天然药化之溶剂提取法ppt课件

天然药化之溶剂提取法 2 3 4 5 溶剂提取法概况 溶剂提取法原理 溶剂提取法的分类 溶剂提取法的发展 溶剂提取法的实际应用及探索 6 溶剂提取法的展望 1 一 溶剂提取法概况 溶剂提取法原理生物物料中的可溶性物质通常存在于细胞内 细胞膜产生一种不同于一般情况的扩散阻力 致使提取其中有效成分的浸取速率通常比较小 为了提高提取效率 通常需要对生物体内的细胞进行预处理 天然产物有效成分的提取过程实质是溶质从植物体内部向溶剂中转移的传质过程 溶剂从溶剂主体传递到固体颗粒的表面 溶剂扩散渗入固体内部和内部微空隙内 溶质溶解进入溶剂 通过固体微空隙通道进入溶剂主体 例如 在植物成分中 萜类 甾体等脂环类及芳香类化合物因为极性小 易溶于氯仿 乙醚等亲脂性溶剂中 而糖苷 氨基酸等类成分则极性较大 易溶于水及含水醇中 至于酸性 碱性及两性化合物 因为存在状态 分子或离子形式 随溶液而异 故溶解度随pH值而改变 二 溶剂提取法原理及影响因素 溶剂提取法影响因素固体溶解于液体的扩散速度与温度 溶液粘度 扩散面积以及两相界面之间浓度差等有密切关系 一般来说 增加温度 降低溶液的粘度 增加扩散面积以及保持两相界面的最大浓度差等有利于提高扩散速度 从而使提取效果增加 固体药物粒度越小 比表面积越大 浸取速度越快 但粒度过小会使杂志浸出量液增加 导致分离提纯困难 同时亦增加运行成本 此外 固液相对运动速率越高 溶液的湍动越强烈 会导致边界层变薄 从而提高浸出速度 渗漉法 浸渍法 煎煮法 回流法和连续回流法 溶剂提取法 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 粉碎 浸润 装筒 排气 浸渍 渗漉 收集 渗漉液 冷浸法 在室温条件下浸渍 使有效成分浸出温浸法 在40 60 之间浸渍 能浸出较多的有效成分 将药材加水加热煮沸 滤过去渣后取煎煮液 使用回流提取装置 低沸点有机溶剂浸泡药材 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实验室中常用索氏提取器 能用少量的溶剂进行连续循环回流提取 充分将有效成分浸出完全 三 溶剂提取法的分类 冷提法 热提法 该法是将药材饮片或者碎块置于特制的罐中 加定量的溶剂 如白酒或者稀醇 水浴或蒸汽加热 使内容物在40 60摄氏度进行浸渍以缩短浸提时间 余同冷浸渍法操作 故浸出液冷却后有沉淀析出 应分离除去 冷浸渍法是在室温下进行的操作 故又称常温浸渍法 此法可以直接制得药酒 酊剂 若将滤液浓缩 可以进一步制备流浸膏 浸膏 片剂 冲剂等 1 浸渍法 浸渍法将中药粗粉放在适当的容器中 加水或者稀醇浸渍药材一定时间 反复数次 合并浸渍液 减压浓缩即可 适用于遇热易破坏或挥发性成分 也适用于含淀粉 树胶 果胶和黏液质多的成分 但是提取时间长 效率不高 以水为提取溶剂时 应注意防止提取液发霉变质 2 渗漉法 渗漉法是浸渍法的发展 将药材粗粉装入渗漉筒中 用水或醇做溶剂 首先浸渍数小时 然后由下口开始流出提取液 渗滤液 渗漉筒上口不断添加新溶剂 进行渗漉提取 渗漉法属于动态浸出 即溶剂相对于药粉流动浸出 溶剂的利用率高 有效成分浸出完全 在进行过程中由于随时保持浓度差 