大孔树脂的应用及技术要求.ppt

《大孔树脂的应用及技术要求.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大孔树脂的应用及技术要求.ppt（74页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、大孔吸附树脂的基本情况,中国中医科学院中药研究所王智民2010-7-24,是20世纪60年代未在离子交换剂和其它吸附剂应用的基础上发展起来的一种新型树脂。是一种具有多孔立体结构，人工合成的有机高分子聚合物。是多孔网状结构，巨大的比表面积使其具有良好的吸附性能。能吸附液体中的特质，又称为大孔吸附树脂(macroporous absorbing resin),大孔树脂（Macroporous Resin，MR）,主要应用,植物活性成份的纯化如：皂苷、黄酮、内酯、生物碱中药复方精制及质量标准制定生物化学制品的净化、分离、回收工业废水、废液的处理,一、基本知识,（一）合成方法,苯乙烯,+,二乙烯苯,甲

2、苯二甲苯,+,悬浮共聚,抽提出甲苯二甲苯,树脂珠体,0.5%的明胶溶液,溶剂抽提,室温晾干,25真空干燥,成品,其中：苯乙烯为聚合单体 二乙烯苯为交联剂 甲苯、二甲苯为致孔剂,以聚苯乙烯系列为例,聚苯乙烯类合成,2、国产树脂的主要类型,致孔剂：甲苯、石蜡、溶剂汽油、煤油、碳醇、聚乙烯醇等,聚苯乙烯系列合成树脂：Diaion:HP20,HP21 Sepabeads:SP825,SP850 Sepabeads:SP70,SP700修饰的聚苯乙烯系列合成树脂:Sepabeads:SP207异丁烯系列合成树脂:Diaion:HP2MG,3、三菱化学的大孔吸附树脂,4、进口树脂的主要型号,美国：XAD系

3、列日本：Diaion HP和SP系列Porapak系列Chromosorb系列,5、主要理化性质,性状：白色、乳白色至微黄色颗粒粒度：2060目。稳定性：不溶于水、酸、碱及有机溶剂，加热不溶，可在150以下使用。含水量：4075%。,按其极性和所选用单体分子结构的不同，可分为：1非极性吸附树脂：为苯乙烯-二乙烯聚合物Amberlite XAD-4 Diaion HP-20上海试剂厂的D101、D102、D401南开大学的D1、D2、D3、D42中等极性吸附树脂：为聚丙烯酸酯型聚合物Amberlite XAD-6、XAD-7、XAD-83极性吸附树脂：含硫氧、酰胺等基团Amberlite XAD

4、-9；南大化工厂的X-5、S-8天津试剂二厂的GDX-501、GDX-601等4强极性吸附树脂：含氨基、吡啶、氧化氮等极性基因Amberlite XAD-11、Amberlite XAD-12、天津试剂二厂的GDX-402、GDX-403等,6、类型,国产大孔吸附树脂的主要型号及生产企业,小结,骨架类型：苯乙烯、丙烯酸酯、丙烯腈、异丁烯等交联剂：二乙烯苯等致孔剂：甲苯、石蜡、溶剂汽油、煤油、碳醇、聚乙烯醇等分散剂：明胶等,二、一般特性,1、吸附质的分子大小与树脂孔径,吸附质通过树脂的孔道而扩散到树脂的内表面被吸附，其吸附能力的大小除取决于比表面积外，还与吸附质的分子量和构型有关，树脂孔径的大小

5、直接影响不同大小分子的自由出入，从而使树脂具有选择性。因此，只有当孔径对于吸附质足够大时，比表面积才能充分发挥作用。以头孢素C为例，用Amberlite XAD-4和 SIP-7300型进行比较，尽管前者比表面积大，但平均孔径小，因此吸附速度较慢，解吸不够集中，杂质的分离效果也较差。,2、树脂的强度,MR强度与孔隙率有直接关系，也和制备工艺有关，一般地树脂孔隙率越高，孔体积越大，则强度越差，树脂的强度直接影响树脂的使用寿命，从而影响着树脂工艺法的成本。,3、吸附物性质与树脂极性选择,遵从类似物质吸附类似的“相似相容”原则，根据吸附物的极性大小选择不同类型的树脂极性较大成分一般适用于中极性MR分

