植物化学成分的提取ga.ppt

第三章 植物化学成分的提取主要内容传统提取方法有效成分提取的新方法要求掌握传统及新型提取方法溶剂提取的原理及技术了解新型提取技术的原理第一节 植物化学成分的传统提取方法与技术 提取：提取：选用适宜的溶剂和适当的方法，将选用适宜的溶剂和适当的方法，将有效成分尽可能完全地从植物中提出，而有效成分尽可能完全地从植物中提出，而杂质尽可能少地被提出的过程。杂质尽可能少地被提出的过程。二、提取前的预处理1、粉碎度、粉碎度 适宜的粉碎度，并非越细越好；适宜的粉碎度，并非越细越好；2、种子类植物、种子类植物 用压榨法或石油醚脱去大量油脂再粉碎；用压榨法或石油醚脱去大量油脂再粉碎；3、含苷类的植物、含苷类的植物 用乙醇或沸水提取，防止被酶水解；用乙醇或沸水提取，防止被酶水解；等等；等等；三、常用的提取方法三、常用的提取方法溶剂提取法溶剂提取法水蒸气蒸馏法水蒸气蒸馏法升华法升华法超临界流体萃取法等超临界流体萃取法等(第二节）。第二节）。（一）溶剂提取法1、定义、定义 根据植物中各类化学成分的溶解度不同根据植物中各类化学成分的溶解度不同（在溶剂中的溶解性不同），选择对有效成分溶（在溶剂中的溶解性不同），选择对有效成分溶解度大而对其他成分溶解度小的溶剂，将有效成解度大而对其他成分溶解度小的溶剂，将有效成分从药材组织中提取出来的一种方法。分从药材组织中提取出来的一种方法。2、基本原理（渗透扩散原理）、基本原理（渗透扩散原理）粉碎后的植物，加入适宜的溶剂粉碎后的植物，加入适宜的溶剂 溶溶剂渗透、进入植物体，溶解可溶性成分剂渗透、进入植物体，溶解可溶性成分 植物细胞内外，可溶性成分形成浓度差，植物细胞内外，可溶性成分形成浓度差，产生渗透压产生渗透压 扩散扩散 再不断地渗透、扩再不断地渗透、扩散散 最终达到动态平衡最终达到动态平衡 溶剂提取法溶剂提取法 根根据据中中药药化化学学成成分分与与溶溶剂剂间间“极极性性相相似似相相溶溶”的的原原理理，依依据据各各类类成成分分溶溶解解度度的的差差异异，选选择择对对所所提提成成分分溶溶解解度度大大、对对杂杂质质溶溶解解度度小小的的溶溶剂剂，依依据据“浓浓度度差差”原理，将所提成分从药材中溶解出来的方法。原理，将所提成分从药材中溶解出来的方法。1影响化合物极性的因素：影响化合物极性的因素：(1)化合物分子母核大小（碳数多少）：分子大、碳数多，化合物分子母核大小（碳数多少）：分子大、碳数多，极性小；分子小、碳数少，极性大。极性小；分子小、碳数少，极性大。(2)取代基极性大小：在化合物母核相同或相近情况下，取代基极性大小：在化合物母核相同或相近情况下，化合物极性大小主要取决于取代基极性大小。化合物极性大小主要取决于取代基极性大小。极性大小顺序；酸酚醇胺醛酮酯醚极性大小顺序；酸酚醇胺醛酮酯醚烯烷烯烷2 常见中药化学成分类型的极性：常见中药化学成分类型的极性：极性较大的：苷类、生物碱盐、糖类、蛋白质、氨极性较大的：苷类、生物碱盐、糖类、蛋白质、氨基酸、鞣质、小分子有机酸、亲水性色素。基酸、鞣质、小分子有机酸、亲水性色素。极性小的：游离生物碱、苷元、挥发油、树脂、脂极性小的：游离生物碱、苷元、挥发油、树脂、脂肪、大分子有机酸、亲脂性色素。肪、大分子有机酸、亲脂性色素。煎煮法煎煮法 浸渍法浸渍法 渗漉法渗漉法 回流提取法回流提取法连续回流提取法连续回流提取法（索氏提取法）（索氏提取法）提取方法提取方法3、影响因素（1）溶剂的选择）溶剂的选择 溶剂提取法的关键是选择合适的溶剂，一种好的溶剂应对所提成分有较大的溶解度，而对共存杂质的溶解度很小。