中药化学成分提取分离技术-课件.ppt
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- 中药 化学成分 提取 分离 技术 课件
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1、第2章 中药化学成分的提取技术目的要求l了解中药化学成分的类型及理化性质。l掌握中药有效成分的提取、分离方法。l了解中药有效成分结构鉴定的方法。中药中所含各类化学成分简介l生物碱l糖和苷l醌类l苯丙素类l黄酮类l强心苷l皂苷l萜类和挥发油l其他成分生物碱(alkaloids)生物体内的含氮有机物,有似碱的性质(能与酸成盐),有生理活性。N+OOOCH3OCH3Cl-盐酸小檗碱盐酸小檗碱 (Berberine hydrochloride)苷类(glycosides)苷元与糖或糖的衍生物通过苷键(缩醛键)连接而成的化合物。苷易水解成苷元和糖。HOOOOOHHOOHCH2OHOOHOHCH2OOHO
2、HCH2OHOOOHOCH2OHHOHOHO 人参皂苷人参皂苷Rb1Rb1(ginsenoside Rb1)水解OOHHOOHCH2OHOOHOHCH2OHOOHOOHOHCH2OHOOHOCH2OHHOHOOHHOHOHO糖类(saccharides)单糖:无色晶体,味甜。易溶于水,难溶于有机溶剂。低聚糖:210个单糖缩合而成。味甜,溶于水,难溶于有机溶剂。多糖:10个以上单糖脱水缩合而成。无甜味,大多不溶于水。CH3OOHOHH,OHOHCH2OHOOHOHOHOOHOHH,OHOHCOOHH,OH D-D-葡萄糖葡萄糖 L L鼠李糖鼠李糖 D D葡萄糖醛酸葡萄糖醛酸(D-glucose)
3、(L-rhamnose)(D-glucuronic acid)-D-Gal-(14)-D-Glc-D-Fru-(16)-(14)-D-GlcOHOHOOHOHOHOOOHOOHOOHOHOH,OHOOHHOCH2OHCH2OH123456醌类(quinones)具有醌式结构化合物。分子中多有酚OH,有一定酸性。OOHOOHCH3OOglc-OOHCH3 大黄酚大黄酚 大黄酚大黄酚-D-D-葡萄糖苷葡萄糖苷 (chrysophanol)(chrysophanol-8-D-glucoside)苯丙素类(phenylpropanoids)以苯丙基(C6-C3)为基本骨架的化合物。香豆素:具有苯骈-吡
4、喃酮母核的一类天然化合物。木脂素:有两分子苯丙素衍生物聚合而成的天然化合物。OOHOHOCH3OCH3OCH3OCH3OCH3OCH3OOHCH3CH3 七叶内酯七叶内酯 五味子酯甲五味子酯甲 (aesculetin)(schisantherin A)黄酮类(flavonoids)两个苯环通过三碳链连接而成(C6-C3-C6)的化合物。多有酚OH,有一定酸性。OOHOHOHOOO葡萄糖醛酸-OHOHO 黄芩素黄芩素 黄芩苷黄芩苷 (baicalein)(baicalin)萜类和挥发油(terpeonids and volatile oils)萜类:由甲戊二羟酸衍生、分子式符合(C5H8)n的衍