6、离极性较小成分一般适用于非极性MR分离,4、分离规律,分子量相似的成分极性越小，吸附能力越强，则越难洗脱下来；极性越大，吸附能力越弱，则越易洗脱下来。极性相似的成分分子量越大，越易洗脱下来。,三、纯化中药成分,药液,水,洗脱剂,再生剂,分段收集,泵,检测器/过程控制器,储罐,纯化流程,树脂预处理上样吸附洗脱收集洗脱液回收、浓缩干燥成品,（一）操作基本步骤,1树脂的预处理树脂使用前，需根据使用要求进行程度不同的预处理，目的是将树脂内孔残存的未聚合单体与致孔剂、分散剂、防腐剂等有机残留物除去，提高树脂洁净度，提高树脂使用的安全性。用水除去水溶性杂质用有机溶剂除去脂溶性杂质再用吸附介质除去残留的其它

7、溶剂，以免影响树脂的吸附量,大孔树脂HP-20 第一步 第二步 第三步 第四步 第五步 水洗 95%乙醇洗 水洗 95%乙醇洗 水洗脱 反复多次 3BV 反复多次 5BV 反复多次 弃 弃 弃 回收 检查,检查：取第五步水洗脱液100ml，水浴蒸干后，取12ml加乙醇溶解，滴加水到乙醇溶液中，溶液中无白色浑浊现象。检查主要针对树脂中残留交联剂、制孔剂是否洗脱完全。,树脂预处理,2、装柱与药液的上柱吸附,药液上柱前的预处理为避免大孔树脂被污染堵塞，药液上柱前一般需经过滤处理，除去较多的悬浮颗粒杂质，保证树脂的使用顺利。泄漏曲线与吸附容量树脂吸附容量=泄漏点前上柱样品体积（ml)样品浓度（mg.L

8、-1),3、上柱工艺条件的筛选,上样溶液的pH值根据化合物结构特点，灵活改变溶液pH值，可使提纯工作达到理想效果MR对中药成份的吸附遵循类似物易吸附类似物的原理，通常，酸性成分在酸液中能充分吸附，碱性成分则在碱性条件下能被较好地吸附，中性成分可在中性的条件下被吸附。药液浓度，流速及树脂柱径高比上述因素也直接影响了MR的吸附性能，可用正交实验考察之。,4、树脂的解吸分离,洗脱剂选择基本要求依据“相似相溶”原理。非极性MR，洗脱剂极性越小，洗脱能力越强；中等极性大孔树脂和极性较大的化合物来讲，则用极性较大的溶剂洗脱较为合适。,分离的工艺一般经验,四、树脂的再生,1、树脂的再生,其方法是一般用无水乙

9、醇或95%乙醇洗脱至无色后，树脂柱即已再生。然后用大量水洗去醇，可用于相同植物成分的分离。若树脂颜色变深，可试用稀碱或稀酸溶液清洗，最后水洗至中性。树脂再生的评价指标应从树脂的吸附性能、稳定性等方面综合判断。具体可用比吸附量、比洗脱量、有效成份保留率及纯度等指标评价。,2、预处理常用方法,方法：回流法、渗漉法和水蒸气蒸馏法等溶剂：乙醇、甲醇、丙酮、异丙醇及稀酸、稀碱溶液一般方法：有机溶剂浸泡12h洗脱23BV浸泡35h，洗脱浸泡，洗脱加25%盐酸浸泡，洗脱水洗至pH值中性加25%氢氧化钠浸泡，洗脱水洗至pH值中性。,3、再生的常用方法,再生溶剂的选择乙醇：5095甲醇：50100异丙醇：丙酮：

10、50100碱性乙醇溶液：25盐酸：25NaOH：洗脱方法正洗脱：逆流洗脱：,简单再生用不同浓度溶剂按极性从大到小梯度洗脱，再用23BV的稀酸、稀碱溶液浸泡洗脱，水洗至pH值中性即可使用强化再生先用不同浓度的有机溶剂洗脱后，反复用大体积稀酸、稀碱溶液交替强化洗脱后，水洗至pH值中性即可使用,五、残留物检查,D-101,1BV3.5BV,D-201,1BV2BV,HPD-100,1BV4BV,HPD400,1BV3BV,HPD-500,1BV 3.5BV,1、检测方法的建立,检查方法：气相色谱法。检查成分：应根据树脂合成过程中使用的原料和溶剂确定检查成分。测定方法：溶剂进样法或顶空进样法，溶剂进样

