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中药有效部位分离纯化新技术——大孔吸附树脂吸附分离技术2010年度全国执业药师继续教育教材广州中医药大学李庆国中药有效成分或有效部位的提取分离与纯化，是中药现代化的关键技术之一。大孔吸附树脂吸附分离技术是采用大孔吸附树脂，通过物理吸附从中药及其复方提取液中有选择性地吸附其中的有效部分，去除无效部分的一种提取纯化的新工艺。汉方药广泛应用大孔树脂工艺，且已有“药用标准”大孔树脂。一、大孔吸附树脂简介大孔吸附树脂(MacroporousAdsorptionResin)是20世纪60年代发展起来的，是一类没有可解离基团，具有多孔结构（20-60目），不溶于水的固体高分子物质。它具有选择性好、吸附性强、吸附速度快、机械强度高、再生处理方便等特点。大孔树脂吸附分离技术的核心是吸附树脂的性能及其应用工艺。1．组成与结构大孔吸附树脂主要以苯乙烯、二乙烯苯等为原料，在0.5％的明胶溶液中，加入一定比例的致孔剂聚合而成。其中，苯乙烯为聚合单体，二乙烯苯为交联剂，甲苯、二甲苯等作为致孔剂，他们互相交联聚合形成了大孔吸附树脂的多孔骨架结构。致孔剂有石蜡、溶剂汽油、煤油、碳醇、聚乙烯醇等。大孔树脂电镜照片比表面积：大孔吸附树脂单位质量的表面积即为比表面积，一般以m2／g表示。比表面积一般可达500～1000m2／g，具有良好吸附性能。孔容：也称孔体积，指单位质量大孔树脂孔的总体积，以ml／g表示。大孔吸附树脂的孔容一般为0.5～1.1ml／g。孔径：大孔树脂的平均孔径。2.吸附原理与性能物理吸附：范德华力，吸附热小，吸附速率快，化学吸附：化学键合，吸附热大；基本原理：选择性吸附大孔吸附树脂的性能包括许多方面，如对溶液中的溶质的吸附量、吸附率、吸附速度、吸附选择性、脱附性能等。可以通过对比上柱量、比吸附量、比洗脱量、保留率、纯度等树脂吸附特性参数的测定与计算来评价大孔吸附树脂分离纯化的效果、质量与效益。比上柱量：达吸附终点时，单位质量干树脂吸附夹带成分的总和。用于评价树脂吸附、承载能力。比上柱量越大，承载能力越强，是确定树脂用量的关键参数。计算公式为：S＝（M上－M残）／W其中M上为上柱溶液中指标成分的质量（上柱溶液体积×指标成分浓度）；或以上柱溶液相当于药材质量表示，则为上柱溶液体积与单位体积浸出液相当于药材质量的乘积。M残为过柱流出液中指标成分的质量（过柱流出液体积×指标成分浓度）。W为干树脂重量。比吸附量：单位质量干树脂吸附成分的总和。表示树脂的真实吸附能力，比吸附量越大，吸附能力越强，是选择树脂种类、评价树脂再生效果的重要参数。计算公式为：Q＝（M上－M残－M水洗）／W其中M上、M残同上，M水洗为上柱结束，最初用水洗脱下来的指标成分的质量（水洗液体积×指标成分浓度）。W为干树脂重量。比吸附量的计算也可采用下面的公式：Q＝（C0—Cr）·V／W其中C0为指标成分起始浓度，Cr为指标成分剩余浓度，V为溶液体积，W为干树脂重量。吸附率：用于评价树脂对待分离组分的吸附能力。是选择树脂种类、评价吸附工艺优劣的参数。计算公式为：A％＝（C0—Cr）／C0×100％其中A％为吸附率，C0为起始浓度（mg／ml），Cr为剩余浓度（mg／ml）。比洗脱量：吸附饱和后，用一定量溶剂洗脱至终点，单位质量干树脂洗脱成分的质量。用于评价树脂的解吸附能力及洗脱溶剂的洗脱能力。比洗脱量越大，表示树脂的解吸附能力与洗脱溶剂的洗脱能力越强，是选择树脂种类及洗脱溶剂的重要参数。计算公式为：E＝M洗脱／W其中M洗脱为用洗脱溶剂洗脱出的指标成分的质量（洗脱液体积×指标成分浓度）；W为干树脂重量。保留率：用于评价树脂纯化的效果、范围、质量和效益。计算公式为：R％＝M洗脱／M上×100％其中M洗脱、M上同上。纯度：用于评价树脂纯化的效果、范围、质量和效益。计算公式为：P=M成分／M总团体×100％其中M成分同上，M总固体为用洗脱溶剂洗脱出的洗脱物总量。