（化工过程机械专业论文）乙醇动态浸取银杏黄酮的优化研究.pdf

t 天津科技大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成 果。除文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包括任何其他个人或集体己经发表或 撰写的成果内容。对本文研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：素硬两 日期：3 o g 年3 月二g 日 专利权声明 本人郑重声明：所呈交的论文涉及的创造性发明的专利权及使用权完全归天津科技 大学所有。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：童妓确 日期：a 。，粤年玉月迎日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向 国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权天 津科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影 印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密口( 请在方框内打“v ”) ，在 年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密 刁( 请在方框内打t v ”) 。 作者签名：丧漱明 日期：0 ，善年3 月2 9 日 导师签名：之磋九 日期：劫帕詹年) 月l ，钥 。 ， 摘要 中药的提取过程在我国有悠久的历史，提高有效成分的收率，降低生产成本，应当 利用现代化技术对提取过程进行研究和分析。为此，本文提出了“动态浸取”的概念， 是中药的一种提取方式。普通的中药动态浸取与静态浸取不同，在搅拌的作用下，溶剂 与物料之问具有较强流动性，从而提高了传质速率。在本文实验中，以银杏叶为原料， 以黄酮类化合物为质量指标，比较了动态浸取和静态浸取对浸取速率和浸取率的影响， 同时研究在动态浸取时温度，料液比，搅拌速率以及桨叶型式对浸取速率和浸取率的影 响。 搅拌装置是工业上常用的一种设备流体随搅拌运动并在搅拌釜的作用下产生复杂 的三维流动；另外一相的加入，会使流动变得更加复杂。长期以来，人们一直在研究搅拌 槽内的流动状况，并取得了很大的进展将传统的有机溶剂浸取和搅拌装置相结合应用 到银杏叶主要活性成分的提取中对实验方法和理论研究都有重要意义。 本文研究了银杏叶中主要的生理活性物质黄酮类化合物的乙醇提取工艺。将传统的 正交试验和动力装置搅拌系统相结合，研究了动态情况下，搅拌速度，温度，乙醇浓度， 料液比以及浸取时间等因素对浸取率和浸取速率的影响。定量分析因素变化规律和寻找 参数最优组合。选用7 2 2 型分光光度计对银杏叶浸取液中的黄酮化合物进行测量。实验 结果表明，浸提温度为7 5 ，乙醇浓度为5 0 ，料液比为l ：3 0 ，搅拌速率为1 6 0r m i n 浸取效果最好。该优化工艺条件在实际生产中应用，不仅降低了生产成本，降低了能耗， 而且提高了黄酮类化合物的浸提率，取得了较好的成效。从实验可以看出：在进行动态 浸取时，在一定温度范围内，三叶轴流式桨叶的搅拌效果最好，随着搅拌速度的增大， 黄酮类化合物的浸取速率和浸取率也增加。同时，浸取率随温度的升高而增大。随着料 液比的增加，浸取率也有所增加。 本课题的研究是新世纪化工机械与生物制药领域的一项新的尝试，克服了一般溶剂 分离天然药物的不足，具有非常广阔的发展前景，必将产生巨大的经济效益和社会效益。 关键词：银杏叶；黄酮化合物；提取工艺；正交试验；搅拌装置 a b s t r a c t 1 1 诧e x t r a c t i o no fn a t u r a lp l a n t sh a sal o n gh i s t o r y i n c r e a s i n gt h ey i e l da n dd e c r e a s i n gt h e c o s ts h o u l db ea n a l y z e da n dr e s e a r c h e db ym o d e mt e c h n o l o g yd u r i n gt h ep r o c e s so f e x t r a c t i o n d y n a m i ce x t r a c t i o no fn a t u r a lp l a n t st ot a k et h ev a l i dc o m p o s i t i o ni sd i s t i n c tf r o m s t a t i o n a r ye