5、生物。挥发油(精油):可随水蒸气蒸馏的与水不相混溶的无色或淡黄色透明油状液体。OHCH3OCH3OCH3OCHCHCH3 薄荷醇薄荷醇 细辛醚细辛醚 (menthol)(asarone)强心苷(cardica glycosides)对心脏有显著生理活性的甾体苷类。无色,有旋光性、对粘膜有刺激性。OOOHOOOHCH3OOOHCH3OOOHCH3HO 洋地黄毒苷洋地黄毒苷 (digitoxin)皂苷(saponins)由螺甾烷类或三萜类化合物与糖结合的低聚糖苷,前者为甾体皂苷,后者为三萜皂苷。无色,对粘膜有刺激性,有吸湿性、发泡性和溶血性。OOOOOOHOCH2OHOOHOHHOCH3OOHOH
6、HOCH3HOOOOOHHOOHCH2OHOOHOHCH2OOHOHCH2OHOOOHOCH2OHHOHOHO 薯蓣皂苷薯蓣皂苷 人参皂苷人参皂苷Rb1 Rb1 (dioscin)(ginsenoside Rb1)其他成分有机酸鞣质氨基酸、蛋白质和酶植物色素树脂油脂和蜡无机成分微量元素第1节 中药化学成分的经典提取技术-溶剂提取法l概述l原理l溶剂的种类l溶解性的经验规律l溶剂提取的五种常用提取工艺l提取液的浓缩1.概述中药化学成分的构成特点v 同种植物含有多种结构类型的化学成分 v 总成分含量少而种类多v 有效成分含量低1.概述l不同的中药材,成分不同,提取的方法也应不不同的中药材,成分不同
7、,提取的方法也应不同。设计合理的提取方法、正确的操作不但能同。设计合理的提取方法、正确的操作不但能提取出有效成分,而且还有利于下一步的分离提取出有效成分,而且还有利于下一步的分离纯化。纯化。l中药有效成分的提取方法主要有经典的中药有效成分的提取方法主要有经典的溶剂提溶剂提取法,其次还有水蒸气蒸馏法、超临界流体萃取法,其次还有水蒸气蒸馏法、超临界流体萃取法、超声提取法、微波提取法等。取法、超声提取法、微波提取法等。2.原理 规律:相似相溶。溶剂穿透入药材粉末的细胞膜,溶解溶质,形成细胞内外溶质的浓度差,将溶质渗出,进行提取。范围:所有化学成分。2.原理l溶溶剂剂提提取取法法是是根根据据中中草草药
8、药中中各各种种成成分分在在不不同同溶溶剂剂中中的的溶溶解解度度不不同,同,选选用用对对有有效效成成分分溶溶解解度度大,大,对对杂杂质质成成分分(不不需需要要成成分)分)溶溶解解度度小小的的溶溶剂,剂,将将有有效效成成分分从从药药材材组组织织内内溶溶解解出出来来的的方方法。法。三、溶剂的选择三、溶剂的选择 1、常见的溶剂可以分为三大类:、常见的溶剂可以分为三大类:水;水;亲水性有机溶剂;亲水性有机溶剂;亲脂性有机亲脂性有机溶剂。溶剂。2、中草药的化学成分(包括被溶解的成分)、中草药的化学成分(包括被溶解的成分)也有也有亲水性和亲脂性亲水性和亲脂性的不同。的不同。亲水性、亲脂性及其大小与化合物的分
9、子结亲水性、亲脂性及其大小与化合物的分子结构有关。构有关。植物中的植物中的亲水性成分亲水性成分有蛋白质、单糖、有蛋白质、单糖、及低聚糖、氨基酸、水溶性有机酸、水溶性及低聚糖、氨基酸、水溶性有机酸、水溶性色素、生物碱等;色素、生物碱等;亲脂性成分亲脂性成分有游离生物碱、非水溶性有有游离生物碱、非水溶性有机酸、树脂、脂溶性色素、油脂、蜡等。机酸、树脂、脂溶性色素、油脂、蜡等。3、溶剂的选择、溶剂的选择 选择适当溶剂是溶剂提取法的关键。要做到选择适当溶剂是溶剂提取法的关键。要做到最大限度的将有效成分从药材中提取出来,首先最大限度的将有效成分从药材中提取出来,首先需遵循需遵循“相似相溶相似相溶”的原理
