文档库

最新最全的文档下载
当前位置:文档库 > 提取分离精制

提取分离精制

北京中医药大学蔡程科

【学习目的要求】

掌握:

1.浸提原理及其影响因素

2.常用的浸提方法及应用

3.常用的精制方法原理及应用

4.各种分离方法的特点应用

熟悉:

1.中药浸提、分离、精制目的

2.浸提常用设备构造、性能与保养

3.浸提常用溶剂和辅助剂

第一节概述

二、浸提、分离与精制目的

缩小体积、减小剂量

保证有效成分(相对性)不损失

提高疗效及稳定性

前处理应注意:

?根据中药复方多成分综合疗效的整体效应选择前处理方法;

?符合生产实际,便于生产

第二节中药的浸提

F 应以不同药材、不同溶剂选择适宜粒度:

溶剂为水:宜粗粒、薄片;

溶剂为醇:宜粗粉(10-20目)

疏松药材:粗末或不粉碎

坚硬药材:粗粉(20目)

动物药材:绞碎

粘性药材:使D减小

(二)药材成分

?扩散系数D得知,分子小的成分出于分子半径小(r),运动速度快,而有较大的扩散系数(D值),比大分子成分易于浸出;

?药材的有效成分多属于小分子物质,大分子成分多属无效成分;

?药材成分的浸出速度还与其溶解性(或与溶剂的亲和性)有关,易溶性物质的分子即使大,也能先浸出来。

(四)浸提时间t

?ds与dt成正比,以扩散达到平衡的时间t即可。

?太长时间会导致有效成分酶解、大量杂质溶出或发霉等。

(五)浓度差

增大dc/dx,提高浸出效果,增加浓度差的办法:

?搅拌

?更换新溶剂

?溶剂循环流动

?流动溶剂(渗漉)

(八)新技术的应用-强化浸提

提高浸提效率、提高制剂质量,浸提时间大大缩短。

◆超声浸提

◆胶体磨浸提

◆电磁场浸提

◆电磁振动浸提(微波)

◆超临界萃取

三、常用浸提溶剂

一、选择溶剂的要求:

应对有效成分溶解度大、对无效成分溶解度小;

安全,毒性小、稳定;

廉价易得。

二、常用浸提溶剂

常用水、乙醇、混合溶剂等。

1. 水:

◆价廉易得

◆大极性:浸出范围广(包括成分间助溶)、选择性差

◆难过滤

◆易霉变、水解、不宜久贮

◆色泽差

2. 乙醇:

两亲性溶剂,利用与水的不同浓度可选择性浸提不同成分。

◆20% :防腐

◆40% -50%:延缓酯类、苷类水解;可沉淀部分大分子水溶性杂质,增强稳定性

◆50%-70%:提取生物碱、蒽醌苷类、黄酮苷类;沉淀更多水溶性杂质,增强稳定性◆75%:杀菌、精制浸提物

◆90%以上:提取挥发油等、树胶、树脂等杂质

◆挥发性,易燃性,生产中注意安全保护

◆价格较贵

满足浸提目的的适当浓度即可

3.乙醚、氯仿、乙酸乙酯:

仅用于有效成分的提纯、精制

4.丙酮、石油醚:

动物药或药材的脱水或者脱脂剂,不宜做制剂溶剂

四、浸提辅助剂

酸、碱、表面活性剂

加入浸提辅助剂目的:

◆增加浸提成分的溶解度;

◆提高浸提效能;

◆增加稳定性(制剂,药液);

◆去除或减少某些杂质。

1. 酸

?促进生物碱浸出

?使酸性成分游离,便于有机溶剂浸提

?除去酸不溶性杂质

常用酸:硫酸、盐酸、醋酸、酒石酸等

操作注意:

(1) 用量以维持浸提所需pH值即可。以免造成不良反应和成份的水解;

(2) 一次性加于最初少量浸提液中,不可在全部浸提溶剂中加。

2.碱

?使生物碱游离便于有机溶剂浸提

?使酸性成分成盐便于水中浸出完全

?溶解内酯便于内酯成分浸出

?防止某些甙类水解

?加碱的碱水溶液能溶解树脂酸、蛋白质而使酸性杂质增加

常用碱:

氨水:挥发性弱碱,成分破坏性小,宜控制用量

碳酸钙、氢氧化钙: 不溶性碱化剂

注意:

(1) 不宜用NaOH

(2) 一次性加于最初少量浸提液中,不可在全部浸提溶剂中加。

3. 甘油与丙二醇

甘油剂、软膏剂、乳剂、基质的溶剂

4. 表面活性剂

降低药材与溶剂间的表面张力有利浸润。

非离子型一般对成分不起化学作用而常用,阳离子型有利于生物碱浸出,阴离子型易沉淀生物碱。

五、浸提方法与设备

一、煎煮法二、浸渍法

三、渗滤法四、回流法

五、水蒸汽蒸馏法

六、超临界流体萃取法(SFE)

七、半仿生提取法(SBE)

八、超声波提取法

中药浸提方法的选择根据处方药料特性、溶剂性质、剂型要求和生产实际等综合因素考虑。

(一)煎煮法

溶剂:水

适用:有效成分溶于水、对湿热较稳定的药材

优点:药材最初大量浸提最常用,价廉;

缺点:杂质多,易变质,提取液要及时处理。

煎煮常用设备:

1 .不锈钢夹层锅、球形煮罐;

2 .多能提取罐

特点:

?常压常温提取

?加压高温提取

?减压低温提取

?提取挥发油

?蒸制

?水提取

?有机溶剂提取

?回收溶剂

多能提取罐

(二)浸渍法

溶剂:有机溶剂

特点:静态浸出

适用: 遇热易挥发,易破坏的有效成分以及粘性物质

冷浸渍法

热浸渍法

重浸渍法

1、冷浸法:

2、热浸法:

3、重浸渍法:

?压榨药渣可减少药渣吸附药液、提高浸出效率—压榨机的应用:

?设浸出次数m次,x为药材成分的总浸出量,a为药渣中成分的损失量,n为首次分离出的浸液量,则经m次浸渍后留在药渣中成分的损失量γm之间关系为:

?减小a值的有效方法,是将药渣压榨。一般情况下,浸渍2~3次,即可将γ值减小到一定程度,浸渍次数过多并无实际意义。

(三)渗漉法

药材粗粉置渗漉器内,溶剂连续地从渗漉器的上部加入,渗漉液不断的从下部流出的浸提方法。

溶剂:多有机溶剂

特点:动态浸出、良好浓度差,故浸出完全、溶剂用量少;

适用:贵重、毒性、含量低的药材、流浸膏、酊剂;

不适用:新鲜、易膨胀药材、无组织结构者;不宜用水为溶剂

渗漉方法:

1.单渗漉法:单个渗漉装置

2.重渗漉法:

多个渗漉装置串联排列, 溶剂连续通过各渗滤筒柱高,故可提高效率、节约溶剂、渗漉量少。

3.加压渗滤法:

特点:充分利用浓度梯度

给渗漉柱加压, 降低溶剂通过药粉的阻力,使浸出液较快通过药粉柱,并充分利用浓度梯度, 溶剂耗量小;常用多级渗漉。

4.逆流渗漉法:

溶剂利用液柱静压和药粉毛细管力由出料口下方向加料口上方流动从加料口下方移动由加料上下方流出的方法。

单渗漉法设备:

1.圆柱形渗漉器:用于膨胀度不大的药粉、

2.圆锥形渗漉器:用于膨胀度大的药粉

单渗漉法操作流程与技术要求:

1. 粉碎:粗粉(1-2号筛)

2. 润湿:药粉+溶剂( 1:1 )搅拌均匀,密闭放置规定时间,使药粉充分膨胀后再装筒;

3. 装筒: 润湿药物少量分次层层压平,注意适宜松紧度;

装筒量:为筒容积的2/3、留一定的空间存放溶剂;

4.排气: 装粉完毕,先打开筒下浸液出口活塞、上部开始添加溶剂使药材间隙的空气从下部排出至浸提液流出时,关闭下口活塞;

5.浸渍: 继续添加溶剂淹没药材表面数厘米,加盖放置1-2天,使溶剂充分渗透、扩散;

6. 渗漉:

(1) 漉速: 每kg药材流速1-3ml/分; 漉速太快有效成分来不及扩散、渗出,浸出液浓度低;漉速太慢影响设备利用率和产量。

(2) 渗漉液量:药量的4-5倍

(3) 高浓度初漉液另器存放:先将药物量85%的的初漉液另器保存, 避免浓缩加热

7.续漉液浓缩:

浓缩液加上初漉液,调节至规定体积(一般为药材:V=1:1)

8.保存条件:加乙醇至20%以上

浓度较低的浸出制剂制备:

1.不收初漉液

2.直接收集制备量的3/4 漉液后压榨药渣,压榨液与渗漉液合并,

调整至规定浓度。

(四)回流法

用有机溶剂加热提取, 溶剂受热蒸馏后又被冷凝重复回到浸出器中。

特点:

不适用受热易破坏的药材成分的浸提

1.回流热浸法: 溶剂用量多(多次),加热时间长。

2.回流冷浸法: 溶剂用量少。

实验室: 索氏提取器

生产: 循环回流冷浸装置

循环回流冷凝

(五)水蒸气蒸馏法

基本原理:

道尔顿定律: 互不相溶的液体混合物的蒸气总压P等与该温度下各组份饱和蒸气压(分压)之和。

若设m水和m油为各组份总量百分比,M水和M油为各组份的分子量,则所的馏出液中各组份的重量百分比为:

m水%=

m油%=

例如: P109

P苯= 72.1kPa P水=30.1kPa

M苯=78 M水=18

∴组份的分压和分子量的乘积愈大,则此组分被蒸馏出来的愈多; 由于水的分子量比挥发性物质的要小多,因此当水与不相混溶的挥发性物质混合蒸馏时可在低于水沸点的温度沸腾蒸出。特点:用于具有挥发性、能随水蒸汽蒸馏而不破坏,难溶与水的化学成分提取。

水蒸气蒸馏方法:

1.直接加热蒸馏法

2.通水蒸气蒸馏法需重蒸馏提高浓度

3.水上蒸馏法(防止氧化)

(六)超临界流体萃取法

超临界流体:是指处于临界温度(Tc)和临界压力(Pc)以上、介于气体和液体之间的流体。性质:这种流体

同时具有液体和气

体的双重特性,它

的密度与液体相似,

而粘度与气体相近,

扩散系数比液体大

100倍。因而对许多

物质有很强的溶解能力。

最常用CO2超临界流体(SCE):

性质稳定、临界温度(31.4℃)和临界压力(绝对压力7.37MPa)低,易操作、价廉,对极性较低化合物易提取。

提取特点:有效成分不受破坏;无污染;提取效率高;适用于提取亲脂性、小分子成分;无溶剂污染残留。

SCE提取过程:CO2—压缩室—临界温度、临界压力—超临界流体—进入提取器原料中—可溶性成分溶解于CO2流体中— CO2萃取液减压下进入分离器—CO2气体脱溶、回到气体压缩罐中—溶质分离提取出。

夹带剂:提取的溶质和超临界流体二元系统中加入不超过15%的醇、酮等以改善对极性化合物的提取效果。

超临界流体提取的原理:CO2在临界温度和临界压力下具有高密度、低黏度、扩散系数大的特殊性能。

CO2 流体在临界点附近改变提取系统

的温度与压力,即

使发生微小的变化,

也会导致溶质的溶

解度发生数量级的

变化。所以技术参

数上可以存在数种

有利提取方案。

(七)半仿生提取法

semibionic extraction method

出发点:

?既符合药物经胃肠道转运过程、适合工业化生产、体现中医治病综合成分作用的特点,又有利于用单体成分控制制剂质量的一种中药复方制剂提取技术。

?工艺条件要适合工业化生产实际,不完全与人体条件相同。

?模仿口服药物在胃肠道的转运过程,采用选定PH的酸性水和碱性水依次连续提取,目的是提取含指标成分高的“活性混合物”,与纯化学观点的“酸碱法”不能等同。

研究模式:

成分、药效、毒性综合筛选

(八)超声波提取法

提取原理:

?超声波热学作用机制:超音波以每秒数以万计的高速振动在液体中传导,推动介质的作用使液体和溶质的分子间产生无数微小真空气泡,造成空穴效应(空化效应,CA VITATION),这种无数微小的真空气泡受压爆破时,会产生强大的冲击力,溶质细胞分子破裂解散其内聚力。?空化作用、机械作用、热效应。

特点:

省时、节能、提取效率高等优点

第三节分离与精制

分离-固液分离

分离精制目的: 达到较纯有效成分(部位)、杂质少、体积小的目的。

分离精制的方法:

(一)沉降分离

(二)离心分离

(三)滤过分离

一、分离—固液分离

(一)沉降分离法:

原理:利用混合液中固体物质与液体介质密度差分离。沉降力是重力。

适用:液体制剂粗分

(二)离心分离法:

原理:利用混合液中固液介质密度差,借助高速旋转具有不同离心力达到分离。离心分离的力为离心力C,比重力G大数千倍。

离心因子α=C/G

r:离心机半径

n: 离心机转速

类型:

1.常速离心机: 1000~3000rpm

(1)三足离心机

(2)上悬式离心机

(3)卧式自动离心机

2.超速离心机:适用于分离乳液、悬浮液、两种不同密度的液体。

(1)管式离心机: 8000-50000rpm

(2)蝶式离心机: >10000rpm

(3)真空冷冻离心机:用于生物制剂热敏感物料-40℃、60000rpm

(三)滤过分离法

1、滤过机理:

(1)过筛截留:

(2)深层滤过: 过筛截留

范德华力

滤渣与介质孔隙

形成架桥

利用架桥形成的致密滤层再回滤药液易滤至澄清

2.影响滤过的因素:

式中:

V/t :滤过速度

P :滤过压力

r :滤渣层或滤材的毛细管半径

l : 毛细管长度

η: 料液粘度

增加V/t的办法:

1.加压滤过或减压滤过

2.加助滤剂使η降低:对粘性易变形、可压缩滤饼

3.及时更换滤材、先经预滤处理、加温滤过(降粘)、加助滤剂等使l、η减小

4.增大滤器面积

3.滤过方法与设备

(1)常压滤过: 玻璃漏斗等,滤纸、脱脂棉介质

(2)减压滤过:

●布氏漏斗—非粘稠性药液、不可压缩滤渣、活性炭过滤

●垂熔玻璃滤器—口服液精滤

(3)加压滤过—适用粘度低药液预滤或半精滤。板框压滤机。

(4)薄膜滤过: 利用组分有选择性透过的薄膜用于滤除细菌、细小悬浮物的精滤。

膜分离动力:膜两侧浓度差、压力差、电位差等

截留孔径规格:指截留的微粒粒径, 如截留值1万是指将1万分子量以上溶质截留在膜前

①微孔滤膜MF:截留粒径为μm级。

②超滤UF:截留粒经是nm数量级。

应用:高纯水、生物制剂、注射剂、不能加热灭菌的制剂等。

分级过滤:药液初滤、压滤、薄膜滤

滤器

超滤模式

二、精制

采用适当的方法和设备除去中药提液中杂质的操作。

常用精制方法:

水提醇沉法醇提水沉法

超滤法盐析法

酸碱法澄清剂法

透析法萃取法

大孔树脂法

(一)水提醇沉法:

利用不同浓度乙醇将水提取浓缩液沉淀、去除其中杂质。

适用于:大多数药材提取

可保留:生物碱类、苷类、氨基酸类、有机酸盐等;

可去除:蛋白质、糊化淀粉、粘液质、油脂、脂溶性色素、树脂、树胶、部分糖类

优点:节约乙醇

?含醇量达到50-60%时,可去除淀粉等杂质;

?含醇量达75%以上,可除蛋白质、多糖等,鞣质、水溶性色素不能完全去除。

操作要点:

1.药液的浓缩:1~2g原药材/ml或d=1.1~1.3(20℃)

目的:减少乙醇用量

内酯,黄酮,蒽醌,芳香酸等在水中难溶,在醇沉时易溶,但浓缩后不溶,过滤时易损失。

2. 加醇方式:

◆分次加使含醇量逐步提高:慢慢加入接近室温的浓缩液中,边加边搅拌(防止吸留、包藏)◆梯度递增醇沉:如注射剂

◆注意乙醇剂标温为20℃,查表校正。

3.冷藏: 加速沉降,先自然降温再冷藏。注意冷藏液先将上清液吸出再过滤。

4. 与pH值有关的有效成分:调节pH值,保留更多有效成分,尽可能除杂质,例如黄酮苷类在弱碱性水溶液中溶解度增大,生物碱在酸性溶液中溶解度增大,蛋白质调节等电点时易沉淀。(1)计算含醇量体积百分比公式:

式中:

x:需加浓乙醇的体积;

v:为浓缩药液的体积;

C1:浓乙醇的浓度%;

C2:所需达到的含醇量%;

