第五章 浸提、分离与纯化(修改)

第五章中药的浸提、分离与纯化北京中医药大学中药学院制药系北京中医药大学中药学院中药制药2本章要求掌握中药的浸提过程及其影响因素、浸提方法与选用；各种分离方法的特点与选用；常用精制方法的原理与选用。熟悉中药浸提、分离、精制的目的；浸提常用设备的性能与使用。了解中药浸提常用溶剂和浸提辅助剂；药材成分与疗效的关系。第一节浸提一、浸提的概念制剂前处理过程浸提、精制与浓缩、干燥的意义－－保留有效物质基础，去粗取精药材成分与疗效有效成分生物碱、苷类、有机酸、挥发油辅助成分某些鞣质（地榆）、蛋白质（天花粉）、多糖无效成分多数鞣质、蛋白质、树脂、淀粉、粘液质、果胶组织物质纤维素、栓皮、石细胞等北京中医药大学中药学院中药制药4浸提目的尽量浸提出有效成分或有效部位，最低限度的浸出无效甚至有害的物质；减少服用剂量；增加制剂的稳定性；提高疗效。依症随方确认有效成分北京中医药大学中药学院中药制药5一浸提原理与影响因素（一）、中药浸提的过程润湿与渗透解吸与溶解扩散1.浸润与渗透2.解吸与溶解细胞内容物充盈浓度差高低渗透压差低高溶剂3.扩散与置换过程Fick’S扩散定律：dtdxdcDFdsrNRTD61扩散速率ds与扩散面积F、浓度差、温度T、时间t成正比与扩散物质分子半径r、液体的粘度η成反比。R-摩尔气体常数N－阿伏伽德罗常数dxdc（二）浸提影响因素1、药材性质药材成分溶解性能；分子量大小（不同浓度的乙醇）药材粒度正比关系（不可过细？）北京中医药大学中药学院中药制药8北京中医药大学中药学院中药制药9植物药中各类成分的溶解性能生物碱盐水溶性成分苷类有机酸盐粘液质、果胶、单糖和低聚糖鞣质、蛋白质、水溶性色素、无机盐（水溶性）北京中医药大学中药学院中药制药10生物碱（游离）脂溶性成分苷元有机酸、挥发油纤维素、树脂和蜡类醇溶性蛋白、脂溶性色素、植物细胞壁北京中医药大学中药学院中药制药11浸提温度正比关系（考虑成分）浸提时间扩散达到平衡前，成正比关系（考虑成本）浓度梯度扩散作用的主要动力溶剂pH弱酸（pH高，溶解度）；弱碱（pH低，溶解度）浸提压力正比关系（考虑成本）2、浸提条件北京中医药大学中药学院中药制药12二．常用浸提溶剂水极性大，溶解范围广乙醇半极性溶剂90％以上浸提挥发油、香豆精、树脂、叶绿素等脂溶性成分50～70％适于浸提生物碱、苷类50％以下适于浸提苦味质、蒽醌苷类20％以上具有防腐作用40％以上延缓水解，增加制剂稳定性北京中医药大学中药学院中药制药13其他有机溶剂（应尽量少用），用于分离有效成分；浸提辅助剂：酸、碱、表面活性剂（视情况选用）北京中医药大学中药学院中药制药14三．常用浸提方法1、煎煮法适用于有效成分溶于水，对湿、热较稳定的药材，浸提成分谱广，但是带杂质较多（多功能提取罐67-图6-1）；北京中医药大学中药学院中药制药152、浸渍法将药材置密闭容器内，以适量溶剂，在一定温度(40～60℃)条件下浸泡至规定时间使药用成分浸出的操作方法。配料--→粉碎--→浸渍--→分离(压榨)--→浸出液适宜于粘性药材、无结构组织(如乳香、没药)；新鲜、易膨胀药材(如鲜石斛、叶类等)，分为冷浸渍法、热浸渍法和重浸渍法北京中医药大学中药学院中药制药16特点：静态浸出，溶剂利用率低，有效成分浸出不完全。提取效率：重浸渍法热浸渍法冷浸渍法北京中医药大学中药学院中药制药173、渗漉法渗漉法系指将适宜的药材粉末装于渗漉装置中，不断在药粉上添加浸出溶剂使其渗过药粉，自下部流出口收集浸出液的操作方法。此法为一种动态浸出方法，所得到的浸出液称为渗漉液。配料--→粉碎--→湿润--→装筒--→浸渍--→渗漉--→渗漉液适用于贵重、毒性药材、高浓度制剂的制备，分为单渗漉法和重渗漉法；北京中医药大学中药学院中药制药19特点：动态浸出，浓度差高，溶剂利用率高，有效成分浸出完全。