10、。另外还要注意:的原理。另外还要注意:溶剂对有效成分溶解度大,对杂质溶解度溶剂对有效成分溶解度大,对杂质溶解度小。小。溶剂不能与中药成分起化学变化。溶剂不能与中药成分起化学变化。溶剂要经济、易得、使用安全、易于回收溶剂要经济、易得、使用安全、易于回收等。等。常用溶剂的性质常用溶剂的性质中药化学成分提取分离技术 ppt课件23常用提取溶剂性能特点常用提取溶剂性能特点 提取溶剂提取溶剂 性能特点性能特点 适宜提取成分适宜提取成分 提取方法提取方法强极性溶剂强极性溶剂 溶解范围广溶解范围广 生物碱盐生物碱盐 水水 穿透能力强穿透能力强 苷类苷类 煎煮法煎煮法 安全、经济安全、经济 糅质糅质 药厂提取
11、药厂提取 糖类糖类 渗漉法渗漉法 最常用最常用 氨基酸氨基酸 蛋白质蛋白质 中药化学成分提取分离技术 ppt课件24v 易易酶解苷类成分酶解苷类成分v 有些脂溶性成分溶解不完全有些脂溶性成分溶解不完全 v 提取液易发霉变质,不易保存提取液易发霉变质,不易保存v 提取液中水溶性杂质多,过滤困难提取液中水溶性杂质多,过滤困难v 沸点高,浓缩困难沸点高,浓缩困难中药化学成分提取分离技术 ppt课件25 亲水性有机溶剂亲水性有机溶剂 (和水可任意混溶)(和水可任意混溶)优点:优点:1.1.溶解范围广,提取较全面溶解范围广,提取较全面 除多糖、除多糖、渗滤法渗滤法 2.2.对植物细胞壁穿透力强对植物细胞
12、壁穿透力强 蛋白质外蛋白质外 浸渍法浸渍法 3.3.可抑制酶的活性可抑制酶的活性 大多数大多数 回流法回流法 4.4.提取出的蛋白质、多糖提取出的蛋白质、多糖 化学成分化学成分 连续回流法连续回流法 等水溶性杂质少等水溶性杂质少 均可溶解均可溶解 5.5.价廉毒小,回收方便价廉毒小,回收方便 6.6.有防腐蚀和保护成分的作用有防腐蚀和保护成分的作用 缺点:但有挥发性、易燃烧、比水贵缺点:但有挥发性、易燃烧、比水贵中药化学成分提取分离技术 ppt课件26乙醇乙醇 最常用的有机溶剂最常用的有机溶剂甲醇甲醇 溶解特点与乙醇相似,但有毒溶解特点与乙醇相似,但有毒丙酮丙酮 溶解性能同乙醇,但沸点低、易挥
13、发,溶解性能同乙醇,但沸点低、易挥发,不常于提取溶剂;对色素溶解性好,不常于提取溶剂;对色素溶解性好,常用于分离、精制。常用于分离、精制。中药化学成分提取分离技术 ppt课件27亲脂性有机溶剂亲脂性有机溶剂优点:优点:1.1.对化合物溶解选择性较强对化合物溶解选择性较强 2.2.水溶性杂质少、易纯化水溶性杂质少、易纯化 挥发油挥发油 连续回流法连续回流法 3.3.沸点低,浓缩回收方便沸点低,浓缩回收方便 油脂油脂 回流法回流法缺点:缺点:1.1.多易燃烧多易燃烧 树脂树脂2.2.挥发性大,有毒、价格昂贵,挥发性大,有毒、价格昂贵,叶绿素叶绿素 对提取设备要求高对提取设备要求高 生物碱生物碱 3
14、.3.穿透力较弱,提取时间长穿透力较弱,提取时间长 苷元等苷元等 作为提取溶剂不常用作为提取溶剂不常用 中药化学成分提取分离技术 ppt课件28 乙醚乙醚 bp.35bp.35,极易燃,极易燃 氯仿氯仿 bp.61bp.61,不易燃,毒性大,不易燃,毒性大 对生物碱溶解性好对生物碱溶解性好 苯苯 bp.80.1bp.80.1,毒性大,毒性大 石油醚石油醚 沸程沸程30306060、60609090、9090120 120 脱脂、脱色脱脂、脱色 3.溶解性的经验规律 原理:相似相溶。亲水性成分易溶于亲水性有机溶剂和水中 亲脂性成分易溶于有机溶剂中 注:表示不溶,表示溶中药各类成分的极性与提取溶剂
