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1、第六章 浸提 分离 精制 浓缩与干燥 第一节 概述 第二节 浸提 第三节 分离和精制 第四节 浓缩 第五节 干燥第一节 概述 一 药材成分 二 浸提 分离精制 浓缩与干燥的目的: : 提出有效成分或有效部位最低限度地浸出有害的物质; 减少服用量; 增加制剂的稳定性; 提高疗效等有效成分辅助成分无效成分有效成分(包括有效部位) 有效成分指的是药材中起主要药效作用的化学成分,如生物碱、苷类、 挥发油、 有机酸等一种中药中往往含有多种有效成分 中药复方的综合作用更为复杂,故不能以单一有效成分说明一复方的多功效 中药提取往往得到的是有效部位*,如总生物碱,总苷等 辅助成分是指本身无特殊疗效,但能增强或
2、者缓和有效成分作用的成分,或有利与有效成分的浸出或增加制剂的稳定性的成分. 麦角 大黄 葛根 无效成分:本身没有药效,但对浸提效果,制剂质量,稳定性,外观产生影响的成分。如蛋白质 鞣质 油脂 树脂 淀粉等.没食子鞣质鞣质(tannins),又称单宁,具收敛性,内服可用于治疗胃肠道出血,溃疡和水泻等症;外用于创伤、灼伤,可使创伤后渗出物中蛋白质凝固,形成痂膜,可减少分泌和防止感染,鞣质能使创面的微血管收缩,有局部止血作用。鞣质能凝固微生物体内的原生质,故有抑菌作用,有些鞣质具抗病毒作用,如贯众能抑制多种流感病毒。鞣质可用作生物碱及某些重金属中毒时的解毒剂。鞣质具较强的还原性,可清除生物体内的超氧
3、自由基,延缓衰老。第二节 浸提 浸提过程 影响浸提的因素 常用浸提溶剂 常用浸提方法和设备 浸提 浸提(浸提(extraction):是采用适当的溶剂和方法使中药所含的有效成分或有效部位浸出的操作。 目的目的: 提出有效成分或有效部位最低限度地浸出有害的物质; 减少服用量; 增加制剂的稳定性; 提高疗效等。 遵循原则遵循原则:根据中药复方多成分综合疗根据中药复方多成分综合疗效的整体效应选择前处理方法;符合生效的整体效应选择前处理方法;符合生产实际,便于生产。产实际,便于生产。矿物药矿物药树脂类中药树脂类中药植物类中药植物类中药无细胞结构无细胞结构所含成分可直接溶解所含成分可直接溶解或分散悬浮于
4、溶剂中或分散悬浮于溶剂中动物类中药动物类中药若经粉碎,细胞破碎,成分若经粉碎,细胞破碎,成分可被溶出、胶溶或洗脱下来可被溶出、胶溶或洗脱下来未经粉碎,具完好细胞结构,细未经粉碎,具完好细胞结构,细胞内成分的浸出需经过浸提过程胞内成分的浸出需经过浸提过程2022-5-24一、浸提的过程 中药的浸提过程一般可分为等几个相互联系的阶段。浸润与渗透 解吸与溶解 扩散 2022-5-24(一)、浸润与渗透(一)、浸润与渗透 浸润:浸润:溶剂使药材润湿、进入细胞溶剂使药材润湿、进入细胞间隙,细胞膜膨胀恢复通透性;间隙,细胞膜膨胀恢复通透性; 渗透:浸渗透:浸提溶剂的静压提溶剂的静压力力*及及药材毛细药材毛
5、细管作用使溶剂通过细胞膜及细胞组织管作用使溶剂通过细胞膜及细胞组织渗透到细胞内部;渗透到细胞内部; 条件:条件:药材与溶剂间的亲和力药材与溶剂间的亲和力 溶剂溶剂分子间的内聚力分子间的内聚力 多数药材能被极性溶剂润湿。多数药材能被极性溶剂润湿。浸润与渗透阶段 溶剂的要求:能够湿润药材的的表面,并能进一步渗透到药材的内部。药材类型药材类型带有极性基团的物质(蛋带有极性基团的物质(蛋白质白质 果胶果胶 糖类糖类 纤维素)纤维素)溶类型剂溶类型剂极性溶剂极性溶剂(水水 醇醇)提取脂溶性物质(脂肪提取脂溶性物质(脂肪 油油 蜡质)蜡质)非极性溶剂(乙醚非极性溶剂(乙醚 石油醚)石油醚)药材要先干燥要是
6、从脂肪油较多的药材中提取水溶性成分,先脱脂处理影响浸润和渗透的因素 药材所含的成分 药材的质地粒度及浸提压力质地疏松,粒度 压力 浸润渗透提高浸润和渗透方法:溶剂中加入表面活性剂(二)、解吸与溶解阶段(二)、解吸与溶解阶段 : 解吸解吸 : 细胞中各种成分间的亲和力解细胞中各种成分间的亲和力解除而转入浸提溶剂除而转入浸提溶剂中中 溶解溶解 :经解吸的各种成分溶解或胶溶于经解吸的各种成分溶解或胶溶于溶剂中,使细胞膜内外产生浓度差和溶剂中,使细胞膜内外产生浓度差和渗透压差。渗透压差。即溶剂渗入细胞药材中,先进行解吸阶即溶剂渗入细胞药材中,先进行解吸阶段,再进行溶解阶段段,再进行溶解阶段 三三 浸出
7、成分扩散阶段浸出成分扩散阶段 细胞膜内外溶剂中药物浓度的高低差别产细胞膜内外溶剂中药物浓度的高低差别产生的渗透压差,使细胞内外溶液互相渗透生的渗透压差,使细胞内外溶液互相渗透直至内外浓度相等、渗透压平衡时,扩散直至内外浓度相等、渗透压平衡时,扩散终止。(浓度差是渗透和扩散的动力)终止。(浓度差是渗透和扩散的动力) 用用Ficks第一扩散公式第一扩散公式 来描述扩散速率来描述扩散速率物质的扩散速率可借用Ficks第一扩散公式来说明:dt扩散时间ds在dt时间内物质(溶质)扩散量F扩散面,代表物质的粒度及表面状态dcdx浓度梯度(影响扩散速率主因)D扩散系数负号-表示扩散趋向平衡时细胞内溶液浓度降
