固液萃取技术

– 化学萃取主要用于氨基酸、抗生素和有 机酸、生物碱等生物产物的分离.
– 外消旋体的拆分，有时为化学萃取法。
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二、分配定律与分配平衡
• 1 溶质的分配定律（ Nernst ）：
– 在恒温恒压条件下，溶质在互不相溶的
两相中达到分配平衡时，如果其在两相
中的相对分子质量相等（以同一中分子
• 一般认为浸取经历三阶段： –浸润阶段 –溶解阶段 –扩散阶段
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浸取的三阶段
• （1）浸润阶段:药材与溶剂混合时，溶剂首 先附着于药材表面使之润湿，然后通过毛细 管和细胞间隙进细胞组织内部。
• （2）溶解阶段：溶剂进入细胞后，可溶性成 分逐渐溶解，溶质转入到溶剂中。
1 机械效应超：声SW提在取溶的剂原中理的传播使介质质点沿
着一定方向振动，强化介质的扩散、传质。
SW产生的辐射压强→使物料细胞变形、蛋白 变性。
SW给予溶剂、悬浮体的加速度，使得两者产 生摩擦力↑， 使分子解聚 ，有效成分溶解。
2 空化效应：
溶剂中溶解的气泡→在SW振动→气泡定向
扩散变大↑→产生共振腔→突然闭合，即空化效
法 3．渗漉法 4．回流法 5．索氏法
• 新型三种形式：1．超临界流体萃取 法 2．超声提取技术 3．微波萃 取技术
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浸取工艺
• 单级浸取工艺：包括单级回流、单级循 环
• 多级浸出工艺： • 逆流浸出工艺
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浸取设备
形式存在），则其在两相中的平衡浓度
之比为常数。
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•即
K c1
1
c2
•
c1 K c2
2
• K 称为分配系数
• C1—平衡时萃取相中溶质的浓度 mol/cm3
• C2—平衡时料液相溶质浓度 mol/cm3
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• 由热力学理论可知，应用上式的条件是：
– 1.必须是稀溶液 – 2.溶质对溶剂的互溶没有影响； – 3.必须是同一种分子类型，即不发生缔合或
较大介电常数的溶剂：水、乙醇、乙腈→被加 热；
极性小的芳香、脂肪族化合物、CO2、CCl4等 对MW吸收性能差， 不被加热。
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微波技术在中药提取中的 应用
微波提取中药的的实例：
提取 成分
魁蒿叶挥发油 提取率（%）
板蓝根多糖 提取率（%）
麻黄生物碱 提取率（%）
方法 微波法 蒸馏法 微波法 回馏法 微波法 回馏法 含量 0.75 0.60 3.47 0.81 0.49 0.18
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3．物理萃取(Physical extraction)
– 物理萃取即溶质根据相似相溶的原 理在两相间达到分配平衡的萃取， 萃取剂与溶质之间不发生化学反应。
– 物理萃取广泛应用于抗生素及天然植物 中有效成分的提取过程
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4．化学萃取(Chmical extraction)
– 化学萃取则利用萃取剂与溶质之间 的化学反应生成复合分子，向萃取 相分配而实现溶质转移。
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微波提取法与常规法提取辣椒素的比较
方法 条件
与结果
室温浸 渍
45℃温浸
微波提取
溶剂
时间(分钟) 标准加入量(mg)
回收量Biblioteka Baidumg) 回收率(%)
95%乙醇 1080 2.0 1.85 92.5
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丙酮 180 2.0 1.91 95.5
65%乙醇 20 2.0
1.97 99.5
2. 要求物料有吸水性，即溶剂的介电常数较 大，如水等
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固液萃取技术
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第一节 基本概念和分配定律
• 一、基本概念 – 萃取、
唐门高手 在异世 http:/ /www .9laidu.net/ 0/49/
– 反萃取、 – 物理萃取、 – 化学萃取 • 二、分配平衡、分配定律
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一、基本概念