x t r a c t i o n u n d e rt h ei n f l u e n c eo fa g i t a t i o n t h e r ei sas t r o n gm o b i l i t yb e t w e e nt h e s o l v e n t sa n dm a t e r i a l s s ot h ev e l o c i t yo fc o n v e c t i o nm a s st r a n s f e ri se n h a n c e d i nt h i s e x p e r i m e n t , w i t ht h el e a fo fg i n g k ol e a t a st h em a t e r i a l , w i i t ht h ef a l c o n o i dc o m p o u n da s q u a l i t yc r i t e r i o n , t h ea f f e c to f d y r m m i ce x t r a c t i o na n ds t a t i o n a r ye x t r a c t i o nh a sb e e nc o m p a r e d , a n dt h ea f f e c to ft h et e m p e r a t u r e , t h er a t i oo fs t u f fa n d i m p r e g n a t e ，t h ev e l o c i t yo fw h i s k a n d t h ef i g u r eo fo a rh a v eb e e ni n v e s t i g a t e d s t i e e e dt a n kr e a c t o r sa r cw i d e l yu s e di ni n d u s t r y i nas t i r r e dt a n k , t h es w i r l i n gf l o wd r i v e n b yt h ei m p e l l e ri n t e r a c t sw i t ht h es t a t i o n a r yb a f f l e s ，a n dc o m p l e xt h r e e - d i m e n s i o n a lu n s t e a d y f l o wi sr e s u l t d n ef l o wb e c o m e sm o r ec o m p l e xi fas e c o n dp h a s ei ni n t r o d u c e d t r e m e n d o u s e f f o r t sh a v eb e e nd e v o t e dt om o d e l i n go ft h ef l o wi ns t i r r e dt a n k s ，a n dg r e a tp r o g r e s sh a sb e e n a c h i e v e d 1 1 把e x t r a c t i n gt e c h n o l o g yo ff l a v o n o i d si ng i n g k ol e a v e sw i t he t h a n o l w a ss t u d i e d c o m b i n e dd y n a m i c a le q u i p m e n tw h i s k i n gs y s t e m 埘t ht r a d i t i o n a lo r t h o g o n a ld e s i g n ，t h e c h a n g er e g u l a r i t yo f e a c hf a c t o rc a r lb ea n a l y s e da n dt h eo p t i m u mc o m b i n a t i o nc a n b ef o u n d 1 1 蛇f l a v o n o i d si ng i n g k ol e a v e sw e r em e a s u r e db y7 2 2r a s t e rs p e c t r o p h o t o m e t e r b yu s i n g t h i sn e wm e t h o d t h eo p t i m u me x t r a c t i o nc o n d i t i o nw 笛o b t a i n e da sf o l l o w s ：e x t r a c t i n g t e m p e r a t u r e7 5 ，e t h a n o