丹参提取的工艺改革；大蒜注射液的工艺改革；柴胡注射液的工艺改革；穿心莲片的工艺改革等。
2.2.4SFE与单方中药新药的研究与开发：按照新药审批的有关要求，采用超临界CO2提取，对蛇床子、苦参等单味中药提取的有效部位进行药效学研究，结果证明用超临界CO2工艺提取有效部位进行新药开发，不仅工艺优越，质量稳定且容易控制，而且，还能保持传统中医的治疗效果。
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目前主要应用有：蛇床子有效部位的超临界CO2提取及治疗妇科炎症药效学研究；苦参总碱的超临界CO2提取及苦参总碱注射液二类新药的研究。
2.2.5新复方中药超临界CO2提取及新药研究
在中药领域，首次用超临界CO2萃取技术对中药新复方进行提取工艺研究及新药开发，应用SFE新技术研究发现：①复方SFE提取时，有效部位(浸膏)收率比单味提取有所增加，复方提取有效部位收率达7.25%。②复方SFE提取的浸膏收率虽然比传统提取的9.7%低0.34倍，然而其中有效成分，比传统提取高近40倍。③药效学证明，复方的SFE有效部位，具有传统中医所要求的药效，且复方后具有协同补充效果。
目前主要应用有：复方雪莲栓剂二类新药的研究；复方香薷三类新药的研究。
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2.2.6SFE技术与中药质量标准
曾有报道分析型超临界CO2流体萃取技术用于对成分复杂的中药特别是复方中药的分析，能从复杂基体中分离、鉴定痕量组分。特别值得提出的是，它能更为准确客观评价所要分析的有效成分的含量。
目前主要应用有：青蒿和穿心莲药材中青蒿素和脱水穿心莲内酯的含量测定，用超临界CO2提取为前处理，测出含量比经典分析方法的高。
2.2.7SFE技术与中药有效成分的测定
苟奎斌等对超临界流体萃取用于大黄素的定量测定进行了研究，发现萃取压力对测量灵敏度影响显著，改性剂量对灵敏度有一定影响，萃取温度对测量灵敏度几乎没有影响。
3.结论与展望
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综上所述，中药提取分离工艺发展的滞后成为传统中医药发展和生存的瓶颈，必须对原有工艺进行优化、革新和强化。化工分离和传质的强化技术将为此提供有力的保证，实现中医药学科与化学工程的交叉，将有利于实现中药生产装备的现代化。将化学工程的概念、理论引入中药提取分离过程。利用已有的研究成果，结合中药生产的具体情况，采用新型提取工艺等方式进行提取过程强化，从基本影响因素的研究入手，对工艺流程、生产设备、操作条件作全面改造和细致摸索。
而以上所述超临界流体萃取技术的研究，仍存在有一定的局限性。需要开展大量的研究工作，譬如：SFE-CO2技术较适用于亲脂性、分子量较小物质的萃取，对极性大、分子量太大的物质如苷类、多糖类，要加夹带剂，并在很高的压力下进行，给工业化带来一定的难度。
中药现代化是历史发展的必然。虽然我国中药现代化已取得了较大成果，但中药走向国际还有很大距离。我国应加大力度调动各学科力量，充分利用现代科学技术，促进中药向现代化、国际化方向发展，提高中药产业的国际竞争力，为我国经济发展和人类健康作出贡献。
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参考文献：
(1)葛发欢 超临界CO2萃取技术在黄花蒿成分研究中的应用[J].中药材，1994，17(8)∶31-32.
(2)苏子仁，陈建南，葛发欢，等 应用SFE-CO2提取丹参脂溶性有效成分工艺研究[J].中成药，1998，20(8).
(3)李金华，万固存，刘 毅，等 珊瑚姜挥发组分的超临界CO2萃取工艺[J].中草药，1997，28(2).
(4)葛发欢，李志远，金雪松，等 超临界CO2萃取姜黄油的工艺研究[J].中药材，1997，20(7).
(5)邓启焕，高 勇 第二类超临界流体萃取银杏叶有效成分的实验研究[J].中草药，1999，30(6).
