萃取分离技术

液液萃取和液固萃取,常用溶剂,非极性弱极性溶剂石油醚：低碳烷烃混合物，市售3种类型（按沸程3060、6090、90120），无毒、易燃，反复使用后性质略有变化。乙醚：弱极性，低沸点，易爆，一般不用作工业生产。苯：非极性，致癌物质，谨慎使用。正己烷：与石油醚性质似，工业价格贵，不用作工业生产。环己烷：无毒，适用工业生产。,含氯溶剂三氯甲烷（氯仿）：中等毒性，强麻醉性 ，许多国家限制使用，对生物碱类溶解度好，推荐使用其它溶剂替代。二氯甲烷：低毒，麻醉性强 ，沸点低，使用成本高。1，2二氯乙烷：低毒性、致癌，沸点831，1二氯乙烷：低毒、局部刺激性 ，沸点57。1，1，1-三氯乙烷 ：低毒类溶剂 ，沸点74。四氯化碳 ：在含氯溶剂中毒性最强。不用。,中等极性溶剂乙酸乙酯 ：低毒，麻醉性，对黄酮类及其它许多天然药物溶解度好。但对植物的渗透性差，一般不作提取用溶剂，作萃取或柱层析溶剂。丙酮：低毒 。丁酮 ：低毒，毒性强于丙酮 。,强极性溶剂乙醇甲醇水,单一溶剂的极性大小顺序为： 石油醚（小） 环己烷 四氯化碳 三氯乙烯 苯 甲苯 二氯甲烷 氯仿 乙醚 乙酸乙酯 乙酸甲酯 丙酮 正丙醇 甲醇 吡啶 乙酸（大）,混合溶剂的极性顺序：苯-氯仿(1+1) 环己烷-乙酸乙酯(8+2) 氯仿-丙酮(95+5) 苯-丙酮(9+1) 苯-乙酸乙酯(8+2) 氯仿-乙醚(9+1) 苯-甲醇(95+5) 苯-乙醚(6+4) 环己烷-乙酸乙酯(1+1) 氯仿-乙醚(8+2) 氯仿-甲醇(99+1) 苯-甲醇(9+1),氯仿-丙酮(85+15) 苯-乙醚(4+6) 苯-乙酸乙酯(1+1) 氯仿-甲醇(95+5) 氯仿-丙酮(7+3) 苯-乙酸乙酯(3+7) 苯-乙醚(1+9) 乙醚-甲醇(99+1) 乙酸乙酯-甲醇(99+1) 苯-丙酮(1+1) 氯仿-甲醇(9+1),常用溶剂,（1）水优点：溶解范围广、穿透能力强、易得、安全 缺点：a.有些苷类成分的酶解 b.有些脂溶性成分溶解不完全 c.水提液易发霉、变质 d.水溶性杂质多，过滤困难 e.沸点高，浓缩困难,(2)亲水性有机溶剂优点：溶解范围广、水溶性杂质溶出少、提取液不易发霉、变质、大部分可回收利用。缺点：但有挥发性、易燃烧。（3）亲脂性有机溶剂优点：对化合物溶解选择性较强、水溶性杂质少、易纯化。缺点：挥发性大、易燃烧，有毒、价格昂贵，对提取设备要求高，穿透力较弱，提取时间长。,植物成分及其较适用的提取溶剂,萃取分离目的：将目标物选择性地溶集于某一溶剂中，常用于粗分。,1、基本原理分类：液液萃取；液固萃取。理论基础：不同的化合物在不同的溶剂中具有不同的溶解度或分配比。分配系数的表示：化合物在两种互不相溶或微溶的溶剂之间达到溶解分配平衡时，化合物在两种溶剂中的浓度之比称为分配系数，通常用K表示， K在一定温度下是一个常数，。,C1化合物在溶剂1中的溶解度； C2化合物在溶剂2中的溶解度K1的溶质可被溶剂2有效溶集出来，而K1的的溶质则大部分留在原来的溶剂1中。影响萃取效率的因素：在温度恒定时，萃取效率的高低与K值、萃取溶剂的体积（V）和萃取次数（n）有关。