中药复方提取分离工艺设计原则与方法课件.ppt
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1、第二部分 中药复方提取分离工艺设计原则与方法 一、中药药效物质的组成 二、制剂学因素对药效物质的影响 三、中药分离工艺设计原则要素 四、中药产品制备(提取、分离、纯化、浓缩与干燥)工艺研究技术要求 中药为什么能治疗疾病?因为其中含有“药效物质”。中药物质基础化学成分应是一个广义的概念,它包括:无机物(常见元素、微量元素、稀土元素等,存在形式为不同价态的离子或配合物);小分子化合物(包括挥发油、氨基酸及生物碱、有机酸、黄酮类、皂苷等常说的化学成分);生物大分子(包括肽、蛋白、糖肽及多糖等)。与化学药物不同,上述中药中的药效物质是以十分复杂的形态存在及变化着的,尤其是在复方状态下。一 尽管这些药效
2、物质的某些存在形态:可用药理学或生物药剂学实验的数据加以表征;还可以血清药理学的手段加以确认;物理化学因素 如成分间相对数量 对其存在形态的 的变化可使 数学因素 影响 其功用主治改变 不同生物学环境下它们的表现(如一些中医药 及复方的双向调节作用)深奥莫测。疗效显著的中药复方很多,有些单体化学药物难以治愈的疾病也不得不求助于中药。王氏保赤丸治疗婴幼儿呼吸系统、消化系统疾病及小儿惊厥等效果极佳。更可贵的是,它可调动机体的防御能力,起到全身调节作用:其药效物质难道能用几种化学成分表达得了吗?仅从化学的角度去研究中药分离理论与技术是片面的。便秘者可使其软便,腹泻者可使其收敛。有效部位中不同活性成分
3、的协同作用 中草药中的活性成分相互间可能有协同作用,如白玉茶降血糖成分研究:有效部位的降血糖效果为30,有效部位分到30多个成分,其中最好的单个活性成分只能达到降糖效果10左右,将这些成分排列组合,再经动物试验,最后发现其中一组分 4个天然存在的比例合在一起,达到32降糖效果。有效成分组合包括质的组合和量的组合。单纯的质或量的组合即是成分的堆砌,不是有机的组合,仍然起不到应有的疗效。成分的组合则非常复杂,方药配伍组方能引起成分组合质与量的变化,制药工艺的不同也能引起成分组合比例的变化,而成分组合比例的变化可以导致药效的显著变化,只有成分组合达到最佳比例才能有合适的药效。在研究毓神口服液的工艺过
4、程中,采用了高效液相色谱分析与药理学实验相结合的方法,结果发现:至少有3个色谱峰与毓神口服液的 神经保护作用药效密切相关,且只有当这3个峰处于一个合适 的关系时才体现最佳药效;说明这3个色谱峰所代表的物质及其合适的比例与毓神口服液的神经保护作用药效密切相关。时间t/minA F:样品1 6R1,R2,R3 分别指与毓神口服液药效密切相关的3 个峰样品4和样品5 的疗效与其他几个样品的疗效有明显的差异,可以认为其他几个样品几乎没有疗效。结合高效液相色谱图谱可以发现,色谱图中R 1,R2,R 3 的适当比例与疗效存在极大的相关性,其中R2 峰的存在对药效有显著影响,没有R 2 峰不体现药效;但R
