固液萃取

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石油醚:石油醚是一种非极性提取剂, 其溶解的选择性较强,可溶解药材中的脂肪油、 蜡等成分,少数生物碱亦能被石油醚溶解,但 对药材中的其他成分几乎不溶。在制药生产中, 石油醚常用作脱脂剂。
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2.提取辅助剂 凡加入提取剂中能增加有效成分的溶解度 及制品的稳定性或能除去或减少某些杂质的试 剂称为提取辅助剂。例如,提取生物碱时加入 适量的酸,由于酸能与生物碱形成可溶性的生 物碱盐,因而有利于生物碱的提取;又如,提 取甘草制剂时加入氨溶液则有利于甘草酸的提 取等。
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单味药的提取:单味药提取物的化学成分,大 多数尚不清楚,或不完全清楚,但从中医临床 疗效的实践要比单体化合物的作用好得多,制 备的成本也较低。单味药提取是中药制剂加 工的一项重要提取方法,不仅适用于单方成药 的制剂(如五味子、刺五加、益母草等),而且 适用于复方成药制剂的生产。
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例如,制备银黄片和银黄注射液,分别用金银 花和黄芩的单味提取物先制备两个中间品, 前者以绿原酸,后者以黄芩苷含量控制质量, 然后配料压片或制备注射液。特别是制备注 射液,为了防止复方提取中形成沉淀,大多数 复方的注射剂,都需在前处理过程中进行单 味药提取。其他如甘草浸膏、大黄流浸膏、 远志流浸膏等还可供调剂用。
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提取剂能否润湿药材表面,并渗透进入到细 胞组织中,取决于提取剂对物质的润湿性以及 该物质与提取剂间的界面张力。一般情况下, 非极性提取剂不易从含有大量水分的药材中提 取出有效成分,极性提取剂不易从富含油脂的 药材中提取出有效成分。对于含油脂的药材可 先用石油醚或苯进行脱脂,然后再用适宜的提 取剂提取。
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例如,制备银黄片和银黄注射液,分别用金银 花和黄芩的单味提取物先制备两个中间品, 前者以绿原酸,后者以黄芩苷含量控制质量, 然后配料压片或制备注射液。特别是制备注 射液,为了防止复方提取中形成沉淀,大多数 复方的注射剂,都需在前处理过程中进行单 味药提取。其他如甘草浸膏、大黄流浸膏、 远志流浸膏等还可供调剂用。
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氯仿:氯仿是一种非极性提取剂,能溶 解药材中的生物碱、甙类、挥发油和树脂等 成分,但不能溶解蛋白质、鞣质等成分。氯 仿具有防腐作用且不易燃烧,但有强烈的药 理作用,故一般仅用于有效成分的提纯和精 制。
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乙醚:乙醚是一种非极性有机提取剂, 可与乙醇等有机溶剂任意混溶。乙醚溶解的选 择性较强,可溶解药材中的树脂、游离生物碱、 脂肪、挥发油以及某些甙类等成分,但对大部 分溶解于水的成分几乎不溶。乙醚具有强烈的 生理作用,且极易燃烧,故一般仅用于有效成 分的提纯和精制。
△π △π
浓溶液
纯水
浓溶液
纯水
浓溶液
纯水
(a) 渗透
(b) 渗透平衡
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(c) 反渗透
在湿润和溶解过程中,固体内形成的浓溶液中 的溶质将向固体表面扩散,并通过扩散边界层 扩散至溶液主体中。一般情况下,溶质由固体 表面传递至溶液主体的传质阻力远小于溶质在 固体内部的扩散阻力。
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此外,在提取过程中还存在提取剂由
溶液主体传递至固体表面,再由固体表
面传递至固体内部的扩散过程,该过程
的速率较快,一般不会成为提取过程的
速率控制步骤。
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2.提取速率
NK SCm
N—单位时间 NK SCm 内传递至溶液主体 NK SCm的溶
质 的 量 , kmol·s-1 ; K— 总 传 质 系 数 ,
ms-1;S—接触表面积,m2;△Cm—固 相与液相主体中 NK SCm 有效成分的对数平均浓
1.常用提取剂 适宜的提取剂应对天然产物中的有
效成分有较大的溶解度,而对无效成分 应少溶或不溶。此外,提取剂还应无毒、 价廉,且易于回收。常用的提取剂有水、 乙醇、丙酮、氯仿、乙醚、石油醚等。
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水:水具有极性大、溶解范围广、价廉等特点,是最
常用的提取剂。水可提取药材中的生物碱盐类、甙、
苦味质、有机酸盐、甙质、蛋白质、糖、树胶、色素
如含生物碱的中药与甘草配伍,生物碱与甘草 酸产生沉淀,生物碱就可能提取不出来。黄连 等中的小檗(bo)碱与黄芩苷产生沉淀,生物碱 与金银花中的绿原酸发生沉淀,大黄鞣质与栀 (zhi)子、茵陈之间也有沉淀产生。上述现象 提示我们在中药的复方提取过程中应该考虑是 采用分提工艺,还是采用合提工艺。