,如果用溶剂2从溶剂1中萃取目标物，则K的表示如下：,设有V0 mL水溶液，其中含有某有机溶质W0 g每次用V mL有机溶剂萃取第1次萃取后，有机溶剂中的溶质量为W g，残留在水溶液中的溶质量为W1 g。则有：,小结：萃取效率随V和n的增大而提高，但n 对Wn 的影响比V 大得多，所以，在溶剂总量一定时，常采用“少量多次”的原则。在溶剂总量一定时，n 大，V就小，当n5时，二者对Wn的影响就接近抵消，即WnWn+1变化不大。一般多选择萃取3次为宜。当K=1或K1时，说明选择的萃取溶剂不合适。如果K0.1，3次萃取后的萃取效率可达98.8%以上。,化学萃取：常用的为酸碱萃取法 通过改变目标物的存在状态来改变目标物的在两相中的溶解性能，从而改变目标物的K值。 应用：选择性除去混合物中少量的酸性或碱性杂质富集混合物中的酸性或碱性目标物 常用萃取剂：5% NaOH、5%或10% Na2CO3或NaHCO3、稀HCl、稀H2SO4等。,大黄酸,大黄素,大黄酚,酸性最强,酸性其次,酸性最弱,溶于NaHCO3,溶于Na2CO3,溶于NaOH,如中药大黄中的大黄酸、大黄素和大黄酚的分离,2、萃取溶剂的选择原则萃取溶剂与溶液的溶剂互溶性差，两溶剂的密度差异明显“相似相溶”，萃取剂对目标物的选择性高化学性质稳定（洗涤例外）沸点较低，易回收价格低，毒性小，不易着火。,有很大的萃取容量；良好的选择性；与被萃取的液相（通常是水相）互溶度要小，且粘度低、界面张力小或适中，有利于相的分散和两相分离；溶剂的回收和再生容易；化学稳定性好，不易分解，对设备腐蚀性小；价廉易得；安全性好，闪点高，对人体无毒性或毒性低。,一个良好的溶剂要满足以下要求：,化合物的结构与亲水性、亲脂性的关系（1）分子结构中亲水性基团（羧基、羟基、氨基）越多，极性越大，亲水性越强，反之则亲脂性越强。（2）分子中非极性部分越大，碳链越长或结构越大，则亲脂性越强。（3）结构母核相同的成分，分子中功能基的极性越大，或极性功能基数量越多，则整个分子的极性越大，亲水性越强，亲脂性越弱。,被提取成分的性质极性（亲水性）非极性（亲脂性）中等极性（既有亲水性又有亲脂性）常见取代基的极性大小顺序： 酸酚醇胺醛酮酯醚烯烷,影响提取效率的因素,影响提取效率的因素,溶剂类型原料的粉碎度提取时间提取温度提取次数固液比设备条件,影响萃取操作的因素：,温度pH值溶媒比盐分乳化程度,温度互溶性增大；温度产物稳定性提高，粘度增加，扩散性能减小。,影响分配系数，影响物质解离情况,溶媒比溶媒体积/萃取体积溶媒比萃取效果溶媒回收费用,盐分分配系数,尽量破坏乳浊液，如轻度乳化，要加热过滤离心（热敏物质不用加热）；重度乳化，加SDS、溴化十五烷基吡啶等去乳化剂。,3、萃取方法3.1 液液萃实验室常用仪器：分液漏斗。球形和梨形萃取方法：人工手摇机械振荡机械搅拌超声搅拌连续萃取,漏斗萃取的注意事项漏斗选择：体积；球型和梨型密封性检查加液量的确定：待萃取液为漏斗体积1/32/3，萃取溶剂为待萃取液的1/3振摇：放气防冲盖；防乳化和静置分层：静置时间遵循“先短后长”原则分液：遵循“先粗后细”重分：合并提取液长时间静置仔细分液,26,萃 取 分 液,倒转分液漏斗,分 液 漏 斗 架,振 荡,图321,乳化与破乳乳化成因：溶液呈碱性存在少量轻质的沉淀溶剂相互溶解性能大两相的相对密度差较小,破乳方法：静置法盐析法酸化法过滤法离心法超声法加入破乳剂：如乙醇等,乳化的结果可能形成两种形式的乳浊液：一种是水包油型（O/W），另一种为油包水型（W / O）。