第二章-提取分离课件.ppt
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- 第二 提取 分离 课件
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1、第二章 提取分离2课时提取分离简介?中药成分复杂多样,而其中的有效成分往往含量有限,从0.001%到56%不等(个别有效成分含量高达20%以上)。无论是制剂需要还是研究需要,都必须先提取出有效成分。因此,中药化学成分的提取技术至关重要。?提取一般指用适宜的溶剂和适当的方法,将原药材中的有效成分尽可能完全地提出的一个过程。?分离:去粗取精,将所需成分分开 的过程一、天然产物常用提取方法?常用提取方法:溶剂提取法、水蒸气蒸馏法、升华法。?其中,溶剂提取法应用最广。(一)溶剂提取法?1、定义:利用药材中各种化学成分在不同极性溶剂中溶解性的不同,选用对活性成分溶解度大,对不需要溶出成分溶解度小的溶剂,
2、将有效成分从中药药材组织中尽可能的溶解出来的方法。?关键:选用对活性成分溶解度大,对不需要溶出成分溶解度小的溶剂2、溶剂提取法的原理?“相似相溶”原理:化合物具有极性或非极性,一般易溶于极性相当的溶剂,而难溶解于极性差别大的溶剂。?糖、食盐溶于水(极性),不溶于油(弱极性);油类多互溶,油田工人洗工作服先用汽油洗(油污),?提取过程:溶剂、溶质扩散、渗透作用3、物质极性的判断?分子大小、分子基团性质、结合状态?1)分子基团性质:极性基团-OH、-COOH、糖基等含氧非极性基团-脂键,烃基、碳链 等?2)、分子大小:葡萄糖-淀粉 均为多-OH;甲醇乙醇-丁醇戊醇,愈大愈小?3)结合状态:与极性化
3、合物结合极性增强,非极性降低,反之?有机化合物分子结构中亲水性基团多,其极性大而疏于油;有的亲水性基团少,其极性小而疏于水。氯仿、苯和石油醚是烃类或氯烃衍生物,分子中没有氧,属于亲脂性强的溶剂。?甲醇、乙醇是亲水性比较强的溶剂,分子比较小,所以能够和水任意混合。?丁醇和戊醇分子中虽都有羟基,但分子大,与水性质也就逐渐疏远。所以它们能彼此部分互溶,在它们互溶达到饱和状态之后,丁醇或戊醇都能与水分层。4、溶剂分类与选择、溶剂分类与选择?溶剂提取法的关键,是选择适当的溶剂。?注意以下三点:溶剂对有效成分溶解度大,对杂质溶解度小;溶剂不能与中药的成分起化学变化;溶剂要经济、易得、使用安全方便分类?常用
4、溶剂分为水、有机溶剂两大类。水是;相对极性较弱的有机溶剂也根据极性不同分为亲水性有机溶剂和亲脂性有机溶剂两类。?三类:水:典型的极性溶剂亲水性有机溶剂亲脂性有机溶剂1)水:一种强的极性溶剂:一种强的极性溶剂?优点:经济、安全?使用方式:纯水、酸水、碱水等,?提取种类:中亲水性的成分,如无机盐、糖类、分子不太大的多糖类、鞣质、氨基酸、蛋白质、有机酸盐、生物碱盐及甙类等都能被水溶出?缺点:?1)浓缩困难,?2)提取易酶解甙类成分,且易霉坏变质。某些含果胶、粘液质类成分的中草药,其水提取液常常很难过滤。2)亲水性的有机溶剂:)亲水性的有机溶剂:?一般说的是与水能混溶的有机溶剂,如乙醇(酒精)、甲醇(
5、木精)、丙酮等,以乙醇最常用?乙醇优点:?1)溶解范围广,穿透能力较强,易浓缩回收。2)用量较少,提取时间短,水溶性杂质也少。3)价格便宜,毒性小。可回收反复使用,而且乙醇的提取液不易发霉变质。甲醇沸点较低(64),但有毒性,使用时应注意。(3)亲脂性的有机溶剂:)亲脂性的有机溶剂:?一般是指与水不能混溶的有机溶剂,如石油醚、苯、氯仿、乙醚、乙酸乙酯、二氯乙烷等。?优点:1)选择性针对性强,杂质较少2)沸点低,易浓缩回收?缺点:1)挥发性大,多易燃(氯仿除外),一般有毒,价格较贵,不安全?2)穿透力较弱,提取需要长时间,解决办法,可考虑用乙醇等提取后再提取,?大量提取中草药原料时,直接应用这类
6、溶剂有一定的局限性。5、影响提取的因素影响提取的因素?药材的粒度:?温度:一般温度高,溶解度大,扩散速度快,有利于提取。?浓度差:增大浓度差的方法是:搅拌、换溶剂、渗漉。?时间:提取需要时间,但却不是越长越好。不能一味延长提取时间。?药材的新鲜程度:新鲜的药材,难用有机溶剂提取时,宜干燥药材。同理,用水提取含有大量油脂类的药材时,应首先考虑脱脂。6、各种溶剂提取法各种溶剂提取法?浸渍法、浸渍法、渗漉法、渗漉法、煎煮法、煎煮法、回流提取法、回流提取法、连续回流提取法连续回流提取法应用和应用和缺点?应用:应用:浸渍法常以水或者乙醇为溶剂,因其操作简便、低温、有利于酶解作用等而适宜于挥发性成分、热不