故提取效率高于浸渍法 此法适用于贵重药材 毒性药材及高浓度制剂 也可用于有效成分含量较低的药材的提取 但对于新鲜的易膨胀的药材 无组织结构的药材不宜选用 渗漉法可分为单渗漉法 重渗漉法 加压渗漉法 逆流渗漉法 具体介绍 1 单渗漉法 其操作一般包括药材粉碎 润湿 装筒 排气 浸渍 渗漉等六个步骤 2 重渗漉法重渗漉法是将渗漉液反复用作新药粉的溶剂 进行多次渗漉以提高浸出液浓度的方法 由于多次渗漉 则溶剂通过粉柱长度为各次渗漉粉柱高度的总和 故能提高浸出效率 3 加压渗漉法加压渗漉法可使溶剂及浸出液较快通过粉柱 使渗漉顺利进行 有利于有效成分的浸出 总提取液浓度大 溶剂消耗少 对于浓缩及回收溶剂等很为有利 4 逆流渗漉法逆流渗漉法是药材与溶剂在浸出容器中 沿相反方向运动 连续而充分地进行接触提取的一种方法 煎煮法是用水作溶剂 将中药粗粉加水加热煮沸一定的时间 以提取其所含成分的一种常见方法 又称煮提法或煎浸法 此法简便 大部分成分可被不同程度地提取出来 适用于有效成分能溶于水 且对热较稳定的药材 传统制备汤剂皆用煎煮法 同时也是制备一部分中药散剂 丸剂 冲剂 片剂 注射剂或提取某些有效成分的基本方法之一 但此法对含挥发油成分及加热易破坏的的成分不宜使用 用水煎煮 浸提液中除了有效成分外 往往杂质较多 尚有少量脂溶性成分 给精制带来不便 多糖类成分含量较高的中药 用水煎煮后药液粘度较大 滤过困难 此外 煎出液易霉败变质 应及时处理 根据煎煮法加压与否 可分为常压煎煮法和加压煎煮法 常压煎煮法适用于一般性药材的煎煮 加压煎煮适用于药物成分在高温下不易被破坏 或在常压下不易煎透的药材生产上常用蒸汽进行加压煎煮 3 煎煮法 所用容器一般为陶器 砂罐或铜制 搪瓷器皿 不宜用铁锅 以免药液变色 直火加热时最好时常搅拌 以免局部药材受热太高 容易焦糊 有蒸汽加热设备的药厂 多采用大反应锅 大铜锅 大木桶 或水泥砌的池子中通入蒸汽加热 还可将数个煎煮器通过管道互相连接 进行连续煎浸 回流法以乙醇等易挥发的有机溶剂作为提取溶剂 在回流装置中加热进行 一般多采用反复回流法 即第一次回流一定时间后 滤出提取液 加入新鲜溶剂 重新回流 如此反复数次 合并提取液 减压回收溶剂 小量操作时 可在圆底烧瓶上连接回流冷凝器 瓶内装药材约为容量的50 70 溶剂浸过药材表面约1 2cm 在水浴中加热回流 一般保持沸腾约数小时后放冷过滤 再在药渣中加溶剂 作第二 三次加热回流分别约半小时 或至基本提尽有效成分为止 此法提取效率较冷浸法高 但受热易被破坏的成分不宜使用 4 回流法及连续回流法 连续回流法应用挥发性有机溶剂提取天然植物有效成分 不论小型实验或大型生产 均以连续提取法为好 而且需用溶剂量较少 提取成分也较完全 实验室常用脂肪提取器或称索氏提取器 连续提取法 一般需数小时才能提取完全 提取成分受热时间较长 遇热不稳定易变化的成分不宜采用此法 此法是回流提取法的发展 具有溶剂消耗量小 操作不繁琐 提取效率高的特点 在实验室连续回流提取常采用索氏提取器或连续回流装置 多功能提取罐 多功能提取罐适用于天然产物的常压 微压水煎 温浸 热回流 强制循环 渗漉 芬香油提取及有机溶媒的回收等多种工艺操作 5 溶剂提取法的各种方法与技术比较 6 溶剂的选择 