1.萃取（Extraction）
0.67
7.39 2022/3/22
3.04
39
1100
0.64
影响超声提取（SWE）的因 素
3. 温度对提取效果的影响
杜仲叶的水溶性成分的提取参数比较
温度/℃ 得率%
频率/kHz
时间/mim
固溶物含量 %
20~30 0.81
26
45
17.0
40~50 1.10
26
45
18.6
50原~因60： T ↑，水中小气2泡6（空化核增多），4对5产生空化作用有利。
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• 3）扩散阶段：进入细胞组织内的溶剂逐渐形 成浓溶液，高于细胞外浓度，产生了浓度差， 溶质不断地向外扩散，直到内外浓度相等达平 衡为止
• 浸取的速率取决于该阶段。
• 如将药材粉碎至一定粒度，将加速扩散速率。
• 浸取得推动力是浓度差
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二、浸出方法
• 传统的五种形式：l．煎煮法 2．浸渍
吸收性: 水（发热）
③热特性:MW→ 物体内部吸收微波转化→热
能，对202物2/3/料22 加热，使内外温度相等。
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④非热特性（生物效应）：微生物内H2O在 MV作用下产生极性震荡→细胞膜结构破裂、 细胞分子间氢键松弛 → 生存环境遭到严 重破坏→细胞死亡， 实现了低温灭菌
微波由微波发生器产生，国际公约规定下列频 率用于工业、民用和科学研究： 915MHz、2450MHz、5800MHz、 22125MHz、
应。产生很高压力↑→细胞壁瞬间破裂，利于成
分溶出。 2022/3/22
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超声提取的原理
3 热效应：
SW在溶剂中传播是能量传递过程，声能被 介质吸收转化成热能，导致介质和药材组 织升温，加快成分溶解速度。
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超声提取（SWE）的特 点
1.不需加热，节省能源，热敏成分不破坏。 2. 提取效率提高，药材资源不浪费。 3. 省溶剂。 4. 物理变化，成分活性不受影响。 5. 时间短，省时，杂质少，成分含量高
– 固液-萃取 – 液液-萃取
• 根据萃取剂的性质分为：
– 溶剂萃取 – 超临界流体萃取 – 双水相萃取
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第二节 固液萃取
• 液固萃取通称为浸取或浸出 （Leaching），是用某种溶剂把目标物 质从固体原料中抽提到溶液中的过程。
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一、浸取原理
– 用萃余相中溶质总量与原始料液中溶质总量 之比表示。
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四、分离因素
• 也称选择性系数
• 在同一萃取体系内，两种溶质在同样条 件下分配系数之比，β≠1是实现萃取的
必要条件。CA1 C A2 K A
CB1 CB2 K B
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五、萃取的分类
• 根据萃取操作的两相相态不同分为：
• 在两相中各种形式的溶质的比为分配比 （D-表观分配系数）。D随浓度、温度 及其它溶质的不同而变。
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三 、萃取率
• 萃取率：表示一种溶剂对某种 溶质的萃取能力
萃取相中溶质总量 原始料液中溶质总量
100％
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• 萃余率：一种溶剂对某种溶质的萃取能 力的另一种表示方式。
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微波提取法与常规法提取红景天苷的比较
方 法
结果 溶剂
时间(分钟) 产率(%)
蛋白(mg/g)
微波提取
水 10 0.193 9.04
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煎煮
回流
水 180 0.16 37.33
70%乙醇 120
0.189 14.54
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微波提取中药成分的评价与存在问题
1. 适合对热稳定成分：生物碱、黄酮、苷类 等, 不适合蛋白质、肽类等不稳定的化合物。
我国:2450MHz
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微波技术提取原理
