植物有效成分复习内容

《植物有效成分的分离与应用技术》

复习内容

绪论

一、研究内容

主要研究植物中具有生理活性的化学成分的提取、分离纯化、结构、理化性质及应用等。

与《植物化学》的关系：

1、它们所用到的提取分离及结构鉴定的技术和方法是相同；

2、它们研究的侧重点不同，“植物化学”的研究着重是要弄清植物中的化学成分，而“植物有效成分分离与应用技术”着重研究植物中具有生理活性的化学物质；

3、它们研究的程序有所不同。植物有效成分的分离还要与生物活性研究相结合，通过活性跟踪，把有效成分分离出来，而对无活性的化学成分不予分离。

二、植物有效成分研究的意义

1、植物有效成分在医药研究开发中的作用

植物有效成分是发现新药或药物活性先导化合物的重要来源。目前使用的很多药品都直接或间接地来源于天然产物（主要为植物成分）。

典型的例子：抗肠胃道炎症药黄连素（小檗碱，小檗科植物如狭叶十大功劳、三颗针等和芸香科植物黄柏中含量丰富）；抗癌药紫杉醇（卵巢癌、乳腺癌效果好，对治疗前列腺癌、上胃肠道癌、小细胞性和非小细胞性肺癌有很好的前景）、喜树碱；抗疟药青蒿素及其衍生物蒿甲醚（由我国研究开发）；来源于薯蓣皂苷植物的口服避孕药和其他甾体激素药物。

2、植物有效成分在农药研究开发中的作用

杀虫植物：百部、藜芦、狼毒、苦参、苦皮藤、砂地柏、雷公藤、印楝、川楝、巴豆、鱼藤、除虫菊、烟草等。

植物性杀虫剂：0.3%印楝素乳油、2.5%（或7.5%）鱼藤酮乳油、0.2%苦皮藤素乳油、0.3％苦参碱水剂、10%烟碱乳油、0.05%异羊角扭甙水剂、0.5%藜芦碱醇溶液、0.65%茴蒿素水剂等。

植物有效成分在农药领域中应用的两个主要方面：一方面是直接加工成农药制剂使用；另一方面，为新农药创制提供新的先导化合物。

3、植物有效成分在保健食品研究开发中的作用

保健食品具有多种功能：调节免疫功能、延缓衰老、改善记忆、促进生长发育、抗疲劳、减肥、抗癌、调节血脂、调节血糖等。

有效成分主要有：多糖类、功能性甜味剂类（罗汉果甜甙）、功能性脂肪酸（主要是不饱和脂肪酸）类、自由基清除剂类、维生素类、多肽和蛋白质类、活性菌类和微量元素类等。

4、植物有效成分在保健化妆品研究开发中的作用

植物活性成分在化妆品中的功能：消炎、止痒；软化保湿；收敛作用；调理作用；防色素斑；抗晒作用；防裂作用；防腐与抗氧化作用；抑汗防臭等。

第一章植物化学成分的提取

一、溶剂提取法

（一）基本原理：

（二）溶剂的选择：根据需要选择溶剂，如要从植物材料中提取脂溶性成分，则选择极性弱的溶剂如石油醚、苯、氯仿等；如果为了筛选出植物的有效成分，应尽量将植物中绝大多数成分提取出来，可选择提取率高的溶剂如甲醇、乙醇等。有时可选择混合溶剂，或者选择几种极性不同的溶剂分步提取。

溶剂的类型及特性：

1、水：是一种强极性溶剂。植物中的亲水性成分如无机盐、糖类（单糖、双糖、分子量较小的多糖）、鞣质、氨基酸、蛋白质、有机酸盐、生物碱盐、甙类均能被水提取。有时还用酸水或碱水提取，可增加某些成分的溶解度，如酸水提取生物碱、碱水提取有机酸、黄酮、蒽醌、内酯、香豆素及酚类物质等。缺点：甙类成分在水中易酶解；易霉变、浓缩困难、过滤困难（水提液中含果胶和粘液质）等。

2、亲水性有机溶剂：与水能混溶的有机溶剂，如甲醇、乙醇、丙酮等。亲水性成分除蛋白质、淀粉、粘液质、果胶及部分多糖外，大多数能溶于甲醇、乙醇等亲水性有机溶剂。

3、亲脂性有机溶剂：与水不能混溶的有机溶剂。

各种溶剂的亲水性强弱顺序：

石油醚<苯<氯仿<乙醚<乙酸乙酯<丙酮<乙醇<甲醇<水

（三）、提取方法及优缺点：浸渍法（操作简单，但时间较长）、渗漉法（见书本图示，所用溶剂量大）、煎煮法（热分解）、回流提取法（热分解）、连续提取法（索氏提取法，见书本图示。提取充分，溶剂用量少，但热分解）。

提取液浓缩的主要方法：减压蒸馏（旋转蒸发器）、旋转薄膜蒸发、冷冻干燥（冷冻干燥器）、喷雾干燥（同时加热）等。

二、水蒸气蒸馏法

1、原理：当有机物与水一起共热时，整个系统的蒸气压根据分压定律，应为各组分蒸气压之和，即：

P=P（H2O）+P A

混合物的沸点低于任何一个组分的沸点，即有机物可在比其沸点低得多的温度（且低于100℃）下随水蒸气一起蒸馏出来。

2、对提取物的要求：不溶或难溶于水；在100℃时不分解；共沸腾下与水不发生化学反应；有一定的挥发性（在100℃左右时，蒸气压不少于667Pa即5 mmHg）。主要用于提取植物中的挥发油。