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有效成分:指有药理活性、能产生药效 的物质。如生物碱、苷类、挥发油等。 有效成分一般有一定的分子式或结构式 和理化常数,又称为有效单体。如果是 尚未提纯(或纯化)成单体的称为有效 部位,应能反映一定的活性指标。
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辅助成分:指本身没有特殊疗效, 但能增强或缓和有效成分作用的物 质。强洋地黄中的皂苷可帮助洋地 黄苷溶解或促进其吸收,发挥其强 心作用。
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固液提取是利用有机或无机溶剂将固体原料中 的可溶性组分溶解,使其进入液相,再将不溶 性固体与溶液分开的单元操作,其实质是溶质 由固相传递至液相的传质过程。目前,固液提 取在制药生产中有着广泛的应用,如中草药有 效成分的提取,滤饼或固体物的洗涤等。
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固体原料(药材)中的源自文库溶性组分称为溶 质,不溶性组分称为载体。用于溶解溶质 的溶剂称为提取剂或浸取剂,提取后所得 的液体称为提取液或浸取液,提取后的载 体和残余的少量溶液称为残渣。
、多糖类(果胶、粘液质、菊糖、淀粉等)、以及酶和
少量的挥发油等。但由于水的选择性较差,因而提取
液中常含有大量的无效成分,从而给制剂带来一定的
困难。此外,部分有效成分(如某些甙类等)在水中会
发生水解。
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乙醇:乙醇的溶解性介于极性与非极性 溶剂之间。有时采用乙醇与水的混合液作为提 取剂,可从药材中选择性地提取某些有效成分。 研究表明,含量大于90%的乙醇适用于提取药 材中的挥发油、有机酸、树脂、叶绿素等成分; 含量为50~70%的乙醇适用于提取生物碱、甙 类等成分;含量小于50%的乙醇适用于提取苦 味质、蒽醌类化合物。
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(3) 扩散阶段 提取剂溶解有效成分后,形成的浓
溶液具有较高的渗透压,从而形成扩散 点,其溶解的成分将不停地向周围扩散 以平衡其渗透压,这正是提取过程的推 动力。在固体外表面与溶液主体之间存 在一层很薄的溶液膜,其中的溶质存在 浓度梯度,该膜常称为扩散边界层。
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渗透压


△P>△π 膜
1.提取过程的阶段划分 植物性药材的提取过程一般可分为润
湿、渗透、溶解、扩散等几个阶段。
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(1) 润湿与渗透阶段 新药材的细胞中,含有多种可溶性物质和
不溶性物质。药材经干燥后,内部水分大部分 被蒸发,故细胞萎缩。当药材被粉碎时,一部分 细胞可能发生破裂,其中所含的成分可直接提 取。而大部分细胞在粉碎后仍保持完整状态, 当与提取剂接触时被提取剂所润湿,同时提取 剂通过毛细管和细胞间隙渗透至细胞组织内。
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(2) 溶解阶段 提取剂进入细胞组织后,与药材
中的各种成分相接触,并使其中的可 溶性成分转入到提取剂中,该过程称 为溶解。
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药物成分溶解于提取剂的过程可能是 物理溶解过程,也可能是使药物成分溶 解的反应过程。药材的种类不同,其溶 解机理有很大差异。一般情况下,水能 溶解晶体和胶质,故其提取液多含胶体 物质而呈胶体液,乙醇提取液含胶质较 少,而亲脂性提取液则不含胶质。
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三、天然产物提取的类型
我们仍然以中药为例, 中药提取可分为单体成分 提取、单味药提取和中药 复方提取三种类型。
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固液提取 单体的提取:指提取物的纯化。若某些药材的有
效成分有特殊疗效、化学结构、理化性质、药 理、毒性均已明确,含量可观,技术经济合理, 可以进行单一成分的提取、分离、精制。如齐 墩果酸、豆腐果苷、黄连素、石吊兰素等,都 可纯化制成片剂。又如天花粉、一叶秋碱、黄 藤素等可纯化制成注射液。许多单体的制剂有 利于稳定性与安全性,但是有些药物纯化后不 如单味药的有效部分提取物疗效好。
第一章 固液萃取
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一、概述
萃取是利用混合物中各组分在某溶剂中的 溶解度差异来分离混合物的一种单元操作。 用溶剂分离液体混合物的萃取操作称为液液 萃取,而分离固体混合物的萃取操作则称为固 液提取或浸取,此外,以超临界流体作为萃取 剂的萃取操作称为超临界流体萃取。