浸出效率：重渗漉法单渗漉法北京中医药大学中药学院中药制药204、回流法将药材粉末与适宜的溶剂共置蒸馏器中，在溶剂沸点温度进行加热以使药用成分浸出的操作方法。适用于对湿、热稳定，有效成分溶于有机溶剂的药材；以及质地坚硬不易浸出者。北京中医药大学中药学院中药制药21特点：用有机溶剂提取，溶剂能循环使用，耗用量少。北京中医药大学中药学院中药制药225、水蒸气蒸馏法将药材放入密闭的蒸馏器(釜)中，通入水蒸气进行蒸馏，使挥发性成分浸出的操作方法，分为共水蒸馏法(即直接加热法)、通水蒸气蒸馏法及水上蒸馏法三种。适用于含挥发性成分的药材双提法（六）超临界流体提取法利用处于临界压力和临界温度以上的流体具有特异增加的溶解能力而发展出来的化工分离新技术。北京中医药大学中药学院中药制药24特点具有高密度、低粘度的性质，密度接近于液体，故分子间相互作用增大，对物质的溶解度增大；其粘度接近于气体，扩散系数比液体大100倍以上，故传质快。可作为超临界萃取的溶剂临界温度:31.6℃C02临界压力：7.39MPa临界密度：0.448g/cm3氨、甲烷、乙烷、丙烷、n-丁烷、n-戊烷、n-已烷、2,3-二甲基丁烷、乙烯、丙烯、二氯二氟甲、二氯氟甲烷、三氯氟甲烷、一氯三氟甲烷、1,2二氯四氟乙烷、甲醇、乙醇、异丙醇、一氧化二氮、甲乙醚、乙醚、苯、甲苯、六氟化硫、水北京中医药大学中药学院中药制药26优点：操作范围广，便于调节。最常用的操作范围是压力8～30MPa，温度35～80℃；选择性好，可通过控制压力和温度，改变超临界CO2的密度，从而改变其对物质的溶解能力，有针对性地萃取药材中的药用成分；操作温度低，在接近室温(31.06℃)条件下萃取，尤适宜于热敏性成分的提取。适用于含脂溶性有效成分药材。从萃取到分离可一步完成。萃取后CO2不残留于萃出物；CO2价廉易得，可循环使用。应用的局限：1.分离过程在高压下进行，设备一次性投资大2.萃取釜无法连续操作，造成装置的时空产率比较低。3.过程消耗指标不容忽视。4.由于CO2的非极性和低分子特点，对于很多强极性和高分子量的物质很难进行有效提取。其他浸提技术（1）酶法：专一性、可降解性、高效性、反应条件温和（2）微波提取法：提取时间短、效率高，溶剂用量少等（3）超声波提取：无需加热、提高效率、节约能源、操作简单特点返回北京中医药大学中药学院中药制药30第二节中药提取液的分离与纯化一、分离的概念：将固体-液体非均相体系用适当方法分开的过程成为固-液分离。北京中医药大学中药学院中药制药31二、常用分离方法与设备（一）沉降分离（二）离心分离法原理：通过离心技术使料液的固液产生不同离心力而达到分离主要设备：离心机。北京中医药大学中药学院中药制药32北京中医药大学中药学院中药制药33离心机分类：1、按分离因数a的大小分类α=C/G(离心力/重力)常速离心机：a＜3000，适用于易分离的混悬滤浆的分离及物料的脱水。高速离心机：a=3000～50000,主要用于细粒子，粘度大的滤浆及乳浊液的分离。超高速离心机：a50000，主要用于微生物学、抗生素发酵液、动物生化制品等的固液分离。北京中医药大学中药学院中药制药342、按离心操作性质分：滤过式离心机:三足式离心机（三个支柱）α=700～1170、转速：200～1200转/分上悬式离心机（可用于分离结晶或粗粒）、卧式自动离心机（装有刮刀，可刮除滤渣）。沉降式离心机:实验室用沉淀离心机组分离式离心机：管式超速离心机（8000—50000转/分钟可用于分离乳浊液、混悬液）、蝶式离心机（10000转/分）其他：真空冷冻离心机北京中医药大学中药学院中药制药35（三）滤过分离含义：过滤（filtration）系指将固体和液体的混合物强制通过多孔性介质，使固体沉积或截留在多孔介质上，使液体通过过滤介质，从而使固体与液体得到分离的操作。表层滤过深层滤过北京中医药大学中药学院中药制药362、滤过速度与影响因素过滤速度：指单位时间通过单位面积的滤液量。