lc o n c e n t r a t i o n5 0 ，r a t i oo fs o l i d - l i q u i dl ：3 0a n dw h i s k i n gr a t e 16 0 r m i n a p p l y i n gt h i s e x t r a c t i n gt e c h n o l o g y ，t h ec o s t so fp r o d u c t i o nw a sr e d u c e d ，t h e e n e r g yc o n s u m i n gw a sd e c r e a s e d , a n dt h ef l a v o n o i dc o n t e n tw a si n c r e a s e d t i l er e s u l t ss h o w t h a tt h i sn e wm e t h o di sr e a s o n a b l ea n dp r a c t i c a b l e 1 1 他r e s u l t ss h o wt h a t , n ee f f e c to ft h r e e - - l e a v e sa x i sf l o wo a ri st h eb e s t a l o n gw i t ht h e i n c r e a s eo ft h ev e l o c i t yo f 、i j i i i a i s k , t h ev e l o c i t yo fe x t r a c t i o na n dt h eq u a n t i t yo fe x t r a c t i o n i n c r e a s et o o a l o n gw i t ht h er a t i oo fs t u f fa n di m p r e g n a t ei n c r e a s e , t h ev e l o c i t yo fe x t r a c t i o n i n c r e a s e st o o a l o n gw i t ht h ed y n a m i ce x t r a c t i o n , i ns t a t e db o u n do f t e m p e r a t u r e ，t h ee f f e c to f t h ev e l o c i t yo fc o n v e c t i o ni sc o m p a r a b l yb i g g e r , t h eq u a n t i t yo fe x t r a c t i o na g g r a n d i z e m e n t w i t ht h eh o i s to f t e m l x ：r a t u r e k e yw o r d s ：g i n g k ol e a f , f l a v o n o i d s ，e x t r a c t i n gt e c h n o l o g y ，o r t h o g o n a ld e s i g n , w h i s k i n g e q u i p m e n t 目录 l 前言1 2 浸取机理及银杏叶主要活性成分的介绍l o 2 1 中药浸出的概念l l 2 2 浸出的基本原理一1 l 2 2 1 浸出的扩散传质理论1 1 2 2 2 影响浸出速率的主要因素l5 2 3 银杏叶资源分布l5 2 4 银杏叶主要化学成分、结构及性质1 6 2 4 1 黄酮类化合物主要成分、结构及性质1 6 2 4 2 萜内酯类化合物主要成分、结构及性质l8 2 4 3 银杏酚酸类化合物主要成分、结构及性质l8 2 5 银杏叶提取物的药用价值和研究现状l8 2 5 1 银杏叶有效成分的药理保健作用1 9 2 5 2 银杏叶有效成分在化妆品和食品等领域的应用2 0 3 银杏叶主要活性成分提取、分离、检测的研究2 2 3 1 银杏主要活性成分的提取2 2 3 1 1 搅拌辅助提取法2 2 3 1 2 水提法”2 4 3 1 3 有机溶剂提取法2 5 3 1 4 微波萃取法2 5 3 1 5 超声波辅助提取法2 5 3 2 银杏叶主要活性成分分离研究2 6 3 2 1 有机溶剂萃取法2 6 3 2 2 超临界c 0 2 提取法2 6 3 2 3 高速逆流色谱技术提取法2 6 3 2 4 大孔树脂层析法一2 7 3 2 5 超滤法一2 7 3 3 银杏叶活性成分分析检测2 7 3 3 1 紫外分光光度法2 7 3 3 2 样品未经水解h p l c 法“2 8 3 3 3 样品经水解后h p l c 法2 8 3 3 4 超临界流体色谱法2 8 i 3 3 5 红外光谱法2 8 3 3 6h p l c m s 或c c m s 法2 9 4 浸取过程的实验研究3 0 4 1 实验流程。