(2) 生产中估算含醇量(ml/ml)的重量百分比:

(二)醇提水沉法:

适用于:含蛋白质、粘液质、多糖等杂质较多的药材提取。

脂溶性杂质(树脂、油脂、色素等)随之提出、水沉时去除。

有效成分为水溶性则不可水沉。

(三)盐析法:

适用:含高分子、蛋白质的药液的精制

原理: 水中加入盐离子,使蛋白质药物:

1.蛋白质表面电荷中和

2.蛋白质胶体水化层脱水使蛋白质溶解度降低而沉淀析出。

特点:蛋白质不变性又可分离纯化

也常用于提高药材蒸馏液中挥发油的含量及蒸馏液中微量挥发油的分离。

操作要点:

1.常用硫酸铵、硫酸钠、氯化钠等中性盐

2.盐浓度表示法:除常见如摩尔浓度、百分浓度外,还有盐的饱和度(指该盐的饱和溶液的体积占混合后溶液总体积的百分数)。

3.盐浓度与盐离子强度、温度、pH值影响。

4.要进行透析以除盐。

(四)酸碱法:

利用中药成分在水中的溶解性与酸碱度有关的性质,在溶液中加入适量酸或碱辅助剂,调节pH值至一定范围,使这些成分溶解或析出,以达分离精制的方法。

适用于:多数生物碱,有机酸,黄酮、蒽醌等化合物的分离。

?°石硫法?±:在中药水煎浓缩液中加入20%石灰乳调至PHl2,使生物碱游离析出,黄酮类与Ca2+生成螯合物析出,鞣质为多元酚类化合物,与Ca2+也能形成螯合物析出,此时不滤过,继用20%~50%硫酸调PH5~6,使生物碱成盐而溶解,黄酮螯合消除而溶解,而鞣质螯合物不溶解,此时滤过,将鞣质等除去。硫酸调PH5~6,使一部分在PHl2不能沉淀的蛋白质也一并沉淀除去。

?°石硫法?±含多余Ca2+不易除去,不适合制备注射剂,可以作为口服液精制。

(五)透析法:

利用低分子化合物或在水、醇中呈离子型的物质在溶液中可通过半透膜而大分子物质不能通过半透膜的性质达到分离的方法。

原理:半透膜性质、膜内外浓度差原理,截留中药无效大分子成分。

半透膜:动物膀胱膜、火棉胶膜、再生纤维素膜等。

操作:预处理、加温(增运动)、搅拌

(六)液-液萃取:

利用混合物中的不同成分,在两种互不相溶的溶剂中分配系数不同而达到有效成分分离精制的一种方法。

适用于:

?(油水)蒸馏液:有机溶剂提取蒸馏液中的挥发油;

?生物碱:碱化-氯仿提取-酸水转溶

(七)絮凝沉降法

1.吸附澄清法

(1)壳聚糖(CTS)吸附分离精制

机制:壳聚糖为带正电(-NH4+)的高分子物质,与水提液中带负电(多为-COO-)的高分子

杂质交联中和电荷而沉降。

(2)101果汁澄清剂(变性淀粉)

(3)ZTC 1+1天然澄清剂

注意:药液浓度、澄清剂浓度、温度、加入顺序、适用性等

(八)柱分离精制法

?大孔树脂精制法

?离子交换树脂

?聚酰胺柱

?氧化铝柱

?硅胶柱

?分子筛法:Sephdex,C-18

分子筛法(凝胶过滤法)

分子筛:筛分分子的固体物质

原理:葡聚糖凝胶遇溶剂膨胀形成凝胶骨架空隙与分子大小接近,把药物中不同大小分子的物质分离、大于孔径的物质被排除在外。

交联度;交联剂在葡聚糖原料中占的百分比

交联度大:吸水后膨胀度小

交联度小:吸水后膨胀度大

类型:亲水性葡聚糖凝胶G25

亲脂性葡聚糖凝胶LH-20

离子交换葡聚糖凝胶

适用:甾体化合物、蛋白质、多肽、氨基酸、酶及生物制品

聚酰胺吸附法:

原理:利用酰胺键对酚羟基化合物形成分子间氢键而吸附分离。

适用:极性物质、黄酮、蒽醌、有机酸等酸性或羧酸类有效成分、

吸附能力:根据化合物酚羟基数目与酰胺键形成氢键的能力不同而吸附力不同从而达到分离目的。