8ηl8ηlP(加压或减压)；滤器的面积；r滤渣层毛细管半径l长度；η料液粘度；t滤过时间北京中医药大学中药学院中药制药37影响因素（1）过滤的操作压力压力越大，滤速越快。（2）滤液的粘度粘度越大，则过滤速度越慢。（3）过滤面积（4）滤速与毛细管长度成反比：滤渣层不宜过厚（5）滤速与滤材或滤饼毛细管半径成正比：加助滤剂，增加孔隙率。北京中医药大学中药学院中药制药38滤过方法常用滤器用途常压过滤玻璃漏斗搪瓷漏斗等粗滤减压过滤布氏漏斗垂熔玻璃滤器实验室小量操作加压过滤板框压滤器大生产滤过操作薄膜过滤微孔滤膜（反渗透、渗析等）超滤膜精滤除菌分子（nm级）分离滤过分离方法简介北京中医药大学中药学院中药制药39北京中医药大学中药学院中药制药40北京中医药大学中药学院中药制药41膜分离是利用一张特殊制造的、具有选择透过性能的薄膜，在外力推动下对混合物进行分离、提纯、浓缩的一种分离新方法。分类：微孔滤过超滤反渗透薄膜过滤（膜分离技术）北京中医药大学中药学院中药制药42微孔滤膜含义:微孔滤膜是用高分子材料制成的薄膜过滤介质。在薄膜上分布有大量的穿透性微孔，孔径从0.25μm到14μm，分成多种规格。截留粒径范围0.02—10um.微孔膜滤器圆盘形膜滤器----容纳滤渣容积小，适于小量滤过。圆筒形膜滤器----面积大，适于工业规模生产。北京中医药大学中药学院中药制药43北京中医药大学中药学院中药制药46微孔滤膜的材质①醋酸纤维素膜：适用于无菌过滤，检验分析测定，如过滤低分子量的醇类、水溶液、酒类、油类等；②硝酸纤维素膜：适用于水溶液、空气、油类、酒类除去微粒和细菌。不耐酸碱，溶于有机溶剂，可以在120℃、30min热压灭菌；③醋酸纤维与硝酸纤维混合酯膜：性质与硝酸纤维素膜类同，但实验表明，可适用于pH值3～10范围，10%～20%的乙醇，50%的甘油，30%～50%的丙二醇北京中医药大学中药学院中药制药47④聚酰胺（尼龙）膜：适用于过滤弱酸、稀酸、碱类和普通溶剂，如丙酮、二氯甲烷、醋酸乙酯的过滤；⑤聚四氟乙烯膜：用于过滤酸性、碱性、有机溶剂的液体，可耐260℃高温；⑥聚偏氟乙烯膜（PVDF）：过滤精度0.22～5.0μm，具有耐氧化性和耐热的性能，适用pH值为1～12。A型，一般型＜50℃（压差0.3MPa）,高温型＜80℃（压差0.2MPa），B型，＜90℃（压差0.2MPa）；其它还有聚碳酸酯膜、聚砜膜、聚氯乙烯膜、聚乙烯醇醛、聚丙烯膜等多种滤膜等。北京中医药大学中药学院中药制药48微孔滤膜的特点①孔径小、均匀、截留能力强，不受流体流速压力的影响；②滤速快。③滤膜是一个连续的整体，过滤时无介质脱落；④不影响药液的pH值；⑤滤膜吸附性少，不滞留药液；⑥滤膜用后弃去，药液之间不会产生交叉污染。由于微孔滤膜的过滤精度高，广泛应用于注射剂生产中。北京中医药大学中药学院中药制药49主要缺点是：易于堵塞，有些纤维素类滤膜稳定性不理想。北京中医药大学中药学院中药制药50超滤含义：在透过溶剂的同时，透过小分子溶质，截流大分子溶质，截留的粒径的范围为1—20nm。纳米数量级的滤过分离技术。超滤膜的孔径规格:以分子量截留值为指标。分子分离。1—3万：用于中药注射剂制备3—5万：用于中药口服液制备北京中医药大学中药学院中药制药51特点：可根据粒子大小对料液进行分子分离，微粒、颗粒均可被截留：北京中医药大学中药学院中药制药52膜技术的应用例：反渗透盐水处理，回收盐溶液和水循环再利用超滤含多糖、蛋白质类液体的澄清、浓缩；废水（油）处理回收；食用油澄清反渗透/超滤从植物中抽提油的溶剂用膜法回收超滤/反渗透果汁分馏/浓缩反渗透或超滤乳制品加工电渗析ED生物反应器用于食品加工中废物转化为高附加值产品渗透气化水果蔬菜加工过程从废水中回收香精北京中医药大学中药学院中药制药53三常用纯化方法纯化：采