溶剂提取法精选PPT课件.ppt

第一章天然有机化合物提取技术 1 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 2 第一节溶剂提取法什么是溶剂提取法 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 3 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 4 二 天然有机化合物的极性规律亲水基团 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 5 植物化学成分的极性估计 葡萄糖 蔗糖 是分子较小的多羟基化合物 具有强亲水性 淀粉 虽然羟基数目多 但分子太大 难溶于水 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 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 6 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 鞣质 多羟基的化合物 为亲水性的物质 油脂 挥发油 蜡 脂溶性色素 都是强亲脂性的成分 7 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 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 8 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 9 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 10 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 11 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 12 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 13 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 14 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 15 四 浸提辅助剂 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 加入目的 16 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 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 1 酸 17 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 2 碱 18 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 19 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置换阶段 20 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 21 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 22 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 23 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 24 四 影响提取效果的因素 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 25 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 26 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 27 应以不同药材 不同溶剂选择适宜粒度 溶剂为水 宜粗粒 薄片 溶剂为醇 宜粗粉 10 20目 疏松药材 粗末坚硬药材 粗粉 20目 28 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 29 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 30 四 溶剂用量和浓度差1 溶剂用量溶剂用量多 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 31 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 32 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 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 33 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 34 35 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 36 37 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 38 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 39 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 加盖放置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 40 2 注意事项 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 41 42 43 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 44 工艺流程 注意事项原料应为净药材 加水量应为药材量的6 8倍 应加热至沸后才开始计时 45 煎煮法优点简便易行 能煎出大部分有效成分 尤其适用有效成分能溶于水 对温 热均稳定的原料 煎煮法缺点对有效成分的选择性差 且杂质较多 精制较困难 容易霉变 腐败变质 不易保存 一些不耐热及挥发性成分在煎煮过程中易被破坏 挥发而损失 46 四 回流提取法在用乙醇等挥发性有机溶剂采用加热方法提取有效成分时 为避免溶剂挥发损失 在提取容器上装一冷凝器 挥发的溶剂经冷却后重新回流至提取容器中 这样周而复始 直至有效成分完全浸出 47 实验室操作时 在圆底烧瓶上连接回流冷凝器 瓶内装原料约为容量的1 3 1 2 溶剂浸过药材表面约1 2cm 在水浴中加热回流 保持沸腾约1小时 过滤 再加新溶剂 作第二 三次加热回流 分别约半小时 或至有效成分基本提尽为止 48 回流提取的优点回流提取比渗漉提取时间短 速度快 比渗漉法使用的溶剂少 提取有效成分更完全 回流提取的缺点提取出来的提取液杂质更多 操作时技术要求更高 且如果冷却系统效果不好 乙醇的损耗率会更高 由于连续加热 浸提液受热时间长 不适用于受热易破坏的药材成分浸出 49 五 连续回流提取法为了弥补回流提取法中需要溶剂量大 操作较繁的不足 可采用连续回流提取法 实验室用连续回流提取法的装置一般是索氏提取器 也称脂肪提取器 50 如图 索氏提取器由上 中 下三部分组成 均为磨口接头 上部是冷凝器 中部是带有虹吸管的提取器 下部是烧瓶 1 冷凝器2 蒸汽上升管3 虹吸回流管4 装有原料的滤纸筒5 溶剂6 水浴 索氏提取器 提取器 烧瓶 冷凝器 51 装置及原理 将盛有原料粉的滤纸筒放置中部 内装物高度不得超过虹吸管 烧瓶置水浴上加热 溶剂受热气化 通过蒸汽上升管到达上部冷凝器 遇冷变为液体滴入提取器中 当滴入的溶剂达到一定高度时 由于虹吸作用 使提取成分后的提取液又流入烧瓶中 溶剂因再受热而气化 提出的成分留在烧瓶中 如此连续操作 即可提尽有效成分 52 连续回流提取法的优点以较少的溶剂一次加入便可将有效成分提取完全 效率较高 连续回流提取法的缺点提取器容量较小 只适于少量原料的提取 提取液受热时间长 因此对受热易分解的成分不宜用此法 53 五 植物有效成分溶剂提取法的提取原则查阅国内外文献资料 掌握被提取原料中所含的化学成分 目标成分的稳定性 共存杂质的类型 根据提取原料的质地选择粉碎条件 依据被提取成分的极性大小 共存杂质的理化特性 选择适宜的提取溶剂和确定溶剂的用量 根据被提取成分的稳定性和所选溶剂的理化性质设定提取温度 提取时间 提取次数 除杂方法 溶剂回收的要求及注意事项 制定提取标准操作规程 检测标准及提取物验收标准 根据目标成分的要求 设计分离方案 达到预期目的 54 1 对已知化合物的提取即有目的地提取某类已知成分或某一单体成分 在遵循有效成分提取原则的前提下 认真分析文献资料 实践中要视具体情况 通过实践选择合适的溶剂和提取条件 55 2 对未知化合物的提取对未知化合物的提取首先要对原料进行系统分析 提取前 采用水 醇和非极性溶剂对原料进行成分预试验 了解可能含有哪些成分 从这些成分存在的溶剂部位 粗略估计它们的溶解性质 作为选择溶剂和提取方法的参考依据 56 对未知化合物提取时注意事项对未知化合物提取时应尽可能保留各种成分