Comment séparer le ginsénoside de l’extrait de Ginseng?

Le Ginseng est la racine séchée de la plante Panax Ginseng C.......A. Mey, qui est principalement produite dans les montagnes Changbai de Jilin, Liaoning, Heilongjiang, Hebei, Shanxi et d’autres endroits en Chine. C’est une plante médicinale chinoise traditionnelle et précieuse. La recherche moderne a montré que plus de 40 monomères de ginsenoside ont été isolés et identifiés dans le ginseng, suivi par des polysaccharides de ginseng, des acides aminés, des protéines, ginseng diol, ginsenoside, et d’autres ingrédients actifs. Parmi ceux-ci, les ginsénosides sont l’un des principaux ingrédients actifs dans le ginseng, et ont des activités pharmacologiques telles que la protection de la fonction cardiaque, l’abaissement de la glycémie, anti-oxydation, anti-fatigue, et anti-tumeur [1-3]. Le choix d’une méthode d’extraction et de séparation raisonnable pour obtenir des ginsénosides de haute qualité est devenu un point chaud de la recherche.

According to literature reports [4-5], traditional extraction and separation methods, such as decoction, percolation, Soxhlet extraction, and column chromatography, have played a significant role in the development of the traditional Chinese medicine pharmaceutical industry. However, these methods all have problems to varying degrees, such as long extraction cycles, high loss of effective ingredients, and low extraction efficiency. With the continuous development of modern science and technology, many new extraction and separation techniques have emerged, such as supercritical carbon dioxide extraction technology, microwave-assisted extraction technology, and ultrasonic extraction technology [6-7]. The use of these techniques not only reduces production costs, but also improves yields, providing technical guidance for the industrialization, precision, and automation of ginseng.

1 méthodes d’extraction

Afin de résoudre les nombreux problèmes de laextraction of ginseng, in recent years, research on new techniques for extracting traditional Chinese medicine has been very active in China, and considerable progress has been made. These techniques not only extract the maximum amount of ginsenosides from ginseng, but also avoid problems such as the loss of ginsenosides and the dissolution of inactive ingredients.

1.1 méthode d’extraction par micro-ondes

Microwave extraction has the advantages of simple equipment, time saving, high extraction rate, low investment, solvent saving and low pollution. Liu Yonglian [8] et al. used microwave extraction to extract ginsenosides from dried American ginseng roots, and found that the yield of ginsenosides was as high as 5.53%, which was 29% higher than that of ethanol reflux extraction, and the extraction time was 2% of that of ethanol reflux.

Une autre expérience [9] a confirmé que le taux d’extraction des ginsénosides par extraction micro-ondes était de 8%, soit 2,67 fois celui de la méthode classique de reflux. Zhang Jing et al. [10] ont utilisé l’extraction par micro-ondes pour extraire les ginsénosides avec un taux d’extraction de 5,25%, ce qui était 1,67 fois celui de la méthode classique de reflux. Song Yahui [11] et d’autres ont utilisé l’extraction par micro-ondes pour extraire les ginsénosides, et les résultats ont confirmé que le taux d’extraction des ginsénosides sous cette méthode était d’environ 8%, tandis que la méthode de reflux était de 3,27%. Il est à noter que l’extraction par micro-ondes ne convient qu’aux produits stables à la chaleur. Pour les substances sensibles à la chaleur, le chauffage par micro-ondes peut entraîner la dénaturation ou même l’inactivation de ces ingrédients.

1.2 méthode d’extraction par ultrasons

Ultrasonic extraction method uses a small amount of solvent, has high extraction efficiency, and does not affect the activity of ginsenosides. Ji Xiaohui [12] and others used ultrasonic extraction to extract ginsenoside Re from the stems and leaves of American ginseng, and the extraction rate was 2.77%, which is about 1.2 times that of the conventional water extraction method. Zheng Yi [13] and others used an ultrasonic method to extract ginsenosides, with an extraction rate of 8.13%, which is much higher than the 5.01% of the traditional extraction method. Jin Daming [14] and others used an ultrasonic method to extract ginsenosides, using a central composite design method to determine the optimal extraction conditions: ethanol concentration 64%, ultrasonic time 108min, solvent ratio 26mL / g. The total ginseng saponin extraction rate under these conditions was 5.23%, which confirmed that this method has the advantages of high extraction rate and low energy consumption compared to other traditional methods.