• 微波提取（Microwave -Asisted Extraction .MAE）原理：基于微波的热特性： ①介电加热：永久偶极分子在2450MHz电磁场 产生高频共振， 分子超高速旋转→动能↑→导致T↑；
②离子传导：离子在MV作用下→高速运动，摩 擦→热量。
是中药提取新技术 近年用于中药制剂质量控制如:
1995年版《中国药典》：收载超声提取的中药品种117 种
2000年版《中国药典》：收载超声提取的中药品种232 种
超 声 波 提 取 （ supersonic wave extraction SWE ） ： 利用超声波具有的机械效应、空化效应及热 效应，通过增大溶剂（介质）分子的运动速度， 增20大22/3溶/22剂的穿透力，提取中药中有效成分的方34法。
解离。
• 分配定律是萃取操作、色谱学的理论基 础和依据。
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分配定律热力学理论解 释
• 当溶质在互不相溶的两相中达到平衡 时，根据热力学理论，在恒温恒压下， 溶质在两相中的化学位（μ）相等， 即
•
μ1=μ2
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• 在多数情况下，体系复杂，溶质常常有 解离、缔合、络合等反应，浓度比较大， 此时体系不完全服从分配定律。
浸泡48h 5.43
回流2h 0.15
煎煮3h 38
热水/碱溶法
影响超声提取（SWE）的因素
1. 时间的影响 一般10~100分钟,时间↑,提取效果↑。 例外：益母草碱 40mins含量最高。
2.频率对提取效果的影响
频率/kHz
总蒽醌/大黄
黄连素/黄连
黄
芩苷/黄芩
20 8.12
0.95 3.49
800
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超声提取（SWE）的应用实例
成分/药材
芦丁/槐米 黄连素/黄连 益母草碱 蒽醌/大黄 多糖/金针菇 皂苷20/2西2/3洋/22参
超声提取
时间 (min) ( %)
40 22.5
30 8.12
40 0.25
10 高于
40 高于
含量
其他方法
时间(小时) 含量 ( %)
浸泡48h 12.23
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（二）微波技术（MW）
微波：微波（microwave .mw）是波长
1~0.001m，频率在300MHz—300GHz的电
磁波
微波的特性：
①似光特性：直线传播
②穿透特性：微波辐射在不同的物体表面有
三种不同的特性
反射性: 金属.入射角=反射 角，不发热
穿透性: 某些非金属（透明体）不发热
– 当完成萃取操作后，向萃取相中加入另 一种萃取剂（如不同pH的水相），将 目标产物从萃取相转入到第二种萃取剂 中的萃取操作称为反萃取，第二种萃取 剂称为反萃取剂。
唐门高手在异世 http://www.9laidu.net/0/49/
– 反萃取操作是为了进一步纯化目标产物 或便于下一步分离操作。
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• 间歇式设备 • 连续式设备—移动床
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（一）超声提取技术（UWE、SWE）
（参考有关中药提取分离的书）
超声波（supersonic wave 或ultrasonic wave）： 频 率高于20kHz，人的听觉阈以外的声波。
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– 对于一个完整的萃取过程，常常在 萃取和反萃操作之间交替进行，并 增加洗涤操作，洗涤操作的目的是 除去与目标产物同时萃取到有机相 的杂质，提高反萃液中目标产物的 纯度。
– 从雪花莲中提取加兰他敏，其中还 有石蒜碱、伪石蒜碱、多花水仙碱 等生物碱
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• 萃取是依据目标物在互不相溶的两 相中分配不等的原理，利用液体或 超临界流体为溶剂，使混合物中目 标物完全或部分分离纯化的操作。
• 萃取是传质的过程。 唐 门高手 在异世 http ://www .9laid u.net/ 0/49/
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2.反萃取（Back extraction）
1.11 T ↑↑，水泡中蒸汽1压9P.↑1↑，使气泡闭合时缓冲了空化
18.00~29020作22用/3/。22对水而言26，1最8佳.3温度是60℃。45
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超声提取对有效成分性质的影 响
对中药中的成分(小分子)的提取无影响，但对 生物大分子如蛋白、多肽、酶的提取可破坏其结构， 尽而影响生物活性。