良好溶剂的选择应遵循“相似相溶”的经验规律。一般说来，只要溶剂的极性与化学成分的极性相似，化学成分就易被溶解。溶剂的极性与介电常数有关，溶剂的值越大，极性越大。按照溶剂极性大小顺序以及溶解性能不同，可将其分为水、亲水性有机溶剂、亲脂性有机溶剂三类 1水是强极性溶剂，对药材组织的穿透力大，植物中某些亲水性成分如糖类、蛋白质、氨基酸、鞣质、有机酸盐、生物碱盐、大多数苷类、无机盐等，都可以水为提取溶剂。2亲水性有机溶剂是指甲醇、乙醇、丙酮等极性较大且能与水相互混溶的有机溶剂，其中乙醇最为常用。3亲脂性有机溶剂如石油醚、苯、乙醚、氯仿、醋酸乙酯等，此类溶剂的特点是极性小，与水不能混溶，具较强的选择性，只能提取亲脂性成分，如挥发油、油脂、叶绿素、树脂、某些游离生物碱及一些苷元等。溶剂的性质、特点1）水：）水：极性强，穿透力大，价廉、易得、使用安全的溶剂极性强，穿透力大，价廉、易得、使用安全的溶剂，但易霉变，难以保存，不易浓缩和滤过。，但易霉变，难以保存，不易浓缩和滤过。常用于提取盐类、苷类、糖类、蛋白质等常用于提取盐类、苷类、糖类、蛋白质等 2）亲水性有机溶剂：）亲水性有机溶剂：溶解极性成分，穿透力强，某些脂溶解极性成分，穿透力强，某些脂性成分也能溶解，提取范围广，易于保存、滤过和回收；性成分也能溶解，提取范围广，易于保存、滤过和回收；易燃，价格贵。易燃，价格贵。3）亲脂性有机溶剂：）亲脂性有机溶剂：选择性强，提取液易浓缩回收，但选择性强，提取液易浓缩回收，但穿透力差，毒性大。穿透力差，毒性大。常用于提取脂溶性成分，如油脂、挥发油、游离生常用于提取脂溶性成分，如油脂、挥发油、游离生物碱、苷元等。物碱、苷元等。对溶剂的要求对溶剂的要求1、溶解度、溶解度2、不能发生化学反应、不能发生化学反应3、安全无毒经济易得、安全无毒经济易得4、沸点易适中，便于回收，反复使用、沸点易适中，便于回收，反复使用溶剂的选择（1）常见溶剂的介电常数、极性大小）常见溶剂的介电常数、极性大小溶剂名称溶剂名称 介电常数介电常数溶剂名称溶剂名称 介电常数介电常数石油醚石油醚 1.8 苯苯 2.3 乙醚乙醚 4.3 氯仿氯仿 5.2 醋酸乙酯醋酸乙酯 6.1正丁醇正丁醇 17.5丙酮丙酮 21.5乙醇乙醇 26.0甲醇甲醇 31.2水水 80.0常用溶剂极性常用溶剂极性水水(H2O)甲醇甲醇(MeOH)乙醇乙醇(EtOH)丙酮（丙酮（Me2CO）正丁醇正丁醇(n-BuOH)乙酸乙酯乙酸乙酯(EtOAc)乙醚乙醚(Et2O)氯仿氯仿(CHCl3)苯（苯（C6H6)四氯化碳四氯化碳(CCl4)极性小极性小极性大极性大 不溶于水不溶于水正己烷正己烷石油醚石油醚(Pet.et)常用溶剂的极性大小顺序排列如下：常用溶剂的极性大小顺序排列如下：石油醚苯无水乙醚氯仿石油醚苯无水乙醚氯仿醋酸乙酯醋酸乙酯 脂溶性溶剂（亲脂性）脂溶性溶剂（亲脂性）丙酮乙醇甲醇丙酮乙醇甲醇水水 水溶性溶剂（亲水性）水溶性溶剂（亲水性）各官能团的极性顺序如下：各官能团的极性顺序如下：羧基酚羟基醇羟基氨基酰氨基羧基酚羟基醇羟基氨基酰氨基醛、酮酯基醚基烯基烷基醛、酮酯基醚基烯基烷基影响因素（2）浓度差：）浓度差：形成较大的浓度差；形成较大的浓度差；（3）温度：）温度：不同的提取方法采用不同的温度；不同的提取方法采用不同的温度；（4）药材粉碎度：）药材粉碎度：根据药材的特点，采用不同根据药材的特点，采用不同的粉碎度，一般以能通过二号筛为宜；的粉碎度，一般以能通过二号筛为宜；（5）药材的干湿度：）药材的干湿度：一般为干燥药材；一般为干燥药材；（6）提取时间）提取时间 