(6)陈 列，刘柏钦 中草药超临界CO2萃取产业化若干问题[J].中草药，1999，30(1).
(7)莫静义，徐志勇 银翘片工艺改进研究[J]中成药，1992，14(7)：2
(8)平其能 现代药剂学[M]北京：中国医药科技出版社，1998：66, 百拇医药
关键词：超临界CO2萃取 现代中药 提取
引言
中药为我国传统医药，用中药防病治病在我国具有悠久的历史。近年来更是在全世界范围内掀起了中医中药热。但传统中药往往被认为有效成分含量低、杂质多、质量不稳定，因此用药多建立在经验的基础上，不能与现代医学接轨。
面对医药工业科学技术的迅猛发展，国际间医药学术交流活动的日益频繁以及药品市场竞争越来越激烈，实现中药现代化，与国际接轨，已成为我国中药发展的战略方向和思路。
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我国作为全球中药材大国，中药生产技术与工艺现代化是我国中药产业面临的主要问题。近几十年来，中药生产技术及工艺工程有了迅速发展，中草药的生产实现了一定程度的机械化和半机械化。然而，我国现阶段创制的中成药还难以在国外注册、合法销售与使用。目前,我国天然药物的贸易额仅占全世界的1%左右。其原因主要是产业现代工程技术水平不高，制备工艺和剂型现代化方面还很落后。
要改变这种现状，应该坚持以中医药理论为指导，采用先进成熟的高新技术进行中药研究开发，实现中药现代化。首要问题就是要实现提取分离工艺、制剂工艺现代化，质量控制标准化、规范化。中药有效成分的提取分离是中药生产的起点，直接关系到中药材的利用率和后续加工，被视为中药生产现代化的重要环节。因此，本文着重就现代中药提取分离的新技术应用做一概述。
1.利用新技术对传统工艺及设备的优化革新
传统工艺是经过大量生产与临床实践检验的，与中医理论联系极为紧密。已有的工作多集中在对传统工艺的优化革新方面。
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针对中药提取工艺中能耗、物耗大，杂质多，效率低的状况，近年来，许多学者从不同角度对中药提取工艺进行了摸索与优化，在保持“中药特色”的前提下，逐步实现中成药生产的科学化、规范化和标准化。
韦嘉松等研究了分别提取各组分后配制药物，探讨了田七茎叶总皂甙提取新工艺，将已有的乙醇回流、乙醚、汽油脱脂、正丁醇提取法及水煮醇沉、水饱和正丁醇提取法进行了比较，认为后者较好。
邵锡宸等研究通过改变工艺流程提高设备利用率或产物收率。以复方川贝精为例，分别进行单罐加压二次错流提取和五效加压逆流提取试验。结果表明在保持大致相等的出膏率的条件下，后者所得的提取液浓度大大高于前者，能耗物耗大大降低。
在优化传统工艺的同时，许多研究者提出了现有设备的结构改造和综合利用。以多能提取罐为例，针对多能提取罐滤网易堵塞、过滤速度慢、药渣中溶剂回收不完全的情况，有研究者设计出双滤网式中药多能提取罐，在罐体上增设大面积的环型滤网及罐体排液口，滤网位置高、面积大，改善了过滤效果，排液快且完全。
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倪力军等设计的浸取设备，采用添加内构件的方法改变物料的流动和接触状况，以强化提取和分离过程。即通过在普通提取釜内加一个由安装在旋转轴上的搅拌装与固定在釜内壁上的外挡板组成的内构件来提高收率和效率。上海中药装备研究中心也已将高效往复筛板塔应用于SMZ生产和抗生素、天然药物及有机中间体提取等多个领域。
与操作条件优化相比，浸取设备的改进相当少。目前实际生产采用的仍主要是煎煮、回流提取工艺，有研究者对传统方法进行了一些改进，提出了一些新的提取方法。王杰等对利用这些不同方法从黄连中提取小檗碱的效果进行了比较。固液热提取法的实验装置。与回流提取法和连续回流提取法相比，固液热提取法从黄莲中提取小檗碱，溶媒用量少，提取时间短，得率高。
2.中药提取全新方法的研究与应用