,（a）轻溶剂萃取 （b）重溶剂萃取 （c）兼具（a）和（b） （d）脂肪提取器 图320 连续萃取装置,超声波提取机,1.2 液固萃取 又称为提取。固料一般需事先粉碎至20目左右冷浸法：室温反复浸泡3次，每次用5倍量左右溶剂，每次1224 h或更长时间缺点：溶剂用量大，萃取效率低，浓缩工作量大，如用水萃取还需防止发霉变质。适用范围：富含淀粉、树胶、粘液质和果胶等成分的材料以及不宜采用热提取法的物料。,液固萃取的操作方式,通常是用极性不同的溶剂对原料分别进行多次提取（一般23次）具体做法一般为：先用非极性溶剂提取，再用弱极性溶剂提取，最后用强极性溶剂提取。,常用操作方式,浸渍渗漉煎煮回流提取连续回流提取,1. 浸渍：操作方法：将处理（挑选、清洗、粉碎等）过的原料，用适当的溶剂在常温或加热（一般为6080）的条件下浸泡以溶出其中成分。适用情况：适用于较易提取的、有效成分遇热易破坏以及含多量淀粉、树胶、果胶、粘液质的天然物的提取。特点：浸出率较差，特别是用水为溶剂，其提取液易于发霉变质，须注意加入适当的防腐剂。,提示 加防腐剂：甲苯、甲醛、三氯甲烷,用温水从甜菜中提取糖，用有机溶剂从大豆、花生等油料作物中提取食用油，用水或有机溶剂从植物中提取药物、香料或色素等。,由药材提取物制成各种剂型的后期过程各有不同:(1)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；(2)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；(3)通过适当加工，制成软膏、栓剂等其它剂型；(4)需要精制加工，纯化有效成分，制成注射剂等剂型。,酊 剂药物用规定浓度的乙醇浸出或溶解而制成的澄清液体制剂，亦可用流浸膏稀释制成。供口服或外用。,煎膏剂药材用水煎煮、去渣浓缩后，加炼蜜或糖而制成的半流体制剂。,酒 剂药材用蒸馏酒浸提而制成的澄清液体制剂。,浸膏剂用煎煮法或渗漉法制备，全部煎煮液或渗漉液应低温浓缩至稠膏状，加稀释剂或继续浓缩至规定的量。,流浸膏将生药的乙醇或水浸出的液体用一定方法浓缩而成的称为流浸膏。,2.浸出的问题,（1）溶剂的选择,“相似相容”原理。在工业规模上，希望溶剂对目的物质的分配系数大且对目的物质的选择性高，价格低廉，无毒，无腐蚀性，闪点高，无爆炸性，易去除和回收。不能影响食品风味。食品工业中常用的浸取剂有：水、酸、无毒的含盐水溶液、乙醇或其他小分子醇、己烷、二氯甲烷、甲基乙基酮和丙酮、低分子量的酯和植物油等。,渗漉法常用的仪器：渗滤筒;分液漏斗;粗色谱柱等操作步骤：粉碎润湿拌匀静置(30 min) 装料压实添加溶剂静置(6h)渗漉注意事项：流速：随物料的多少而定，如100 g料，可控制1mLmin-1。终点判定：颜色;10倍体积;蒸干称量浸膏,适用范围,适用于提取遇热易破坏的成分。,特点 1. 