大孔吸附树脂按其化学结构，即根据骨架材料是否带功能基团，可分为非极性、中等极性、极性和强极性四种类型。树脂极性实例非极性聚苯乙烯、聚芳烃、聚乙基苯乙烯等中极性聚丙烯酸酯，聚甲基丙烯酸酯等；极性聚丙烯酰胺，聚丙烯，聚乙稀吡咯烷酮强极性聚乙烯吡啶，苯酚－甲醛－胺缩合物等3．类型与规格非极性大孔吸附树脂：一般是指电荷分布均匀，在分子水平上不存在正负电荷相对集中的极性基团的树脂，大部分为苯乙烯、二乙烯苯聚合物。中等极性大孔吸附树脂：此类树脂内存在酯基一类的极性基团，具有一定的极性。常见的是聚丙烯酸酯型聚合物，以多功能团的甲基丙烯酸酯作为交联剂。聚苯乙烯合成吸附树脂:吸附含有∏电子的化合物,如含有苯环和共轭双键的化合物。甲基丙烯酸酯类吸附树脂:吸附含有羧基,酯基,氨基,酰胺基等与H可结合的官能团的化合物。溴代聚苯乙烯吸附树脂:吸附浓度非常低的具有有机取代基团的高疏水性物质。表13—1国外主要大孔吸附树脂性能表生产厂家(品牌）型号树脂结构极性比表面积m2/g孔径nm孔度%孔容ml／g交联剂美国Robin－Haas公司（Amberlite)XAD－l苯乙烯非极性1002037二乙烯苯XAD－2苯乙烯非极性330942XAD－3苯乙烯非极性5264.438XAD－4苯乙烯非极性750551XAD－5苯乙烯非极性4156.843生产厂家(品牌）型号树脂结构极性比表面积m2/g孔径nm孔度%孔容ml／g交联剂美国Robin－Haas公司（Amberlite）XAD－6丙烯酸酯中极性4986.349双（α-甲基丙烯酸）乙二醇酯XAD－7α-甲基丙烯酸酯中极性450855XAD－8α-甲基丙烯酸酯中极性1402552XAD－9亚砜极性250845XAD－10丙烯酰胺极性6932.5XAD－11氧化氮类强极性1702141XAD－12氧化氮类强极性2513045生产厂家(品牌）型号树脂结构极性比表面积m2/g孔径nm孔度%孔容ml／g交联剂日本三菱化学公司(Diaion)HP－10苯乙烯非极性560301.16二乙烯苯HP－20苯乙烯非极性600261.3HP－21苯乙烯非极性57081.1HP－30苯乙烯非极性410251.0HP－40苯乙烯非极性530250.76HP－50苯乙烯非极性400901.0HP－1MG甲基丙烯酸中极性330171.05甲基丙烯酸HP－2MG甲基丙烯酸中极性4701.2生产厂家(品牌）型号树脂结构极性比表面积m2/g孔径nm孔度%孔容ml／g交联剂日本三菱化学公司(SePaheads)SP700苯乙烯非极性120092.3二乙烯苯SP800苯乙烯非极性8200.93SP825苯乙烯非极性10001.4SP850苯乙烯非极性10005.71.2SP900苯乙烯非极性5803.80.67SP206溴代苯乙烯非极性56010.50.94SP207溴代苯乙烯非极性6301.3表13－2国内主要大孔吸附树脂性能表生产厂家型号树脂结构极性比表面积m2／g孔径nm孔度%孔容ml／g上海试剂厂101苯乙烯非极性102苯乙烯非极性南开大学化工厂DS2苯乙烯非极性4625.9DS2苯乙烯非极性41510.4ADS－3苯乙烯非极性10005-6ADS－5苯乙烯非极性55020-25X－5苯乙烯非极性500-60029-30生产厂家型号树脂结构极性比表面积m2／g孔径nm孔度%孔容ml／g南开大学化工厂D－3520苯乙烯非极性480-5208.5-9D－4006苯乙烯非极性400-4406.5-7.5D－4020苯乙烯非极性540-58010-10.5H－107苯乙烯非极性1000-1300D－l苯乙烯非极性55-591.20-1.24D－2乙基苯乙烯非极性38213.365-702.10-2.15D－3乙基苯乙烯非极性43-480.73-0.77D－4乙基苯乙烯非极性74-782.88-2.92D－5乙基苯乙烯非极性62-661.25-1.29D－6乙基苯乙烯非极性4667.3D－8乙基苯乙烯非极性7126.6生产厂