植物药用成分提取生化制药技术讲稿.ppt
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1、关于植物药用成分提取生化制药技术第一页,讲稿共一百一十四页哦总论总论:中药提取的概念中药提取的概念提:提炼,把中药材中的成分提炼出来。提:提炼,把中药材中的成分提炼出来。取:精取,把提炼出来的有效成分分离出来。取:精取,把提炼出来的有效成分分离出来。有效成分:是指具有医疗效用和生理活性的单体物质。有效成分:是指具有医疗效用和生理活性的单体物质。无效成分:是指与有效成分共存的其他化学成分。无效成分:是指与有效成分共存的其他化学成分。第二页,讲稿共一百一十四页哦第二节第二节中草药化学成分中草药化学成分第三节第三节中药有效成分的提取方法中药有效成分的提取方法第一节第一节提取原理提取原理第四节第四节中
2、药提取新技术中药提取新技术第三页,讲稿共一百一十四页哦第一节第一节提取原理提取原理一:浸润一:浸润当溶剂与药材粉粒接触时,溶剂首先附着在粉粒当溶剂与药材粉粒接触时,溶剂首先附着在粉粒表面使之浸润,然后通过毛细管和细胞间隙进入细胞表面使之浸润,然后通过毛细管和细胞间隙进入细胞组织中,称为组织中,称为浸润浸润。溶剂只有在润湿粉粒后才能进入细。溶剂只有在润湿粉粒后才能进入细胞组织中并浸出有效成分。而溶剂能否附着于粉粒表面使胞组织中并浸出有效成分。而溶剂能否附着于粉粒表面使其润湿,决定于溶剂和约材的性质及两者之间的界面情况。其润湿,决定于溶剂和约材的性质及两者之间的界面情况。所以,一般非极性溶剂不易从
3、含多量水分的药材中浸出有所以,一般非极性溶剂不易从含多量水分的药材中浸出有效成分,必须先将药材干燥;而极性溶剂则不易从富有含效成分,必须先将药材干燥;而极性溶剂则不易从富有含油脂的药材中浸出有效成分,对于这些药材应先用适宜的油脂的药材中浸出有效成分,对于这些药材应先用适宜的溶剂脱脂,溶剂脱脂,或榨去油脂,再用水醇浸出。或榨去油脂,再用水醇浸出。第四页,讲稿共一百一十四页哦二:溶解二:溶解药材中有效成分往往被组织吸附,有一定亲和力。药材中有效成分往往被组织吸附,有一定亲和力。浸提时溶剂需对有效成分有更大的亲和力才能引起脱浸提时溶剂需对有效成分有更大的亲和力才能引起脱吸附而转入溶剂中,称为吸附而转
4、入溶剂中,称为解析作用解析作用。药材中各种成分。药材中各种成分被溶出的程度决定于所选择的溶剂和被溶出成分的性被溶出的程度决定于所选择的溶剂和被溶出成分的性质。如水为溶剂的浸提液中多含胶体物质,但乙醇提质。如水为溶剂的浸提液中多含胶体物质,但乙醇提取液中含有较少的胶质,非极性溶剂的提取液中则不取液中含有较少的胶质,非极性溶剂的提取液中则不含胶质。含胶质。溶剂进入细胞内溶解可溶性成分的速度决定于溶剂进入细胞内溶解可溶性成分的速度决定于药材和溶剂的特性。一般疏松的药材溶解的较快;用药材和溶剂的特性。一般疏松的药材溶解的较快;用乙醇为溶剂比用水溶解的速度快,因前者的穿透力强。乙醇为溶剂比用水溶解的速度
5、快,因前者的穿透力强。第五页,讲稿共一百一十四页哦三:扩散三:扩散在细胞内的溶剂溶解了大量的可溶性成分后,便造成了在细胞内的溶剂溶解了大量的可溶性成分后,便造成了细胞内外的浓度差。此时,细胞内具有较高的渗透压,故不细胞内外的浓度差。此时,细胞内具有较高的渗透压,故不停地向细胞外扩散其溶解成分,以平衡其渗透压,而溶剂又停地向细胞外扩散其溶解成分,以平衡其渗透压,而溶剂又不断的进入细胞内,如此反复,直至细胞内外浓度达到动态不断的进入细胞内,如此反复,直至细胞内外浓度达到动态平衡。在此过程中浓度差是浸提的推动力,可用平衡。在此过程中浓度差是浸提的推动力,可用Ficks第一第一扩散定律来说明:扩散定律