8、低扩散系数扩散系数D D值随中药而变化,值随中药而变化,与浸出溶剂的性质亦有关。与浸出溶剂的性质亦有关。可按下式求得:可按下式求得:RR摩尔气体常数摩尔气体常数 TT绝对温度绝对温度NN阿伏加德罗常数阿伏加德罗常数 溶质分子半径溶质分子半径液体液体黏度,是黏度,是浸提溶剂浸提溶剂+ +浸浸出物溶液的平均出物溶液的平均黏度黏度2022-5-24 结论: 扩散速率与扩散过程的浓度梯度和温度成正比 扩散速率与扩散物质的粒子半径和液体的粘度成反比 提高扩散方法:用浸提溶剂或稀浸出液随时置换药材周围的浓浸出液二、影响浸提的因素:浸浸 提提药材粒度药材粒度 溶剂溶剂pHpH药材成分药材成分浸提压力浸提压力
9、浓度梯度浓度梯度浸提温度浸提温度浸提时间浸提时间浸提设备及浸提设备及新技术应用新技术应用1 药材粒度对浸出的影响粒度粒度 渗透渗透 扩散扩散在渗透阶段,粒度小溶剂易于渗入中药颗粒内部。在扩散阶段,由于粒度小扩散面大、扩散距离较短,有利于药物成分扩散。1 药材粒度过细对浸出的影响理论上理论上F大,大,dc/dt大,大,但如果但如果F F太大导致其粉太大导致其粉体学体学理化理化性质:性质: u巨大表面能巨大表面能对药液成分有较大吸附性对药液成分有较大吸附性 ,扩散速率减慢扩散速率减慢 ,有效成分损失有效成分损失u组织细胞破裂过分,使浸出杂质多;组织细胞破裂过分,使浸出杂质多; u微粉的聚集性使流动
10、阻力增加而难过滤。微粉的聚集性使流动阻力增加而难过滤。2、药材成分:主要影响解吸、溶解与扩散阶段。 分子小、溶解度大有利于浸提,以后者影响显著。易溶性物质的分子即使大,也能先浸出来。例如,在用稀乙醇浸出马钱子时,较大分子的马钱子碱比士的宁(少两个0CH3基)先进入最初部分的浸液中。2022-5-243 3、浸提温度、浸提温度 D增大增大 有利于有利于扩散浸扩散浸出出 ds/dt增大增大 不不耐热成分破坏耐热成分破坏 挥发性挥发性成分的破坏成分的破坏 影响制剂的稳定性影响制剂的稳定性 浸提杂质多浸提杂质多 故故 浸提应控制适当温度浸提应控制适当温度. . 高温过高高温过高适当提高适当提高温度温度
11、 4、浸提时间:时间适当即可。 浸提时间过短,将会造成中药成分浸出不完全。但当扩散达到平衡(即:有效成分的dc/dx = 0)后,时间即不起作用。此外,长时间的浸提往往导致大量杂质溶出,某些有效成分分解。若以水作为溶剂时,长期浸泡则易霉变,影响浸提液的质量。2022-5-245、浓度梯度:浓度梯度,浸出速度,浸出效果 浓度梯度浓度梯度是指药材组织内的浓溶液与其外部溶液的浓度差。 它是扩散作用的主要动力。浸提过程中,若能始终保持较大的浓度梯度,将大大加速中药内成分的浸出。 常用的增大浓度梯度的方法有: 不断搅拌, 更换新鲜溶剂, 强制浸出液循环流动; 采用流动溶剂渗漉法。6、溶剂pH:主要影响解
12、吸与溶解阶段。 调节浸提溶剂的pH值,可利于某些有效成分的提取。 如用酸性溶剂提取生物碱,用碱性溶剂提取皂甙等。2022-5-247、浸提压力:主要影响浸润、渗透与扩散阶段。 对质地坚实的药材影响大。提高浸提压力有利于加速润湿渗透过程,缩短浸提时间。同时在加压下的渗透,可使部分细胞壁破裂,亦有利于浸出成分的扩散。但对组织松软的药材,容易润湿的药材,加压对浸出影响不显著。2022-5-24三、常用浸提溶剂: 用于药材浸出的液体称浸提溶剂。 优良的溶剂应具备以下条件:最大限度地溶解和浸出有效成分,最低限度地浸出无效成分和有害物质;不与有效成分发生化学变化,亦不影响其稳定性和药效;比热小,安全无毒,
13、价廉易得。2022-5-241、水 首选,是传统中医药中最常用浸提溶剂。 优点:水经济易得、极性大、溶解范围广。(生物碱盐类、苷、苦味质*、有机酸盐、鞣质、蛋白质、糖、树胶、色素、多糖类、酶和少量的挥发油都能被水浸出。) 缺点:浸出范围广,选择性差,容易浸出大量无效成分,给制剂带来困难,如难于滤过、制剂色泽不佳、易于霉变、不易贮存等。而且也能引起一些有效成分的水解(有些苷类成分)。另外沸点较高,浓缩困难。2022-5-242、乙醇 半极性溶剂,既能溶解一些水溶性成分,又能溶解一些脂溶性成分。 优点:乙醇能与水以任意比例混溶。可通过调节乙醇的浓度,选择性地浸提中药中某些有效成分或有效部位。提取液