11、法优于顶空进样法。含量限度：苯不得超过2ppm，其它有机残留物不得超过20ppm。,方法学考察,标准曲线和线性关系考察空白溶剂的气相色谱检测基线噪音和最低检测限的测定精密度考察重现性考察样品的测定,检测方法,色谱柱：DB-624毛细管柱（30*0.32*1.8）进样口：220，不分流检测器：250，氢30mL/min,空气：300mL/min,尾吹：30mL/min柱温：40，以14/min升至190 载气：氮气，流速：2.5mL/min进样量：1L,混合对照品色谱图,#Time Area Height Width Symmetry name4.121 38.2 11.8 0.0537 0.8

12、13 苯5.451 228.4 94.2 0.0443 0.941 甲苯6.796 148 51.8 0.0494 1.494 对二甲苯7.167 227.2 102.8 0.0458 0.997 苯乙烯邻二甲苯8.046 169.5 73.1 0.047 1 癸烷9.025 172.1 48 0.0578 0.529 间二乙苯9.232 217.4 88.6 0.0446 1.002 十一烷9.55 68.5 21.2 0.0538 0.362 间 乙烯乙基苯9.968 62.1 27.4 0.0464 1.05 间-二乙烯苯10.347 209.9 70.8 0.0506 1.361 十二

13、烷11.056 243.5 96.7 0.0494 1.011 萘各有机残留物标准色谱图（苯:2ppm,甲苯等：10ppm）,混合对照品的检测结果,标准曲线与线性范围考察,苯：1-5ppm,r=0.9979,Y=26.96X+1.94甲苯：二甲苯：苯乙烯：二乙苯：二乙烯苯：萘：十烷：十一烷：十二烷：,最低检测限考察,苯：0.01ppm 甲苯：0.008ppm 二甲苯：0.015ppm 苯乙烯：0.007ppm二乙苯：0.015ppm二乙烯苯：0.03ppm萘：0.01ppm十烷：0.01ppm十一烷：0.01ppm十二烷：0.01ppm,HPD500,HPD400,D101,不同型号药用树脂有

14、机残留物检测结果,六、中药保健食品中使用大孔吸附树脂的技术要求,大孔吸附树脂在保健食品中应用的现状,银杏提取物24黄酮、6的内酯大豆异黄酮40的异黄酮葡萄籽提取物处理办法挂伪造制备工艺,大孔吸附树脂规格标准,标准内容应包括大孔吸附树脂名称、牌（型）号、结构合成原料（主要原料、交联剂、致孔剂、分散剂等名称和规格）物理性状：外观、极性和粒径范围、含水量、湿密度、干密度、比表面积、孔径、孔隙率、孔容等大孔吸附树脂标准级别等。,大孔吸附树脂使用说明书,大孔吸附树脂性能简介、适用范围、主要原料和添加剂种类与名称；残留物包括未聚单体、交联剂、主要添加剂及其残留量检测方法和限量标准及依据；使用方法和注意事项

15、，包括新大孔吸附树脂的预处理方法、再生处理方法和操作注意事项、贮存条件等，以及可能出现异常情况的处理方法。,与产品生产有关的资料,提供生产批号、生产时间、产品检验报告书,相关证明文件,大孔吸附树脂生产企业的企业名称、地址、电话、营业执照及相关生产许可证件的复印件等。,研究资料的技术要求（1）,写明用大孔吸附树脂纯化的目的与依据详细说明应用树脂进行分离、纯化的目的和必要性，并提供相关研究或文献资料。详细说明树脂的预处理方法和合格标准预处理方法：包括考察预处理溶剂的种类、用量、浸泡时间、流速、温度、pH等工艺参数和操作规程。,研究资料的技术要求（2）,生产工艺的研究资料树脂型号的选择、比上柱量、比

16、吸附量、比洗脱量、树脂柱的径-高比、提取液的适宜上柱温度、pH及流速、解吸附溶剂及其条件的选择、解吸附终点判定方法等研究资料，并将上述资料作为该产品生产工艺的一部分。大孔吸附树脂再生方法的确定树脂经使用后，吸附能力下降，应进行再生处理。根据功效成分和树脂的性质，制订树脂再生处理方法及其合格标准申请人应制定相应的标准、SOP并列入企标附录,研究资料的技术要求（3）,保健食品的原料使用树脂者申请时还应提供原料生产企业的详细资料原料的制备工艺和详细的质量标准，包括原料中大孔吸附树脂残留物的标准和检测报告。申请人应提供由SFDA认定的检验机构出具的该原料大孔吸附树脂残留物的检验报告。,安全性毒理学评价