6、来说明:式中,式中,ds/dt为扩散速度为扩散速度;F为扩散面积,即浸出为扩散面积,即浸出药材的表面积,与粒度、表面状态有关;药材的表面积,与粒度、表面状态有关;D为扩散稀为扩散稀疏,负号表示扩散是沿浓度下降的方向进行;疏,负号表示扩散是沿浓度下降的方向进行;dc/dx为浓为浓度梯度。度梯度。第六页,讲稿共一百一十四页哦 扩散系数扩散系数D与温度等的关系可由实验按下式求得:与温度等的关系可由实验按下式求得:DRT/6Nr式中式中R为气体常数,为气体常数,T为绝对温度,为绝对温度,N为阿伏加德罗常为阿伏加德罗常数,数,r为扩散物质微粒半径,为扩散物质微粒半径,为流体粘度。为流体粘度。由上两式可见
7、,扩散速度与药材的表面积、浓由上两式可见,扩散速度与药材的表面积、浓度梯度、浸出温度成正比,而与浸提物的分子半径、度梯度、浸出温度成正比,而与浸提物的分子半径、流体粘度成反比。流体粘度成反比。第七页,讲稿共一百一十四页哦第八页,讲稿共一百一十四页哦第二节第二节中草药化学成分中草药化学成分第九页,讲稿共一百一十四页哦一、糖类一、糖类 糖类是植物光合作用的产物,多视为无效成分。糖类是植物光合作用的产物,多视为无效成分。(但有的可直接供药用:蜂蜜、饴糖、葡萄糖等。)(但有的可直接供药用:蜂蜜、饴糖、葡萄糖等。)分类:单糖类,低聚糖,多糖类。分类:单糖类,低聚糖,多糖类。第十页,讲稿共一百一十四页哦(
8、一)、单糖类:(一)、单糖类:为无色,或白色结晶粉未,味甜,易溶于水,为无色,或白色结晶粉未,味甜,易溶于水,可溶于乙醇,不溶于已醚。可溶于乙醇,不溶于已醚。第十一页,讲稿共一百一十四页哦(二)、低聚糖(二)、低聚糖:由由2-9个单糖分子成,个单糖分子成,有甜味、能溶于水,有甜味、能溶于水,难溶于或几乎不溶难溶于或几乎不溶于有机溶剂(醇沉于有机溶剂(醇沉法可除去)法可除去)第十二页,讲稿共一百一十四页哦(三)、多糖类:(三)、多糖类:是由是由10个分子以上或更多的单糖缩合而成个分子以上或更多的单糖缩合而成的高聚物(分子量很大)已失去了一般糖的高聚物(分子量很大)已失去了一般糖类的性质,多不溶于
9、水,可溶于热水生成类的性质,多不溶于水,可溶于热水生成胶体溶液(如淀粉),也不溶于乙醇等有胶体溶液(如淀粉),也不溶于乙醇等有机溶剂,无甜味。主要有:淀粉、菊糖、机溶剂,无甜味。主要有:淀粉、菊糖、粘液质、果胶、树胶等,这类成分多无生粘液质、果胶、树胶等,这类成分多无生理活性,通常作为杂质除去(醇沉法)。理活性,通常作为杂质除去(醇沉法)。第十三页,讲稿共一百一十四页哦1.淀粉淀粉多存于中药的种子、果实、根茎(如半夏、多存于中药的种子、果实、根茎(如半夏、茯苓、山药等)没有显著的药效(但可水茯苓、山药等)没有显著的药效(但可水解成葡萄糖,是一种营养物质),淀粉不解成葡萄糖,是一种营养物质),淀
10、粉不溶于水和有机溶剂。溶于水和有机溶剂。600以上的热水易糊以上的热水易糊化成粘稠状的胶状溶液,不易过滤,故含化成粘稠状的胶状溶液,不易过滤,故含淀粉较多的中药不宜用水煎煮提取。淀粉较多的中药不宜用水煎煮提取。通常作为杂质除去通常作为杂质除去可用醇沉法除去。可用醇沉法除去。第十四页,讲稿共一百一十四页哦 2菊糖菊糖 性质和淀粉类似,易溶于热水,不溶性质和淀粉类似,易溶于热水,不溶于乙醇及其它有机溶剂。中药中的菊于乙醇及其它有机溶剂。中药中的菊糖多为无效成分,亦可用醇沉法除去。糖多为无效成分,亦可用醇沉法除去。第十五页,讲稿共一百一十四页哦 3粘液质、果胶、树胶类粘液质、果胶、树胶类 均属于复杂