14、不易发霉、变质,沸点较低,可回收利用。 缺点:乙醇具挥发性、易燃性,生产中应注意安全防护。此外,乙醇还具有一定的药理作用,价格也较贵。2022-5-24 浸出成分:不同浓度乙醇可浸出除多糖、蛋白质外的大多数化学成分。 一般乙醇含量在90%以上时,适于浸提挥发油、有机酸、树脂、叶绿素等; 乙醇含量在5O%-70%时,适于浸提生物碱、苷类等; 乙醇含量在50%以下时,适于浸提苦味质、蒽醌苷类化合物等; 乙醇含量大于40%时,能延缓许多药物,如酯类、苷类等成分的水解,增加制剂的稳定性; 乙醇含量达20%以上时具有防腐作用。 适用提取方法:渗滤法、浸渍法、回流法、连续回流法。2022-5-24蒽醌 苦
15、味主要是倍半萜类化合物的性质,菊科植物的多数内酯苦味显著。3、其他 亲脂性有机溶剂,如乙醚、氯仿、石油醚等。 优点:对化合物溶解选择性较强。水溶性杂质少、多应用于纯化、精制。 缺点:大多挥发性大、易燃烧,毒性也较大。 且价格昂贵,对提取设备要求高,在中药生产中很少用于提取,使用这类溶剂,最终产品必须进行溶剂残留量的限度测定。 浸出成分:多用于挥发油、游离生物碱等亲脂性物质。2022-5-24四、浸提辅助剂: 浸提辅助剂系指为提高浸提效能,增加浸提成分的溶解度,增加制剂的稳定性,以及去除或减少某些杂质,特加于浸提溶剂中的物质。 作用: 增加浸出成分溶解度; 提高制剂稳定性; 减少或除去某些杂质。
16、2022-5-241、酸类:盐酸、硫酸、醋酸、酒石酸、枸橼酸等。 浸提溶剂中加酸的目的: 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。 加酸操作:为发挥所加酸的最好效能,往往将酸一次加于浸提溶剂中。过量的酸可能会引起不需要的水解或其它反应,故酸的用量不宜过多。 2022-5-242、碱类:氨水、氢氧化钙、碳酸钠、碳酸钙等。 加碱的目的: 增加有效成分(偏酸性成分)的溶出。 使碱性成分游离 中和药材中的有机酸酸性 除去碱不溶性杂质等。 例如,浸提甘草 时,在水中加入少许氨水,能使甘草酸形成可溶性铵盐,保证甘草酸的完全浸出; 加碱操作:一次
17、加入浸提溶剂中且用量不宜过多。2022-5-243、表面活性剂 包括阳离子型表面活性剂、阴离子型表面活性剂、两性型非离子型表面活性剂。阴、阳离子型不能混用。 加入的目的:在浸提溶剂中加入适宜的表面活性剂,能降低中药与溶剂间的界面张力,使润湿角(接触角)变小,促进中药表面的润湿性,利于某些中药成分的提取。 加入操作:一次加入浸提溶剂中且用量不宜过多。2022-5-24五、常用浸提方法与设备五、常用浸提方法与设备中药浸提方法的选择应根据处方药料特性、溶剂中药浸提方法的选择应根据处方药料特性、溶剂性质、剂型要求和生产实际等综合考虑。常用的性质、剂型要求和生产实际等综合考虑。常用的浸提方法主要有煎煮法
18、、浸渍法、渗漉法、回流浸提方法主要有煎煮法、浸渍法、渗漉法、回流法、水蒸气蒸馏法等。近年来,临界流体提取法、法、水蒸气蒸馏法等。近年来,临界流体提取法、超声波提取法等技术也在中药制剂提取研究中应超声波提取法等技术也在中药制剂提取研究中应用。用。 (一)煎煮法(一)煎煮法 煎煮法指用水左溶剂,通过加热煮沸浸提药材成煎煮法指用水左溶剂,通过加热煮沸浸提药材成分的方法,又称煮提法或煎浸法。适用于有效成分的方法,又称煮提法或煎浸法。适用于有效成分能溶于水,且对湿、热较稳定的药材。由于煎分能溶于水,且对湿、热较稳定的药材。由于煎煮法能浸提出较多的成分,符合中医传统用药习煮法能浸提出较多的成分,符合中医传
19、统用药习惯,故对有效成分不清楚的中药或方剂进行剂型惯,故对有效成分不清楚的中药或方剂进行剂型改进时,通常采取煎煮法粗提。改进时,通常采取煎煮法粗提。 1. 1.操作方法:操作方法: 煎煮法属于间歇式操作,一般是先对药材进行前煎煮法属于间歇式操作,一般是先对药材进行前处理,然后取处方规定量药材,置适宜煎煮器中,处理,然后取处方规定量药材,置适宜煎煮器中,加水适量,浸泡适宜时间,加热至沸,保持微沸加水适量,浸泡适宜时间,加热至沸,保持微沸状态一定时间,分离煎出液,药渣按规定煎煮状态一定时间,分离煎出液,药渣按规定煎煮1 12 2次,至有效成分充分浸出,合并煎出液,滤过或次,至有效成分充分浸出,合并
20、煎出液,滤过或沉降分离出煎液(汤剂)供使用,或继续浓缩、沉降分离出煎液(汤剂)供使用,或继续浓缩、干燥得浸出药剂的半成品,供进一步制成所需制干燥得浸出药剂的半成品,供进一步制成所需制剂。剂。 2. 2.常用设备:常用设备: 小量生产常用敞口倾斜式夹层锅,也有用搪玻璃小量生产常用敞口倾斜式夹层锅,也有用搪玻璃或不锈钢罐等。大批量生产用多能提取器、球形或不锈钢罐等。大批量生产用多能提取器、球形煎煮罐等。煎煮罐等。 多能提取器多能提取器 是一类可调节压力、温度的密闭间是一类可调节压力、温度的密闭间歇式提取或蒸馏等多功能设备。其特点是:可歇式提取或蒸馏等多功能设备。其特点是:可进行常压常温提取,也可以
