中药的浸提分离与纯化

第五章中药的浸提、分离与浓缩、干燥首都医科大学中医药学院中药药剂教研室龚慕辛§1概述§2中药的浸提§3中药提取液的分离与精制§4浓缩§5干燥§1概述一、药材成分与疗效的关系二、中药浸提、精制、分离的目的一、药材成分与疗效的关系药材成分按照与疗效的关系分为：有效成分辅助成分无效成分组织物质有效成分是起主要药效的物质，如生物碱、苷、黄酮、挥发油、有机酸等。一种中药往往含有多种有效成分吴茱萸：生物碱（吲哚类，喹啉类，异喹啉类，吖啶酮类、喹诺酮类）、香豆素、黄酮、萜类（主要为苦味素）、色原烷、酰胺仅以单一有效成分来说明药效是不够的黄连素≠黄连辅助成分指本身无特殊的疗效，但能增强或缓和有效成分作用的物质，或指有利于有效成分的浸出或增强制剂稳定性的物质大黄中的鞣质缓和大黄蒽醌类成分的泻下作用；葛根汤里葛根中的淀粉使其中的麻黄碱游离，增加溶解度等“…上七味，以水一斗，先煮麻黄、葛根，减二升，去白沫。纳诸药，…”-《伤寒论》卷第三无效成分指无生物活性、不起药效的物质。如：鞣质、树脂、多糖等•但有效和无效的概念是相对的天花粉中的蛋白质猪苓中的多糖金龙胆草中的树脂五倍子和没食子中的鞣质组织物质指构成药材细胞的不溶性物质。如：纤维素、石细胞二、中药浸提、精制、分离的目的最大限度地浸出有效成分和有效部位，降低无效甚至有害的物质减少服用量增加制剂的稳定性提高疗效注：1、复方用药——多成分、多途径、多靶点、多环节的综合作用和整体效应。2、根据临床需要、药物性质、拟制备的剂型，选择和确定最佳的工艺。§2中药的浸提一、浸提原理二、影响浸提的因素三、药剂中常用浸提溶剂四、常用的浸提方法与设备一、浸提原理浸润与渗透阶段溶剂能否使药材表面润湿与溶剂和药材性质有关两者的附着力溶剂的内聚力（甲醇or乙醇)药材中有碍浸润的成分(脂肪油与水）-解决方法?溶剂能否渗透到药材与成分性质、药材质地、粒度及浸提压力有关解吸与溶解阶段解吸:溶剂克服成分之间或成分与细胞壁之间的亲和力溶解:相似相溶原理浸出成分扩散阶段浓度差是渗透扩散的推动力Fick’s第一扩散公式dtdxdcDFdsR为摩尔气体常数，T为绝对温度，N为阿伏加德罗常数，γ为扩散物分子半径，η为黏度ds为在dt时间内物质扩散量，D为扩散系数，F为扩散面dc/dx为浓度梯度,dt为扩散时间，负号表示扩散趋向平衡时浓度降低二、影响浸提的因素药材粒度药材成分浸提温度浸提时间浓度梯度溶剂pH值浸提压力新技术的应用药材粒度适当小优点：小利于渗透和扩散缺点：吸附作用增强大量高分子物质溶出增加黏度,降低扩散无效成分溶出多造成浸提、过滤困难药材成分与分子量、溶解度有关分子量小的易溶先溶溶解度大的易溶先溶提示：汤剂头煎、二煎浸提温度高，有利于渗透、解吸、溶解、扩散有利于灭菌，使制剂稳定过高，导致成分分解、破坏导致无效杂质增多浸提时间扩散达到平衡前，时间长有利于浸出完全扩散达到平衡后，时间不起作用长时间，易导致杂质溶出多，成分破坏、霉变浓度梯度是扩散的主要动力，是提高浸出效率的关键因素保持最大的浓度梯度，可采取的方法：搅拌更换新溶剂强制浸出液循环流动溶剂渗漉溶剂pH值有利于弱酸、弱碱成分的解吸和溶解浸提压力有利于溶剂对药材的浸润和渗透，可使细胞壁破裂，成分扩散新技术的应用超声波提取微波提取动态循环阶段连续逆流提取生物酶解提取技术…三、药剂中常用浸提溶剂浸提溶剂选择的恰当与否，关系到有效成分能否充分的浸出，后续操作是否便利,制剂是否有效、安全、稳定，以及是否易于回收和再生。