制药分离纯化技术2固液萃取浸取课件

1、制药分离纯化技术2固液萃取浸取1 第二章第二章 固液萃取(浸取) 制药分离纯化技术2固液萃取浸取2 一、浸取基本知识和基本理论一、浸取基本知识和基本理论 l浸取浸取( (固固液萃取液萃取) )是指用溶剂将固体物中的是指用溶剂将固体物中的 某些可溶组分提取出来，使之与固体的不某些可溶组分提取出来，使之与固体的不 溶部分溶部分( (或称惰性物或称惰性物) )分离的过程。分离的过程。 l被萃取物质在原固体中，可能以固体形式 或液体形式(如挥发物或植物油)存在。 l固液萃取在制药工业中广泛应用，尤其是 从中草药等植物中提取有效成分，或从生 物细胞内提取特定成分。 制药分离纯化技术2固液萃取浸取3 1

2、1浸取体系与扩散浸取体系与扩散 溶剂从固体颗拉中浸取可溶性物质，其过 程一般包括： 溶剂浸润固体颗粒表面； 溶剂扩散、渗透到固体内部微孔或细 胞壁内； 溶质解吸后，溶解进入溶剂； 溶质经扩散至固体表面； 溶质从固体表面，扩散进入溶剂主体。 制药分离纯化技术2固液萃取浸取4 2浸取相平衡浸取相平衡 浸取过程中的相平衡可用分配系数 KD 表示： KD = y / x lx 、y 平衡时溶质在固相、液相中的浓度； l注：若 y 和 x 用体积浓度 (kg/m3) 表示，KD 一般为常数；如用质量浓度 ( kg/kg ) 表示， 则 KD 值会发生变化。因为在浸取过程中， 随着溶质的浸出，固体内外的溶

3、液密度将发 生变化。 制药分离纯化技术2固液萃取浸取5 二、影响浸取过程的因素二、影响浸取过程的因素 1 1固体物料颗粒度的影响固体物料颗粒度的影响 各类固体生物物料是由细胞组成的，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 情况下的扩散阻力，因此浸取速率通常比较小。 为了从动、植物等中浸提药品，在浸取前需先对 固体原料进行恰当的预处理，即进行细胞破碎， 以缩短固体或细胞内部溶质分子向其表面扩散的 距离，而溶剂也容易进入细胞内部直接溶解溶质， 从而提高浸取速率。 制药分离纯化技术2固液萃取浸取6 l工业上常通过物料干燥、压片、粉碎等方法， 对固体物料进行预处理。 l固体物料的颗粒度

4、越小，药物的浸出速率越 快。 l过细的颗粒虽溶质浸出效果好，也会使无用 或有害物质浸出量增大，给下一步药物的分 离纯化造成困难另外，过度粉碎将使耗能增 大、还会造成固液分离困难。 制药分离纯化技术2固液萃取浸取7 2 2浸取溶剂的影响浸取溶剂的影响 (1) (1) 浸取溶剂的选择浸取溶剂的选择 固体药物可看成由可溶物和不溶物（载体 或基质）组成。浸取溶剂的选择原则如下： 溶剂对目的药物成分的分配系数KD 要大， 且对目的药物成分的选择性要高； 溶剂对目的药物成分的溶解度要大，节省 溶剂用量； 制药分离纯化技术2固液萃取浸取8 溶剂与目的药物成分之间应有较大的性质 差异，易于从产品中去除，且便于

5、溶剂的 回收利用； 目的药物成分在溶剂中的扩散系数要大； 价格低廉，粘度小，无腐蚀性，无毒， 闪点高，无爆炸性等。 制药分离纯化技术2固液萃取浸取9 常用的浸取溶剂常用的浸取溶剂: : 水、乙醇、丙酮、乙醚、氯仿、乙酸乙酯等。水、乙醇、丙酮、乙醚、氯仿、乙酸乙酯等。 水水 l最常用的极性浸取溶剂，价廉易得，对很多物质最常用的极性浸取溶剂，价廉易得，对很多物质 都具有较大的溶解度，如生物碱类、苷类、蛋白都具有较大的溶解度，如生物碱类、苷类、蛋白 质类等药物在水中都具有较好的溶解度，对于酶质类等药物在水中都具有较好的溶解度，对于酶 类药物和含少量挥发油的药物也能被水浸出。类药物和含少量挥发油的药物