5、2 峰并非越大越好,只有在R 1,R2,R3 有适当的比例的时候,才能体现最好的药效。关于中药复方物质基础的思考 按照中药配伍理论,各单味中药按君臣佐使及不同剂量组成的中药复方具有独特的临床疗效,不仅为几千年的中医药史和大量临床案例所证实,也为越来越多的欧美人民所信服和接受。从国际社会对药物的基本要求是“安全、有效、可控”的观念出发,中药复方的化学成分研究就成为中药复方现代化的关键所在。“天然组合化合库”与“多靶点作用原理”学说 中医药理论的核心是整体观念、辨证论治。“药有个性之特长,方有合群之巧用”,中药及其复方发挥的都是综合性的药理作用。中药复方药效物质的根本属性 复杂性 整体性 中药复方
6、的临床疗效是把人体作为一个整体,对疾病从生理、病理上进行调整和治疗。中药及其复方实质上是一种特殊的药物整体。中药复方的药效作用具有多靶点的性质,即对多个器官或组织具有调整、治疗的药效,但并不是不分主次的多个靶点,而是按君臣佐使、有机的整体协同效应。中药复方的整体性和复杂性使得中药复方的化学成分研究成为困扰中药学界的主要难题。中国科学院昆明植物研究所的周俊院士从物质基础与作用机理两方面发表了精辟的见解:依据现代天然产物化学的研究,许多植物药已能分离鉴定出100种左右化学成分。单味中药一般均含几十种化学成分,组成复方少则三四味,多则十来味,上百种化学成分,还有因共煎煮时,发生的物理或化学发应,有可
7、能导致某些化学成分消失或产生新的化合物。这就有理由推论中药复方是天然组合化合库(Natureal Combinnatorial Chemical Libraries,NCCL),即根据中医理论和实践以及单味药功能主治性味,通过人工组合形成的具有疗效的相对安全的天然组合化学库。NCCL的化学成分包括有效和无效化学成分,大量是单味药本身所含有的,少量是加工炮制过程中形成的。NCCL的特点:是有效复方形成的生物活性的化学成分。NCCL内含的化学成分是多类型的,可能含有酚类、生物碱、萜类、甾体和配糖体等,因而是一个多样化的库。另一方面,现代药理学的研究揭示中药复方有多个作用靶点(Multitarget
8、)。如近年对丹参、三七、人参等活血化瘀药物的作用机制研究表明,其作用靶点有:离子通道(Ca2+、K、Na);肾上腺素、受体;自由基;血小板激活因子(PAF);血管紧张素转化酶(ACE);内皮细胞舒张因子(EDRF);3羟3甲戊二酰辅酶A(HMGCoA)还原酶等。基于上述的中药复方的多靶点作用机理,复方中多种有效成分以低于它们中某一单体治疗剂量进入人体后,有选择地反复作用于某种疾病的多个直接靶点(治标)和间接靶点(治本),从而达到治疗疾病的目的。显然,能否找到某种分离手段使中药加工的产物(单味或复方)成为“天然组合化合库”而产生“多靶点作用”效果,应是中药分离的基本思路。二、制剂学因素对药效物质
9、的影响 以提取为主要环节的制剂学因素对复方的影响:各成分之间可能会发生络合、水解等各种理、化学反应,促使某些成分发生量和质的变化:某些有效成分的溶出率提高;形成复合物;产生新成分等。使中药复方的药效不同于各单味药的药效,而发挥增效、减毒或改变药效的作用,体现了中药复方用药的特点。(一)制剂学因素影响药效物质的表现1中药配伍对有效成分煎出量的影响 中药复方中配伍药味不同,有效成分煎出量也有显著差异。例如半夏泻心汤不同配伍,黄芩苷的煎出量显著不同:单煎为56.76mgg-1,黄芩配黄连合煎为39.89mgg-1,黄芩、黄连、半夏、干姜合煎为30.68mgg-1,黄芩、黄连、党参、甘草、大草合煎为4