因能保持良好的浓度差，效率高。 2.溶剂消耗多，时间长 提示 常温进行，溶剂为水、酸液、碱液及不同浓度的乙醇,3. 煎煮：操作方法：将天然物原料粗粉加水加热煮沸，使其成分提取出来的方法。特点：此法简便，原料中大部分成分可被不同程度地提出，但含挥发性成分及有效成分遇热易破坏的原料不宜用此法，对含有多糖类原料，煎煮后，溶液比较粘稠，过滤比较困难。,煎煮法适用于有效成分能溶于水，且对热较稳定的药材，可用于汤剂、分散剂、丸剂、片剂、冲剂及注射剂等的制备。,4. 回流提取：操作方法：用易挥发的有机溶剂加热回流提取。特点：溶剂消耗较少，浸出效率较高。但受热易破坏的成分不宜用此法，且溶剂消耗量仍大，操作较麻烦。,加热回流萃取法：适宜于热稳定性目标物的提取;量大时需要加上机械搅拌。工业上多用蒸气加热，实验室用水浴加热。连续加热萃取法：实验室多用索氏提取器。超声波提取：适宜于实验室和工业生产，特别适宜于热敏性物质。量小时可用超声波清洗器进行，液料比一般为51101，提取温度为3040，提取次数多为2次。量大时可用超声波提取机进行，超声功率一般为16002000 W，提取时间为2030 min。提取效率极高超临界提取,索氏提取操作与技术,固液连续萃取,当物质的溶解度不大时，进行萃取会耗费大量的溶剂，为解决这一问题，引入索氏提取器。该装置是利用溶剂回流和虹吸原理，使固体物质连续不断地为纯溶剂所萃取的仪器。溶剂沸腾时，其蒸气通过侧管上升，被冷凝管冷凝成液体，滴入套筒中，浸润固体物质，使之溶于溶剂中，当套筒内溶剂液面超过虹吸管的最高处时，即发生虹吸，流入烧瓶中。通过反复的回流和虹吸，从而将固体物质富集在烧瓶中。,装置图,索氏(脂肪)提取器,.把滤纸做成与提取器大小相应的滤纸筒，然后把需要提取的样品放入滤纸筒内，装入提取器。注意:a.滤纸筒既要紧贴器壁，又要方便取放。（滤纸筒上可以套一圈棉线，方便提取完成后取出滤纸筒。）b.被提取物高度不能超过虹吸管，否则被提取物不能被溶剂充分浸泡，影响提取效果。被提取物亦不能漏出滤纸筒，以免堵塞虹吸管。如果试样较轻，可以用脱脂棉压住试样。,操作步骤：,.在提取用的烧瓶中加入提取溶剂和沸石（没有沸石可以用玻璃珠或碎瓷片，目的就是防止暴沸）。,.连接好烧瓶、提取器、回流冷凝管，接通冷凝水,加热。沸腾后，溶剂的蒸气从烧瓶进到冷凝管中，冷凝后的溶剂回流到滤纸筒中，浸取样品。溶剂在提取器内到达一定的高度时，就携带所提取的物质一同从侧面的虹吸管流入烧瓶中。溶剂就这样在仪器内循环流动，把所要提取的物质集中到下面的烧瓶内。,(二)连续萃取法,为克服使用分液漏斗多次萃取的操作麻烦，可采用连续萃取器。这一仪器利用两溶剂的比重不同，自然分层和分散相液滴穿过连续相溶剂时发生传质。选择连续萃取法时，需视所用溶剂的比重大于或小于被提取的水溶液比重的情况，而采用不同式样的仪器。,50,通过改变浆的转速和叶片数量来适应不同品种药材的提取。,肯尼迪式连续逆流提取器,浸渍式连续逆流提取器,罐组式逆流提取机组,实际生产中，通过管道、阀门等将若干组提取单元以图中所示的方式组合在一起，即成为罐组式逆流提取机组。