第一节溶剂提取法
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常用溶剂的极性大小顺序
水>甲酸>二甲基亚砜>甲醇>乙醇>正丙醇 >丙酮>正丁醇>乙酸乙酯>乙醚>氯仿>苯 >四氯化碳>正己烷≈石油醚 正丁醇后所有有机溶剂都为亲脂性。 三类溶剂间互溶情况 水和亲水性有机溶剂可互溶; 水和亲脂性有机溶剂间不互溶; 有机溶剂间除甲醇和石油醚不互溶外,其它均 互溶。
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3、甘油与丙二醇 可用作浸提辅助剂,主要用于皂苷的提取。 4. 表面活性剂 降低原料与溶剂间的表面张力有利浸润。
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二、浸提的传质过程
溶剂提取法涉及一系列质量传递过程,其 中包括溶剂的流动、渗透、溶质溶解、扩散等。 一般将提取过程简单分为以下几步:
浸润与渗透阶段
解吸与溶解阶段 扩散与臵换阶段
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2.解吸与溶解阶段
解吸: 植物细胞中各种成分间的亲和力解除而转入 浸提溶剂中; 溶解: 经解吸的各种成分溶解于溶剂中,使细胞膜 内外产生浓度差和渗透压差。
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3.扩散与置换阶段 当溶剂溶解大量植物成分后,细胞内液体 浓度显著增高,使细胞内外出现浓度差和渗透 压差。因此,细胞外侧稀溶液向细胞内渗透, 细胞内高浓度的液体也不断地向周围低浓度方 向扩散,至内外浓度相等,渗透压平衡时,扩 散终止。 因此,浓度差是渗透或扩散的推动力。
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⑤生物碱:多数游离的生物碱是亲脂性化合物, 与酸结合成盐后,能够离子化,加强了极性, 变为亲水物质,这些生物碱称为半极性化合物。
⑥鞣质:多羟基的化合物,为亲水性的物质。 ⑦油脂、挥发油、蜡、脂溶性色素:都是强亲脂 性的成分。
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(三)溶剂的极性
溶剂极性大小的实质是介电常数,介电常 数大的溶剂极性大,介电常数小的溶剂极性小。 根据极性大小,溶剂可分为极性溶剂、中等 极性溶剂、非极性溶剂。
溶剂用量多,浓缩费时长; 溶剂用量少,提取率低或提取次数多。 一般用量为原料的6-8倍。
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2.浓度差
原料组织内外的浓度差越大,扩散推动力 越大,越有利于提高提取效率。 增加浓度差的办法: 搅拌 更换新溶剂 溶剂循环流动 流动溶剂
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(五)溶剂PH
根据浸出有效成分(部位)理化性质调整 浸提溶剂的pH值有利于有效成分提取。
1、 酸
常用的酸有:硫酸、盐酸、醋酸、酒 石酸、枸橼酸等。 用量不宜过多,以能维持一定的pH值 即可,以免引起不需要的水解。
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使生物碱游离便于有机溶剂浸提 使酸性成分成盐便于水中浸出完全 溶解内酯,便于内酯成分浸出 防止某些甙类水解
2、 碱
常用碱: 氨水:挥发性弱碱,成分破坏性小,宜控 制用量 碳酸钙、氢氧化钙 使用时注意:不宜用NaOH;一次性 加于最初少量浸提液中,不可在全部浸 提溶剂中加。
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2.中等极性溶剂及其提取特点
也称亲水性有机溶剂,能与水混溶。 如甲醇、乙醇、丙酮、丙二醇等。
它们既能溶于水,又能诱导非极性物 质产生一定的偶极距,即产生一定的极性, 使非极性物质的溶解度增加,因此对天然 有机化合物具有良好的溶解性,对动、植 物细胞穿透力强,提取成分比较全面。 其中乙醇最常用。
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第一章 天然有机化合物提取技术
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溶剂提取法 水蒸气蒸馏技术 升华法 /压榨法 分子蒸馏技术 超临界流体萃取法
分子印迹技术
微波辅助提取技术 超声波辅助萃取技术 酶法提取技术
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第一节
什么是溶剂提取法?