21、加压高温提取,或减进行常压常温提取,也可以加压高温提取,或减压低温提取。无论水提、醇提,提取挥发油、压低温提取。无论水提、醇提,提取挥发油、回收药渣中溶剂等均能适用。采用气压自动排回收药渣中溶剂等均能适用。采用气压自动排渣,操作方便,安全可靠。提取时间短,生产渣,操作方便,安全可靠。提取时间短,生产效率高。设有集中控制台,控制各项操作,大效率高。设有集中控制台,控制各项操作,大大减轻劳动强度,利于组织流水线生产大减轻劳动强度,利于组织流水线生产。 球形煎煮罐球形煎煮罐 是借鉴造纸行业的蒸球研制而成的,是借鉴造纸行业的蒸球研制而成的,阿胶生产厂多用于驴皮等的煎煮。在煎煮过程中,阿胶生产厂多用于驴
22、皮等的煎煮。在煎煮过程中,球罐不停地转动,起到翻动搅拌作用。球罐不停地转动,起到翻动搅拌作用。 (二)浸渍法(二)浸渍法 浸渍法指用适当的溶剂,在一定的温度下,将药浸渍法指用适当的溶剂,在一定的温度下,将药材浸泡一定的时间,以浸提药材的一种方法。材浸泡一定的时间,以浸提药材的一种方法。 1. 1.浸渍法的类型浸渍法的类型 常温浸渍法常温浸渍法( (冷浸法冷浸法) ) 加热浸渍法加热浸渍法 多次浸渍法多次浸渍法( (重浸渍法重浸渍法) ) 2. 2.浸渍法的特点浸渍法的特点 浸渍法适用于黏性药材、无组织结构的药材、新浸渍法适用于黏性药材、无组织结构的药材、新鲜及易于膨胀的药材、芳香性药材。不适用
23、于鲜及易于膨胀的药材、芳香性药材。不适用于贵贵重药材、毒性药材及高浓度的制剂重药材、毒性药材及高浓度的制剂。浸渍法所需。浸渍法所需的时间较长,不宜用水做溶剂,通常用不同浓度的时间较长,不宜用水做溶剂,通常用不同浓度的乙醇或白酒,故浸渍过程中应密封,防止溶剂的乙醇或白酒,故浸渍过程中应密封,防止溶剂挥发损失。挥发损失。 贵重药材、毒性药材及高浓度制剂的溶剂用量大,贵重药材、毒性药材及高浓度制剂的溶剂用量大,且呈禁止状态,溶剂的利用率较低,有效成分浸且呈禁止状态,溶剂的利用率较低,有效成分浸出不完全,故采用重浸渍法,加强搅拌,或促进出不完全,故采用重浸渍法,加强搅拌,或促进溶剂循环,但该法只能提高
24、浸提效果,不能直接溶剂循环,但该法只能提高浸提效果,不能直接制的高浓度的制剂。制的高浓度的制剂。 (三)渗漉法(三)渗漉法1 1、定义:、定义: 渗漉法指将药材粗末装入特别的渗漉筒内,然后渗漉法指将药材粗末装入特别的渗漉筒内,然后药粉上面不断添加浸提溶剂,使其渗过药粉而自药粉上面不断添加浸提溶剂,使其渗过药粉而自下端出口流出的一种方法。下端出口流出的一种方法。2 2、渗漉法的类型:、渗漉法的类型: 单渗漉法、重渗漉法、加压渗漉法、逆流渗漉法。单渗漉法、重渗漉法、加压渗漉法、逆流渗漉法。 单渗漉法单渗漉法 粉碎:以粗粉或最粗粉为宜。粉碎:以粗粉或最粗粉为宜。 润湿:加药粉润湿:加药粉1 1倍量的
25、溶剂,流匀后视药材质地,倍量的溶剂,流匀后视药材质地,密闭放置密闭放置0.56h0.56h,以药粉充分地均匀润湿和膨胀,以药粉充分地均匀润湿和膨胀为度。为度。 装筒装筒:筒底部要处理,药粉层层压实,松紧一:筒底部要处理,药粉层层压实,松紧一致,上部用重物压紧。装入的量一般只占致,上部用重物压紧。装入的量一般只占2/32/3。 排气:排尽渗漉筒的气体至溶剂从下口流出,排气:排尽渗漉筒的气体至溶剂从下口流出,上层溶剂浸没药粉表面上层溶剂浸没药粉表面5 52020,关闭下口。,关闭下口。 浸渍:一般浸渍浸渍:一般浸渍242448h48h,使溶剂充分渗透扩散。,使溶剂充分渗透扩散。 收集渗漉液:渗漉时
26、溶剂始终浸没药粉柱。渗收集渗漉液:渗漉时溶剂始终浸没药粉柱。渗漉速度应符合各制剂项下的规定。漉速度应符合各制剂项下的规定。 装筒操作装筒操作 先取适量脱脂棉,用溶剂润湿后,轻轻垫铺在先取适量脱脂棉,用溶剂润湿后,轻轻垫铺在渗漉筒的底部,然后将以润湿膨胀的药粉分次装渗漉筒的底部,然后将以润湿膨胀的药粉分次装入渗漉筒中,每次投药后压平。松紧程度视药材入渗漉筒中,每次投药后压平。松紧程度视药材及溶剂而定。及溶剂而定。 2. 2.重渗漉法重渗漉法 重渗漉法将渗漉液重复用作新药粉的溶剂,进重渗漉法将渗漉液重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。行多次渗漉以提高浸出液浓度的方法。 例如欲
27、渗漉药粉例如欲渗漉药粉1000g1000g,可分为,可分为500g500g、300g300g、200g3200g3份,分别装于份,分别装于3 3个渗漉筒内,将个渗漉筒内,将3 3个渗漉筒串联排个渗漉筒串联排列,先用溶剂渗漉列,先用溶剂渗漉500g500g装的药粉,收集初漉液装的药粉,收集初漉液200mL200mL,另器保存;续漉液依次流入,另器保存;续漉液依次流入300g300g装的药粉,装的药粉,又收集初漉液又收集初漉液300mL300mL,另器保存,继之又依次将,另器保存,继之又依次将续漉液流入续漉液流入2OOg2OOg装的药粉,收集初漉液装的药粉,收集初漉液500mL.500mL.将将3
