天然产物分离及分析

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天然药物:中药、农药、 天然药物:中药、农药、天然药物 食品工业:天然色素、 食品工业:天然色素、玉米生产乙醇 提取技术:双水相萃取、层析分离、大规模制备色谱、 提取技术:双水相萃取、层析分离、大规模制备色谱、
膜分离、超临界提取、微胶束萃取等。 膜分离、超临界提取、微胶束萃取等。
成分及功能
天然产物提取方法选择
天然产物提取的特点
1.
多学科性:生物化学、分子生物学、植物学、 多学科性:生物化学、分子生物学、植物学、
动物学、细胞学、微生物学等生物学科; 动物学、细胞学、微生物学等生物学科;有机 化学、植物化学、天然药物化学、 化学、植物化学、天然药物化学、天然产物化 学等化学学科;化学工程、机械工程、 学等化学学科;化学工程、机械工程、化工原 理等工程学科;以及其他应用学科。 理等工程学科;以及其他应用学科。
天然产物分离及分 析
概述
第一章 绪论 第二章 天然产物提取方法与技术 第三章 新型分离技术在天然产物分离中的应用 第四章 色谱技术在中药质量控制中的应用 第五章 紫杉醇的提取分离 参考书: 徐怀德,天然产物提取工艺学,中国轻工业出版社; 参考书 (1) 徐怀德,天然产物提取工艺学,中国轻工业出版社;(2) 田 颂九,色谱在药物分析中的应用, 颂九,色谱在药物分析中的应用,化学工业出版社
海洋生物材料
海藻:10000多种,抗肿瘤、防治心血管疾病、治疗慢性气管炎、驱 虫。 腔肠动物可从腔肠动物海葵中提取分离海葵毒素。 节肢动物有虾、蟹等,可从虾皮、蟹壳中提取分离甲壳素。 软体动物:包括螺、贝、乌贼等。活性物质有多糖、多肽、糖肽、毒 素等,它们分别具有抗病毒、抗肿瘤、抗菌、降血脂、止血和平喘等 生理功能。 棘皮动物:6000多种,包括海星、海胆、海参等。海参毒素有抗癌作 用。 爬行动物:海生的有海龟、海蛇等。 海洋哺乳动物:鲸鱼和海豚的脏器和腺体己制成多种药物。
3. 4. 5.
离子交换、化学沉淀、化学亲和、 化学方法:离子交换、化学沉淀、化学亲和、天然产物的结构修 饰和化学合成等。 饰和化学合成等。 生物亲和色谱 免疫色谱 生物方法:生物亲和色谱、免疫色谱等。 微波、超声波萃取、树脂吸附分离、微滤、超滤、纳滤、 新技术:微波、超声波萃取、树脂吸附分离、微滤、超滤、纳滤、 亲和膜分离、泡沫分离、超临界流体萃取、分子蒸馏、双水相分离、 亲和膜分离、泡沫分离、超临界流体萃取、分子蒸馏、双水相分离、 反胶束萃取等。 反胶束萃取等。
6.
天然产物次生代谢物的调控和生产技术, 现代生物技术:天然产物次生代谢物的调控和生产技术,微生物 工程和生物细胞组织培养工程技术生产某些珍贵次生代谢产物, 工程和生物细胞组织培养工程技术生产某些珍贵次生代谢产物,酶 工程技术,基因工程技术的应用等。 工程技术,基因工程技术的应用等。
天然产物开发利用概况
影响微波提取的因素
溶剂:微波提取要求被提取的成分是微波 自热物质,有一定的极性,对微波透明或 半透明。 提取功率:200-1000W范围内。 200-1000W 提取时间:微波提取时间与被测物样品量、 物料中含水量、溶剂体积和加热功率有关。 由于水可有效地吸收微波能,较干的物料 需要较长的辐照时间。
溶剂的选择
总则:相似相容原理 极性与浸出溶剂的选择; 水、一元醇和各种直链碳氢化合物; 水、一元醇和糖; 苷类化合物与水、醇关系;
提取设备
萃取法
萃取原理:
萃取设备
萃取技术
生物碱的纯化: (1) 改变溶液的pH,使生物碱在碱性条件下游离, 在有机溶剂中有高的分配系数,可以用有机溶剂 萃取与亲水性杂质分离; (2) 或以酸水处理含生物碱的有机溶剂,使生物碱 成盐,改变分配系数而转入水层,与亲脂性杂质 分离。 这样反复处理,可使亲水性和亲脂性杂质除去; 提高总碱的纯度。
2. 3.
多层次性:提取、分离、纯化、 多层次性:提取、分离、纯化、有机合成 复杂性:生物材料组成、 复杂性:生物材料组成、不稳定性
常用方法
1. 2.