6、也能被水浸出。 l水的浸出范围广，选择性较差，固体中大量无用、水的浸出范围广，选择性较差，固体中大量无用、 甚至有害的物质也被浸出，增加了进一步分离的甚至有害的物质也被浸出，增加了进一步分离的 难度，影响收率。难度，影响收率。 制药分离纯化技术2固液萃取浸取10 乙醇乙醇 l仅次于水的常用半极性浸取溶剂。乙醇的溶解性仅次于水的常用半极性浸取溶剂。乙醇的溶解性 能介于极性与非极性之间，能溶解溶于水的某些成能介于极性与非极性之间，能溶解溶于水的某些成 分，也能溶解溶于非极性有机溶剂的某些成分。分，也能溶解溶于非极性有机溶剂的某些成分。 l与水形成任意组成的混合液，可通过组成的改变，与水形成任意组成

7、的混合液，可通过组成的改变， 有选择地浸取某些成分。如乙醇含量有选择地浸取某些成分。如乙醇含量90%90%时，可时，可 有效地浸取有机酸、挥发油、叶绿素等物质；乙醇有效地浸取有机酸、挥发油、叶绿素等物质；乙醇 含量在含量在50%50%7070时，主要浸取生物碱、苷类等药时，主要浸取生物碱、苷类等药 物；乙醇含量物；乙醇含量5050时，适用于浸取苦味质、蒽醌时，适用于浸取苦味质、蒽醌 类化合物等。类化合物等。 制药分离纯化技术2固液萃取浸取11 l无毒无害，价格低廉，还具有一定的防腐作用，无毒无害，价格低廉，还具有一定的防腐作用， 其比热容小，沸点低，汽化热不大，使分离回收其比热容小，沸点低，汽

8、化热不大，使分离回收 费用低，可降低生产成本。但乙醇具有挥发性和费用低，可降低生产成本。但乙醇具有挥发性和 易燃性，生产中应注意安全防护。易燃性，生产中应注意安全防护。 丙酮丙酮 l一种良好的脱脂溶剂，与水形成任意组成的混合一种良好的脱脂溶剂，与水形成任意组成的混合 液。丙酮也是一种脱水剂，常用于新鲜动物药材液。丙酮也是一种脱水剂，常用于新鲜动物药材 的脱水和脱脂。丙酮的防腐性能较好，但有一定的脱水和脱脂。丙酮的防腐性能较好，但有一定 的毒胜，而且丙酮易于挥发和燃烧，使用时要特的毒胜，而且丙酮易于挥发和燃烧，使用时要特 别注意。别注意。 制药分离纯化技术2固液萃取浸取12 乙醚乙醚 l非极性有

9、机溶剂，可与乙醇及其他有机溶剂任意非极性有机溶剂，可与乙醇及其他有机溶剂任意 混溶。其溶解选择性较强，可溶解游离生物碱、混溶。其溶解选择性较强，可溶解游离生物碱、 挥发油、某些苷类等物质。因乙醚有强烈的生理挥发油、某些苷类等物质。因乙醚有强烈的生理 作用，又极易燃烧，且价格昂贵一般仅用于生物作用，又极易燃烧，且价格昂贵一般仅用于生物 有效成分的提取、精制。有效成分的提取、精制。 氯仿氯仿 l一种非极性溶剂，微溶于有机溶剂，与乙醚、乙一种非极性溶剂，微溶于有机溶剂，与乙醚、乙 醇都能任意混溶。醇都能任意混溶。 制药分离纯化技术2固液萃取浸取13 (2) (2) 浸取辅助剂浸取辅助剂 浸取时有时可

10、能会出现原先不溶或难溶的大分 子等物质向可溶性、分子量较小的物质的转变， 如原果胶向果胶的转变，在此浸取过程中，包 含了增溶作用。 浸取时可能还会出现某些物质向不溶性物质的 转变，如用开水浸泡固体药物，使可溶性蛋白 凝固，改变了细胞膜的通透性，从而提高了浸 取过程的选择性，在此浸取过程中，也包含了 增溶作用。 制药分离纯化技术2固液萃取浸取14 l为了提高浸取溶剂的浸取效能，增加浸取 成分在溶剂中的溶解度，增强其稳定性， 除去某些杂质，减少其他成分对浸取的影 响，往往需要采取一定措施（如改变浸取 条件）或加入某些浸取辅助剂。 制药分离纯化技术2固液萃取浸取15 常用的浸取辅助剂： 酸酸 可使有

