制药分离学 长城版.doc

分离的定义 化工词典：把混合物中某些组分或各组分彼此分开，或把混合物中各相间彼此分开的过程叫分离。中药分离：中药化学成分经提取浓缩后，得到的仍是含有多种成分的混合物，需选用适当的方法将其中所含各种成分逐一分开，并把所得单体加以精制纯化，这一过程称为分离。 制药工业包括生物制药、化学合成制药与中药制药，构成人类防病、治病的三大药源。1. 生物制药 生物制药：是利用生物体或生物过程在人为设定的条件下生产各种生物药物的技术.生物药物的范畴：生物药物包括从动物、植物、海洋生物、微生物等生物原料制取的各种天然生物活性物质及其人工合成或半合成的天然物质类似物。因而生物药物涵盖了抗生素、生化药品、生物制品等范畴。化学制药工业是整个制药工业的主体，我国可以生产化学原料药达1500余种24大类，总产量达43万吨，化学原料药产量仅次于美国占世界第二位。 在全球排名前50位的畅销药中80%为化学合成药物。化学制药工业的特点：品种多，更新快； 生产工艺复杂，原辅料多，而产量小； 质量要求严格；间歇式生产方式为主； 原辅材料和中间体易燃、易爆、有毒性；“三废” 多，且成份复杂，危害环境。 中药制药是指以各种中药材为原料生产出各种剂型的中成药。中药工业化生产流程：中药材的预处理及炮制中药有效成分的提取与中药浸膏的生产中药制剂的生产 制药分离工程是利用药物化学、现代分离技术、工程学等原理对药物中有效成分的分离过程进行研究，建立适合于工业化生产的中药提取分离方法，是研究制药工业中药物分离与纯化的工程技术学科。制药分离技术在制药过程中主要用于新药开发与研制、药物分离纯化、药物有效成分提取、药厂溶剂回收、药厂排放净化与资源循环利用等方面。中药分离工程是对中药中有效成分的分离提取过程。由于制药生产中，不同的分离方法、分离设备以及操作方式，将导致产品纯度、杂质种类及含量、能耗大小以及过程的绿色化程度差别巨大，进而也影响到药物的药效、毒副作用、以及价格等。因此，制药分离过程在制药工程中的作用和地位非常重要。 超声波可以产生空化效应、热效应和机械效应。 (1)空化效应 当大量的超声波作用于提取介质时，体系的液体内存在着张力弱区，这些区域内的液体会被撕裂成许多小空穴，这些小空穴会迅速胀大和闭合，使液体微粒间发生猛烈的撞击作用。此外,也可以液体内溶有的气体为气核,在超声波的作用下,气核膨胀长大形成微泡,并为周围的液体蒸气所充满,然后在内外悬殊压差的作用下发生破裂,将集中的声场能量在极短的时间和极小的空间内释放出来。 当空穴闭合或微泡破裂时，会使介质局部形成几百到几千K的高温和超过数百个大气压的高压环境，并产生很大的冲击力，起到激烈搅拌的作用，同时生成大量的微泡，这些微泡又作为新的气核，使该循环能够继续下去，这就是空化效应。空化效应中产生的极大压力造成被破碎物细胞壁及整个生物体的破裂，且整个破裂过程可在瞬间完成，因而提高了破碎速度，缩短了破碎时间，使提取效率显著提高。 （2）热效应 超声波在弹性媒质中传播时，其能量不断被媒质质点吸收并转化为热能，从而使媒质质点的温度升高，这种现象称为超声波的热效应。空穴闭合或气泡崩塌之后，其内“热点”骤然冷却，冷却速度可达108K/s。这相当于将金属熔浆放入液氮中的急剧冷却速度。（3）机械效应 超声波的高频振动及辐射压力可在气体或液体中形成有效的搅动与流动，使媒质质点在其传播空间内进入振动状态，从而可加速细胞内物质的释放、扩散及溶解过程。此外，空化气泡振动对固体表面产生的强烈射流及局部微冲流,均能显著减弱液体的表面张力及磨檫力,并破坏固液界面的附着层，起到普通低频机械搅动达不到的效果,上述现象称为超声波的机械效应。 在超声波的作用下，中药材中的有效成分不仅作为介质质点而获得巨大的速度和动能，而且在超声波的空化效应、机械效应和热效应的共同作用下而受到强大的外力冲击，从而使提取速率显著提高。 超声波浸取技术的特点 1.效率高 采用超声波技术来强化提取过程，提取时间仅为常规溶剂提取法的几分之一，因而提取效率较高。 2.能耗低 施加小功率的超声波即可破碎提取大量的物料，且提取过程可在室温下进行，无需大功率电源。与常规的溶剂提取法相比，单位能耗可下降一半以上。 3.提取物的质量高 由于提取过程的温度较低，因而可最大限度地保持物料中原有的各种有效成分，尤其是热敏性有效成分的性质。同时由于提取时间较短，因而可降低提取物中的杂质含量，提高提取物的质量。 4.提取物的提取率高 超声波所引起的空化效应可使植物细胞壁及整个生物体破裂，使药材中的有效成分得以充分释出，从而可提高目标提取物的提取率。 