近年来一些新分离技术已开始引入中药提取的研究和开发，如超临界流体萃取(SFE)。许多研究结果表明，与传统方法相比，超临界技术有产率高、纯度高、速度快、物耗能耗少等特点，有着广阔的研究和应用前景。采用此技术对中药进行提取分离纯化，对实现中药现代化具有重要意义。
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超临界流体萃取(Supercritical Fluid Extraction,简称SFE)指超临界流体对物质进行溶解和分离的过程。超临界CO2流体萃取的基本原理为：CO2的临界温度(Tc)和临界压力(Pc)分别为31.05℃和7.38MPa，当处于这个临界点以上时，此时的CO2同时具有气体和液体双重特性。是一个优良的溶剂，能通过分子间的相互作用和扩散作用将许多物质溶解。同时，在稍高于临界点的区域内，压力稍有变化，即引起其密度的很大变化，从而引起溶解度的较大变化。因此，超临界CO2可以从基体中将物质溶解出来，形成超临界CO2负载相，然后降低载气的压力或升高温度，超临界CO2的溶解度降低，这些物质就沉淀出来(解析)与CO2分离，从而达到提取分离的目的。
2.1超临界CO2流体萃取技术在中药现代化中应用的优越性
, http://www.100md.com
①萃取能力强，提取率高；
②萃取选择能力强；
③萃取温度低，能较完好地保存中药有效成分；
④提取时间快、生产周期短；
⑤萃取操作参数容易控制，有效成分及产品质量稳定；
⑥超临界CO2萃取可直接从单方或复方中药中提取不同部位或直接提取浸膏进行药理筛选，比较容易从中药中发现新成分；
⑦超临界CO2还具有抗氧化、灭菌作用；
⑧超临界流体萃取能客观地反映中药中有效成分的真实含量；
⑨超临界CO2提取中药，其药理、临床效果能够保证或更好；
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⑩超临界CO2萃取工艺，流程简单，操作方便，节省劳动力和大量有机溶剂，减小三废污染。
2.2超临界CO2流体萃取技术在中药提取分离及中药现代化中的应用及前景
实践证明：超临界CO2萃取新技术应用于中药或天然药物，已从单纯的进行中间原料的提取转向于兼顾单味、复方中药新药的开发应用或对现行我国生产的名优中成药工艺改革或二次开发上。中药领域SFE技术的主要应用表现在如下几个方面：
2.2.1SFE与中药有效成分或中间原料的提取：超临界CO2萃取工艺比传统法(如汽油法)优越，产品收率提高1.9倍，生产周期缩短约100小时，成本降低447/Kg，可节省大量的有机溶剂汽油，避免易燃易爆的危险，减少三废污染，大大简化生产工艺。
主要应用有：从黄花中提取青蒿素(Artemisinin)(发明专利)；贯叶连翘提取物的提取等。
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2.2.2.SFE与中药化学成分的研究：超临界CO2萃取分离技术应用于中药有效成分的研究或中药化学成分的系统研究，可大大简化提取分离步骤，能提取分离到一些用传统溶剂法得不到的成分，节约大量的有机溶剂。
主要应用有：红豆杉中紫杉烷类化学成分的研究及提取分离；姜黄(Curcuma longa)油化学成分的研究及姜黄油提取；黄花蒿、当归等挥发油的研究等。
2.2.3SFE与名优中成药生产工艺改革及二次开发： 采用超临界CO2萃取分离技术进行工艺改革或二次开发：与原有工艺相比优越，生产周期缩短，有效成分高度浓缩，成本降低，临床疗效更强。
目前主要应用有：复方丹参制剂中丹参提取的工艺改革；大蒜注射液的工艺改革；柴胡注射液的工艺改革；穿心莲片的工艺改革等。
2.2.4SFE与单方中药新药的研究与开发：按照新药审批的有关要求，采用超临界CO2提取，对蛇床子、苦参等单味中药提取的有效部位进行药效学研究，结果证明用超临界CO2工艺提取有效部位进行新药开发，不仅工艺优越，质量稳定且容易控制，而且，还能保持传统中医的治疗效果。