11、机酸游离，使碱性物质沉淀； 碱碱 可使某些物质水解，使酸性物质沉淀； 表面活性剂表面活性剂 常可有助于有机物的溶解，提高浸取效果。 制药分离纯化技术2固液萃取浸取16 (3) (3) 浸取溶剂用量及浸取次数浸取溶剂用量及浸取次数 浸取溶剂用量大，溶质浸取率高，但溶剂 消耗量大，进一步分离难度增加，增大成 本。 浸取溶剂用量一定时，多次浸取可提高浸 取率。一般情况下，第一次浸取时，溶剂 的用量较大，这是因为要考虑浸出后剩余 在固体物料中的溶剂量。 通常浸取溶剂用量和浸取次数需通过大量 实验确定。 制药分离纯化技术2固液萃取浸取17 (4) (4) 浸取溶剂的浸取溶剂的pHpH值值 在浸取操作时，

12、溶剂的pH值与浸取效果密 切相关。 l通过调整浸取时的pH值，可使浸取的选择 性提高。如用酸性溶剂提取生物碱，用碱性 溶剂提取皂苷等。 制药分离纯化技术2固液萃取浸取18 3 3浸取操作条件的影响浸取操作条件的影响 (1)(1)浸取温度浸取温度 温度升高，可使固体物料的组织软化、膨 胀，促进可溶性有效成分的浸出。当固体物 料中含有蛋白质、酶等杂质时，温度升高可 使蛋白质类杂质凝固，使酶类杂质失活，从 而有利于后序分离过程的进行。 温度升高，会破坏热敏性药物成分，造成 挥发性药物成分的散失，降低收率。 温度升高，一些无效成分也容易被浸出。 制药分离纯化技术2固液萃取浸取19 (2) (2) 浸出

13、时间浸出时间 达到浸取平衡前，浸取时间与浸取量成正 比；达到平衡时，浸取量为最大，但所需时 间较长，影响生产效率。 长时间浸取会使大量杂质溶出，也会导致 一些有效成分被一起浸出，还使酶类等物质 分解或发生降解反应而降低溶质的收率。 以水作溶剂，长期浸泡则易发生霉变，从 而影响浸取液的质量。 制药分离纯化技术2固液萃取浸取20 (3) (3) 浸取压力浸取压力 当固体物料组织密实，较难被浸取溶剂浸润 时，可采用提高浸取压力的方法，促进浸润 过程的进行，可提高固体物料组织内充满溶 剂的速度，缩短浸取时间。 在较高压力下的渗透，还可能将固体物料组 织内的某些细胞壁破坏，利于溶质的浸出经 一旦固体物料

14、被完全浸透而充满溶剂后，加 大压力对浸出速率的影响将迅速减弱。 制药分离纯化技术2固液萃取浸取21 l两种常用加压方式： 密闭升温使压力升高； 通过加压设备使压力升高，但不升温。 l常压煮提(水温100，101.3kPa)与加压煮 提(水温65-90，表压为200500kPa)的有 效成分浸出率相同，而加压煮提浸出时间可 节省一半，固液比也有所提高；但需考虑因 加压、加热可能造成的有效成分破坏问题。 制药分离纯化技术2固液萃取浸取22 三、浸取方法三、浸取方法 1浸渍法浸渍法 浸渍法常用于制备药酒、酊剂。一般在常 温或适当升温下进行，浸渍时间不等，加 入的溶剂量也没有统一规定，多结合具体 药材