28、 3份初漉液合并,共得份初漉液合并,共得1000mL.1000mL.剩余继漉液,供以剩余继漉液,供以后渗漉同一品种新粉之用。后渗漉同一品种新粉之用。 重渗漉法的特点:溶剂用量少,利用率高。重渗漉法的特点:溶剂用量少,利用率高。渗漉液中有效成分浓度高,不经浓缩可直接得到渗漉液中有效成分浓度高,不经浓缩可直接得到1111(1g1g药材药材1ml1ml药液)的浓液,成品质量好,药液)的浓液,成品质量好,避免了有效成分受热分解或挥发损失。该法所避免了有效成分受热分解或挥发损失。该法所占容器太多,操作较麻烦。占容器太多,操作较麻烦。 渗漉法特点渗漉法特点 属于动态浸出,溶剂的利用率高,有效成分浸出属于动
29、态浸出,溶剂的利用率高,有效成分浸出完全。故适用于贵重药材、毒性药材及高浓度制完全。故适用于贵重药材、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。剂;也可用于有效成分含量较低的药材的提取。但对新鲜的及易膨胀的药材,无组织结构的药材但对新鲜的及易膨胀的药材,无组织结构的药材不宜选用。渗漉法不经滤过处理可直接收集渗漉不宜选用。渗漉法不经滤过处理可直接收集渗漉液。因渗漉过程所需时间较长,不宜用水做溶剂,液。因渗漉过程所需时间较长,不宜用水做溶剂,通常用不同浓度的乙醇或白酒,故应防止溶剂的通常用不同浓度的乙醇或白酒,故应防止溶剂的挥发损失。挥发损失。 (四)回流法(四)回流法 操作流程
30、:药材操作流程:药材粉碎粉碎浸泡润湿浸泡润湿回流回流回收溶剂回收溶剂浓缩提取液。浓缩提取液。挥发性溶剂,乙醇、乙醚、氯仿等挥发性溶剂,乙醇、乙醚、氯仿等 适用范围:挥发性、不溶于水的适用范围:挥发性、不溶于水的 1. 1.回流法的类型与设备回流法的类型与设备 (1) (1) 回流热浸法回流热浸法 将药材饮片或粗粉装入圆底烧瓶,将药材饮片或粗粉装入圆底烧瓶,添加溶剂浸没药材表面,瓶口上安装冷凝管,通添加溶剂浸没药材表面,瓶口上安装冷凝管,通冷凝水,药材浸泡一定时间后,水浴加热,回流冷凝水,药材浸泡一定时间后,水浴加热,回流浸提至规定时间,滤取药液后,药渣再添加新溶浸提至规定时间,滤取药液后,药渣
31、再添加新溶剂回流剂回流2 2 3 3次,合并各次药液,回收溶剂,即得次,合并各次药液,回收溶剂,即得浓缩液。浓缩液。 (2 2)回流冷法)回流冷法 小量药材粉末可用索氏提取器。大量生产时采小量药材粉末可用索氏提取器。大量生产时采用循环回流冷浸装置,其原理同索氏提取器。用循环回流冷浸装置,其原理同索氏提取器。 回流法特点回流法特点 回流热浸法溶剂只能循环使用,不能不断更新,回流热浸法溶剂只能循环使用,不能不断更新,为提高效率,通常需更换新溶剂为提高效率,通常需更换新溶剂2 2 3 3次,溶剂用次,溶剂用量较多。量较多。 回流冷浸法溶剂即可循环使用,又能不断更新,回流冷浸法溶剂即可循环使用,又能不
32、断更新,故溶剂用量较回流热浸法少,也较渗漉法的溶剂故溶剂用量较回流热浸法少,也较渗漉法的溶剂用量少,且浸提较完全。用量少,且浸提较完全。 回流法由于连续加热,浸提液在蒸发锅中受热回流法由于连续加热,浸提液在蒸发锅中受热时间较长,不适用于受热易被破坏的药材成分的时间较长,不适用于受热易被破坏的药材成分的浸提。浸提。 (五)水蒸气蒸馏法(五)水蒸气蒸馏法 水蒸气蒸馏法指将含有挥发性成分药材与水共蒸水蒸气蒸馏法指将含有挥发性成分药材与水共蒸馏,使挥发性成分随水一并馏出的一种浸提方法。馏,使挥发性成分随水一并馏出的一种浸提方法。 原理原理 :根据:根据道尔顿定律道尔顿定律,相互不溶也不起化学作,相互不
33、溶也不起化学作用的液体混合物的蒸气总压,等于该温度下各组用的液体混合物的蒸气总压,等于该温度下各组分饱和蒸气压之和。分饱和蒸气压之和。 P P总总 = P= PA A + P + PB B P P大气压大气压液体液体沸腾沸腾 道尔顿分压定律(也称道尔顿定律)描述的是理道尔顿分压定律(也称道尔顿定律)描述的是理想气体的特性。这一经验定律是在想气体的特性。这一经验定律是在18011801年由约年由约翰翰道尔顿所观察得到的。其描述如下:道尔顿所观察得到的。其描述如下: 在组分之间不发生化学反应的前提下,理想气体在组分之间不发生化学反应的前提下,理想气体混合物的总压力等于各组分的分压力之和。数学混合物