操作中可通过调节或改变提取单元组数、阶段提取时间、提取温度、溶剂用量、循环速度以及颗粒形状、尺寸等参数，以达到缩短提取时间、降低提取剂用量、并最大限度地提取出药材中的有效成分的目的。,溶剂提取法分类,4、萃取液的浓缩普通蒸馏减压蒸馏真空旋转薄膜蒸发旋转蒸发烧瓶可调速的驱动马达加热恒温装置高效冷凝器溶剂收集瓶,旋转薄膜蒸发器,提取溶剂 性能特点 适宜提取成分 提取方法强极性溶剂 溶解范围广（酸水、碱水） 生物碱盐 穿透能力强 苷类 浸渍法 价廉易得、安全 鞣质 煎煮法 糖类 渗漉法 水 有些脂溶性成分溶解不完全 氨基酸 （酸水） 有些苷类成分的酶解 蛋白质 水提液易发霉、变质 水溶性杂质多，过滤困难 沸点高，浓缩困难,常用提取溶剂性能特点,提取溶剂 性能特点 适宜提取成分 提取方法 除去多糖、 溶解范围广（不同浓度乙醇）蛋白质外 渗漉法（稀醇） 水溶性杂质溶出少 的大多数 浸渍法 乙醇 可抑制酶的活性 化学成分 回流法 提取液不易发霉、变质 均可 连续回流法 大部分可回收利用 但有挥发性、易燃烧 甲醇 溶解特点与乙醇相似，但有毒 丙酮 溶解性能同乙醇，但沸点低、易挥发，作为提取溶剂不常用； 但对色素溶解性能好，在分离、精制时常用。 亲水性有机溶剂（和水可任意混溶）,提取溶剂 性能特点 适宜提取成分 提取方法 对化合物溶解选择性较强;水溶性杂质少、易纯化 ; 游离生物碱 回流法挥发性大、易燃烧、有毒 ; 苷元 连续回流法价格昂贵，对提取设备要求高; 某些苷类穿透力较弱，提取时间长;作为提取溶剂不常用。 如:乙醚 bp. 35，极易燃 氯仿 bp. 61、d 1. 480，不易燃，毒性大,对生物碱溶解性好 苯 bp. 80.1，毒性大 石油醚 沸程 3060、6090、90120 脱脂、脱色常用 与甲醇、乙醇不能任意混溶。,亲脂性有机溶剂,【提取方法与技术】,（一）浸渍法,含义 将药材用适当的溶剂在常温或温热的条件下浸泡一定时间，浸出有效成分的一种方法。,操作技术 冷浸法 室温 温浸法 4060,适用范围 适用于有效成分遇热易破坏及含淀粉、果胶、黏液质、树胶等多糖物质较多的天然药物。,特点 方便、简单，时间长，效率低，易霉变提示 加防腐剂：甲苯、甲醛、三氯甲烷,（二）渗漉法,含义,操作技术 粉碎浸润装筒排气浸渍渗漉收集渗漉液,将药材粗粉置渗漉装置中，连续添加溶剂使渗过药粉，自上而下流动，浸出有效成分的一种动态浸提方法。,适用范围,适用于提取遇热易破坏的成分。,特点 因能保持良好的浓度差，效率高。 溶剂消耗多，时间长 提示 常温进行，溶剂为水、酸液、碱液及不同浓度的乙醇,煎煮法,含义,将药材加水加热煮沸，滤过去渣后取煎煮液的一种传统提取方法。,操作技术,适用范围,适应于有效成分能溶于水且不易被水、热破坏的天然药物的提取。,特点 操作简单、效率高。提示 不宜用于提取含挥发油成分、遇热易破坏、含糖类丰富的天然药物。,回流提取法,使用低沸点的溶剂如乙醇、氯仿等加热提取天然药物中有效成分时，为减少溶剂的挥发损失，保持药材与溶剂持久地接触，通过加热浸出液，使溶剂受热蒸发，经冷凝后变为液体流回浸出器，如此反复至浸出完全的一种热提取方法。,适用范围,操作技术,适用于脂溶性较强成的分提取。,特点 效率高、溶剂消耗大，操作较麻烦。提示 不宜用于对