常用的溶剂浸提辅助剂常用的溶剂水乙醇乙醚氯仿丙酮石油醚脂肪油甘油与丙二醇水优点：可溶解糖、氨基酸、有机酸盐、生物碱盐、多数苷类、鞣质、无机盐类、蛋白质（冷水）经济易得缺点：提取液易变质影响某些成分稳定性黏度大，杂质多浓缩耗能多乙醇不同浓度的乙醇适于浸提的不同的成分90%适合于：挥发油、有机酸、树脂、叶绿素50-70%适合于：生物碱、苷类50%以下适合于：苦味质、蒽醌苷大于40%延缓水解大于20%防腐乙醚氯仿丙酮石油醚选择性强，多用于精制脂肪油黑膏药中用植物油提取脂溶性成分浸提辅助剂•酸•碱•甘油、表面活性剂•酸促进生物碱溶出，提高其稳定性使有机酸游离便于有机溶剂浸提除去酸不溶性的杂质常用：硫酸、盐酸、醋酸、酒石酸、枸橼酸•碱增加有效成分的溶解度与稳定性•甘油、表面活性剂四、常用的浸提方法与设备煎煮法浸渍法渗漉法回流法水蒸气蒸馏法超临界流体提取法重点：每种方法的应用特点与操作的要点煎煮法此法简便易行，能煎出大部分有效成分，但煎出液中杂质较多，且容易霉变，一些不耐热、挥发性成分易损失。适用于有效成分溶于水且对湿、热较稳定的药材。设备：夹层锅、多功能提取罐多功能提取罐多功能提取罐浸渍法用定量的溶剂,在一定温度下,将药材浸泡一定时间,以提取药材成分的一种方法。分类：热浸、重浸和冷浸优点：操作简单；不需加热。缺点：提取时间长,提取率低；溶媒用量大应用范围:适用于有效成分遇热易挥发和易破坏的药，适于粘性物质、无组织结构的药材、新鲜及易膨胀的药材、价格低廉的芳香性药材不适用于：贵重药材、毒性药材、高浓度制剂常用设备：浸渍器、压榨器真空压力浸渍渗漉法将药材粗粉置渗漉器内,溶剂连续的从渗漉器上部加入,渗漉液不断地从下部流出,从而浸出有效成分的一种方法类型：单渗漉法、重渗漉法、加压渗漉法、逆流渗漉法应用范围：贵重药材、毒性药材、高浓度制剂；也可用于有效成分含量较低的药材的提取优点：不需加热；提取率高；渗漉液澄清缺点：操作复杂；提取时间长；溶媒用量大渗漉法的操作与设备单渗漉法的操作药材粉碎—润湿—装筒—排气—浸渍—渗漉1.粉碎：粒度适宜，中等粉或粗粉2.润湿：充分的均匀润湿和膨胀3.装筒；脱脂棉垫底－药材压平－滤纸或纱布覆盖－玻璃珠之类重物压住4.排气：打开浸液出口再添加溶剂5.浸渍：24-72h6.渗漉：速度适当1～3ml/1000g。溶剂4～5倍药量。重渗漉法的操作MJ2系列强制渗漉多用罐技术特点：全程真空低温完成提取浓缩工艺全套工艺采用连续化、管道化、自动化提取过程无废水有过滤功能工艺时间短，4小时完成提取浓缩能耗是传统工艺三分之一自动排渣，出渣方便。回流法应用范围：不适于受热易破坏的有效成分的浸出水蒸气蒸馏法蒸馏原理：两互不相溶也不起化学作用的液体混合物的蒸气总压，等于该温度下各组分饱和蒸气压之和。应用范围：具有挥发性，可随水蒸气蒸馏而不被破坏，与水不反应，难溶或不溶于水的化学成分例如：挥发油、小分子生物碱、游离蒽醌、香豆素超临界流体提取法（SFE)超临界流体的性质扩散系数、粘度和密度介于气体和液体之间。1.密度接近于液体,有与液体相似的溶剂特点,即溶质在超临界流体中的溶解度与流体的密度呈正向相关。2.粘度接近于气体,扩散系数约为液体的100倍,而粘度约小100倍。较液体溶剂易于穿透到样品介质中,它的提取速度将明显快于液体溶剂的提取速度。物质处于临界状态时,其密度对压力的变化比较敏感,即当提取温度T与临界温度Tc的比值在1-1.2时(1T/Tc1.2),压力的较小改变会引起流体密度的较大变化,由此可调节流体对溶质的溶解能力,以达到分离的目的。提取的过程：压缩－提取－减压－分离特点1.提取与蒸馏的双重作用，效率高2.技术要求高，费用大，适用于含量低、产值高、高质量成分的提取。3.适用于热敏性成分的提取超临界流体提取法提取新技术的应用动态循环阶段连续逆流提取特点各提取单元既可独立地进行各项提取作业(浸提、回流提取、动态提取),也可组合使用(连续逆流提取、阶段连续逆流提取)。提取方式可以采用常温或加温浸提、常温或加温动态提取、常温或加温连续逆流提取、常温或加温阶段连续逆流提取等方法,从而最大限度地提取物料中的有效成分,缩短提取时间和降低溶剂用量。采用了阶段连续逆流的方法和多个提取单元组成阶段连续逆流提取工艺流程,使每个提取单元的溶剂都参与了对所有提取罐内物料的提取,每个提取罐的物料均被所有溶剂提取,通过溶剂的反复套用,降低了溶剂对物料的绝对用量。