34、的总压力等于各组分的分压力之和。数学描述为:描述为: 其中其中 p p1 1、p p2 2、p pn n为每一个组分的分压为每一个组分的分压。 水蒸气蒸馏法适用于具有挥发性,能随水蒸气蒸水蒸气蒸馏法适用于具有挥发性,能随水蒸气蒸馏而不被破坏,与水不发生反应,又难溶或不溶馏而不被破坏,与水不发生反应,又难溶或不溶于水的化学成分的浸提、分离,如挥发油的浸提。于水的化学成分的浸提、分离,如挥发油的浸提。 水蒸气蒸馏法分为水蒸气蒸馏法分为: :共水蒸馏法共水蒸馏法( (即直接加热法即直接加热法) )、通水蒸气蒸馏法通水蒸气蒸馏法及及水上蒸馏法水上蒸馏法。为提高纯度或浓。为提高纯度或浓度,一般进行重蒸馏
35、,收集重蒸馏液,但蒸馏次度,一般进行重蒸馏,收集重蒸馏液,但蒸馏次数不宜过多。数不宜过多。 (六)超临界流体提取法(六)超临界流体提取法 超临界流体提取法指利用超临界流体超临界流体提取法指利用超临界流体(SCF)(SCF)的强的强溶解特性,对药材成分进行提取和分离的一种方溶解特性,对药材成分进行提取和分离的一种方法。法。SCFSCF是超过临界温度和临界压力的非凝缩性是超过临界温度和临界压力的非凝缩性高密度流体,性质介于液体和气体之间。高密度流体,性质介于液体和气体之间。 用该法提取药材中成分时,一般用用该法提取药材中成分时,一般用COCO2 2做萃取做萃取剂。操作时首先将原料装入萃取槽,将加压
36、后的剂。操作时首先将原料装入萃取槽,将加压后的超临界超临界COCO2 2送入萃取槽进行萃取,然后在分离槽送入萃取槽进行萃取,然后在分离槽中通过调节压力、温度、萃取时间、中通过调节压力、温度、萃取时间、 CO CO2 2流,对流,对目标成分进行萃取分离。目标成分进行萃取分离。 该法有两类萃取过程:恒温降压过程和恒温升压该法有两类萃取过程:恒温降压过程和恒温升压过程。前者是萃取相减压后与溶质分离;后者是过程。前者是萃取相减压后与溶质分离;后者是萃取相经加热实现溶质与溶剂分离。萃取相经加热实现溶质与溶剂分离。 与传统浸提方法相比,超临界与传统浸提方法相比,超临界COCO2 2萃取法既可避萃取法既可避
37、免高温破坏,又无溶剂残留,且将萃取分离二合免高温破坏,又无溶剂残留,且将萃取分离二合一,节能降耗。一,节能降耗。 该法适用于亲脂性、分子量小的物质的萃取;对该法适用于亲脂性、分子量小的物质的萃取;对分子量大、极性强的物质的萃取时需加改性剂及分子量大、极性强的物质的萃取时需加改性剂及提高萃取压力。提高萃取压力。 ( (七七) )酶法酶法 酶是以蛋白质形式存在的生物催化剂,能够促酶是以蛋白质形式存在的生物催化剂,能够促进活体细胞内的各种化学反应。能温和分解植物进活体细胞内的各种化学反应。能温和分解植物壁,较大幅度提高提取效率、提取物纯度。对植壁,较大幅度提高提取效率、提取物纯度。对植物中的淀粉、果
38、胶、蛋白质等,可选用相应的酶物中的淀粉、果胶、蛋白质等,可选用相应的酶分解除去。分解除去。 酶具有专一性、可降解性、高效性;反应条件温酶具有专一性、可降解性、高效性;反应条件温和;能减少化学品的使用及残留等。和;能减少化学品的使用及残留等。 常用于植物药材提取酶包括:果胶酶、半纤维素常用于植物药材提取酶包括:果胶酶、半纤维素酶、纤维素酶、多酶复合体酶、纤维素酶、多酶复合体( (包括葡聚糖内切酶、包括葡聚糖内切酶、各类半纤维素酶、果胶酶复合体各类半纤维素酶、果胶酶复合体) )等。等。 ( (八八) )超声波提取法超声波提取法 指利用超声波通过增大溶剂分子的运动速度及指利用超声波通过增大溶剂分子的
39、运动速度及穿透力来提取中药有效成分的方法。穿透力来提取中药有效成分的方法。 特点:利用超声波的空化作用、机械这样、热特点:利用超声波的空化作用、机械这样、热效应等增大物质分子运动频率与速度,增加溶剂效应等增大物质分子运动频率与速度,增加溶剂穿透力,从而提高药材有效成分浸出率。与传统穿透力,从而提高药材有效成分浸出率。与传统提取方法比较,具有省时、节能、提取率高等有提取方法比较,具有省时、节能、提取率高等有点。点。 ( (九九) )微波提取法微波提取法 微波提取法即微波辅助萃取,指利用微波对中药微波提取法即微波辅助萃取,指利用微波对中药与适当的溶剂的混合物进行辐照处理,从而在短时与适当的溶剂的混
40、合物进行辐照处理,从而在短时间内提取中药有效成分的一种新的提取方法。间内提取中药有效成分的一种新的提取方法。 特点:特点: 1 1 试剂用量少,节能,污染小。试剂用量少,节能,污染小。 2 2 加热均匀,且热效率较高。加热均匀,且热效率较高。 3 3 微波萃取不存在热惯性,因而过程易于控制。微波萃取不存在热惯性,因而过程易于控制。 4 4 微波萃取无需干燥等预处理,简化了工艺,减少了微波萃取无需干燥等预处理,简化了工艺,减少了投资。投资。 5 5 微波萃取的处理批量较大,萃取效率高,省时。微波萃取的处理批量较大,萃取效率高,省时。 6 6微波萃取的选择性较好。微波萃取的选择性较好。 7 7微波