溶剂提取法
根据被提取成分在不同溶剂中的溶解度不 同,选用对有效成分溶解度大,对杂质成分溶 解度小的溶剂,从而将有效成分从植物组织中 溶解出来。
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如果溶剂选择不当,或植物组织中含有 有碍浸出的成分,润湿会遇到困难,溶剂就 很难向细胞内渗透。 从含脂肪油较多的植物组织中浸出水溶性成 分,应先进行脱脂处理。
用乙醚、氯仿等非极性溶剂浸取脂溶性成分 时,原料须先进行干燥。 为了帮助溶剂润湿原料,有时可于溶剂 中加入适量表面活性剂。
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四、影响提取效果的因素
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1.渗漉操作方法
湿润:用配制好的溶剂拌匀,植物原料吸收溶剂 后充分膨胀。 装桶:植物原料湿润一段时间后装入渗漉桶中 (或多功能提取罐)。 浸渍:装桶后缓缓加入溶剂,至高出原料面数厘 米,加盖放臵24-48时。 渗漉:浸渍后,开始慢慢放出浸出液,并且往原 料上面及时添加溶剂。
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2.注意事项:
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5.原料的粉碎度
理论上粒度小,渗出速率越大,但如果粒 度太小导致如下结果:
巨大表面能对料液成分有较大吸附性,使有效 成分损失; 组织细胞破裂过分使浸出杂质多; 微粉的聚集性使流动阻力增加,难于过滤。
因此, 需要选择适宜的粉碎度。
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应以不同药材、不同溶剂选择适宜粒度:
• • • •
溶剂为水: 溶剂为醇: 疏松药材: 坚硬药材:
亲水基团: 指与水有较大亲和力的原子团,如:氨基、 磺酸基、羟基、羧基、巯基等; 疏水基团: 也叫憎水基团或亲油基团,是指和油有较 大亲和力的原子团。 天然有机化合物分子结构中亲水性基 团多,则极性大;亲水性基团少,则极性 小。
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植物化学成分的极性估计
①葡萄糖、蔗糖:是分子较小的多羟基化合物, 具有强亲水性; ②淀粉:虽然羟基数目多,但分子太大,难溶于 水。 ③蛋白质和氨基酸:酸碱两性化合物,有一定程 度的极性,能溶于水。 ④苷类:分子中结合有糖基,比其苷元的亲水性 强,而苷元则属于亲脂性强的化合物。
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(三)提取时间的影响
一般而言,提取率与提取时间成正比,以扩散达 到平衡的时间t即可。 太长时间会导致有效成分酶解、大量杂质溶出等。 因此,正确掌握提取时间是非常重要的,提 取时间的长短需根据具体情况而定,一般而言, 热水提2~3h,乙醇加热回流提取1~2h为宜。
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(四)溶剂用量和浓度差 1.溶剂用量
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非极性溶剂的提取特点
选择性强,可提取亲脂性成分,如油脂、挥发油、 蜡、脂溶性色素等, 不能或不容易提出亲水性杂质。 它们渗透植物组织的能力较弱,往往需要长时间 反复提取才能提取完全。 如果原料中含有较多的水分,会降低溶剂的穿透 力,很难浸出其有效成分,因此要求原料较干燥。 因此,工业化生产时,直接应用这类溶剂有 一定的局限性。
乙醇
既能溶解一些水溶性成分,又能溶解一 些脂溶性成分。
20%:防腐 40%~50%:延缓酯类、苷类水解;可以沉淀 部分水溶性杂质,增强稳定性; 50%~70%:提取生物碱、蒽醌苷类、黄酮苷 类;沉淀更多水溶性杂质,增强稳定性;
75%:杀菌、精制浸提物;
90%以上:提取挥发油、树胶、树脂等。
(六)浸提压力 使部分细胞壁破裂有利浸出,加速溶剂 润湿、渗透、扩散、缩短浸提时间。 (七)新技术的应用 使提高浸提效率、提高提取溶液质量,浸 提时间大大缩短。 如超声浸提、微波浸提、胶体磨浸提等。
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三、溶剂提取方法
有浸渍法、渗漉法、煎煮法、回流提取法及 连续回流提取法等。 (一)浸渍法 将原料用适当的溶剂在常温或温热条件下浸泡, 溶出其中有效成分的一种方法。 冷浸法: 常温下进行,加入8-10倍量的溶剂浸渍。 温浸法: 在60-80℃温度下进行,水浴或蒸汽加热。
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1.浸润与渗透阶段
浸润:溶剂使植物润湿,并进入细胞间隙,细胞 膜膨胀,恢复通透性; 渗透:浸提溶剂的静压力及植物组织毛细管作用 使溶剂通过细胞膜及细胞组织渗透到细胞内部; 浸润与渗透的条件: 植物原料与溶剂间的亲和力 > 溶剂分子间内聚力 在大多数情况下,植物原料能被极性溶剂润湿。 因为植物原料中有带极性基团物质,如蛋白质、 果胶、糖类、纤维素等,能被水和醇等极性较强 的溶剂润湿。
宜粗粒、薄片; 宜粗粉(10-20目) 粗末 粗粉(20目)
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(二)提取温度的影响
提高温度是增大目标成分的溶解度、加快溶出速 率的有效途径。
温度过高可能会导致活性成分的湿热降解或异构