15、和实际经验采用定量浸出，然后根据 需要配制药剂。 制药分离纯化技术2固液萃取浸取23 l浸渍方法浸渍方法(中华人民共和国药典)： l取适当粉碎的药材，置于有盖容器中，加 入规定量的溶剂，密闭搅拌或振摇，浸渍 35h或规定的时间，使有效成分浸出，倾取 上层清液，过滤，压榨残渣，收集压榨液与 滤液合并，静置24h，过滤即得。 制药分离纯化技术2固液萃取浸取24 l浸渍法是一种最常用的浸出方法，适用于粘 性药物、无组织结构的药材、新鲜及易于膝 胀的药材。 l浸渍法简便易行，但由于浸出效率差，故对 贵重药材和有效成分含量低的药材，或制备 浓度较高的制剂时，应采用重浸渍法或渗漉 法为宜。 制药分离纯化技

16、术2固液萃取浸取25 2 2煎煮法煎煮法 煎煮是将经过处理的药材，加适量的水加 热煮沸23次，使其有效成分充分煎出，收 集各次煎出液、沉淀或过滤分离异物，低 温浓缩至规定浓度，再制成规定的制剂。 l需要注意的是在煎煮药材前，必须加冷水 浸泡适当时间，以利于有效成分的溶解和 浸出，除极难浸透的饮片外，一般浸泡时 间为3060min。 制药分离纯化技术2固液萃取浸取26 l煎煮法适用于有效成分能溶于水，对湿热较 稳定的药材，它除用于制备汤剂外，同时也 是制备部分散剂、丸剂、片剂、冲剂及注射 剂或浸取某些成分的基本方法之一。但煎煮 法浸出的成分比较复杂，对精制不利；而在 中医用药方面，对于有效成分尚

17、未搞清的中 草药或方剂，通常采用煎煮法。 制药分离纯化技术2固液萃取浸取27 3 3渗漉法渗漉法 渗漉法是向药材粗粉中不断加入浸取溶剂， 使其渗过药粉，从下端出口收集流出的浸取 液的浸取方法。 溶剂渗入药材细胞中溶解大量可溶性物质之 后，浓度增高，密度增大而向下移动，上层 的浸取溶剂流下，形成良好的浓度差，使扩 散较好地自然进行，故浸出效果优于浸渍法， 提取较完全，省去分离浸取液的时间和操作。 制药分离纯化技术2固液萃取浸取28 l对于非组织药材，因溶剂浸泡使其软化成团 而堵塞孔隙，使溶剂无法透过药材，故不宜 采用渗漉法。 l渗漉法的操作主要包括润湿膨胀、药材装填 和渗漉。 (1) (1) 润

18、湿膨胀润湿膨胀 将药材粗粉放入有盖的容器中，加入粗粉 量60%70 % 的浸取溶剂，均匀润湿后，密 闭放置15min6h，使药材充分膨胀后备用。 制药分离纯化技术2固液萃取浸取29 (2) (2) 药材装填药材装填 取脱脂棉一团，用浸取液润湿后，铺垫在 渗漉筒的底部，然后将已润湿膨胀的药材粗 粉分次装入渗流筒中，装入量不多于渗漉筒 容积的2/3，松紧程度视药材及及取溶剂而 定。若为醇含量高的溶剂则可压紧些，若含 水最大则宜装得疏松些，装完后用滤纸或纱 布覆盖，并加一些玻璃珠或瓷块之类的重物， 以防止加入溶剂时将药粉冲浮起来。 制药分离纯化技术2固液萃取浸取30 (3) (3) 渗漉渗漉 首先将

19、渗漉筒的出口圈打开，然后向渗漉 筒中缓慢加入浸取溶剂，待渗漉筒下部的空 气排除后，关闭出口阀；继续加入浸取溶剂 至高出药粉数厘米，加盖放置2448h，使 溶剂充分渗透扩散。浸出溶剂的流速一般控 制在15mL /l000g药粉，并随时补充浸取 溶剂，使药材中的有效成分充分浸出；浸取 溶剂用量一般是药材量的48倍。 制药分离纯化技术2固液萃取浸取31 四、浸取工艺四、浸取工艺 1 1单级浸出工艺单级浸出工艺 单级浸出是指将药材和溶剂一起加入到浸取 设备中，经一定时间的浸取后，放出浸取液 和固体物的过程。单级浸出时，浸出速率随 时间的增长而逐渐减慢，直至达到平衡状态。 工艺简单，常用于小批量生产，缺