采用液体湍流式、自循环或机械搅拌式动态循环提取技术,缩短了有效成分从物料内部迁移至表面的时间,提高了有效成分从物料表面扩散到溶剂的速度,实现了提取过程中物料与溶剂中有效成分的快速平衡,缩短了提取时间。通过调整或改变提取单元组数、阶段提取时间、提取温度、溶剂用量及颗粒形状或饮片尺寸,可以获得最佳提取效果。超声波提取机理：集中声场能量并迅即释放的过程,通常是指液体中存在的微小气泡(被称为“空腔”或“空化核”)在超声波作用下被激活所表现出的振荡、生长、收缩、崩溃等一系列动力学过程。空化过程可以把声场能量集中(聚焦)起来,伴随空化泡崩溃瞬间,在液体中的极小空间内高度集中的能量释放出来,形成异乎寻常的局部高温和数千个大气压的瞬间高压、强烈的冲击波等极端物理条件。-空化作用。超声波使溶剂质点振动,促进溶质释放、扩散、溶解-机械作用。能量被溶剂质点吸收,温度升高-热效应。特点：省时、节能、提取效率高。目前局限于实验室小规模。生物酶解提取技术机理:利用酶反应具有高度专一性等特性,根据植物药材细胞壁的构成,选择相应的酶,将细胞壁的组成成分水解或降解,破坏细胞壁结构,使有效成分充分暴露出来酶解技术用于植物药材提取:酶作为浸提辅助剂,破坏植物细胞壁结构,提高提取效率。酶解技术用于动物药的提取:酶作为动物药提取过程中的激活剂。•酶解技术用于中药提取液的纯化•酶解技术在药渣再利用中的应用本章参考书冯年平郁威.《中药提取分离技术原理与应用》中国医药科技出版社，2005.2谢秀琼.《现代中药制剂新技术》化学工业出版社，2004.6复习题1．如何利用影响浸提的因素提高中药有效成分的提取效率？2．渗漉法的特点及操作步骤与注意事项3．不同浸提方法的优缺点及注意事项中药提取液的分离与精制1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。分离方法1.沉降分离法2.离心分离法3.滤过分离法1.沉降分离法定义：利用固体物与液体介质密度相差悬殊，固体物靠自身重量自然下沉，用虹吸法吸取上层澄清液，使固体与液体分离的一种方法。“一定时间的静置冷藏”缺点：分离不够完全，往往还需进一步滤过或离心分离不适用于：料液中固体物含量少，颗粒细而轻的2.离心分离法概念：通过离心技术使料液中固体与液体或两种不相混溶的液体，产生大小不同的离心力而达到分离的方法。原理：利用混合液密度差来分离料液。适用于：含不溶性微粒的粒径很小或粘度很大的滤浆；两种密度不同且不相混溶的液体混合物的分离，用沉降法和一般的滤过方法难以进行时。2.离心分离法（centrifugation)(1)离心机的分类(2)常用的离心机离心机的分类①按转速的大小分类常速、高速、超高速②按离心性质分类滤过式、沉降式、分离式③按离心机转鼓轴线在空间的位置分类立式、卧式常用的离心机三足式离心机上悬式离心机卧式自动离心机管式超速离心机蝶式离心机三足式离心机（滤过式）工作原理—类似洗衣机优点：结构简单，占地面积小。适应性强缺点：人工卸料费时费力，工人劳动强度大。适用于小批量生产。上悬式离心机（滤过式）原理与适用范围同三足式离心机特点：转鼓为上置的电动机所带动。优点：较三足式易检修；卸除滤饼方便；转鼓在旋转时较平稳。卧式自动离心机工作原理—类似转桶洗衣机适用:过滤和沉淀不易分离的悬浮液特点：生产能力较大，费工较少，机构简单。（加料与卸料都是自动完成的）注：刮刀易对物料的结晶微粒造成伤害，故不适于要求保留完整晶型的产品。管式超速离心机（分离式）工作原理——物料自进料口进入，甩向转鼓壁，经转鼓上方的轻、重液排出管分离液体。特点：分离效果高适用于：难以分离的物料，特别适于分离乳浊液、细粒子的悬浮液或分离两种不同密度的液体。蝶式离心机（分离式）工作原理——与管式离心机相似。特点:分离能力强，操作方便，可实现连续自动分离适用于：澄清浸提液及不相混容的两种相对密度不同的液体的分离。3.滤