溶剂按极性可分为三类 即亲脂性有机溶剂 亲水性有机溶剂和水 常用于天然产物 成分提取的溶剂按极性由弱到强的顺序如下 石油醚 四氯化碳 苯 二氯甲烷 氯仿 乙醚 乙酸乙酯 正丁醇 丙酮 甲醇 乙醇 水 选择溶剂的要点是根据相似相容的原则 以最大限度地提取所需要的化学成分 溶剂的沸点应适中易回收 低毒安全 例如 乙醇 甲醇是最常用的溶剂 因为它能与水按任意比例混合 又能和大多数亲脂性有机溶剂混合 渗入药材细胞能力较强 能溶解大多数中药成分 一般来说 甲醇比乙醇有更好的提取效果 但因其毒性较乙醇大 故较多数情况下仅在实验室研究中应用 而乙醇更适用于工业化生产 常见溶剂按其极性的大小可以分为极性溶剂 半极性溶剂和非极性溶剂等三大类 举例 极性溶剂 水 甘油 二甲基亚砜 半极性溶剂 乙醇 丙酮 丙二醇等 非极性溶剂 乙醚 石油醚 氯仿 乙酸乙酯 液体石蜡等 选择溶剂的原则主要有 溶剂对有效成分的溶解度大 对杂质溶解度小 溶剂与有效成分不起化学变化 溶剂价廉 易得 安全无毒等 例如 种子类中药材富含油脂 宜先用石油醚或汽油脱脂 也可将固体药材用极性递增的溶剂依次进行提取 如石油醚可提出油脂 蜡 挥发油 游离的甾体及萜类 氯仿或乙酸乙酯可提出游离的生物碱 有机酸 黄酮及香豆素等 丙酮或甲醇 乙醇 可提出苷类 生物碱或者有机酸盐类 水可提出糖类 氨基酸 蛋白质 无机盐类等水溶性成分 从药材中提取活性成分时 由于存在多种成分间的相互助溶作用 情况要复杂的多 因此 从药材中提取活性成分很难有一个固定的模式 1 超声辅助提取超声波提取法 UltrasonicationExtraction 是利用多种不同的超声波 引起分子振动的技术 超声波可以深入渗透到天然物质内部 有效提取天然物质的有效成分 只有对物理上稳定的素材才适用活性物质容易被破坏需要大量提取时效率低下长期使用时溶媒腐蚀振动机板的可能性大 需要细心管理2 微波辅助提取微波萃取一般适用于热稳定性的物质 对热敏性物质 微波加热易导致它们变性或失活 要求物料有良好的吸水性 否则细胞难以吸收足够的微波能将自身击破 产物也就难以释放出来 微波提取对组分的选择性差 四 溶剂提取法的发展 五 溶剂提取法实际应用及探索 针对药用植物有效成分传统提取技术能耗与物耗大 杂质多 效率低的状况 近年来许多学者从不同角度对药用植物有效成分提取工艺进行了摸索与优化 以实现天然药物生产的科学化 规范化和标准化 建立切实可行的提取方法 充分借鉴和利用现代提取分离工程技术 溶剂提取法实际应用 3 碱性水溶液提取法对于那些化学结构非常独特 化学性质与一般生物碱不同且在酸性或中性条件下不稳定的生物碱来说 可以采用此法 而原有的乙醇作为溶剂渗漉提取法 不仅存在成本高 而且存在防火等级高 提取时间长 能耗大等诸多问题 远不如使用稀NaOH溶液好 4 有机溶剂提取法1 乙醇提取法在生物碱的提取中应用较为普遍 对于游离生物碱及其盐类一般采用乙醇提取法 2 其他有机溶剂法是根据相似相溶原理 对于不同性质的生物碱选取最佳的有机溶剂进行提取 可采用单一有机溶剂进行分步提取 用不同溶剂提取不同成分 也可采用混合溶剂 反应溶剂进行提取 黄酮类化合物是植物经光合作用产生的一大类化合物 其母核结构是以C6 C3 C6为骨架的2 苯基色原酮 