3 0 4 2 实验材料试剂及仪器。3 0 4 3 实验装置3l 4 4 实验方案3 2 4 4 1 标准曲线制作3 2 4 4 2 溶剂浸取3 2 4 4 3n a n 0 2 , m ( n 0 ) 3 , n a o h 显色法分光光度法3 3 4 4 4 实验注意事项o 3 3 4 5 实验数据3 3 5 浸取实验结果分析”3 4 5 1 正交实验结果与分析3 4 5 2 银杏叶浸取实验的影响因素水平分析3 4 5 2 1 搅拌速率对银杏叶浸取的影响- 3 5 5 2 2 温度对银杏叶浸取的影响3 6 5 2 3 乙醇浓度对银杏叶浸取的影响“3 7 5 2 4 料液比对银杏叶浸取的影响3 8 5 2 5 时问对银杏叶浸取的影响”3 9 6 结论与展望4 3 6 1 结论”4 3 6 2 展望”4 3 7 参考文献4 5 8 论文发表情况5l 9 致谢5 2 l o 附录5 3 h 天津科技人学硕i 二学位论文 l 前言 从天然产物中浸取分离有效成分的研究成果已经广泛地应用于化工行业、医药行 业、食品行业、化妆品行业等领域中。随着科学的发展，新技术的应用，天然产物有效 成分的浸取分离与应用获得前所未有的发展，在世界范围内掀起从天然产物特别是海洋 生物等浸取分离有效成分的热潮，一些天然产物有效成分的功效引起人们普遍的兴趣， 具有十分广阔的发展前景。 天然产物中浸取分离的有效成分离检测、鉴定后作用于人体需要经过严格的毒理学 安全性评价，药效学和功能性评价，大多数国家都建立了严格的“实验室研究质量规范 ( g o o dl a b o r a t o r yp r a c t i c e ，g l p ) 一和“临床研究质量规范( g o o dc l i n i c a lp r a c t i c e ， g c p ) 一。g l p 和6 c p 是一种具有法律效力的、操作性极强的规程和操作细则，主要用于申 报各种新产品的研究或上市的行政审批，是各国化学物质管理的重要环节和内容。目前 我国制定的对各类化学品实施管理的法律法规和规章已有4 0 多个，弑行的法律有药 品管理法 、食品卫生法 等；1 9 9 4 年国家科委颁布了药品非临床研究质量管理( g l p ) 规定( 试行) ，成立了3 个新药安全评价中心；1 9 9 5 年起颁布并多次修改了 新药临床 研究质量规范，先后建立了4 0 多个部级新药临床试验基地。1 9 9 5 年曾提出实施的“1 0 3 5 工程一，即1 0 个专利保护新药，按国际规范化标准建立5 个新药筛选中心，5 个g l p 中 心，5 个g c p 中心。在法规建设、技术要求和管理方式上我国也逐步走上规范化轨道。 从天然产物中浸取分离的有效成分需经过非临床试验( 体外试验、动物整体试验) 证明其 毒理学安全性之后，才能通过动物试验和人体试验验证其功效性。近年来由于分子生物 学技术的发展，体外试验建立了许多新方法并获得广泛应用。除了传统的微生物诱变试 验、器官灌流、组织薄片培养、细胞培养之外，还将基因引入、应激基因反应、荧光原 位杂交( f i s h ) 技术结合到高通量筛选系统( h i g ht h r o u g h p u ts c r e e n i n gs y s t e m ，h t s s ) 中。用哺乳动物细胞、细菌细胞或核酸作为受试对象，加入从天然产物中浸取分离的“候 选一成分，然后用比色法、发射活性、荧光法等手段来测定细胞生长情况，以判定“候 选 成分的毒性或是生物活性，因此一方面可用于浸取物的毒性筛选，如流体法 ( f l u c a t i o n ) 进行的高通量a m e s 筛选试验，另一方面可用于验证浸取物的生物活性甚至 作用机制。 天然产物的有效成分经分离后，可根据此有效成分的理化性质和鉴别方法，再进一 步检测其他天然产物中是否也存在该成分。如果含有该成分，就可以扩大含有以有效成 分的天然产物资源。椤| i 如，现在通过研究发现很多种植物叶子和根茎中含有黄酮类化合 物，其中香椿就是此类植物。香椿是我国著名的传统蔬菜，而椿叶，椿白皮，香椿子可 以作为中药，始收藏于唐本草。中医认为，香椿味苦涩，性温，有祛风利湿，止血 止痛的功能，椿白皮主治痢疾，肠炎，泌尿道感染，风湿腰腿疼。香椿叶中含胡萝卜素 及维生素b 、c ，及黄酮类化合物等多种有效成分。目前关于黄酮类化合物的药理作用简 i 前言 述如。f ： ( 一) 对心血管疾病有辅助治疗作用； ( 二) 抗肝脏毒性作用； ( 三) 抗炎作用； ( 四) 抗菌及抗病毒作用。 1 9 5 4 年b u t e n a n d t a 等人报道了从5 0 0 k g 的蚕蛹中分离得到2 5 m g 的蜕皮素结晶， 由于样品量少，测定结构在当时很困难，直到1 9 6 5 年才用x 衍射法测定了蜕皮素结晶 的两种成分q 一蜕皮素( q - - - e c d y s o n e ) 和b 一蜕皮素。