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目前主要应用有：蛇床子有效部位的超临界CO2提取及治疗妇科炎症药效学研究；苦参总碱的超临界CO2提取及苦参总碱注射液二类新药的研究。
2.2.5新复方中药超临界CO2提取及新药研究
在中药领域，首次用超临界CO2萃取技术对中药新复方进行提取工艺研究及新药开发，应用SFE新技术研究发现：①复方SFE提取时，有效部位(浸膏)收率比单味提取有所增加，复方提取有效部位收率达7.25%。②复方SFE提取的浸膏收率虽然比传统提取的9.7%低0.34倍，然而其中有效成分，比传统提取高近40倍。③药效学证明，复方的SFE有效部位，具有传统中医所要求的药效，且复方后具有协同补充效果。
目前主要应用有：复方雪莲栓剂二类新药的研究；复方香薷三类新药的研究。
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2.2.6SFE技术与中药质量标准
曾有报道分析型超临界CO2流体萃取技术用于对成分复杂的中药特别是复方中药的分析，能从复杂基体中分离、鉴定痕量组分。特别值得提出的是，它能更为准确客观评价所要分析的有效成分的含量。
目前主要应用有：青蒿和穿心莲药材中青蒿素和脱水穿心莲内酯的含量测定，用超临界CO2提取为前处理，测出含量比经典分析方法的高。
2.2.7SFE技术与中药有效成分的测定
苟奎斌等对超临界流体萃取用于大黄素的定量测定进行了研究，发现萃取压力对测量灵敏度影响显著，改性剂量对灵敏度有一定影响，萃取温度对测量灵敏度几乎没有影响。
3.结论与展望
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综上所述，中药提取分离工艺发展的滞后成为传统中医药发展和生存的瓶颈，必须对原有工艺进行优化、革新和强化。化工分离和传质的强化技术将为此提供有力的保证，实现中医药学科与化学工程的交叉，将有利于实现中药生产装备的现代化。将化学工程的概念、理论引入中药提取分离过程。利用已有的研究成果，结合中药生产的具体情况，采用新型提取工艺等方式进行提取过程强化，从基本影响因素的研究入手，对工艺流程、生产设备、操作条件作全面改造和细致摸索。
而以上所述超临界流体萃取技术的研究，仍存在有一定的局限性。需要开展大量的研究工作，譬如：SFE-CO2技术较适用于亲脂性、分子量较小物质的萃取，对极性大、分子量太大的物质如苷类、多糖类，要加夹带剂，并在很高的压力下进行，给工业化带来一定的难度。
中药现代化是历史发展的必然。虽然我国中药现代化已取得了较大成果，但中药走向国际还有很大距离。我国应加大力度调动各学科力量，充分利用现代科学技术，促进中药向现代化、国际化方向发展，提高中药产业的国际竞争力，为我国经济发展和人类健康作出贡献。
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参考文献：
(1)葛发欢 超临界CO2萃取技术在黄花蒿成分研究中的应用[J].中药材，1994，17(8)∶31-32.
(2)苏子仁，陈建南，葛发欢，等 应用SFE-CO2提取丹参脂溶性有效成分工艺研究[J].中成药，1998，20(8).
(3)李金华，万固存，刘 毅，等 珊瑚姜挥发组分的超临界CO2萃取工艺[J].中草药，1997，28(2).
(4)葛发欢，李志远，金雪松，等 超临界CO2萃取姜黄油的工艺研究[J].中药材，1997，20(7).
(5)邓启焕，高 勇 第二类超临界流体萃取银杏叶有效成分的实验研究[J].中草药，1999，30(6).
(6)陈 列，刘柏钦 中草药超临界CO2萃取产业化若干问题[J].中草药，1999，30(1).
(7)莫静义，徐志勇 银翘片工艺改进研究[J]中成药，1992，14(7)：2
(8)平其能 现代药剂学[M]北京：中国医药科技出版社，1998：66, 百拇医药