1.3 méthode d’extraction par fluide supercritique

Supercritical fluid extraction technology is a new extraction method that is non-toxic, does not use residual solvents, is low-cost, and saves energy. Zhang Le [15] used supercritical fluid extraction technology to extract ginsenosides due to their low polarity. The extraction rate of ginsenosides was found to be about 2.76%, which was slightly lower than the conventional reflux extraction method (3.26%). Although this method is more difficult to extract highly polar saponins, it has the advantages of less pollution and no solvent residue when extracting rare saponins with low polarity, which is environmentally friendly and incomparable to the conventional reflux method.

Jiang Xiaoqing [16] and others used supercritical fluid extraction technology to extract ginsenosides Rh1 and Rh2 from ginsenosides. The results showed that the yields of ginsenosides Rh1 and Rh2 were 7.33% and 14.69%, respectively, which were higher than those of the traditional reflux extraction method. Another experiment proved [17] that after a specific surfactant was introduced into the extraction system, the extraction rate of ginsenosides reached 15.9%, which is 13.3 times higher than that without the addition of surfactant. Although this technology has the advantages of low-temperature operation, rapidity and environmental protection, it has problems such as high equipment investment, high production costs and safety. Therefore, attention should be paid to these problems when promoting and applying the method.

1.4 méthode d’extraction enzymatique

Enzyme hydrolysis is a new technology used in recent years for the extraction of active ingredients from natural plants. The use of the right enzyme can gently break down plant tissue, accelerate the release of active ingredients, and thereby increase the extraction rate [18]. Zhang Ying [19] and others have demonstrated that the extraction of ginseng after treatment with laccase from the basidiomycete Trametes versicolor can significantly increase the extraction rate of total ginsenosides. This method improves the extraction rate by 65.31% compared to water extraction. Wang Ye [20] and others found that the enzymatic hydrolysis of lac enzyme increased the extraction rate of ginsenoside Re to 0.511%, which was 90.0% higher than the traditional heating reflux method. Wu Qing [21] and others used the cellulase method to extract ginsenosides from ginseng leaves and found that the ginsenoside extraction rate was as high as 6.29%. Although the enzymatic extraction method has the advantages of high catalytic efficiency and mild catalytic conditions, this technology has high requirements for enzymes and production conditions. Therefore, in future research work, it is necessary to strengthen the control of the generated products and establish the screening of special active enzymes.

1.5 méthode d’extraction biomimétique

L’extraction bionique [22] simule la digestion et le fonctionnement du tractus gastro-intestinal humain, en utilisant de l’eau acide et de l’eau alcaline de pH différent pour extraire en séquence pour obtenir un extrait bionique. Puisque l’extraction des ginsénosides est principalement basée sur le principe de "comme se dissout comme", le solvant d’extraction et les conditions sont très différentes des conditions physiologiques du système digestif humain, de sorte que les composants de la saponine sont généralement efficaces in vitro, mais deviendront inefficaces une fois qu’ils entrent dans le corps humain. Compte tenu de ce phénomène, Chen Xin [23] a utilisé un solvant biomimétique et de l’eau comme solvants d’extraction pour extraire les ginsénosides, et a confirmé que le rendement de ginsénosides extraits par biomimétrie était de 61,31%, ce qui était supérieur au rendement de 54,26% obtenu par la méthode d’extraction à l’eau. Bien que cette méthode présente les caractéristiques d’un taux d’extraction élevé, d’un cycle de production court et ne modifie pas la fonction originale de la médecine traditionnelle chinoise, elle est toujours une méthode d’extraction thermique à l’heure actuelle, ce qui a un certain impact sur les ingrédients actifs sensibles à la chaleur. Par conséquent, une attention particulière doit être accordée à la protection de certains ingrédients actifs sensibles à la chaleur lors de l’utilisation de cette technologie.

1.6 autres méthodes

Ces dernières années, en raison du développement rapide de la technologie d’extraction du ginsénoside, de nombreuses techniques ont émergé en plus des techniques d’extraction ci-dessus. Par exemple, la méthode d’extraction en deux phases: il s’agit d’une nouvelle technique d’extraction qui utilise la différence dans la distribution des substances en deux phases pour l’extraction. Zhang Ru et al. [24] ont utilisé la méthode d’extraction en deux phases pour extraire les ginsénosides des racines de ginseng et ont constaté que le taux de récupération des ginsénosides dans ce système était plus élevé que celui de la méthode d’extraction traditionnelle. Méthode de macération: comme les ginsénosides sont très solubles dans l’eau, ils peuvent être extraits de toutes les saponines de ginseng. Zhang Chunhong [25] et al. ont utilisé la méthode de macération pour extraire les ginsénosides avec un taux d’extraction de 8,33%.