41、萃取的结果不受物质含水量的影响,回收率较微波萃取的结果不受物质含水量的影响,回收率较高。高。第三节 分离与精制 一、分离 将固体-液体非均相体系用适当方法分开的过程称为固-液分离(separation)。 中药提取液的精制、药物重结晶、注射器的除菌等均要分离操作。分离方法 沉降分离法、 离心分离法 滤过分离法 机理 特点适用范围沉降分离法固液体介质密度相差悬殊、自身重量下沉分离不够完全,需进一步滤过或离心分离,但可去除大量杂质,利于进一步分离操作溶液中固体微粒多而质重的粗分离离心分离法混合密度差、离心力沉降分离和一般滤过不易进行时考虑该方法含水量较高含不溶性微粒粒径很小或粘度很大的滤浆滤过分离
42、法过筛作用、深层滤过作用使固体粒子被截留,液体经孔道流出,实现固液分离都适用*滤过分离法一、影响滤过速度因素1、滤渣层两侧的压力差2、滤器面积3、过滤介质或滤饼毛细管半径4、过滤介质或滤饼毛细管长度5、料液粘度二、滤过方法主要有:常压滤过法、减压滤过法、加压滤过法、薄膜滤过二、精制 精制:系采用适当的方法和设备除去中药提取液中杂质的操作。 常用的精制方法:水提醇沉法、醇提水沉法、酸碱法、大孔树脂吸附法、盐析法、澄清剂法、透析法萃取法等,其中以水提醇沉法应用尤为广泛。(一)水提醇沉法 水提醇沉法系指先以水为溶剂提取药材有效成分,再用不同浓度的乙醇沉淀去除提取液中杂质的方法。 工业设计依据 (1)
43、根据药材成分在水和乙醇中的溶解性:通过水和不同浓度的乙醇交替处理,可保留生物碱盐类、苷类、氨基酸、有机酸等有效成分;去除蛋白质、糊化淀粉、黏液质、油脂、脂溶性色素、树脂、树胶、部分糖类等杂质。一般药料中含乙醇量达50%60%时,可去除淀粉等杂质,含乙醇量达75%以上时,除鞣质、水溶性色素等少数无效成分外,其余大部分均可沉淀而去除。 2、根据工业生产的实际情况:因为中药材体积大,若用乙醇以外的溶剂提取,用量多,损耗大,成本高,且有些有机溶剂如乙醚等沸点低,不利于安全生产。2.操作方法 将中药材饮片先用水提取,再将提取液浓缩至约每毫升相当于原药材12g,加入适当乙醇,静置冷藏适当时间,分离去除沉淀
44、,回收乙醇,最后制得澄清的液体。具体操作应注意: 药液浓缩 应经浓缩再加乙醇处理,以减少乙醇用量,使沉淀完全;采用减压低温。 药液温度 在加入乙醇时,药液温度一般为室温或室温以下,以防乙醇挥发。 加醇的方式 多次醇沉、慢加快搅 含醇量计算 C实=C测+(20-t)*0.4 冷藏与处理 醇沉后于510*c下静置1224h,充分静置冷藏后,先虹吸上清液,下层稠液再慢慢抽滤。(二)醇提水沉法 醇提水沉法系指先以适宜浓度的乙醇提取药材成分,再用水除去提取液中杂质的方法。 适用于提取药效物质为醇溶性或在醇水中均有较好溶解性的药材。(三)酸碱法 酸碱法系指针对单体成分的溶解度与酸碱度有关的性质,在溶液中加
45、入适量酸或碱,调节pH值至一定范围,使单体成分溶解或析出,以达到分离目的的方法(四)大孔树脂吸附法 大孔树脂吸附法系指将中药提取液通过大孔树脂,吸附其中的有效成分,再经洗脱回收,除掉杂质的一种精制方法。 原理:采用特殊的有机高聚物作为吸附剂,利用有机化合物与其吸附性的不同及化合物分子量的大小,通过改变吸附条件,选择性地吸附中药浸出也中的有效成分去除无效成分的纯化方法。 优点:高度富集药效成分、减少杂质、降低产品吸潮性、有效去除重金属、安全性好、再生产简单(五)其他方法 原理 适用特点盐析法 加大量无机盐 ,使其溶解度降低沉淀析出蛋白质分离纯化,提取挥发油不使蛋白质变性澄清剂法加澄清剂,滤过除去
46、沉淀物除去药液中粒度较大,有沉淀趋势的悬浮颗粒较好保留药液中有效成分、操作简单、能耗低透析法小分子通过半透膜,大分子不通过,分离除去鞣质、蛋白质、树脂,具生物活性植物多糖的纯化操作简便5/24/2022第三节 浓缩一、影响浓缩的因素二、浓缩方法与设备5/24/2022 浓缩 使溶剂蒸发而提高溶液的浓度,泛指不需要的部分减少而需要部分的相对含量增高。主要用于化工业用语。 中药提取液经浓缩制成一定规格的半成品,或进一步制成成品或浓缩成过饱和溶液析出结晶.蒸发是浓缩药液的重要手段,此外,还可以采用反渗透法,超滤法等使药液浓缩. 一、影响浓缩效率的因素一、影响浓缩效率的因素 一、影响浓缩效率的因素:一
47、、影响浓缩效率的因素: (一)蒸发(一)蒸发( (传热传热) )原理原理 : 沸腾蒸发器效率与生产强度关系:沸腾蒸发器效率与生产强度关系: U U:生产强度:生产强度 K K:传热系数:传热系数 r r( KJ/ kg )( KJ/ kg ):二次蒸汽的汽化潜能:二次蒸汽的汽化潜能 ; A A:蒸发器传热面积;:蒸发器传热面积;W W:蒸发量:蒸发量/2,hmkgrtmKAWU5/24/2022tmtm:加热蒸气的饱和温度与溶液沸点之差:加热蒸气的饱和温度与溶液沸点之差传传热温度差热温度差 装在密闭容器中的液体,随着蒸发过程的进行,蒸气密度不断增加,返回液体的分子数也不断增多。当在相同的时间内