7、稳定性成分、含淀粉或树胶多的成分的提取。?缺点是:时间长、溶剂用量大、提取效率低等。有时为防止水提液发霉,常需加入少量防腐剂。2)渗漉法)渗漉法?渗漉法是将中草药粉末装在渗漉器中,从渗漉筒的上端不断添加新溶剂,使其渗透过药材,自上而下从渗漉器下部流出浸出液的一种浸出方法。这个过程叫渗漉。用渗漉筒提取中药有效成分的方法叫渗漉法。小当量溶剂渗进药粉溶出成分比重加大而向下移动时,上层的溶液或稀浸液便置换其位置,造成良好的浓度差,使扩散能较好地进行,故浸出效果优于浸渍法。但应控制流速,在渗渡过程中随时自药面上补充新溶剂,使药材中有效成分充分浸出为止。或当渗滴液颜色极浅或渗涌液的体积相当于:原药材重的1
8、0倍时,便可认为基本上已提取完全。在大量生产中常将收集的稀渗淮液作为另一批新原料的溶剂之用。?应用:应用:常以水或者乙醇为溶剂,适宜于挥发性成分、热不稳定性成分、含淀粉、糖类或树胶多的成分的提取。?缺点是:时间长、溶剂用量大、3)煎煮法)煎煮法?煎煮法是我国最早使用的传统的浸出方法。在砂锅(陶瓷锅、搪瓷锅、玻璃锅、铝锅、铜锅、不锈钢锅均可)加入水没过药材粗粉,加热至沸3060分钟,趁热过滤;滤渣进行二次煎煮,方法同前。合并再次煎煮液,提取液可直接服用或再做处理。?注意:所用容器不宜用铁锅,因为铁比较活泼,能与许多物质(尤其是酸性基团物质)发生化学反应,导致成分结构破坏、失效,以免药液变色。直火
9、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。?优点:简便易行,提取效率比冷浸法高,可溶出大部分有效成分。?缺点:挥发性成分及有效成分遇热不稳定的不适用,多糖类药液粘稠难过虑4)回流提取法:)回流提取法:?应用有机溶剂加热提取,需采用回流加热装置,以免溶剂挥发损失。?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,溶剂浸过药材表面约12cm。在水浴中加热回流,一般保持沸腾约:小时小放冷过滤,再在药渣中加溶剂,作第二、三次加热回流分别约半
10、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,大量生产中多采用连续提取法。5)连续回流提取法:)连续回流提取法:?应用挥发性有机溶剂提取中草药有效成分,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。?缺点: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。索氏提取器及连续回流?实验装置:?冷凝器A:作用,冷凝上升的溶剂蒸汽为液体,?提取器B:存放提取的滤纸筒,并起临时收集滤液(提取液),延长提取时间,有利于溶剂浸满药材,虹吸管的作用:若直流下来,溶剂难以浸满药材不
11、利于完全提取。?收集器C:烧瓶,收集器,溶剂供应器提取原理及过程:?1)将盛放药材的滤纸筒放入提取器,高度不能超过虹吸管顶端高度;提取瓶内加入石油醚等,?2)加热烧瓶中的挥发性溶剂受热汽化从提取器旁的蒸汽管上升至冷凝器,在冷凝器中冷却为液体,滴入盛放药材的滤纸筒而将药材浸泡提取。?3)滤纸筒中的提取液不断通过滤纸过滤到提取器中,虑液面不断上升,?4)当虑液面超过虹吸管顶端高度时发生虹吸现象,提取器中的提取液全部流入收集器(烧瓶)中。?解释:此时提取器中的提取液已无,但滤纸筒中的溶剂仍存在,过滤仍在不断进行,虑液又不断上升,如此循环往复?5)收集器(烧瓶)中的溶剂液面并不减少,但提取的有效成分的
12、浓度却越来越高。二者的区别?回流提取法:回流提取法:溶剂冷凝后回流而提取,提取液不更换,溶剂冷凝后回流而提取,提取液不更换,?连续回流提取法:连续回流提取法:1)溶剂也冷凝后回流而提取)溶剂也冷凝后回流而提取2)提取液不断更换,一是虹吸管)提取液不断更换,一是虹吸管不断将提取液吸走,二是冷凝回流的溶剂不断将提取液吸走,二是冷凝回流的溶剂不断滴入不断滴入水蒸气蒸馏法?适用于能随水蒸气蒸馏而不被破坏的中草药成分的提取。?此类成分的沸点多在100以上,与水不相混溶或仅微溶,且在约100时存一定的蒸气压。当与水在一起加热时,其蒸气压和水的蒸汽压总和为一个大气压时,液体就开始沸腾,水蒸气将挥发性物质一起