Another experiment [26] proved that after ginseng was soaked for 48 hours using the maceration method, the extraction rates of ginsenosides Rb1, Rg1, and Re were 2.906%, 0.2450%, and 1.3420%, respectively. Reflux method: Wu Zhengzhong [27] and others used a reflux method to extract ginsenosides, with a total ginsenoside extraction rate of 5.52% and a total ginsenoside Rg1 and Re extraction rate of 0.2473%, which is higher than the traditional maceration method. High-pressure extraction method: Chen Ruizhan [28] and others used high-pressure extraction to extract ginsenosides from ginseng, and the results proved that the yield of ginsenosides extracted by high-pressure extraction was 7.76%, which was much higher than that of the traditional extraction method.

2. Procédés de séparation et d’épuration des monomères

Ginseng saponines are chemically unstable and are easily hydrolyzed in the presence of enzymes and acidic conditions. Currently, the methods for separating and purifying the ginseng saponin monomers include the separation and purification methods using macroporous adsorption resins, the high-speed countercurrent chromatography separation method, and the foam flotation separation method. These methods have the advantages of high separation and purification, good separation effect and fast speed, and have broad application prospects.

2.1 méthode de séparation et de purification des résines d’adsorption macroporeuse

Xie Liling [29] et al. studied the purification process of ginseng total saponins through macroporous adsorption resin, and found that the total extraction rate of ginsenosides Rg1, Re and Rb1 obtained after separation and purification by macroporous resin was 0.989%. Another report [30] also demonstrated that the purity of ginsenosides extracted using weakly polar macroporous resin can reach more than 60%. Cai Xiong [31] and others confirmed that the elution rate of ginsenosides after enrichment and purification using macroporous resin was more than 90%. Liu Jihua [32] and others confirmed the use of macroporous adsorption resin to extract total ginsenosides from American ginseng pulp, and the total ginsenoside content exceeded 50%. Sun Chengpeng [33] and others used D101C macroporous adsorption resin to separate and purify total ginsenosides from ginseng roots, and the separation purity reached 94.62%. Although this method has a high separation purity, it also has certain limitations in application, and the separation targets are mainly concentrated on ingredients such as saponins and alkaloids. In application, a detection method for resin residues and cracking products should also be established, and reasonable limit standards should be formulated.

2.2 méthode de séparation par chromatographie à contre-courant à grande vitesse

La chromatographie à contre-courant à grande vitesse est une nouvelle technique de séparation qui a été mise au point ces dernières années. Il peut séparer plus de 90% de l’échantillon. Il présente les avantages d’un grand volume de préparation, d’un bon effet de séparation et d’une vitesse rapide. Zhang Min [34] et d’autres ont utilisé la chromatographie à contre-courant à grande vitesse pour séparer Re, Rg1 et Rg3, trois composés monomères ginsénoside, et la pureté a été détectée par la CLH comme étant supérieure à 95%. De plus, selon un rapport de la littérature [35], les ginsénosides Rg1, Rf et Rd ont été préparés selon la même méthode, et leurs purités étaient respectivement de 96,2 %, 94,3 % et 95,1 % selon la CLHD. Ceci a confirmé que la chromatographie à contre-courant à grande vitesse est plus simple et plus rapide que la chromatographie sur colonne conventionnelle, avec une meilleure valeur d’application pratique.

2.3 méthode de séparation par flottation de la mousse

The foam flotation separation method is a technique that uses the difference in adsorption of substances on the surface of bubbles to separate and purify. It has the characteristics of high enrichment and no need for organic solvents. Wang Yutang [36] and others used dynamic foam flotation to separate and enrich diol-type ginsenosides in ginseng water extract. The results showed that the enrichment efficiency of dynamic foam flotation for ginsenosides Rb1, Rc, Rb2 and Rd was better than that of other methods, with recovery rates of 93.3%, 98.6%, 96.9% and 98.3%, respectively. The presence of surface-active ingredients in the solution is one of the necessary conditions for foam separation. Ginseng saponins have surface-active properties, and can produce stable foam when stirred or aerated, which makes ginseng water extract suitable for foam separation [37]. It can be seen that the use of foam flotation separation can also effectively increase the enrichment factor of ginseng saponins and improve the yield of ginseng saponins.

3. Utilisation combinée de multiples technologies

With the rapid development of modern extraction and separation technologies, the combined use of multiple technologies has gradually penetrated into the ginseng industry. The combined use of technologies can be targeted at the characteristics of ginseng extracts, and the combination of technologies can be carried out in an integrated manner to give full play to their respective advantages, complement each other' S et d’élargir leur champ d’application respectif. Cela permet l’extraction de ginsénosides avec des rendements plus élevés dans un temps plus court, avec une consommation d’énergie plus faible, et à un rythme plus rapide, et a de larges perspectives d’application.