48、由液体中跑出的分子与返回液体的分子数相等时,宏观蒸发过程停止,蒸气达到饱和状态,称为饱和蒸气,对应的压强称为饱和蒸气压。饱和蒸气压与温度有关,温度越高,饱和蒸气压越大,饱和蒸气压的密度与蒸气压有关,压强越大,密度越大。5/24/2022 (二)(二)影响浓缩效率的因素1. 1. tmtm的影响:的影响: 提高加热蒸汽压,使提高加热蒸汽压,使tm ; tm ; 减压蒸发降低浓缩液的沸点使减压蒸发降低浓缩液的沸点使 tm ;tm ; 溶液的沸点随浓度增加而逐渐升高而溶液的沸点随浓度增加而逐渐升高而使使 tm ;tm ;控制适宜的液层深度。控制适宜的液层深度。 5/24/2022Rs)Rw/1/1/
49、(1i0Ka0: 管间蒸汽冷凝传热膜系数 ai: 管内溶液沸腾传热膜系数RW: 管壁热阻 Rs:管内垢层热阻增大K的主要途径是减少各种热阻。不凝性空气和管内料液侧垢层是主 要原因对于易结垢或富含结晶:管内垢层热阻:增加搅拌;定期去垢层;改进浓缩设施对于不易结垢或不含结晶:ai: 增加沸腾区域;调整药液厚度;增加循环2.传热系数传热系数K的主要影响的主要影响5/24/2022二浓缩方法与设备 5/24/2022(一)常压蒸发 常压蒸发系指料液在一个大气压下进行蒸发的方法,又称常压浓缩。 特点:1)慢;2)时间长; 3)易破坏注意:1)避免结膜;2)随时排气敞口倾倒式夹层蒸发锅 5/24/2022
50、(二)减压蒸发 减压蒸发是指在密闭容器中,抽真空降低内部压力,使料液沸点降低而进行蒸发的方法,又称减压浓缩。5/24/2022优点是: 压力降低,溶液的沸点降低,能防止或减少热敏性物质的分解; 增大了传热温度差,蒸发效率提高; 能不断地排除溶剂蒸汽,有利于蒸发顺利进行; 沸点降低,可利用低压蒸汽或废气作加热源; 密闭容器可回收乙醇等溶剂。耗能大,适于含热敏性成分药液的浓缩及溶剂的回收。 5/24/2022 缺点 真空度过大或过小,均影响浓缩效率。浓缩至一定程度时,料液极易产生泡沫,出现跑料。 一效加热器蒸汽压力应保持在设计范围内,若其压力明显升高,可能是收膏时膏料在管壁结垢而影响传热,应打开加
51、热器清除垢层。5/24/2022 (1)减压蒸馏器 在减压及较低温度下使药液得到浓缩,同时可将乙醇等溶剂回收。(2)真空浓缩罐 用水流喷射泵抽气减压,适于水提液的浓缩。5/24/2022(三)薄膜蒸发 薄膜蒸发系指使料液在蒸发时形成薄膜,增加汽化表面积进行蒸发的方法,又称薄膜浓缩。5/24/2022 特点:浸提液的受热温度低,浓缩速度快,受热时间短;具有极大的气化表面,不受液体静压和过热影响,成分不易被破坏;能连续操作,可在常压或减压下进行;能将溶剂回收重复使用。 5/24/2022 设备: 1升膜式蒸发器 适用于蒸发量较大,有热敏性、粘度适中和易产生泡沫的料液。不适用高粘度、有结晶析出或易结
52、垢的料液。 2降膜式蒸发器 适于蒸发浓度较高、粘度较大的药液,由于降膜式没有液体静压强作用,沸腾传热系数与温度差无关,即使在较低传热温度差下,传热系数也较大,对热敏性药液的浓缩更有益。 3刮板式薄膜蒸发器 适于高粘度、易结垢、热敏性药液的蒸发浓缩,但结构复杂,动力消耗大。 4离心式薄膜蒸发器 适于高热敏性物料蒸发浓缩。5/24/20225/24/20225/24/20225/24/2022(四)多效蒸发 :多效蒸发系将两个或多个减压蒸发器并联形成的浓缩设备。 多效蒸发是利用能量的一种方法。其特点是第一效通入加热蒸汽,二次蒸汽作为下一效的加热蒸汽,后面各效依次类推,末效二次蒸汽进入冷凝器冷凝。理
53、论上单位质量加热蒸汽蒸发的水量应是效数的倍数。5/24/2022 多效蒸发一般使用三效和四效,在造纸、制糖、印染等工业中使用六效或七效也是常见的 5/24/2022 多效蒸发的流程,根据加热蒸汽和料液的流向,有如下四种1)顺流加料法2)逆流加料法3)平流加料法4)错流加料法第五节 干 燥干燥 系指利用热能除去含湿的固体物质或膏状物所含的水分或其他溶剂,获得干燥物品的工艺操作。(如新鲜药材除水 原辅料除湿 )干燥的好坏直接影响到中药的内在质量,常用的干燥设备有烘箱、喷雾干燥器、减压干燥器及微波干燥器。一、干燥的基本理论(一)干燥原理湿物料进行干燥时,同时进行着二个过程:(1)热量由热空气传递给湿物料,使物料表面上的水分立即气化,并通过物料表面处的气膜,向气流主体中扩散;(2)由于湿物料表面处水分气化的结果,使物料内部与表面之间产生水分浓度差,于是水分即由内部向表面扩散。因此,在干燥过程中同时进行着传热和传质二个相反的
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