研磨、高压匀浆、超声波、过滤、离心、干燥等。 物理方法:研磨、高压匀浆、超声波、过滤、离心、干燥等。 冻溶(用于细胞破碎 透析、超滤反渗析、絮凝、 用于细胞破碎)、 物理化学方法:冻溶 用于细胞破碎 、透析、超滤反渗析、絮凝、 萃取、吸附、制备色谱 吸附色谱法 分配色谱 吸附色谱法、 凝胶色谱 、 萃取、吸附、制备色谱(吸附色谱法、分配色谱法、凝胶色谱法)、 蒸馏、电泳、等电点沉淀、盐析、结晶等。 蒸馏、电泳、等电点沉淀、盐析、结晶等。
天然产物提取方法的选择
植物化学成分:分离新化合物、鉴定新化合物的 结构、发现新成分。 天然产物提取:从工业生产的要求和实验情况出 发,使生产工艺流程简单、经济和可行,还要使 提取收率高、产品质量高和成本低。 分离纯化:提取液中的成分复杂、目的物浓度较 稀、与目的物理化性质相似的杂质多,所以不宜 选择分辨能力较高的纯化方法。
相关文献资料来源
Natural Prodouct Report,1984,英国皇家化学会 Journal of NaturalProduct,美国化学会与美国生药学会合办 Phytochemistry,国际植物生物化学与天然有机化学的专业期刊 Journal of Asian Natural Product Research,中国和日本合办 The Archives of Pharmacal Research,韩国药学会主办 Journal of Natural Remedies,印度主办。 Journal of Essential Oil Research,美国主办o Phytochemieal Analysis,英国主办。 Phytochemical Reviews,英国主办,欧洲天然产物学会会刊。 Phytomedicine,国际植物疗法和植物药理学杂志,德国主办。 药学学报,中国药学会主办o 化学文摘(CA) Scirus-for scientific informationonly。 美国化学会网站,网址:http://www.chemistry.org。 英国皇家化学会网站,网址:http://www.rsc.org.
研究对象的确定
总则:选题应与社会发展和需求密切相关,围绕天然产物 研究的趋势和方向确定所研究的天然产物对象。 根据古代医学典籍、民族医学实践提供的资料或民间经验 和临床观察确定研究对象; 根据当地植物样品随机选取研究对象; 根据天然产物成分信息确定研究对象; 在已有的天然产物、医药学及相关科学研究成果的基础上, 通过大量的文献检索确定研究对象; 根据市场商品要求确定研究对象。
第一章 绪论
1. 2. 3. 4. 5.
天然产物提取的特点 天然产物的开发利用 天然产物提取的技术进展 天然产物提取过程的选择 天然产物分析的特点
天然产物提取的特点
天然产物化学:天然产物化学是研究动物、植物、 昆虫、海洋生物及微生物代谢产物化学成分的学 科,甚至包括人体许多内源性成分的化学研究, 它是在分子水平上揭示生命奥秘的重要科学。 天然产物提取是运用化学工程原理和方法对组成 生物的化学物质进行提取、分离纯化的过程。
空化效应
通常情况下,介质内都或多或少地溶解了一些微 气泡,这些气泡在超声波的作用下产生振动,当 声压达到一定值时,气泡由于定向扩散而增大, 形成共振腔,然后突然闭合,这就是超声波的空 化效应。 这种增大的气泡在闭合时会在其周围产生高达几 千个大气压的压力,形成微激波,它可造成植物 细胞壁及整个生物体破裂;而且整个破裂过程在 瞬间完成,有利于有效成分的溶出。
超声波提取
超声波:20KHz。 利用超声波具有的机械效应、空化效应及 热效应,通过增大介质分子的运动速度、 增大介质的穿透力以提取生物有效成分的 方法。
机械效应
超声波在介质中的传播可以使介质质点在其传播 空间内产生振动,从而强化介质的扩散、传质, 这是超声波的机械效应。 超声波在传播过程中产生一种辐射压强,沿声波 方向传播,对物料有很强的破坏作用,可使细胞 组织变形、植物蛋白质变性;同时,它还可给予 介质和悬浮体以不同的加速度,且介质分子的运 动速度远大于悬浮体分子的运动速度,从而在两 者之间产生摩擦,这种摩擦力可使生物分子解聚, 使细胞壁上的有效成分更快地溶解于溶剂之中。