3.1 méthode d’extraction de fluide supercritique améliorée par ultrasons

Ultrasonic-enhanced supercritical fluid extraction technology is a combined technology that enhances the ability of supercritical fluid extraction to separate effective substances in traditional Chinese medicine through an ultrasonic field. This technology has the characteristics of reducing extraction pressure and temperature, shortening extraction time, reducing energy consumption, reducing fluid flow, and high extraction rate. Luo et al. [38] used ultrasonic-enhanced supercritical fluid extraction to extract ginsenosides and analyzed the extraction rate of ginsenosides before and after the addition of ultrasound. The results showed that the extraction rate of ginsenosides was 8.06% before the addition of ultrasound. Under the optimized conditions after the addition of ultrasound, the ginsenoside extraction rate reached 13.20%. It can be seen that the addition of ultrasound can significantly improve the extraction rate and production efficiency of supercritical CO2 extraction of ginsenosides.

3.2 chromatographie par colonne ultrasono-gel de silice

Wang Lele [39] et d’autres ont utilisé une technique combinée de chromatographie sur colonne au gel de silice ultrasonique pour séparer et purifier le ginsénoside Rg1. Les résultats ont confirmé que cette méthode peut être utilisée pour séparer 50 g de ginseng pour obtenir environ 9,91 g de ginsénoside Rg1 d’une pureté de 89,63 %. Cette méthode est précise, peu coûteuse et la pureté du produit obtenu est élevée. Et peut être utilisé comme une méthode efficace pour obtenir le ginsénoside Rg1 de haute qualité. Cette méthode conserve non seulement les avantages de la méthode ultrasonique, comme être simple à utiliser, court dans le temps, et élevé dans le rendement, mais conserve également les avantages de la technique classique de la chromatographie sur colonne de gel de silice pour la séparation et la purification plus loin monomères ginsénoside et améliorer leur pureté. Par conséquent, la technique combinée de chromatographie sur colonne ultrasono-gel de silice est également un moyen efficace d’améliorer le rendement et la pureté des ginsénosides.

3.3 adsorption macroporeuse résine gel de silice chromatographie sur colonne

In order to obtain ginsenoside Rd, Wang Yan [40] and others used macroporous adsorption resin technology to extract total ginsenosides from 1 g of ginseng, and then separated ginsenoside diol to obtain ginsenoside Rd. The ginsenoside diol was then separated using silica gel column chromatography to obtain relatively pure ginsenoside Rd. The result was relatively pure ginsenoside Rd 500 mg, with a yield of 50% and a purity of 98%. This method takes advantage of the characteristics of the two methods for ginseng extract, and combines the two methods in an integrated manner to give full play to their respective advantages, complement each other' S carences, d’élargir leurs champs d’application respectifs, et d’améliorer la pureté des ginsénosides.

4 Conclusion

Ginsenosides are one of the main active ingredients in ginseng, avec une bonne activité pharmacologique et une valeur médicinale clinique. Il y a une forte demande du marché pour eux, donc il y a un accent croissant sur la façon d’extraire efficacement des ginsénosides de haute qualité. Ces dernières années, avec l’introduction et le développement continus de nouvelles technologies dans le domaine de la médecine traditionnelle chinoise, certains résultats ont été obtenus dans l’extraction et la séparation des ginsénosides. Cet article compare les méthodes couramment utilisées pour extraire les ginsénosides du ginseng. Il montre que ces nouvelles technologies ont l’avantage d’être très ciblées, d’avoir des rendements élevés, provoquant peu de perte d’ingrédients et une faible consommation d’énergie.

However, they also have their own limitations. Different extraction methods focus on the crude extraction of ginsenosides, and the purity of the extracted ginsenosides is not high. The method of separating and purifying the monomers can make up for the shortcomings of the above extraction methods. However, no matter which method is used to extract and separate ginsenosides, the purity cannot be maximized. Only by combining technologies in an integrated manner, giving full play to their respective advantages and complementing each other' S insuffisances, le champ d’application et l’effet de chacun peuvent-ils être élargis? D’après les recherches actuelles, l’utilisation combinée de plusieurs technologies en est la plupart du temps au stade de la recherche en laboratoire. Il reste encore beaucoup de problèmes techniques à résoudre pour l’appliquer à la production de préparations à base de ginseng. Les instituts de recherche et les entreprises doivent travailler ensemble pour améliorer la qualité intrinsèque du ginseng et continuer à explorer et à développer de nouvelles technologies afin qu’elles puissent être largement utilisées dans la production de ginseng et jouer un rôle dans la modernisation de l’industrie du ginseng.

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