家型号树脂结构极性比表面积m2／g孔径nm孔度%孔容ml／g南开大学化工厂DS5乙基苯乙烯非极性41510.4DM2乙基苯乙烯非极性2662.4DM5α－甲基苯乙烯非极性4133.2AB－8苯乙烯弱极性480－52013－1450-600.73-0.77ADS－8丙烯酸酯中极性14025NKA－9苯乙烯极性250－29015.5-16.546-50NKA－2苯乙烯极性160-20014.5-15.50.62-0.66S－8苯乙烯强极性100-12028-300.78-0.82生产厂家型号树脂结构极性比表面积m2／g孔径nm孔度%孔容ml／g河北沧州宝恩化工有限公司HPD－100苯乙烯非极性650955-650.48HPD－300苯乙烯非极性8005.5HPD－400苯乙烯中极性5508HPD—500苯乙烯极性5005HPD－600苯乙烯极性5508.5抚顺逐泰精细化工公司DA101苯乙烯非极性6509DA101A苯乙烯非极性8005.5DA101B苯乙烯中极性5508DA101C苯乙烯极性5005DA101D丙烯酸甲酯极性5508.5生产厂家型号树脂结构极性比表面积m2／g孔径nm孔度%孔容ml／g华东理工大学HZ－802苯乙烯非极性450-55010HZ－803苯乙烯非极性500-6006HZ－806HZ－807丙烯酸酯中极性4986.5α－甲基丙烯酸酯中极性上海医药工业研究院SIP－1100非极性400-5009.0SIP－1200非极性500-60012.0SIP－1300非极性550-5806.00.85-0.921.0-1.1SIP－1400非极性600-6507.0SIP－3100非极性7845.0生产厂家型号树脂结构极性比表面积m2／g孔径nm孔度%孔容ml／g天津试剂二厂GDX－101苯乙烯非极性非极性非极性非极性非极性非极性非极性非极性非极性330GDX－102苯乙烯680GDX－103苯乙烯670GDX－104苯乙烯590GDX－105苯乙烯610GDX－201苯乙烯510GDX－202苯乙烯480GDX－203苯乙烯800GDX－301三氯乙烯，乙基苯乙烯460GDX－401乙烯吡啶强极性370GDX－403乙烯吡啶强极性280生产厂家型号树脂结构极性比表面积m2／g孔径nm孔度%孔容ml／g天津农药股份有限公司D－101非极性450D－101－I非极性DA－201弱极性江苏水处理工程集团有限公司DA201－A非极性450-5009-101.1-1.2DA201－B非极性550-6008-91.1-1.2DA201－C非极性1000-13003-41.0-1.1西安蓝深交换吸附材料有限责任公司LSA－10苯乙烯弱极性500-54014LSA－20苯乙烯弱极性420-5008.5-9山东鲁抗医药集团股份有限公司DM－130苯乙烯弱极性500-5509-10天津正天成澄清技术有限公司ZTC（黄酮专用）极性250-30045-501.50-1.654．质量要求和质量评价药用大孔吸附树脂的质量标准应包括名称、牌（型）号、结构（包括聚合单体、交联剂、致孔剂）、外观性状、极性，粒径范围、含水量、湿密度（真密度、视密度）、干密度（表观密度、骨架密度）、比表面积、平均孔径、孔容（孔体积）、孔度（孔隙率）、刚性、溶胀系数（水—乙醇）等物理参数，未聚合单体、交联剂、致孔剂等添加剂残留量限度等参数，主要用途、该质量标准的级别、贮藏及相关批准文号等。药用大孔吸附树脂的使用说明书应包括以下内容：（1）树脂性能简介。（2）主要添加剂种类与名称。（3）树脂残留物总量限量及检查方法，未聚合单体、交联剂、致孔剂等主要添加剂残留量控制方法及限量检查方法。（4）树脂安全性动物试验资料，包括树脂及其粉碎物、预处理前后洗脱溶剂浓缩液等的急性毒性试验、长期毒性试验结果，或其他能证明其安全性的试验资料。（5）使用注意事项、可能出现的异常情况的处理方法。（6）树脂的预处理、吸附、洗脱、再生、贮存方法。（7）树脂有效使用期。