10、9.91mgg-1,全方合煎为33.35mgg-1,全方单煎后混合为33.43mgg-1。石膏配伍的17个复方,其中13个方ca2+煎出率高于石膏单煎,4个方ca2+煎出率低于石膏单煎。在水中,石膏与一些有机酸、鞣质、维生素、生物碱盐作用可提高石膏的溶解度,而石膏与碱性物质、淀粉、黏液质、胶质、蛋白质作用使石膏溶解度下降之故。甘草与不同中药配伍,甘草酸的煎出率也不同:单煎甘草的煎出率为100;甘草与厚朴、茯苓、龙胆配伍煎出率为110;甘草与陈皮、山栀子、泽泻、大枣、橙皮、桑白皮、柴胡、川芎、地黄、牡蛎、当归等配伍煎出率为90110;甘草与黄芪、天冬、人参、白术、牛蒡子、薄荷、黄柏、麦冬、五味子
11、、半夏、桂枝等配伍煎出率下降至60以下。2生成化学动力学产物 中药复方煎煮时,各成分之间发生水解、聚合、氧化、还原等各种化学反应,伴随产生新的物质,这些新物质统称为化学动力学产物。生脉散水煎液经UV、IR、MS及NMR谱鉴定,生成的新成分为5羟甲基,2糠醛(5HMF)。四逆汤在煎煮过程中乌头碱水解,变为乌头原碱,毒性降低。麻黄汤在煎煮过程中,杏仁中的苦杏仁苷水解产物苯甲醛、桂枝的桂皮醛与麻黄碱发生化学反应,生成2种易分解的新化合物。产生有毒物质含朱砂的中药制剂如朱砂安神丸、七厘散、冠心苏合丸等,不宜与还原性药物如溴化钾、溴化钠、碘化钾、碘化钠、硫酸亚铁等配伍,否则会产生溴化汞或碘化汞沉淀,有很
12、强的刺激性,导致胃肠道出血或发生严重的药源性肠炎,出现腹痛、腹泻和赤痢样大便。含朱砂的中药制剂还可与薄荷、冰片、丁香、砂仁、桂皮、木香、苯甲酸钠形成可渗性汞盐,发生配伍禁忌。3产生浑浊或沉淀 中药液体药剂在配制和贮藏过程中若配伍不当,可能产生浑浊或沉淀。(1)生物碱与苷类 糖基上含有羧基的苷类或其他酸性较强的苷类与生物碱结合,会产生沉淀。如甘草与含生物碱的黄连、黄柏、吴茱萸、延胡索、槟榔、马钱子共煎可发生沉淀或浑浊。两分子的小檗碱可与甘草皂苷的葡萄糖醛酸的两个羧基结合而沉淀沉淀在人工胃液中难溶,而在人工肠液中易溶,其溶解度随pH值的升高而明显增大。葛根黄酮、黄芩苷等羟基黄酮衍生物及大黄酸、大黄
13、素等羟基蒽醌衍生物在溶液中也能与小檗碱生成沉淀。(2)有机酸与生物碱 金银花中含有绿原酸和异绿原酸,茵陈中含有绿原酸及咖啡酸。两药与小檗碱、延胡索乙素等多种生物碱配伍使用,均可生成难溶性的生物碱有机酸盐。该沉淀在肠中分解后,方可缓慢地呈现生物碱的作用。(3)无机离子的影响 石膏中的钙离子可与甘草酸、绿原酸、黄芩苷等生成难溶于水的钙盐,以硬水作为提取溶剂时,含有的钙、镁离子能与一些大分子酸性成分生成沉淀。(4)鞣质和其他成分结合生成沉淀鞣质和生物碱 :大多数生物碱能与鞣质反应生成难溶性的沉淀,如大黄与黄连配伍,汤液苦味消失,而且形成黄褐色的胶状沉淀,该沉淀在人工胃液和人工肠 液中均难溶。鞣质和皂
14、苷:如含柴胡皂苷的中药与拳参等含鞣质的中药提取液配伍时可生成沉淀。在制备感冒退热颗粒剂时,应防止吲哚苷被拳参中的鞣质所沉淀,而被滤除。鞣质与蛋白质、白芨胶生成沉淀,使酶类制剂降低疗效或失效。含鞣质的中药制剂如五倍子、大黄、地榆等与抗生素如红霉素、灰黄霉素、氨苄青霉素等配伍,可生成鞣酸盐沉淀物,不易被吸收,降低各自的生物利用度;含鞣质的中药制剂与含金属离子的药物如钙剂、铁剂等配伍易产生沉淀。含鞣质的中药较多,因此在中药复方制剂制备时,应防止相关成分的损失。(5)贮藏过程溶液环境条件的改变会影响很多中药有效成分的溶解度。药酒采用热浸法制备,贮藏温度低于生产温度时易析出沉淀。药液中有效成分或杂质为高