到1 9 6 6 年，在q 一蜕皮素结构 测定不久，立即从植物中也分离到了蜕皮激素及其类似物。蜕皮素是昆虫的幼虫蜕皮时 必需的激素，含量极低。很有趣的是在植物中也广泛存在具有蜕皮激活性的化合物，被 通称为植物蜕皮素( p h y t o n e c d y s o n e s ) ，且一般含量很高。如露水草( c y a n o t i s a r a c h n o i d e s ) 中b 一蜕皮素的含量高达2 以上。尽管人们尚不清楚这种植物蜕皮素在 植物中的生态学意义，然而从露水草、野芝麻等植物中浸取的蜕皮激素和保幼激素，用 于养蚕业后取得显著的增产效果。 中国人民几千年来，主要以中药治疗各种疾病。到目前为止，中药在我国人民的医 疗中仍占有重要的地位。以化学药物为主的现代药物在中国大量应用仅有不到一百年的 历史。化学药物在欧美资本主义国家中应用的历史也不太长，大约有一百多年。在这之 前欧美各国也都以草药为主治疗各种疾病。而且到上世纪还在民间广泛流传着“植物疗 法一植物疗法就是以革根树皮治病的方法或称为“民间疗法”。欧美资本主义国家在1 9 世纪初，已开始研究草药的有效成分。如从金鸡纳树皮分离奎宁从吐根分得吐根碱， 从茶叶分得咖啡因等。在2 0 世纪初前后，由于植物化学和有机合成化学的发展，根据 草药有效成分的结构以及构效关系，合成了许多化学药物，促进了药物合成的发展。例 如，根据柳树叶的水杨贰和某些植物的挥发油中的水杨酸甲酯，合成了阿斯匹林( 水杨 酸乙酞化合物) 和水杨酸苯酯；根据毒扁豆碱合成了新斯明。根据吗啡合成了度冷丁和 美沙酮。在这种情况之下，计多草药的有效成分成了合成化学药物的模型，根据天然化 合物的构效关系，简化结构合成了大量自然界不存在的人工合成药物。这些合成药物成 了近代药物的重要来源之一。另外，由于1 9 世纪末染料化学工业的发展和化学治疗学 说的创立，突破了仿制和改造天然化学药物的范围，转向了合成与天然产物完全无关的 人工合成药物，如阿的平、肿凡纳明、百浪多患以及大量磺胺类药物等。这类合成药物 的发展在2 0 世纪以来特别快，在临床上已占有很大约比重。 综上所述，从现代药物的生产发展历史上看，植物药的生产最初足以粗制剂为主， 逐渐出现了提纯的天然化学药物，然后又根据天然药物的结构和构效关系进行人工合 成总的方向是从天然药物的生产向合成药物发展，并产生了天然药物和合成药物并存 的局面。这就是现代药物生产所走过的道路。 中药生产究竟走什么道路、向何处发展? 我国近几十年来发掘祖国医药遗产的过程 中，麻黄素、青篙家等几十种植物化学药物的出现，天麻素和川草咬的合成生产及其在 2 天津科技大学硕i ：学位论文 临床的应用，说明中药生产可能必然也要走这条道路。这就是中药生产现代化必然趋势 之一，它不以某些人的主观意志为转移。这并不是说不要中药了，中药、草药或称植物 药以草根、树皮的方式直接入药，随着时代的进步必然要改变，有效成分的提取、提纯 药物相中药大量新剂型药物的出现说明中药正在向现代化发展演变。演变的结果也必 然出现一些合成药物，这些合成药物也是由中药发展而来的。在中国已经比现了由中药 而来的天然化学药物相合成药物，这是整理、发掘、继承和提高中药遗产的结果。 中药饮片作为直接煎后服用的一类药物，与经过提取精炼的天然化学药物相比，在 纯度上，在给药途径的灵活性上，在掌握给药剂量的难度上，在吸收和生物利用度等方 面是远不如提取或提纯的天然药物的。所以要提高中成药的质量和疗效，必须以中药材 的提取或提纯药物取代中药饮片，并把它们应用到中医药处方中去。中药材中的有效成 分是比较复杂的，有许多中药材中的有效成分可能是许多化学成分共同发挥作用的结 果，提取其中共一种成分不能代表某一种中药材，必须提取其。总有效成分 。有些中 药材中的某一类有效成分可能代表某一类中药材的有效成分，例如黄连中的主要有效成 分为生物碱，黄苹中的有效成分为黄酮类化合物，白灼中的有效成分为陕喃香豆素等， 对这类药材可以提取总生物碱、总黄酮和总香豆索等，以这些提取物取代原中药饮片。 有些中药材中的某一种有效成分可能代表有些药材的有效成分，如羌香可能代表槐花 米、乌头碱可能代表岛头和附子、苗若碱可能代表洋余花和天仙子等。可能有很多的中 药材的有效成分不能代替原中药材，这样一些提纯的有效成分和一些经过提取后所得的 中药材提取物，可以用中医药理论重新定义共性味主治功能，并把它们应用到中医药处 方中去。如果能够把这些中药材的有效成分的提取物应用列中医药处方中去，则应用中 药饮片直接入药的历史将可以结束，这将以促进中医药的现代化和中药提取生产的专业 化和现代化。 中成药生产的多品种和小批量是中成药生产不能高度专业化的主要问题，因为多品 种就不能实现专业化，所谓专业化就是在一个工厂或在一个车间中能生产一种产品。