3、操作方法及注意事项：

三、超临界流体萃取法（Supercritical Fluid Extraction，简称SFE）

1、原理：

超临界流体及其特性：超临界流体（supercritical fluid）是指在高于临界压力和临界温度时的一种物质状态，是介于气体和液体之间的特殊状态的流体，具有液体一样的密度，溶解能力和传热系数，具有气体一样的低粘度和高扩散性。

对物质溶解度很大，并且溶解度随压力和温度的变化而急剧变化，只需改变压力和温度即可控制其溶解能力。

超临界流体种类：CO2、水、氨、甲醇、乙醇、烃类（戊烷、丙烷、乙烷、乙烯、苯）等。但常用的是CO2。CO2在31℃和7.38 MPa下成为超流体。CO2具有合适的临界条件，原料易得，成本低廉，溶解和分离性能优良，无毒，对环境无污染，易与提取物分离等特点，所以被广泛使用。

夹带剂（carrier）的作用：目前常用的萃取溶媒，如CO2、烃类等都是非极性流体，对亲脂性物质溶解能力强，但对于极性较强的物质溶解能力明显不足，这将限制该分离技术的实际应用。虽然提高其密度溶解能力会快速增长，但受萃取压力增加的限制，因此在超临界CO2萃取过程中，向超临界CO2流体中加入另一种溶剂，称为夹带剂（carrier），也称提携剂（entrainer），从而可以改变原来溶质的溶解度（增加对极性物质的溶解度），降低萃取过程的操作压力，并增加分离的选择性。

常用的夹带剂种类：水、甲醇、乙醇、丙酮等。

2、简单了解超临界CO2萃取工艺

四、微波辅助提取法（microwave assisted extraction）

1、微波辅助提取的原理

微波是频率介于300MHz~30GHz（波长在lcm~1m，介于红外和无线电波之间）之间的电磁波。用于加热技术的微波波长一般固定在12.2cm（2.45GHz）或33.3cm（900MHz）。商业生产的微波炉一般采用12.2cm作为固定波长。

由于物质分子偶极振动同微波振动具有相似的频率，在快速振动的微波磁场中，被辐射的极性物质分子吸收电磁能，以每秒数十亿次的高速振动而产生热能。用微波加热时，植物细胞内的极性物质，尤其是水分子吸收微波能，产生大量热量，使细胞内温度迅速上升，液态水汽化产生的压力将细胞膜和细胞壁冲破，形成微小的孔洞。进一步加热，导致细胞内部和细胞壁水分减少，细胞收缩，表面出现裂纹。孔洞和裂纹的存在使胞外溶剂容易进入细胞内，溶解并释放出细胞内产物。当样品与溶剂混合，并被微波辐射时，被萃取物料的细胞结构因细胞内部产生的热应力而破裂，使细胞内部的物质直接与相对冷的萃取剂接触，因而加速了目标产物由细胞内部转移到萃取剂中，从而强化了提取过程。

2、特点：微波提取的特点为投资少、设备简单、适用范围广、重现性好、选择性高、操作时间短、溶剂耗量少、有效成分得率高、不产生噪声、不产生污染、适于热不稳定物质（短时间受热，物质结构不会发生改变）。

3、微波提取的条件

（1）物料中的含水量：物料中的含水量对微波能的吸收关系很大。若物料是经过干燥，不含水分的，那么选用部分吸收微波能的萃取介质或采取物料再湿的方法，使其具有足够的水分，便于有效地吸收所需要的微波能。

（2）溶剂：提取物料中不稳定或挥发性成分，宜选用对微波射线高度透明的（非极性溶剂）萃取剂作为提取介质，如正己烷。

若不需要这类挥发性或不稳定的成分，则选用对微波部分透明的（极性溶剂）萃取剂。由于这种萃取剂吸收一部分微波能后转化为热能，从而发热驱除不需要的成分。

对水溶性成分和极性大的成分，可用含水溶剂进行提取。微波提取极性化合物在用含水的溶剂萃取时比索氏提取效果更好。

（3）微波提取频率、功率和时间：对提取效率具有明显的影响。当时间一定时，功率越高，提取的效率越高，提取越完全。

五、超声波提取（ultrasonic extractlon）

原理：超声波提取（ultrasonic extractlon）的基本原理是利用超声波产生强烈振动、高速和强烈的空化效应（当大量的超声波作用于提取介质，振动处于稀释状态时，介质被撕裂成许多小空穴，这些小空穴瞬时闭合，产生高达几千大气压的瞬时压力）、搅拌作用，破坏植物药材的细胞，使溶剂能渗透到药材细胞中，加速药材中有效成分的浸出提取。

特点：与常规提取相比，超声波提取具有时间短、产率高和不需加热等优点。

第二章植物化学成分的分离与纯化

第一节、植物化学成分初步分离方法

一、系统溶剂分离法

利用植物化学成分在不同极性溶剂中的溶解度不同进行分离。通常是由亲脂性到亲水性或由低极性到高极性的次序组成溶剂系统，依次进行提取分离。

二、两相溶剂萃取

（一）、简单萃取

利用物质在两种互不相溶的溶剂中的分配系数不同而达到分离的方法。如各成分在两相溶剂中的分配系数相差越大，则分离效率越高。

1、萃取原理：

根据分配定律，用一定量的溶剂B萃取n次后，化合物X在溶剂A中的剩余量为：

m n=m0[KV A/（KV A+V B）]n

K=X在溶剂A中的浓度/X在溶剂B中的浓度

2、萃取溶剂的选择：

如果要萃取的有效成分极性弱，就用亲脂性溶剂萃取（如苯、氯仿、乙醚等）；如果有效成分极性强，就用极性比效强的溶剂萃取（如乙酸乙酯、正丁醇等）。黄酮类化合物常用乙酸乙酯与水作两相溶剂萃取，皂甙常用正丁醇与水作两相溶剂萃取。

3、具体操作：分液漏斗萃取。