煎煮法煎煮法 浸渍法浸渍法 渗漉法渗漉法 回流提取法回流提取法连续回流提取法连续回流提取法（索氏提取法）（索氏提取法）四四 提取方法提取方法四、提取方法1、浸渍法：、浸渍法：包括冷浸法和温浸法 浸渍法是将药材用适当的溶剂在常温或温热（4080）条件下浸泡一定时间，溶出有效成分的一种方法。（1）适用范围：有效成分遇热易破坏及易溶于水的）适用范围：有效成分遇热易破坏及易溶于水的成分（如淀粉、果胶、粘液质等多糖类化合物）成分（如淀粉、果胶、粘液质等多糖类化合物）（2）提取温度：）提取温度：常温或常温或40。-80。C（3）提取时间：浸渍）提取时间：浸渍1-2天，共天，共2-3次，合并浸液次，合并浸液（4）优点：操作方便，简单易行）优点：操作方便，简单易行（5）缺点：提取时间长，效率低，易霉变。）缺点：提取时间长，效率低，易霉变。2、渗漉法（动态浸提方法）（1）适用范围：遇热不稳定的成分或含大量）适用范围：遇热不稳定的成分或含大量多糖类药材的提取多糖类药材的提取（2）提取温度：常温）提取温度：常温（3）提取时间：较长）提取时间：较长（4）优点：保持较好的浓度差，提取效率高）优点：保持较好的浓度差，提取效率高（5）缺点：操作不方便，提取溶剂用量大，）缺点：操作不方便，提取溶剂用量大，时间长。时间长。（6）连续渗漉装置）连续渗漉装置是将药材粗粉装入渗漉筒中，不断添加浸出溶剂使其是将药材粗粉装入渗漉筒中，不断添加浸出溶剂使其渗过药粉，从渗漉筒下口流出浸出液的一种浸提方法渗过药粉，从渗漉筒下口流出浸出液的一种浸提方法3、煎煮法（1）适用范围：有效成分能溶于水且不易被）适用范围：有效成分能溶于水且不易被水、热破坏的天然药材，不宜用于含挥发水、热破坏的天然药材，不宜用于含挥发性成分、遇热不稳定及含多糖类的药材性成分、遇热不稳定及含多糖类的药材（2）提取温度：煮沸）提取温度：煮沸1小时左右，小时左右，2-3次次（3）优点：操作简单，提取效率高）优点：操作简单，提取效率高（4）提取时应避免使用铁器提取时应避免使用铁器 将药材粗粉加水煮沸，是一种传统提取方法。一般需煎煮23次，煎煮的时间可根据药材的量及质地而定。4、回流提取法 用有机溶剂加热提取植物成分时，为减少溶剂的挥发损失，需采用回流提取法（1）适用范围：有效成分对热稳定，易溶于）适用范围：有效成分对热稳定，易溶于低沸点有机溶剂的天然药材低沸点有机溶剂的天然药材（2）优点：提取效率高）优点：提取效率高（3）缺点：溶剂消耗量大，对热不稳定的药）缺点：溶剂消耗量大，对热不稳定的药材不适用材不适用5、连续回流提取法 是在回流提取法基础上的改进，能用少量溶剂进行连续循环回流提取，充分将有效成分浸出完全的一种方法。（1）用少量溶剂进行连续循环回流提取，充）用少量溶剂进行连续循环回流提取，充分将有效成分浸出；分将有效成分浸出；（2）溶剂用量少；索氏提取器）溶剂用量少；索氏提取器1、冷凝管、冷凝管2、溶剂蒸气上升管、溶剂蒸气上升管3、虹吸管、虹吸管4、将有药粉的滤纸袋、将有药粉的滤纸袋5、溶剂、溶剂6、水浴、水浴二、水蒸气蒸馏法（1）基本原理：水和与水互不相溶的液体成）基本原理：水和与水互不相溶的液体成分共存时，其总的蒸气压升高，但沸点降分共存时，其总的蒸气压升高，但沸点降低（低于水的沸点），使有效成分在较低低（低于水的沸点），使有效成分在较低的温度下随水蒸气蒸馏出来；的温度下随水蒸气蒸馏出来；（2）适用范围：具有挥发性，沸点高能随水）适用范围：具有挥发性，沸点高能随水蒸气馏出而不被破坏，不溶或难溶于水，蒸气馏出而不被破坏，不溶或难溶于水，与水不发生化学反应的天然药物化学成分。