由 于专门生产一种产品，就可以在这一种产品的基础上，使产品不断更新换代，不断提高 质量，不断改革工艺，不断提高经济效益和社会效益。 在我国许多中医药和保健食品的研究和开发中，由于还未深入到有效成分的阐明， 更未涉及构效关系，量效关系，目前暂时还没有恰当而客观的生物活性指标，法定检测 机构也无法进行功效( 能) 评估。这是我国在天然产物研究开发的薄弱环节和进入国际 市场受阻的关键因素。因此建立起各种客观，准确的生物活性指标以及功能性的评价， 使得天然产物的有效成分明确，构效关系的量效明确，有效剂量和安全无毒范围明确， 这是一项迫切而艰巨的任务。天然产物同样存在着毒性的问题，同样需要接受毒理学安 全性评价，传统的方法是将已经开发的新产品进行系统的毒理学评价。然而经大量耗资 费时开发的新产品常因毒性很安全问题不能上市。现代毒理学中的搿开发毒理学项目 应用于新产品的早期研究开发过程中，旨在近早发现和淘汰有毒化学物质和组分，或者 为搿发现成分一可能成为“有效成分一提供一定的依据。 3 i 前言 在我国许多中医药和保健食品的研究和开发中，由于还未深入到有效成分的阐明， 更未涉及构效关系，量效关系，目前暂时还没有恰当而客观的生物活性指标，法定检测 机构也无法进行功效( 能) 评估。这是我国在天然产物研究开发的薄弱环节和进入国际 市场受阻的关键因素。因此建立起各种客观，准确的生物活性指标以及功能性的评价， 使得天然产物的有效成分明确，构效关系的量效明确，有效剂量和安全无毒范围明确， 这是一项迫切而艰巨的任务。 可见，中药提取是天然植物有效成分提取的重要的部分，也是本文重点研究的对象， 所以下面给出一些中药提取的相关术语： 中药提取术语 1 提取或称分离 从中药材中经过一种或多种操作工序，最终得到了所要提取的药物的全过程，这个 全过程称为提取。如黄连素的提取、当归流浸膏的提取、大黄流浸膏的提取等。 2 浸出从中药榆中以某一种溶剂浸出一种浸出液的单元操作过程，是中药提取过 程中的一个工序。它是从固体物质中分离一种溶剂可溶物的手段。 3 蒸发 中药浸出液经过加热使溶剂蒸发，使溶剂与浸出物相分离达到提高授出液浓度的目 的，是中药提取过程中的一个单元操作工序。 、4 浓缩 为了提高中药浸出液浓度的一类单元操作工序总称，它可以通过采用蒸发操作达 到，也可以通过其他单元操作达到。如沉淀过滤、离心和冷陈等方法达到。 5 ：蒸馏 从中药材中以蒸馏的方法提取挥发性有效成分的操作工序。它是利用液体混合物中 各种组分挥发度的不同，加热使中药中的挥发性物质与其他物质相分离的方法。 6 萃取 从中药浸出液中以另外一种互不相溶的溶剂分离另外一些化合物的方法，即以液体 从另外一种液体进行分离的方法。它是中药提取的一个单元操作工序。 7 精制或称除杂 它足从小药浸出液中分离有效成分，除杂质的一些单元操作的总称，精制与除杂的 含义是一致的。它包括萃取、沉淀、吸附、洗脱、离子交换、离心和过滤等。 8 沉淀、沉陷与澄清 这三个概念有些相似，它是对中药浸出液进行相制与除杂的一些操作过程和单元操 作工序。沉淀是加入一种化学物质使有效物质或杂质与溶液互相分离的方法，以达到消 除或除杂的目的。在沉淀这一生产：过程中有加入沉淀剂进行搅拌，产生固体不溶物后 的沉降和沉淀物的分离三个操作单元。澄清是中药浸出液或某种中药提取液中有不活性 混浊物时，放置使不溶混浊物自动沉淀达到除杂的一种方法。 植物有效成分的扩散作用，因种种原因非常复杂，主要因素有下列诸种： 4 天津科技人学硕l ：学位论文 ( 1 ) 中药中各种有效成分的物理化学性质的不同，扩散粒子大小的不同。 ( 2 ) 由于中药材组织细胞的不同，以及溶剂不易向细胞内渗入，同时溶质也不易从 细胞组织中渗出。 ( 3 ) 有一部分中药有效成分被药材吸附，不易浸出。 ( 4 ) 粉碎度过细会使原料结块，也会给溶剂向原料内部渗透增加固难。 ( 5 ) 被浸的药材与浸液在浸出过程中产生紊乱的相对位移。 虽然存在上述问题，上述公式却充分反应了扩散作用的一般趋向，以及各种不同条 件对扩散作用的影响。以有机溶剂或水做浸出剂，溶剂先通过药材组织中管胞两端的孔 骧，或者直接通过细胞壁渗透到药材内部，溶解其小的有效成分，结果药材内部形成较 高浓度的溶液。因为在药材周围溶剂中没有有效成分，或虽然有，但浓度很低，药材内 部的溶质开始进行扩散作用。有效成分从高浓度的溶液经过细胞壁或被破碎的孔隙，或 经过细胞的半渗透性细胞壁，向低浓度的溶液中流动。存在于切断面或破碎面的管胞中 的有效成分，与它和周围的溶液没有细胞壁的隔离，比较容易向溶剂中扩散；在这种情 况下，扩散作用就非常接近符合费克一爱因斯坦定律。另外一部分封储于管胞的有效成 分，要通过细胞壁渗透到浸出溶剂中去，这种扩散作用必然是非常困难的；因此在这种 情况下，扩散作用就进行的非常慢。