20、点是浸取 时间长，固体相中含有一定的浸取液，浸出 率低，浸取液的浓度小，浓缩时消耗能量大。 制药分离纯化技术2固液萃取浸取32 2 2单级回流浸出工艺及温渗法浸出工艺单级回流浸出工艺及温渗法浸出工艺 又称索氏提取，其工艺流程如图2-1，主要 用于酒提或有机溶剂(如乙酸乙酯、氯仿等) 浸提。由于溶剂的回流，使溶剂与药物细胞 组织内的有效成分之间始终保持较大的浓度 差，加快了浸取速率，提高了浸取率，而且 最后放出的浸取液已是浓缩液。此法的生产 周期一般约为10h，浸取液受热时间较长， 对于热敏性药物成分的浸取是不利的。 制药分离纯化技术2固液萃取浸取33 l温浸法是在热回流浸出工艺基础上发展起 来

21、的一种方法。此法将浸取器内的温度控 制在4050，较好地运用了温度对加速 浸出的有利因素，减少了较高温度对浸取 成分的破坏，降低了无效成分的浸出率。 温浸法的浸取率高于渗漉法，但浸取液的 澄明度不及渗漉法。 制药分离纯化技术2固液萃取浸取34 图图2-1 索氏提取工艺流程示意索氏提取工艺流程示意 11酒提罐酒提罐 22缓冲罐缓冲罐 33泵泵 44冷凝器冷凝器 55冷却器冷却器 66凝液受槽凝液受槽 77浓缩罐浓缩罐 制药分离纯化技术2固液萃取浸取35 3 3单级循环浸出工艺单级循环浸出工艺 单级循环浸出是将浸出液循环流动，使固 液两相在浸取器中发生相对运动，从而提高 浸取速率。在循环浸出工艺中

22、，固体物成为 自然滤层，浸取液经过多次的循环过滤，澄 明度好。由于整个浸取过程可以是密闭的， 在使用易挥发溶剂浸提时，溶剂消耗量小， 但此法的浸取剂用量较大。 制药分离纯化技术2固液萃取浸取36 4. 4. 多级浸出工艺多级浸出工艺 若固相中含有一定的浸取液，将会降低有 效成分的浸取收率。为提高浸取收率，减少 有效成分的损失，可以将一定量的溶剂分多 次加入，进行多次浸渍法，从而达到多级浸 取的目的。 也可以将固体药材分成多份，依次进行浸 取，从而实现多级浸出工艺。 制药分离纯化技术2固液萃取浸取37 l固相中含浸取液浓度越高，有效成分损失越 大，多级浸取可降低固相中的浸取液浓度， 提高浸取收率

23、，但浸渍次数过多意义不大。 制药分离纯化技术2固液萃取浸取38 5 5逆流浸出工艺逆流浸出工艺 l图2-2为罐组式逆流提取法工艺流程。 l经预处理（粉碎、压片或切片）的药材，分 别加入各提取罐中。 l溶剂由计量罐 I1 计量后，经阀门1控制加入 提取罐A1中，开阀门2进行循环提取2h左右； l一级浸取液经循环泵 C1 和阀门 3 打回计量 罐 I1，再经阀门 4 加入提取罐 A2 中，开启 阀门5 进行循环提取 2h 左右； 制药分离纯化技术2固液萃取浸取39 l二级浸取液经循环泵 C2 和阀门 6 打入计量 罐 I2，再经阀门 7加入提取罐 A3 中，开启阀 门 8 进行循环提取 2h 左右； l以此类推，新鲜溶剂经过循环多次浸取，浓 度相对较高，使浸提收率提高。 l罐组式的提取罐数越多，相应的浸取率越高， 溶剂用量越少，浸取液浓度越大；但是相应 的设备投资增大，生产周期延长，耗能增加。 制药分离纯化技术2固液萃取浸取40 l实际操作一般采用4罐或6罐为佳。 l此工艺保持了循环浸出法的优点，克服了溶 剂用量大的缺点。 制药分离纯化技术2固液萃取浸取41 图图2-2 罐组式逆流提取法工艺流程示意罐组式逆流提取法工艺流程示意 A1A4取取罐； B1B4缓冲罐； C1C4循环泵； I1，I2计量罐； 114阀门 制药分离纯化技术2固液萃取