15、分子物质时,放置过程中受空气、光线等影响,胶体“陈化”而析出沉淀。如药酒、酊剂、流浸膏等制剂贮存一段时间后会析出沉淀。4变色药物制剂配伍引起氧化、还原、聚合、分解等反应时,分子结构中含有酚羟基的药物可产生有色化合物,影响外观或药效;与铁盐相遇,使颜色变深。易氧化变色的药物遇pH值较高的药物溶液时可发生变色现象。与某些固体制剂配伍也可能发生变色现象如碳酸氢钠、氧化镁粉末能使大黄粉末变为粉红色,这种变色现象在光照、高温、高湿环境或中反应更快。一般而言,只发生外观变化,不影响疗效的可通过加入微量抗氧剂,调整pH值延缓氧或单独制备、服用等方法,予以避免。产生有毒的变色反应,则属配伍禁忌。5吸湿、潮解、
16、液化与结块吸温与潮解:吸湿性很强的药物,如中药的干浸膏、颗粒、某些酶、无机盐类等与含结晶水的药物相互配伍时,药物易发生吸湿潮解。使用吸湿性强的辅料时,也易使遇水不稳定的药物分解或降低效价。液化:能形成低共熔混合物的药物配伍时,可发生液化而影响制剂的配制。但根据剂型及治疗需要,制备中也可利用处方中低共熔混合物液化现象,如樟脑、冰片与薄荷脑混合时产生的液化。结块:粉体制剂如散剂、颗粒剂由于药物配伍后吸湿性增加而结块。同时也可能导致药物的分解失效。6粒径或分散状态的改变 粒径或分散状态的改变可直接影响制剂的内在质量。乳剂、混悬剂中分散相的粒径可因与其他药物配伍而变粗,分散相聚结、凝聚或分层,导致使用
17、不便或分剂量不准,甚至影响药物在体内的吸收。胶体溶液可因加入电解质或其他脱水剂使胶体分散状态破坏而产生沉淀。某些保护胶体中加入浓度较高的亲水物质如糖、乙醇或强电解质而使保护胶失去作用。(二)制剂学因素影响药效物质的作用机理1物理学作用机理 药物在配伍制备、贮存过程中,因增溶、助溶、盐析、沉淀、吸附等物理作用,发生分散状态或物理性质的改变,从而影响到制剂的外观或内在质量的变化。含树脂的醇性制剂在水性制剂中析出树脂;吸附性较强的固体粉末(如活性炭、白陶土等)与剂量较小的生物碱盐配伍时,能因后者被吸附而在机体中不能完全释放;微晶的药物在水溶液中由于某些物质的溶解度改变而逐渐聚结成大晶体等。(1)溶解
18、度的改变 石膏不同组方随煎煮过程的进行,使石膏的溶解度表现不同。石膏主要成分为硫酸钙,常温下每100g水可溶解硫酸钙021g,42时硫酸钙的溶解度最大。测定7个含石膏汤剂中钙的含量,结果表明:大青龙汤中钙的含量最高,为50.5(mgg-1),木防己汤中钙的含量最低,为18.6(mgg-1)。(2)药渣吸附 甘草与44种中药配伍的实验表明,由于药渣吸附的影响,甘草与黄芩、麻黄、黄连等共煎时,甘草酸的含量下降约为60%。(3)盐析作用 盐析作用会使某些药物中的成分析出。例如甘草配合芒硝,由于芒硝的盐析作用,使部分甘草酸析出与药物残渣一起被滤除。(4)增溶作用 糊化淀粉对酚性药物会产生增溶作用。例如
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