细胞壁的破坏方法
风干法:在通风良好不见直射阳光的条件下风干 开始时,由于外界空气的蒸汽压或相对湿度较低, 细胞壁先失水,随后细胞质的液泡也要失水,细 胞液的浓度不断增高,并使涨压减低并逐渐萎蔫, 终致细胞受到破坏而死亡。 加热干燥法:将新鲜原料切片后加热干燥,在干 燥时水分急剧蒸发,细胞内原生质和蛋白质凝固、 变性、细胞萎缩,使细胞膜和细胞壁破坏,改变 细胞组织的渗透性。 机械法:球磨法、高压匀浆、超生法。 非机械法:酶解法。
根据生产原料 根据生物微观结构 根据天然产物的化学结构与化学性质 多技术组合 提取方法的前后统一
天然产物加工的主要过程
粉碎 初步纯化:各种沉淀法如盐析法、有机溶 剂沉淀、化学沉淀,树脂吸附法、膜分离 法、浓缩和脱盐。 高度纯化: 成品加工:干燥和结晶
第二章 天然产物的提取方法与技术
天然药物的研究 (1) 选定研究对象、(2) 生物材料采集和品种鉴定、 (3) 文献资料调研、(4) 化学成分预试验、(5) 活性 提取部位和活性化合物跟踪分离和结构鉴定、(6) 活性成分结构改造和构效关系、(7) 药理、(8) 毒 理、药物代谢动力学、(9) 制剂工艺(处方及工艺、 质量分析与控制、稳定性实验、生物利用度)、 (10) 临床实验、(11) 中试、(12) 正式生产等步骤。
原料的前处理
除杂、洗涤、切割。 原料的干燥。 原料的粉碎。 发酵和水解处理。 脱脂处理。 含有挥发性有的原料处理。 以酶和蛋白质为主要成分的原料处理。
传统的提取方法
提取的原理:渗透、溶解、分配、扩散。 影响因素:粉碎度(20-60目)、提取温度 (<100℃)、浓度差、提取时间(0.5-1h)。 浸出溶剂:水、亲水有机溶剂、亲脂性有 机溶剂。
wenku.baidu.com
动物原料的提取
角类和骨类:角类原料常用的有犀牛角、羚羊角飞水牛角、 鹿茸等。骨类原料有虎骨、豹骨等。动物角类和骨类都是 由结缔组织所构成的,角类实质上是动物裸露在外的骨, 结构上没有太大的区别。骨和角的组织很致密很坚硬,这 种坚硬的组织是由胶蛋白所组成的胶原纤维所构成,它的 基质是由磷酸钙和碳酸钙所组成。由于这种原因这类原料 在加工前需要粉碎得细一些,只有这样才能较顺利地把有 效成分提取出来。 皮类原料:常用的有驴皮、黄牛皮和猪皮等。这类原料的 组织是由胶质蛋白所组成,多用于制备阿胶、黄明胶和新 阿胶。这类原料应用新鲜皮类,在加工时应先破碎,再用 匀浆机类的设备制成浆状物再进行加热煮制,这样可以缩 短煎煮时间,提高质量。
植物原料的提取
根:中药材中的根类药材比较多,如人参、丹参、玄参、 三七、大黄等。含有淀粉较多,不宜加热提取。 茎:粉碎后乙醇提取。 树皮与茎皮:含有胶质,用乙醇提取。 干果:含有果胶,用有机溶剂提取。 种子:破坏细胞壁,然后压榨提取。 花:干燥后细胞壁自动破坏,可以直接提取。 花粉:发酵后提取。 叶子:粉碎后提取或者用石油醚除去表面蜡层以后提取。 不带根的草本植物:粉碎后直接提取。
微波提取
微波:300MHz-30GHz。 特点:设备简单、适用范围广、萃取效率高、选 择性强、重现性好、节省时间、节省溶剂、节能、 污染小等众多优点,应用范围已从最初的环境分 析样品制备迅速扩展到食品、化工和农业等领域。 微波技术用于:提取生物活性成分已涉及到几大 类天然化合物(挥发油、苷类、多糖、萜类、生物 碱、黄酮、单宁、甾体及有机酸等)。
天然产物提取中的破乳化
变型法:针对乳状液类型和界面活性剂的类型,加入相反 的界面活性剂,使乳状液转型,在未完全转型的过程中将 其破坏。 反应法:如已知乳化剂种类,可加入能与之反应的试剂, 钠皂加入钙盐等。对离子型乳化剂,因其稳定性主要是其 双电层维持可以加入高价电解质,破坏其双电层和表面电 荷,使乳状液破坏。 物理法:加热是常使用的方法。 离心法:主要是利用相对密度差异促使分层。离心和抽滤 中不可忽视一个个液滴压在一起的重力效应,它足以克服 双电层的斥力,促进凝聚。
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