15、的关系中药各类成分的极性与提取溶剂的关系 4.五种常用提取工艺 常用提取工艺:常用提取工艺: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(1)浸渍法(1)、浸渍法)、浸渍法 此法适用于有效此法适用于有效成分遇热易挥发和成分遇热易挥发和易破坏的中草药的易破坏的中草药的提取。按溶剂的温提取。按溶剂的温度分为热浸、温浸、度分为热浸、温浸、冷浸等。冷浸等。l操作:现将中草药粉或碎片装入适当的容操作:现将中草药粉或碎片装入适当的容器中,然后加入适宜的溶剂,浸渍药材以器中,然后加入适宜的溶剂,浸渍药材以溶出其中有效成分。溶出其中有效成分。l特点:简单易行,但提出率较
16、低。最好采特点:简单易行,但提出率较低。最好采用二次、三次浸渍,以减少损失,提高提用二次、三次浸渍,以减少损失,提高提取率。如果溶剂为水的话,需加入适当的取率。如果溶剂为水的话,需加入适当的防腐剂。防腐剂。渗漉法渗漉法l(2)、渗漉法)、渗漉法l 操作:将中草药粉末装在渗漉器中使操作:将中草药粉末装在渗漉器中使药材浸渍药材浸渍2448小时膨胀,然后不断添加小时膨胀,然后不断添加新溶剂,使其自上而下渗过药粉,从渗漉新溶剂,使其自上而下渗过药粉,从渗漉筒下端出口流出、收集浸出液。筒下端出口流出、收集浸出液。l 当当溶溶剂剂渗渗进进药药粉粉溶溶出出成成分分比比重重加加大大而而向向下下移移动动时,时,
17、上上层层的的溶溶液液或或稀稀浸浸液液便便置置换换其其位位置,置,造造成成良良好好的的浓浓度度差,差,使使扩扩散散能能较较好好地地进进行,行,故故浸浸出出效效率率较较高,高,当当浸浸出出液液很很浅浅时时提提取取基基本本完完全。全。但但溶溶剂剂消消耗耗量量大、大、费费时时长。长。l3、煎煮法、煎煮法l 此法是我国最此法是我国最早使用的传统的浸早使用的传统的浸出方法。出方法。操操作:作:将将中中药药粗粗粉粉加加水水加加热热(加加热热时时最最好好时时常常搅搅拌,拌,以以免免局局部部药药材材受受热热容容易易焦焦糊)糊)煮煮沸,沸,将将中中药药成成分分提提取取出出来。来。一一般般药药材材易易煎煎2次。次。
18、所所用用容容器器一一般般为为陶陶器、器、砂砂罐罐或或铜铜制、制、搪搪瓷瓷器器皿,皿,不不宜宜用用铁铁锅,锅,以以免免药药液液变变色。色。(4)回流提取法)回流提取法 如用易挥发的有机溶剂加热提取中药成分时,如用易挥发的有机溶剂加热提取中药成分时,则需采用回流提取法以减少溶剂消耗,提高浸出则需采用回流提取法以减少溶剂消耗,提高浸出效率。但受热易破坏的成分不宜用此法,且溶剂效率。但受热易破坏的成分不宜用此法,且溶剂消耗量仍大,操作亦麻烦。消耗量仍大,操作亦麻烦。l 此法提取效率较冷浸法高,但是由于操作的局此法提取效率较冷浸法高,但是由于操作的局限性,大量生产中多采用连续提取法。限性,大量生产中多采