药材内部所形成的有效成分溶液的浓度和药材周围 有效成分溶液的浓度达到相等时，扩散作用也就休止了按动力学定律，在浸出溶剂中， 药材中的沼质溶解速度是很大的；同时使固体物质转移到溶液中去是很快的。扩散作用 的进行却慢得多：因此对浸出速度具有决定性的影响的是扩散作用，而不是溶解速度。 总之，天然植物浸提是多因素影响的复杂过程，其中包括润湿、渗透、解吸、溶解、 扩散等几个相互联系、彼此交错的阶段。扩散公式虽然从理论上对浸取能起到指导作用， 仍应该看到其不足，同时还受到实际个产条件的限制。出此，只能借助其说明影响浸取 的因素 中药生产专业化应该先从各种中药材的总有效成分的提取生产开始，如提取各种中 药材的水浸膏、稀乙醇浸膏、乙醇浸膏、总生物碱、总贰、总香豆素等这些中药材的 提取物应该能够代表原中药材。可以在播种中药材的产地建设各种中药材的浸膏厂、总 生物碱厂、总贰厂、总香豆素等厂。如果能建设这样的中药材提取生产厂生产性质相似 的中药制剂。实际上我国早就有了这样的工厂，如甘草浸膏厂和麻黄浸膏等，这些浸膏 都应用于“西药”，而没有应用于中药。如果能将这类提取物应用于中药调剂和中成药 方剂，则可实现中药调剂和中成药方剂的改造，也有利于中药提取生产的高度专业化。 在中药提取高度专业化的基础上，才有可能摆脱中药生产多品种小批量的小手工业作坊 生产状态，实现中药提取生产的现代化。所以提取生产的现代化应该是生产企业的大型 化、高度专业化、高度机械化和高度自动化。 利用现代天然产物的生产理论、技术、设备和植物化学知识生产能代表各种中药总 有效成分的提取物，在理论和技术上应该说是完全可能的，这在天然产物生产技术高度 发展的今天是没有任何困难的。问题在于传统的中医药学者能不能突破长期应用中药饮 s l 前言 片保守思想，大量地使用中药材提取物。实际上世界各国都经历过由使用草药饮片煎煮 汤剂，到使用草药提取物的历史阶段。各先进的发达国家已经过了大量使用草药饮片的 阶段，而我国尚处在这一历史阶段。我国中药应该积极进行中药调剂和方剂的改革，由 用饮片发展到使用中药材提取物上来。 所谓中药提取物应该包括粗提取物，如浸膏、总苷、总生物碱等，还包括提纯的结 合性有效成分。提取物一般都可中药材的有效成分，这类提取物可以做中药饮剂的代用 品直接应用到中药调剂中去。而一些提纯的单一性或结合性的有效成分提取物往往不能 完全代表原中药材的有效成分，在这种情况下中医药学者应以中医药理论重新定义这类 药物的主治功能并把它们应用列中药调剂和方剂中去。 所以实现中药提取生产专业化、大型化、自动化和现代化，必须率先进行中药处方 和调剂改革，在中药处方中使用中药提取物，才有可能使中药生产专业化和现代化，这 两者是紧密地联系在一起的。否则中药提取生产的现代化是很困难的。 我国中成药生产历史悠久，但在解放前多从属于中药商业，生产方式基本上是前店 后厂、厂店合一、手工操作。解放后经过4 0 多年的技术改造，增添了一些机械设备， 使生产逐步实现了部分机械化和半机械化，现在已成为拥有十几万职工、遍布全国各地 共约有8 0 0 多个厂家的中成药工业体系。解放多年来，全国各中药厂试制了4 0 多种新 剂型，经中央卫生部和各省市自治区卫生局批准的传统制剂和新制剂共达7 5 0 0 多个文 号。生产着各种新、老制剂大约共有4 0 0 0 多个品种，在生产规模、技术水平、产品质 量、剂型、品种方面都有了飞跃性的发展，为中国人民的医疗事业做出了重大贡献。 在中药制剂生产和剂型方面正在逐步向生产机械化和剂型现代化发展。要进一步提 高中药制剂的质量和中药的疗效。必须通过中药材有效成分或有效组分的浸出、分离和 精制取其精华去其糟粕。要做到这一点必须采取现代化的提取理论、技术和设备，对 中药传统提取方法进行技术改造。所谓现代化的提取理论、技术和设备就是指化工原理 或传质、传热理论、天然产物生产技术和设备。也就是要把现代天然产物的生产理论、 技术和设备引进到中药提取生产中来。 由于提高中成药疗效的需要，在中药的产品品种方面，新制剂所占的比重逐年增加。 在中成药新制剂的生产过程中有生产有效提取物和制剂两个组成部分，有效提取物的生 产所占的比例越来越多，所发生的问题也逐渐多了。目前有关中药有效提取物的知识， 多在中药制剂学中介绍，内容很少，现已远远不能满足生产的需要。 从现在中药有效提取物的生产技术来看n 1 ，基本是落后的传统方法，它没有运用现 代的天然药物生产的科学技术，单纯靠传统的直接生产经验和技艺。它已远远被抛到了 现代药物生产后而，因此中药提取工作者必须有使中药生产现代化的紧迫感，并应以超 常的速度博采众长、提高其科学技术水平，使中药提取进入一个新的历史阶段。 因为现代中药生产是中国的传统产业，虽然经过了几十年的改造，但还具有小手工 作坊的持点，多品种、小批量、手工操作多、经济效益差。为了提高中药生产的经济效 益、促进中药工业的发展，必须以植物化学和化工原理为指导、以中医药学和制剂学的 6 天津科技人学硕j ：学位论文 要求为准则，运用现代天然药物提取技术和设备，改造我国的中药工业。