第五章 浸提、分离与纯化(修改)ppt课件.ppt

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,FickS 扩散定律：,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、液体的粘度成反比。 R-摩尔气体常数 N阿伏伽德罗常数,（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5070 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(4060)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: 31.6C02 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830MPa，温度3580；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：,分离过程在高压下进行，设备一次性投资大萃取釜无法连续操作，造成装置的时空产率比较低。过程消耗指标不容忽视。 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 = C / G (离心力/重力)常速离心机：a3000，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=300050000,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,34,2、按离心操作性质分：滤过式离心机: 三足式离心机（三个支柱）=7001170、转速：2001200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（8 00050 000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,36,2、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。 8l 8l P(加压或减压)； 滤器的面积；r滤渣层毛细管半径 l长度；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0.25m到14m，分成多种规格。截留粒径范围0.0210um.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 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；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；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310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,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；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；聚偏氟乙烯膜（PVDF）：过滤精度0.225.0m，具有耐氧化性和耐热的性能，适用pH值为112。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,微孔滤膜的特点孔径小、均匀、截留能力强，不受流体流速压力的影响；滤速快。滤膜是一个连续的整体，过滤时无介质脱落；不影响药液的pH值；滤膜吸附性少，不滞留药液；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120nm。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。 13万：用于中药注射剂制备 35万：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：采用适当的方法和设备除去中药提取液中杂质的操作 。（一）.水提醇沉法 利用中药材中有效成分大部分既溶于水又溶于醇的原理，通过水和不同浓度乙醇交替处理而进行精制的方法。,北京中医药大学中药学院中药制药,54,5060%乙醇 可除去淀粉、粘液质等杂质70%以上 可除去蛋白80%以上 可除去多糖,北京中医药大学中药学院中药制药,55,操作要点,1、药液浓度：1：1（ml/g）2、药液冷却3、醇沉浓度：5060%乙醇 可除去淀粉、粘液质等杂质70%以上 可除去蛋白80%以上 可除去多糖 醇量计算：C1X=(V+X)C2,4、加醇方式：慢加快搅5、冷藏: 5-10下，静止1224小时6、沉淀洗涤问题：吸潮 粘性考察因素：药液浓度、醇沉浓度,北京中医药大学中药学院中药制药,56,北京中医药大学中药学院中药制药,57,（二）醇提水沉法适于蛋白质、粘液质、多糖等杂质较多的药材的提取精制水沉除去树脂、油脂、色素等杂质,北京中医药大学中药学院中药制药,58,（三）吸附澄清法,吸附澄清剂-代替醇沉法以微粒聚合、絮凝方式除去溶液中的淀粉、鞣质、胶质、多糖、蛋白质特点：有效、专属性、无毒、方便、成本低、成品稳定性好,北京中医药大学中药学院中药制药,59,凝聚过程 Coagulation （如图示） 由异向凝聚或同向凝聚形成松散絮团，通过机械脱水成为洋葱结构的滤饼。,絮凝（Flocculation） 系指在混悬液中加入高分子化合物，由于高分子链 状结构遇水充分伸展，微粒与其相互吸附进行架桥 作用，将悬浮粒子粘结成团逐渐沉降的过程。,北京中医药大学中药学院中药制药,61,吸附澄清剂分类 1）凝聚剂（无机电解质）碳酸钙；硫酸铝；硫酸钠；硅藻土；高岭土 ；皂土等 2）絮凝剂（有机絮凝剂）明胶；海藻酸钠；单宁；枸橼酸；琼脂；蛋清；酶素；蜂蜜；甲壳素及其衍生物；101果汁澄清剂 ；ZTC 天然澄清剂；合成絮凝剂 甲壳素及其衍生物结构和特性,北京中医药大学中药学院中药制药,62,澄清剂的种类、用量及用法 应根据微粒粒径的荷电性，例如微粒表面荷负电时，可以选用壳聚糖为絮凝剂，壳聚糖及其衍生物对重金属离子、酸和有机染料等具有一定吸附特性；澄清剂用量一般为0.020.1，应从实际需要出发，现用现配；,北京中医药大学中药学院中药制药,63,加入澄清剂时，搅拌速度应适中；凝聚剂和絮凝剂也可混合使用，先凝聚使形成能够自由沉降的悬浮物，后絮凝使形成絮团效果较好。,北京中医药大学中药学院中药制药,64,北京中医药大学中药学院中药制药,65,（四）大孔树脂吸附法,北京中医药大学中药学院中药制药,66,结构 一种新型非离子型高分子聚合物吸附剂，一般为白色球形颗粒，粒度为2060目。大孔树脂的宏观小球系由许多彼此间存在孔穴的微观小球组成。,大孔吸附树脂Macroporous Adsorbing Resin,北京中医药大学中药学院中药制药,67,(1)非极性大孔树脂 (2)中等极性大孔树脂 (3)极性大孔树脂 (4)强极性大孔树脂,大孔树脂的性质及类型,北京中医药大学中药学院中药制药,68,缩小剂量(2-5%出膏率）减小产品的吸潮性可有效除去重金属具有较好安全性再生简单，使用寿命长,应用优势,应用时需考察的因素：被分离成分的性质上样溶剂的性质洗脱剂的性质,北京中医药大学中药学院中药制药,69,吸附剂（树脂）对吸附质（溶质）的吸附 溶剂对吸附质（溶质）的脱吸附,北京中医药大学中药学院中药制药,71,北京中医药大学中药学院中药制药,72,提取工艺中的应用,人参皂苷、三七皂苷、绞股兰皂苷、薯蓣皂苷、甜菊皂苷、甘草甜素、银杏黄酮内脂，山楂黄酮、沙棘黄酮、葛根素、竹叶黄酮、黄芪皂苷、橙皮苷、淫羊藿黄酮、大豆异黄酮、茶多酚、洋地黄强心苷、麻黄精粉、柚苷、毛冬青黄酮苷、红豆杉生物碱、多种天然色素、中药复方药物提取等。,（五）酸碱法,酸提碱析：生物碱、有机胺类成分碱提酸析：香豆精、芳香酸、黄酮苷、有机酸等。,北京中医药大学中药学院中药制药,73,北京中医药大学中药学院中药制药,74,（六）盐析法,在含蛋白质等高分子溶液中加入大量电解质（中性盐），降低高分子物质溶解度使其沉淀析出而与其他成分分离。原理：使蛋白分子表面表面的电荷被中和使蛋白质胶体的水化层脱水,硫酸钠、氯化钠、硫酸铵、硫酸镁,北京中医药大学中药学院中药制药,75,影响盐析因素：盐的浓度：离子强度：粒子强度越大，蛋白质溶解度越小pH：溶液的pH值距蛋白的等电点越近，沉淀所需的中性盐浓度越小。温度：一般可在室温下操作。处理某些对温度敏感的蛋白质和酶时，最好在4左右进行。,