13、带出。?例如中草药中的挥发油,某些小分子生物碱 麻黄碱、萧碱、槟榔碱,以及某些小分子的酚性物质。升华法?:固体物质受热不经过熔融,直接变成蒸汽,遇冷后又凝固为固体化合物,称为升华。?中草药中有一些成分具有升华的性质,可以利用升华法直接自中草药中提取出来。如樟脑、咖啡因。提取方法新技术提取方法新技术?超临界流体萃取技术超声提取技术微波萃取技术酶法半仿生提取法破碎提取法超临界流体萃取技术?临界温度(Tc):气体高于该温度时,任何压缩不能使其变为液体,?临界压力(Pc):在临界温度下,气体能被液化的最低压力?超临界状态:温度及压力均处于临界点以上的液体所处的状态?超临界流体:温度及压力均处于临界点以
14、上的液体,?特征:它基本上仍是一种气态,但又不同于一般气体,具有高密度(比气体大24倍,近于液体)、低粘度(近于气体)、高扩散力(扩散系数比液体大10100倍)?超临界流体萃取(简称SCFE)是一种以超临界流体(简称SCF)代替常规有机溶剂对中草药有效成分进行萃取和分离的新型技术。?原理:超临界流体萃取分离过程的原理是利用超临界流体的溶解能力与其密度(随压力和温度改变而改变)的关系,即利用压力和温度的改变使超临界流体溶解能力发生改变而进行的。超临界流体萃取的优点:?超临界流体萃取与化学法萃取相比有以下突出的优点:?最大的优点是可以在近常温的条件下提取分离(35-40)及CO2气体笼罩下进行提取
15、,有效地防止了热敏性物质的氧化和逸散。因此,在萃取物中保持着药用植物的全部成分,而且能把高沸点,低挥发度、易热解的物质在其沸点温度以下萃取出来;?(2)使用SFE是最干净的提取方法,由于全过程不用有机溶剂,因此萃取物绝无残留溶媒,同时也防止了提取过程对人体的毒害和对环境的污染,是100%的纯天然;?(3)萃取和分离合二为一,当饱含溶解物的CO2-SCF流经分离器时,由于压力下降使得CO2与萃取物迅速成为两相(气液分离)而立即分开,不仅萃取效率高而且能耗较少,节约成本;?(4)CO2是一种不活泼的气体,萃取过程不发生化学反应,且属于不燃性气体,无味、无臭、无毒,故安全性好;?(5)CO2价格便宜
16、,纯度高,容易取得,且在生产过程中循环使用,从而降低成本;?(6)压力和温度都可以成为调节萃取过程的参数。通过改变温度或压力达到萃取目的。压力固定,改变温度可将物质分离;反之温度固定,降低压力使萃取物分离,因此工艺简单易掌握,而且萃取速度快。7、提取液的浓缩、提取液的浓缩?常用蒸发和蒸馏两种方法进行浓缩,?基本原理:将提取液中的溶剂气化减少,从而达到浓缩的目的。?基本方法是增大接触面积、加热近沸或至沸使水气化而浓缩。?需要注意防止锅底发生粘、糊、焦,需要不断地热、看、搅?1)蒸发:)蒸发:适于水提取液的浓缩?2)蒸馏:将液体加热至沸腾,使液体变为蒸气,然后使蒸气冷却再凝结为液体而得以回收,这两
17、个过程的联合操作称为蒸馏。?分为常压蒸馏和减压蒸馏,?常压蒸馏就是一般状况下的蒸馏,?减压蒸馏技术就是利用水泵或者油泵抽气使得蒸馏体系气压降低,从而让液体沸点都降低的技术。?这个技术使得那些沸点较高的物质分离条件变得可行而且不那么苛刻了?优点:液体沸点降低3)应用)应用?(1)分离液体混合物,仅对混合物中各成分的沸点有较大的差别时才能达到较有效的分离;?(2)测定纯化合物的沸点;?(3)提纯,通过蒸馏含有少量杂质的物质,提高其纯度;?(4)回收溶剂,或蒸出部分溶剂以浓缩溶液。二、有效成分的分离和纯化二、有效成分的分离和纯化?常用溶剂概述:常用溶剂概述:?石油醚、环己烷、苯、氯仿、乙醚、乙酸石油
18、醚、环己烷、苯、氯仿、乙醚、乙酸乙酯、正丁醇、丙酮、乙醇、甲醇、氺。乙酯、正丁醇、丙酮、乙醇、甲醇、氺。极性:小极性:小大,大,亲脂性:大亲脂性:大小,小,亲水性:小亲水性:小大,大,?1:比水重的有机溶剂:氯仿2、与水分层的有机溶剂:环己烷环己烷正丁醇正丁醇3、与水分层极性最大的有机溶剂:正丁醇正丁醇4、与水可任意混溶的有机溶剂:丙酮、乙醇、甲醇丙酮、乙醇、甲醇5、极性最大的有机溶剂:甲醇6、极性最小的有机溶剂:环己烷环己烷7、介电最小的有机溶剂:石油醚石油醚8、常用来从水中萃取苷类、水溶性生物碱类的有机溶剂:正丁醇正丁醇9、溶解范围最广的有机溶剂:乙醇(一)、系统溶剂分离法?34种溶剂,极
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