17、资料,产品及原料生产过程中应用的要求：树脂应用前应进行预处理，处理后树脂中的有机残留物应控制：对苯乙烯骨架：苯残留量2ppm、二乙烯苯20 ppm。对其它类型的树脂，根据具体情况确定限量标准。原则上,不得使用再生后的比吸附量仍下降达30%以上时的树脂保健食品原料生产者，应对原料的树脂残留物进行检验或复核。苯乙烯骨架：原料中二乙烯苯50 g/kg，并将此列入企业标准。若原料质量达到上述标准的，可免测终产品的树脂残留物量。,安全性毒理学评价资料,产品及原料生产过程中应用的要求：建立树脂残留物的检测方法和标准，并列入企业标准。对保健食品生产过程中应用树脂者苯乙烯骨架：其产品中二乙烯苯含量要求为小于5

18、0 g/kg。原则上，不得以多个动植物原料混合后再用树脂纯化生产保健食品。,七、起草说明,起草的指导思想,根据保健食品的特点无规则的、长期的、甚至是可以大量食用的首要问题是其安全性；其次是其保健功能根据国际标准借鉴FDA对食品中应用树脂的要求，便于企业的产品得到国际的认可根据中药特点中药成分的复杂性，决定了应考察其合理性根据企业现状和目前的科技水平标准的制订应考虑企业的科技水平和目前我国科技的水平，特别是中药的科研水平，严格要求和灵活掌握相结合。,对技术要求的解释,基本原则“以动、植物为原料制备的保健食品，原则上不宜过分的提纯，尽量保持其传统食用习惯，以保证其长期食用的安全性。”依据 用于保健

19、品的原料若过于纯化，功效作用会增强，但是，可能的毒副作用也将可能增加或增多。借鉴FDA对植物药的做法对于过分纯化植物性产品，要求严格的安全性资料,解释,大孔吸附树脂有各种型号和规格，分别具有各自相应的特性；在用大孔吸附树脂纯化食品原料中，根据功效成分的化学性质的不同，应选择适宜的树脂进行产品的纯化。树脂合格与否直接影响产品的质量和安全,依据,树脂由于其合成原料来源的不同，其安全性是不同的，为此，FDA规定：二乙烯苯原料的纯度应达到二乙烯苯不少于79%(W/W)，乙基二乙烯苯不少于15-20%(W/W)、非聚合杂质应低于4%(W/W)；合成树脂时所采用的致孔剂、交联剂、添加剂等的不同，有可能直接

20、影响到保健食品的安全性。故必须对树脂的原料进行限定和明确。合成树脂的交联剂、致孔剂等须由树脂生产企业出具证明，并在出厂时达到相应的树脂质量标准。用树脂生产保健食品的单位在使用时，应对树脂进行预处理，并制定相应的SOP，以保证在生产出的食品中的树脂或有毒添加剂的残留在国际安全标准的范围之内。,采用大孔吸附树脂工艺的中药技术要求(草案),1所有大孔吸附树脂必须提供“药监局规定的技术要求”所规定的项目外，另应增加重金属限量检查。2苯乙烯骨架型大孔吸附树脂残留物检查项目为：甲苯、二甲苯、二乙基苯类（二乙烯基）、烷烃类、苯乙烯、苯；其限量不能高于国家标准或国际通用标准。若采用其它类型的大孔吸附树脂，或有

21、其它类型添加剂、致孔剂等，则应制订相应基团或添加剂、致孔剂的限量检查。3化学指标控制了大孔吸附树脂残留量，可以考虑不再增加作安全性动物试验。4苯乙烯骨架型大孔吸附树脂前处理合格评价指标：a 用三倍量乙醇洗脱树脂柱，洗脱液加等量水不应显浑浊;b 洗脱液用紫外光谱扫描不得检出吸收峰；c 其它类型树脂应建立相应评价指标。,附,采用大孔吸附树脂工艺的中药技术要求（草案）,5苯乙烯骨架型大孔吸附树脂再生次数不宜硬行规定，当吸附容量下降30以上，则应视为不宜再使用。6.大孔吸附树脂纯化复方是发展趋势，但应说明采用大孔吸附树脂纯化的必要性与方法的合理性。二类以上新药（除注射剂外）用理化指标评价即可，三类混合