化,使含量或活性降低,改变临床疗效或出现毒 副作用等。 现在大多数提取采用加热煮沸或回流提取, 一般加热到60℃为宜,最高不超过100℃。
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一、提取溶剂的选择
(一)溶剂选择的依据 溶剂对有效成分溶解度大,对杂质溶解度小; 溶剂不能与欲提取成分起化学变化; 溶剂要经济、易得、使用安全等。
根据相似相溶原理,极性化合物倾向于 溶于极性溶剂,非极性化合物倾向于溶于非 极性溶剂,分子量太大的化合物往往不溶于 任何溶剂。
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(二)天然有机化合物的极性规律
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总的说来,只要植物化学成分的亲水 性和亲脂性与溶剂的性质相当,就会在 其中有较大的溶解度,即所谓“相似相 溶”的规律。这是选择适当溶剂从植物 中提取所需要成分的主要依据。
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(四)浸提辅助剂
加 入 目 的
增加浸提成分的溶解度; 提高浸提效能; 增加稳定性; 去除或减少某些杂质。
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促进生物碱的浸出:提高部分生物碱的 稳定性; 使有机酸游离,便于用有机溶剂浸提; 除去酸不溶性杂质等。
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甲醇
性质和乙醇相似,沸点较低(64℃),有毒性, 使用时应注意。
丙酮
是良好的脱脂剂,常用于脂溶性物质的提取和 分离,也具有防腐作用,但易挥发燃烧,且具有 一定毒性。 3.非极性溶剂及提取特点 也称亲脂性有机溶剂,不能与水混溶。这类 溶剂挥发性大,多易燃(氯仿除外),一般有毒。 如石油醚、乙醚、苯、乙酸乙酯等。
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工艺流程如下: 原料
适当粉碎 置于有盖容器中 滤过
加溶剂适量
密盖,时时振摇 常温暗处浸渍规定时间 合并 滤过
倾取
上清液
滤液 残渣
压榨
压榨液
静置24h
即得
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浸渍法优点: 适于提取有效成分遇热易被破坏及含淀粉、果 胶、粘液质多的样品。 浸出液的澄明度较好。 浸渍法缺点: 提取时间长,不宜用水做溶剂,常用不同浓度 的乙醇。 提取有效成分不完全,不适用于贵重或有效成 分含量低的原料的提取。
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(三)煎煮法 指用水作溶剂,将原料充分浸泡后 加热至沸,并保持微沸,使其有效成分 煎出的一种方法。 煎出液中杂质较多,且易霉变,一 些不耐热的挥发性成分易损失。 所用容器一般为陶器、砂罐,不宜 用铁锅,以免药液变色。
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工艺流程 原料
粉碎
加水浸泡 浸泡适宜时间, 合并煎出液
加热至沸
(一)原料的采集及粉碎度 1.原料基原的影响 原料品种的真伪,关系到提取物有效成分的含量 和制成成品的质量。
2.原料产地的影响
产地不同,同一种药材所含的有效成分不完全 相同,不能把地域性较强的“道地药材”和分布较 广的同源药材混为一谈。
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3.原材料采收季节的影响 植物在生长发育的各个时期,所含的有 效成分均存在较大的差别。采收季节不当, 有效成分含量低,影响产品质量。 4.原材料的贮藏 植物原材料贮藏不当易霉变、虫蛀等 含挥发油的药材因贮藏不当,就会氧化、分 解或自然挥发而使药效降低; 天然色素原材料会因光、热作用而失色。
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(二)渗漉法
将原料粉末装在渗漉器中,不断从渗 漉器上部添加新溶剂,使其渗透过药材, 自上而下流出浸出液的一种浸出方法。
类型 单渗漉法 重渗漉法 加压渗漉法 逆流渗漉法
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渗漉过程中应控制流速, 当渗滴液颜色极浅或渗 涌液的体积相当于原料 的10倍重时,便可认为 基本上已提取完全。
由于时间长,不宜 用水作溶剂,通常用不 同浓度的乙醇。
1.极性溶剂及其提取特点 指含羟基或羧基等极性基团的溶剂。 有水、甲酸、甘油、二甲基亚砜。
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百度文库
水作提取溶剂具有以下特点:
极性大,溶解范围广、经济易得。 浸出成分:生物碱盐类、苷、有机酸盐、 鞣质、蛋白质、树胶、水溶性色素、水溶 性多糖类、酶、少量挥发油。 缺点: 浸出范围广,选择性差,易浸出大量无 效成分造成后续工序困难,有时引起有效 成分水解或发生化学变化。提取液易霉坏 变质。
原料不宜太细,以免堵塞孔隙,防碍溶剂通过。 药粉装桶前要用溶剂拌匀,充分湿润。 装桶时原料的松紧及使用压力是否均匀,对渗漉的效 果的影响很大。 原料不宜装得过多,一般为桶的2/3。 原料填装好后,先打开浸出液出口,再加溶剂,否则 会因加溶剂造成气泡,冲动原料柱而影响浸出。 渗漉时要始终保持溶剂盖过原料面12厘米。 要控制适当的渗漉速度,一般每分钟:1-3ml/1kg原 料(慢渗),3-5ml/1kg原料(快渗)