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萃取在制药化工生产中有着广泛的应用 。例如,中药有效成分的提取,沸点相 近或相对挥发度相近的液体混合物的分 离,恒沸混合物的分离,热敏性组分的 分离等。
度差,kmolm-3。
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Cm
C2 C1 ln C2
C1
△C2、△C1—分别为提取开始和终了时固相 与液相主体中有效成分的浓度差,kmolm-3

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总传质系数与药材及提取剂的性质 以及溶液的流动状态等因素有关,其 值可根据经验选取或在小试设备中通 过实验测得。
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固液五提、取常用提取剂和提取辅助剂
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无效成分:指本身无效甚至有害的物质。 如脂肪、淀粉、蛋白质等,往往影响提 取效果、制剂的稳定性、外观和药效等。 组织物:指构成药材细胞或其他不溶性 物质。如纤维素、栓皮等。
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药材的有效成分和辅助成分是提取的主要对 象,无效成分和组织物应尽量分离除去,因 此这是产处理的必要步骤。但应注意,所谓 无效成分只是相对概念。如鞣质在没食子酸 或五倍子中是收敛的有效成分;在大黄泻下 而起止泻作用的辅助成分;在注射剂中多为 无效成分。
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值得注意的是:中药中同时存在多种复杂的混合 物,各成分之间的相互影响,有时会产生增溶 现象,即增大欲提取成分的溶解度。如油脂类 杂质可使不溶于石油醚的香豆素溶解,含麻黄 的方剂中如有葛根则麻黄碱的含量将增加。
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中药成分间存在的这种助溶、增溶作用可 部分解释为在中药中含有某些可降低溶液表 面活性的物质,如皂苷、树胶、蛋白质等, 这些表面活性物质的浓度较高时,就会在溶 液中聚合成“胶团”,而原来在水中不溶解 或部分溶解难的物质分子可以钻进胶团的内 部,分部在胶团的中心或夹缝中,结果使溶 解度显著地增高。
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此外,中药汤剂属于胶体溶液,由许多难溶 物质的分子组成的微粒混悬于介质中成为溶 胶或粗分散体系,也是使物质在溶液中含量 增加的一个重要因素。但有时各成分之间又 可能相互作用生成难溶性化合物,从而改变 欲提取成分的溶解性能而导致提取效果不好 或提取率下降。这一问题在复方研究中更为 突出。
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提取时首先要使固体原料与提取剂充分 混合,并保持良好的液固相接触状态。 经一定时间的提取后,将提取液与残渣 分离开来。最后将溶质从提取液中分离 出来,并对提取剂进行回收处理。
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二、天然产物成分的分类
以中药材为例,中药材的成分比较复杂, 不仅复方如此,就是单味药也是如此。所 含成分按其生物活性可分为有效成分、辅 助成分、无效成分和组织物。
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提取产物是制剂成型的粗制品,也称为提取物。由提取 物制成各种剂型的后期过程各有不同,有按一定质量 标准加工制成煎膏剂、酒剂、酊剂、浸膏、流浸膏等 剂型;有通过浓缩干燥制成一定规格的半成品,以便 制成片剂、冲剂等剂型;有通过适当加工、制成软膏 、栓剂等其它剂型;也有需要精制加工,纯化有效成 分,制成注射剂等剂型。
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中药复方提取:从古至今,中药复方一直占重要地位, 在中医临床实践中基本上都是使用复方,以其综合成 分,作为整体而起作用。例如四逆汤是由附子、肉桂 、干姜、甘草组成。附子含乌头碱毒性极大,但经煎 煮,一方面由于水解可降低毒性,而另一方面甘草中 的甘草酸与乌头碱可形成复盐,在体内逐渐分解而起 作用。实验证明四逆汤的LD50只有单味附子的1/4, 许多复方药,如补中益气汤、麻杏石甘汤、大黄牡丹 汤、补阳还五汤等,都是以其整体发挥作用的。
四、天然产物有效 成分的提取过程及机理
天然产物可分为植物、动物和矿物三大类。矿 物材料无细胞结构,其有效成分可直接溶解或分 散于提取剂中。动物性材料的有效成分一般为蛋 白质、激素和酶等大分子物质,因分子量较大,故 难以透过细胞膜,所以提取时应首先破坏其细胞 膜。植物性材料的有效成分的分子量一般比无效 成分的分子量要小得多,故提取时有效成分需透 过细胞膜,而无效成分则实应用文留档 在细胞内。
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