22、上柱纯化者，在理化指标难以反应合理性时，应配合主要药效学对比试验，以保证上柱前与洗脱后药物的“等效性”。7.上柱、吸附、洗脱为大孔吸附树脂纯化主要工艺步骤，可用上柱量、比吸附量、保留率、纯度等参数来评价纯化效果。8注射液纯化要求的特殊性，应选用专用大孔吸附树脂，其树脂所有项目残留量应是同类树脂中残留量最低者。9.建议在成品中建立树脂残留物或裂解物的检测项目与方法，并制订合理的限量（二类以上可以仅控制原料）。,附,分析,一般来说，应用大孔树脂纯化处理植物性药品时，绝大多数为聚乙烯苯类和聚丙烯酸酯类树脂。生产企业针对树脂的特性有其预处理方法，但是，根据保健食品的特定要求，应对大孔树脂的预处理方法进

23、行详细的研究，以达到树脂中的有毒或有害物质残留量符合相关国内外规定的要求。预处理方法根据树脂之不同而异，这些数据需要通过研究来确定，而不是常规操作，因此应给出原则而不是具体的方法。检测残留的项目应该有科学依据或国际上已经采用的通则，或给出范例，以便于研究者根据产品的性质来确定相应的检测项目和方法。,FDA的要求（二乙烯苯共聚物）,在下述情况下，可用于去除流体食品中的有机物(a)共聚物制备成适当的物理形状是由一定级别的二乙烯苯聚合而形成，该一定级别要求至少79%的二乙烯苯（W/W），15-20%的乙基二乙烯苯（W/W）和4%的非聚合杂质（W/W）组成。(b)根据生产者的说明书，该共聚物应先以水溶

24、性的醇进行预洗脱，直至二乙烯苯达到低于50ppb的水平。其检测方法参见“The Determination of Divinylbenzene in Alcohol Extracts of Amberlite XAD-4”，该方法可向“食品安全和应用营养中心”索取。然后，根据生产者的建议，以水洗脱，以去除萃取溶剂，保证在使用树脂时能达到cGMP的食品级纯度要求。(c)流体食品接触聚合物的温度应维持在79.4的温度。(d)共聚物可应用于接触食品这类食品只能是type I,II和VI-B（碳水饮料除外）中的食品（描述于本章Sec.176.170中段落(c)的表1中）。,解释,“树脂型号的选择、比上

25、柱量、比吸附量、比洗脱量、树脂柱的径-高比、提取液的适宜上柱温度、pH及流速、解吸附溶剂及其条件的选择、解吸附终点判定方法等研究资料，并将上述资料作为该产品生产工艺的一部分。”不同组成的保健食品，其成分类别不同，所需要的功效成分也不同，大孔树脂对不同成分的吸附和解吸附能力也不同，因此，为了保证上市产品的质量，应提供与生产工艺和产品质量有关的研究资料。,解释,“树脂经使用后，吸附能力下降，应进行再生处理。根据功效成分和树脂的性质，制订树脂再生处理方法及其合格标准。申请人应制定相应的标准、SOP并列入企标附录”解释和依据在实际生产中，树脂是需要重复使用的，因此应制定相应的方法和SOP。第一条，参照

26、SFDA对中药的要求。第二条，给不同树脂和产品一个自主建立标准的余地,解释,“应说明采用树脂纯化的必要性与合理性”解释目前保健食品中使用的提取物或中间体原料主要有：大豆异黄酮、葡萄籽提取物、银杏提取物、人参茎叶总皂苷、三七总皂苷、山楂总黄酮等。市场可以购买或自制，有些为了降低服用量而对以中药为主的保健食品进行精制时，应说明其必要性和方法上的合理性。,解释,“树脂的标准及其在成品中的残留量（二乙烯苯，应小于50ppb）的检测方法和标准应列入成品的企业标准。”解释有些是购买的中间体原料，对方不愿意说出其树脂的合成组成（出于种种原因），如何来控制之呢？采用终产品的控制方法。把生产使用的树脂标准列入企标中，是给生产企业一个标准，以保证终产品的质量。,解释,“原则上，不得以多个动植物原料混合后再用树脂纯化生产保健食品”解释中药成分的复杂性决定着，利用大孔吸附树脂是否对其安全性造成影响，是值得担忧的问题。,主要精神,原料生产用时，对原料的工艺、标准等进行控制原则上不宜多种药物混合制备树脂在的残留物检查限度苯2ppm二乙烯苯50ppm原料和成品的残留物检查限度二乙烯苯50ppb研究资料列入研发报告中标准列入企标辅料中原料生产时，应制定详细的SOP最终工艺写入工艺中研究过程写入研发报告中,