它的存在形式有两种 一种是游离的苷元 另一种是与糖等结合的苷 按所用溶剂不同可分为以下几种方法 1 热水提取法由于黄酮苷类物质易溶于水 所以对黄酮苷类含量较高的原料可采取热水提取法 在提取过程中要考虑加水量 浸泡时间 煎煮时间及煎煮次数等因素 例如 从荷叶中黄酮提取时 采用提取水量3倍 提取温度80摄氏度 提取时间1 5h 可得较好结果 此工艺成本低 安全 适合工业化大生产 但由于水的极性大 易把蛋白质 糖类等溶于水的成分浸提出来 从而使提取液存放时 易腐败变质 为后续的分离带来困难 2 碱液提取法黄酮类物质是以2 苯基色原酮为母核的多羟基化合物 在碱性条件下 其苯基色 原酮的1 2碳之间的C O键打开成查尔酮型结构 此物可溶于水 当在酸性条件下 查尔酮又恢复了闭环结构 所以可用碱水提取 主要用的碱性溶液是稀氢氧化钠和石灰水 氢氧化钠水溶液的浸出能力高 但杂质较多不利于纯化 石灰水可以使一些鞣质或水溶性杂质沉淀成钙盐沉淀 有利于浸液纯化 但是浸出量不如氢氧化钠水溶液好 同时有些黄酮类化合物能与钙结合成不溶性物质 不被溶出 不同原材料使用不同的碱性溶液 例如从菊花中提取黄酮类物质时 用pH10的氢氧化钠溶液浸出效果较好 而从槐米中提取芦丁 则应用碱性较强的饱和石灰水作溶剂 这样有利于芦丁成盐溶解 注意 用碱性溶剂提取时 应当注意所用的碱浓度不宜过高 以免在强碱下加热识时破坏黄酮类化合物的母核 在加酸酸化时 酸性也不宜过强 以免生成钅羊盐 致使析出的黄酮类化合物又重新溶解 降低产品收率 吴盛贵等人以提取时pH值 提取时间 酸化时pH值为变量 对穿心莲碱水提取过程进行优化 发现提取时的pH值对提取效果影响最大 提取时间和酸化时pH值的影响则不明显 李俊等人以提取温度 乙醇浓度 浸提时间和乙醇量作为考察的主要因素 对罗汉果中罗汉果糖苷的乙醇提取过程进行了优化 发发现乙醇浓度 乙醇用量及浸提温度对罗汉果糖苷含量有显著影响 并认为采用稀乙醇提取方法时的溶剂用量最大 成本较高 但由于蛋白质等杂志的去除 故得到的罗汉果提取物中糖苷含量高 产品颜色浅 质量较好 易于二次开发 是较佳的罗汉果糖苷提取方法 林缎嫦对水提 水提醇沉 稀醇提取和水提石灰乳沉淀的方法制备金银花提取物进行了比较研究 发现稀醇提取较水提取效率高近40 两者均消耗18倍体积的溶剂 耗时4h 醇沉法可回收绿原酸90 以上 远远优于石灰乳 天然产物提取工艺的摸索 沉淀的收率 原因主要是由于碱性条件下绿原酸的水解 同时与沉淀不完全 沉淀剂对产物有吸附作用也有关系 张永红等研究了不同提取条件下大黄提取液中蒽醌的含量 将不同浓度的乙醇提取液中总蒽醌 游离蒽醌 结合蒽醌的百分含量对乙醇浓度进行了线性回归 发现结合蒽醌的百分含量与乙醇浓度有一定相关性 随乙醇浓度的提高有略微增加的趋势 而游离蒽醌随乙醇浓度变化不大 醇提取效果明显优于水提 由于长时间加热有些蒽醌类物质会被破坏 煎煮时间不能过长 天然产物有效成分的分离和提取是制药业最关键的工序 而传统的提取分离方法如煎煮法 浸渍法 渗漉法等普遍存在着有效成分提取不高 杂质清除率低 能耗高 生产周期长等许多缺点 直接制约了制药产业的发展 因此 需要把一些现代高技术不断被应用到天然药化的生产中来 对原有的提取工艺进行优化 革新和强化 而化工分