与水不发生化学反应的天然药物化学成分。如挥发油、麻黄碱、丹皮酚等。如挥发油、麻黄碱、丹皮酚等。三、升华法 利用某些固体化学成分具有较高的蒸利用某些固体化学成分具有较高的蒸气压，受热时不以熔融就可直接气化，气气压，受热时不以熔融就可直接气化，气体遇冷又凝固为原来固体化合物的升华的体遇冷又凝固为原来固体化合物的升华的性质进行提取的方法。性质进行提取的方法。常见具有升华性的化学成分有游离羟基常见具有升华性的化学成分有游离羟基蒽醌类、小分子游离香豆素类等。蒽醌类、小分子游离香豆素类等。第二节 植物成分提取的新技术超临界萃取技术微波提取超声波提取酶法提取半仿生提取破碎提取法微波萃取技术微波辅助萃取(Microwave Assisted Extraction)MAE的萃取机理MAE的影响因素及特点MAE的应用及前景MAEMAE的萃取机理的萃取机理微波是波长在微波是波长在1mm-1m1mm-1m之间的电磁波。频率在之间的电磁波。频率在300MHz-300MHz-300000MHz300000MHz之间。之间。物质中的极性分子在微波的作用下迅速活化，分子间大量的物质中的极性分子在微波的作用下迅速活化，分子间大量的碰撞导致物质在短时间内迅速升温。碰撞导致物质在短时间内迅速升温。不同的物质的介电常数不相同。在微波场中，萃取体系中不同的物质的介电常数不相同。在微波场中，萃取体系中各种物质被选择性的加热各种物质被选择性的加热。被加热的物质的某些物理性质发生改变，变得容易进入到被加热的物质的某些物理性质发生改变，变得容易进入到介电常数小的萃取溶剂中。介电常数小的萃取溶剂中。热效应热效应扩散效应扩散效应微波产生的场加速萃取溶剂界面的扩散速率，使溶微波产生的场加速萃取溶剂界面的扩散速率，使溶剂和被萃取物质充分的接触剂和被萃取物质充分的接触。极性溶剂能更好的吸收微波，提高溶剂的活性，所极性溶剂能更好的吸收微波，提高溶剂的活性，所以在微波辅助萃取中一般选用极性溶剂更有利。以在微波辅助萃取中一般选用极性溶剂更有利。MAEMAE的萃取机理的萃取机理MAE的特点及影响因素的特点及影响因素快只需要几分钟就可以达到传统方法加热多个小只需要几分钟就可以达到传统方法加热多个小时才能达到的萃取效果时才能达到的萃取效果多麻黄碱的提取率由常规煎煮法的麻黄碱的提取率由常规煎煮法的0.183%0.183%提提高到高到0.485%0.485%，板蓝根多糖的实验中，提取，板蓝根多糖的实验中，提取率由原来的率由原来的0.81%0.81%提高到提高到3.47%3.47%萃取溶剂萃取溶剂的选择对萃取结果的影响是至关重要的。的选择对萃取结果的影响是至关重要的。萃取溶萃取溶剂的选择指标只要是和目标物质的相似相溶性，和对萃取成分剂的选择指标只要是和目标物质的相似相溶性，和对萃取成分的后续操作干扰少的后续操作干扰少 萃取溶剂可以是一元体系萃取溶剂可以是一元体系(极性溶剂极性溶剂)，也可以是二元体，也可以是二元体系系(非极性溶剂加极性溶剂非极性溶剂加极性溶剂)，甚至可以是多元体系，甚至可以是多元体系 萃取时间萃取时间一般定在一般定在10-1510-15分钟内。