提高中药质量， 使生产工艺科学化，建立先进的生产流水线，逐步实现专业化大生产和企业管理现代化。 要实现中药生产的专业化和现代化，中药提取生产技术要与现代天然产物提取理论相互 渗透互相交叉、相互综合，消除传统上的森严壁垒，使中药提取成为天然产物提取技术 的一个组成部分。必须建立个新学科“中药提取工艺学一，因为生产和科学的发 展要求社会分工和科学分工越来越细。这是时代和科学发展的需要。 中药提取工艺学的任务是研究中药有效组分或有效提取物的生产理论和技术，也就 是研究中药生产的投入和产出的最经济的传质、传热理论和技术的应用科学，它能提高 产品质量，减少投入，增加产出，提高经济效益，促进中药提取工业的发展。它的另外 一个重要任务是指导中药提取生产工业，为中药制剂、中医处方和中药调剂提供经过提 取或提纯的能为中医药所接受的中药原料药。因此它所涉及的问题从理论或技术上看部 是非常复杂的，所以需要把现在的中药制剂学这一学科中的中药提取部分分出来，用现 代科学加以充实成为一个独立的学科其他部分也还是完整的中药制剂学。中药提取工 艺学在生产过程中指导有效提取物或有效组分的生产，为制剂提供原料药；而中药制剂 学在生产过程中应该指导利用中药有效提取物做原料，生产各种中药制剂。这样的学科 分工有利于学科和生产的发展，是专业化生产和时代的要求。 实现中药提取生产现代化，需要具有现代天然产物和化工生产技术知识的人才，要 设法大量培养这方而的人才。在我国中药产业非常缺乏这方面的人才，这是中药生产非 常落后的主要原因。为了改变这种局面，在全国各高等中医院校应该建立中药制药专业， 要在现有各门学科的基础上，增加化工原理、制图学、制药机械和中药提取生产工艺学。 专门培养中药提取技术人材，为中药提取生产专业化、连续化和现代化服务。 有效成分从天然产物中获得的整个过程是一个分离过程，而将溶剂浸取看成是一种 初步的分离。天然植物有效成分浸取与分离技术的分离对象种类繁多、结构复杂，分离 方法选择的基本依据是看分离对象是非均相体还是均相体，而分为机械分离和传质分离 两大类。机械分离处理的是两相或两相以上的混台物，通过机械处理简单地就可将各相 加以分离，不涉及传质过程，例如过滤、沉降、离心分离、旋风分离和压榨等。传质分 离处理的既可是均相体，也可是非均相体，通过单个组分的物理化学特性的差异进行 分离，一般是依靠平衡和速率两种途径来实现。对于取决于平衡的分离方法、是以各组 分在媒介中的不同分配系数而建立的平衡关系为依据实现的分离过程，如蒸馏、萃取、 层析、吸附、结晶、闪蒸、离子交换等。而对于取决于速率的分离方法，主要是根据各 个组分扩散速度的差异来实现分离的过程，如分子蒸馏、超滤、电掺析、反渗透和气体 扩散等。实现分离的推动力可利用浓度差、压力差和温度差等。 浸取法是将原料用适当的溶剂在常温或加热条件下浸泡出有效成分的一种方法，取 适量粉碎后的原料，置于有盖容器中，加入适量的溶剂密盖，搅拌或振荡，浸渍至规定 时间使有效成分浸取，浸取上清液、过滤、压榨残渣、合并滤液和压榨液，过滤浓缩至 适宜浓度。浸渍法属于静态提取方法，是在常温或在加热的条件下浸泡药材，使其所含 7 i 前富 的有效成分被浸出的方法，是一种简便常用的浸出方法。浸渍法有冷渍和热渍之分冷 渍适用于浸耿遇热易被破坏的物质及含淀粉、树胶、果胶、胶液质的样品，热渍由于提 高浸取成分的溶解度故浸取效果较冷渍好o ， 浸渍法适宜于胶性的、无组织结构的、新鲜及易于膨胀的原料的浸取，尤其适用于 有效成分遇热易挥发或易破坏的原料，但操作时间长，浸取溶剂用量大，往往浸取效率 差，不易完全浸取；若以水作溶剂夏季易霉变，浸渍法也不适用于有效成分含量低的原 料。 在天然植物的浸取过程中，影响浸取速率的因素很多。浸取速率的影响因素包括浸 取过程中温度的大小，天然植物的质量、质地的疏密、物料粒度的大小，浸取溶剂的种 类、多少、以及浸取过程中搅拌动力的形式和大小。为了深入认识天然植物浸取过程的 机制，优化浸取过程和降低生产成本，从理论上研究影响因素与浸取速率之间的关系是 很必要的。但由于天然植物结构复杂，成分繁多，浸取过程中伴有比较复杂的传质和传 热过程，目前对这方面的研究还不多。 由于中药的有效成分比较复杂，许多中药的有效成分尚不清楚，而且一般的中药有 效成分提取采用复方提取，即按配方把几种中药混在一起进行提取，生产多沿用传统的 水提或者醇提工艺。该工艺物质的提取，哪些有效、哪些无效，并不清楚。我们往往根 据文献报道，这样一个成分作为工艺控制指标，围绕怎样提高它的收率做工作，研究影 响收率的各种因素跚。提取过程就是将固体物料中可溶物由固体基块转移到液体中( 或 者说由固相转移到液相) ，得到含有溶质的提取液。因此，提取过程实际上就是溶质由 固相传递到液相的传质过程，以扩散机理为基础。目前有关中药浸取过程的传质理论很 多，有双膜理