5.适用范围广 超声提取中药材不受成分、极性和分子量的限制，适用于绝大多数种类中药材和有效成分的提取，如生物碱、黄酮类化合物、醌类化合物、萜类化合物、鞣质、脂质及挥发油等的提取。 6.易于实现自动化和自动控制 目前的超声波提取设备大多可自行设定提取时间、提取温度、循环速度等主要操作参数，并可对这些参数进行自动控制,从而可减少外界因素的干扰，这对产品质量的稳定与提高是非常有利的。 7.符合GMP要求 超声波提取设备可采用全不锈钢制造，并可在全封闭的条件下运行，洁净卫生，符合GMP要求。 微波萃取指在天然药物有效成分的提取过程中(或提取的前处理)加入微波场，利用微波场的特点来强化有效成分浸出的新型提取技术。利用吸收微波能力的差异可使基体物质的某些区域或萃取体系中的某些组分被选择性加热，被加热的物质的某些物理性质发生改变，变得容易进入到介电常数小的萃取溶剂中，从而使被萃取物质从基体或体系中分离出来。微波萃取原理 吸收微波细胞内部温度，细胞内部压力超过细胞壁膨胀承受能力细胞破裂有效成分自由流出。微波萃取的选择性主要取决于目标物质和溶剂性质的相似性,必须根据被提取物的性质选择极性或非极性溶剂。极性溶剂可用水、醇等，非极性溶剂可用正己烷等。但由于非极性溶剂不能吸收微波,为加速萃取过程,可在非极性溶剂中加入极性溶剂。若样品和溶剂均不吸收微波,则微波萃取过程无法进行。 传统的溶剂提取存在能耗大、耗材多、耗时长、效率低、污染大等缺点。微波具有波动性、高频性、热特性和非热特性四大特点，这决定了微波萃取具有以下特点。 1. 试剂用量少，节能，污染小。 2.加热均匀，且热效率较高。传统热萃取是以热传导、热辐射等方式自外向内传递热量，而微波萃取是一种“体加热”过程，即内外同时加热，因而加热均匀，热效率较高。微波萃取时没有高温热源，因而可消除温度梯度，且加热速度快，物料的受热时间短，因而有利于热敏性物质的萃取。 3. 微波萃取不存在热惯性，因而过程易于控制。 4. 微波萃取无需干燥等预处理，简化了工艺，减少了投资。 5. 微波萃取的处理批量较大，萃取效率高，省时。与传统的溶剂提取法相比，可节省5090的时间。6. 微波萃取的选择性较好。由于微波可对萃取物质中的不同组分进行选择性加热，因而可使目标组分与基体直接分离开来，从而可提高萃取效率和产品纯度。 7. 微波萃取的结果不受物质含水量的影响，回收率较高。 基于以上特点，微波萃取常被誉为“绿色提取工艺”。微波萃取也存在一定的局限性。例如，微波萃取仅适用于热稳定性物质的提取，对于热敏性物质，微波加热可能使其变性或失活。又如，微波萃取要求药材具有良好的吸水性，否则细胞难以吸收足够的微波能而将自身击破，产物也就难以释放出来。再如，微波萃取过程中细胞因受热而破裂，一些不希望得到的组分也会溶解于溶剂中，从而使微波萃取的选择性差显著降低。 微波提取的要点：合适的萃取剂；必须存在一定的含水量；选用适当的微波剂量；给予提取过程一定的时间；保持一定的温度；适当的搅拌。 目前报道的微波萃取方法一般有三种：常压法、高压法、连续流动法。而微波加热体系有密闭式和敞开式两类。微波技术应用于中药与天然产物活性成分提取的报道不断出现，已涉及到的天然产物主要有黄酮类、苷类、多糖、萜类、挥发油、生物碱、单宁、甾体及有机酸等。 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。以液态溶剂为萃取剂，而被处理的原料为固体时的萃取操作称为固液萃取或浸取；以液态溶剂为萃取剂，而被处理的原料也为液体时称为液液萃取；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。固液萃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。 固体原料(药材)中的可溶性组分称为溶质,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。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。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。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。 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。 无效成分：指本身