分钟内。微波剂量微波剂量必须谨慎控制，辐射时间过长会导致系统温度必须谨慎控制，辐射时间过长会导致系统温度升得很高，甚至超过萃取溶剂的沸点，影响提取率升得很高，甚至超过萃取溶剂的沸点，影响提取率 MAE的特点及影响因素的特点及影响因素MAE的应用及前景的应用及前景1、食品化学方面食品化学方面2、医药方面医药方面MAE的应用及前景的应用及前景1、食品化学方面食品化学方面食用色素MAE的应用及前景的应用及前景1、食品化学方面食品化学方面2、医药方面医药方面MAE的应用及前景的应用及前景2、医药方面医药方面甲基苯丙胺甲基苯丙胺安非他命安非他命冰毒冰毒MAE的应用及前景的应用及前景微波辅助萃取技术以其在物质提取中的微波辅助萃取技术以其在物质提取中的高效性高效性正受到不正受到不同领域研究人员的重视。但它的研究还处在初级阶段，同领域研究人员的重视。但它的研究还处在初级阶段，对其对其机理的研究还不彻底机理的研究还不彻底。对微波处理过程中诸如。对微波处理过程中诸如微波泄漏微波泄漏等问等问题还没有完全解决。相信在以后这些问题得到解决后，微波题还没有完全解决。相信在以后这些问题得到解决后，微波辅助萃取的发展将会得到长足的进步。辅助萃取的发展将会得到长足的进步。第二节 植物成分提取的新技术超临界萃取技术微波提取超声波提取超声波提取酶法提取半仿生提取破碎提取法超声提取技术超声提取技术概念超声提取是利用超声波超声提取是利用超声波(频率频率20KHz)20KHz)具有的机具有的机械效应、空化效应及热效应，通过增大介质分械效应、空化效应及热效应，通过增大介质分子的运动速度，增大介质的穿透力以提取植物子的运动速度，增大介质的穿透力以提取植物有效成分的技术。有效成分的技术。组织细胞变形植物蛋白变性生物分子解聚超声提取技术超声提取技术原理(机械效应)超声波在介质中的传播可以使介质质点在其传播空间内产生振动，从而强化介质的扩散、传质，即超声波的机械效应。超声波传播传播辐射压强分子摩擦微激波超声提取技术超声提取技术原理(空化效应)介质内部溶解的微气泡在超声波的作用下增大，形成共振腔，然后瞬间闭合，即超声波的空化效应。微气泡微气泡超声波增大共振腔形成植物细胞破裂瞬间闭合成分溶出介质及药材组织导导致致超声提取技术超声提取技术原理(热效应)超声波在传播过程中，声能不断被介质所吸收，并全部或大部分转化成热能，导致介质本身和植物组织温度升高，促使有效成分的溶解，这就是超声波的热效应。超声波超声波传播传播声能热能介质吸收促促使使温度升高超声提取技术超声提取技术优点提取过程不需要加热提取过程不需要加热提取过程为物理过程提取过程为物理过程溶剂用量少溶剂用量少提取物有效成分含量高提取物有效成分含量高适用于热敏物质适用于热敏物质节省能源节省能源不影响有效成分的生理活性不影响有效成分的生理活性有效成分的提取率高有效成分的提取率高利于精制利于精制酶法提取酶法提取 用纤维素酶在进行提取前进行预处理，从而使其细胞壁发生破坏，而后再进行提取的方法，能明显提高提取率和提取量。破碎提取法破碎提取法 破碎提取器使植物体在适当的溶剂中充分破碎，成匀浆状而达到提取的目的。特点快速 不需加热 省时 节能 节省溶剂空气爆破法使用爆破的方法使植物细胞壁，撕裂植物组织，使植物结构疏松，有利于溶剂的渗入，增加接触面积。作业溶剂提取法的基本原理及提取方法超临界萃取的基本原理微波提取及超声波提取的基本原理