19、用连续提取法。回流提取装置冷凝管冷凝管通气侧管通气侧管药材药材虹吸管虹吸管溶剂溶剂水浴水浴索氏提取装置 为了弥补回流提取法中需要溶剂量大、操为了弥补回流提取法中需要溶剂量大、操作较烦的不足,可采用连续提取法。实验室常作较烦的不足,可采用连续提取法。实验室常用索氏提取器。此法需要溶剂量较少,提取成用索氏提取器。此法需要溶剂量较少,提取成分也比较完全,但一般需数小时(提取液受热分也比较完全,但一般需数小时(提取液受热时间长)才能完成,因此对热不稳定易变化的时间长)才能完成,因此对热不稳定易变化的成分不宜用此法。成分不宜用此法。尽管如此,在应用挥发性有机溶剂提取时,尽管如此,在应用挥发性有机溶剂提取
20、时,不论小型实验或大型生产均以连续提取法为好不论小型实验或大型生产均以连续提取法为好(5)连续提取法)连续提取法l优劣对比:浸渍:简便,但效率低,用水时易发霉。渗漉:效率高,效果好(较澄清);但溶剂消耗大,费时。煎煮:简便,但杂质溶出多,难过滤。回流提取:效率高,但溶剂消耗大,操作烦琐。连续回流提取:效率高,溶剂消耗少,但操作烦琐。*后三种不适宜加热易分解成分的提取。影响提取效率的因素影响提取效率的因素 思考:思考:溶剂提取法的关键是选择合适的溶剂和提取方法,溶剂提取法的关键是选择合适的溶剂和提取方法,但在操作过程中,还受其他因素的影响吗?但在操作过程中,还受其他因素的影响吗?l1、原料的粒度
21、、原料的粒度l 粉碎是中药前处理过程中的一个必要环节,粉碎是中药前处理过程中的一个必要环节,通过粉碎可增加药物的表面积,促进药物的溶通过粉碎可增加药物的表面积,促进药物的溶解与吸收,加速药材中有效成分的浸出。解与吸收,加速药材中有效成分的浸出。l 但粉碎过细,药粉比表面积太大,吸附作但粉碎过细,药粉比表面积太大,吸附作用增强,反而影响扩散速度,尤其是含蛋白、用增强,反而影响扩散速度,尤其是含蛋白、多糖类较多的中药,粉碎过细,用水提取时容多糖类较多的中药,粉碎过细,用水提取时容易产生粘稠现象,影响提取率。易产生粘稠现象,影响提取率。原料的粉碎度应考虑选用的溶剂和药用原料的粉碎度应考虑选用的溶剂和
22、药用部位。部位。如果用水提取,最好采用粗粉,用有如果用水提取,最好采用粗粉,用有机溶剂时可略细;原料为根茎类最好采用粗机溶剂时可略细;原料为根茎类最好采用粗粉,全草类、叶类、花类等可用细粉。粉,全草类、叶类、花类等可用细粉。2、提取的温度、提取的温度 温度增高可以提高提取效率,但是杂温度增高可以提高提取效率,但是杂质的提出也相应增加。过高的温度会使有质的提出也相应增加。过高的温度会使有些有效成分氧化分解而遭到破坏。一般加些有效成分氧化分解而遭到破坏。一般加热到热到60为宜,最高不宜超过为宜,最高不宜超过100。3、提取的时间、提取的时间 在药材细胞内外有效成分的浓度达到在药材细胞内外有效成分的
23、浓度达到平衡以前,随着提取时间的延长,提取的平衡以前,随着提取时间的延长,提取的量也随着增加。因此,提取的时间没必要量也随着增加。因此,提取的时间没必要无限延长,只要合适、提取完全就行。无限延长,只要合适、提取完全就行。4、提取设备、提取设备l蒸发第2节 中药化学成分的其他提取技术l水蒸气蒸馏法l超临界流体萃取法l超提取法l微波提取法(1)水蒸气蒸馏法 原理:与水蒸气产生共沸点。范围:适用于具有挥发性的,能随水蒸气蒸馏而不被破坏,与水不发生反应,且难溶或不溶于水的成分的提取。如挥发油、小分子量的生物碱等。超临界流体超临界流体(SCFSCF):):温度、压力略超过或靠近超临界温度温度、压力略超过
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