11、的多糖类衍生物。均属于复杂的多糖类衍生物。1.粘液质粘液质是植物细胞的正常分泌物,多是植物细胞的正常分泌物,多存在薄壁细胞中(如知母、黄柏、车前子等)存在薄壁细胞中(如知母、黄柏、车前子等)。多视为无效成分,因其水提液往往因粘稠。多视为无效成分,因其水提液往往因粘稠性大而很难过滤。性大而很难过滤。除去方法:除去方法:a.沉醇法沉醇法b.加石灰水或醋酸铅加石灰水或醋酸铅生成钙盐或生成钙盐或铅盐沉淀而除去。铅盐沉淀而除去。第十六页,讲稿共一百一十四页哦知母知母第十七页,讲稿共一百一十四页哦第十八页,讲稿共一百一十四页哦第十九页,讲稿共一百一十四页哦2.果胶果胶存在植物的果实中,具有抑菌、止存在植物
12、的果实中,具有抑菌、止血作用。血作用。3.树胶树胶是植物受伤害后所分泌出的一类保是植物受伤害后所分泌出的一类保护性胶体化合物(透明或半透明固体),护性胶体化合物(透明或半透明固体),易溶于水,不溶于有机溶剂,遇水膨胀而易溶于水,不溶于有机溶剂,遇水膨胀而形成胶体物质。形成胶体物质。也可用醇沉法除去也可用醇沉法除去第二十页,讲稿共一百一十四页哦二、氨基酸、蛋白质和酶氨基酸、蛋白质和酶1.氨基酸氨基酸动植物组织中的一种含氨有机物,动植物组织中的一种含氨有机物,为无色结晶,易溶于水为无色结晶,易溶于水,难溶于有机溶剂,多为,难溶于有机溶剂,多为有效成分。有效成分。第二十一页,讲稿共一百一十四页哦 2
13、.蛋白质蛋白质是生命的物质基础,没有蛋白质就没有生命。是生命的物质基础,没有蛋白质就没有生命。是由是由-氨基酸通过肽键结合而成的一类高分子化合物。氨基酸通过肽键结合而成的一类高分子化合物。即由一个氨基酸的羟基与另一个氨基酸的氨基脱水缩合即由一个氨基酸的羟基与另一个氨基酸的氨基脱水缩合形成肽键形成肽键CONH的链状结构。的链状结构。性质:性质:溶解性溶解性溶于水,不溶于醇等有机溶剂。溶于水,不溶于醇等有机溶剂。变性作用变性作用其水溶液加热至沸能使之凝固而沉其水溶液加热至沸能使之凝固而沉淀析出。淀析出。盐析盐析其水溶液中加入硫酸盐,使蛋白质沉淀其水溶液中加入硫酸盐,使蛋白质沉淀(但不变性)。用于蛋
14、白质的提取与提纯。(但不变性)。用于蛋白质的提取与提纯。蛋白质多视为无效成分,且易使提取液腐败和产生沉蛋白质多视为无效成分,且易使提取液腐败和产生沉淀,应尽量除去。淀,应尽量除去。除去蛋白质的方法:先醇沉,再水沉。除去蛋白质的方法:先醇沉,再水沉。第二十二页,讲稿共一百一十四页哦 3.酶酶-是一类具有催化能力的蛋白质。是一类具有催化能力的蛋白质。酶的催化作用具有专属性:酶的催化作用具有专属性:如蛋白酶可促使蛋白质水解;如蛋白酶可促使蛋白质水解;淀粉酶可使淀粉水解淀粉酶可使淀粉水解。中药提取时一般都要破坏酶的活性。中药提取时一般都要破坏酶的活性。如:清热解毒口服液中黄芩水提时如:清热解毒口服液中
15、黄芩水提时,应先将应先将水煮沸水煮沸,将水中的酶破坏后将水中的酶破坏后,再煎煮。再煎煮。酶的性质:酶的性质:能溶于水,加热或用强酸能溶于水,加热或用强酸、强碱、乙醇等、强碱、乙醇等处理时则变性凝固而失去活性。处理时则变性凝固而失去活性。第二十三页,讲稿共一百一十四页哦三、有机酸有机酸(一)、概念:(一)、概念:是植物中含有羧基的一类化合物,即将是植物中含有羧基的一类化合物,即将成熟的果实中较多,少数以游离状态存成熟的果实中较多,少数以游离状态存在外,多与金属离子钾和钠结合成盐,在外,多与金属离子钾和钠结合成盐,或与甘油结合成脂肪酸,与生物碱结合或与甘油结合成脂肪酸,与生物碱结合成盐。成盐。第二
16、十四页,讲稿共一百一十四页哦(二)、分类:1.脂肪族有机酸脂肪族有机酸为带羧基的脂肪族化合物:为带羧基的脂肪族化合物:分为高级脂肪酸和低级脂肪酸。分为高级脂肪酸和低级脂肪酸。如:巴豆酸、乌头酸、草酸等。如:巴豆酸、乌头酸、草酸等。2.芳香族有机酸芳香族有机酸为含芳香环的羧基化合物:为含芳香环的羧基化合物:如:水杨酸、苯甲酸、桂皮酸等。如:水杨酸、苯甲酸、桂皮酸等。3.萜类有机酸萜类有机酸为萜类化合物:为萜类化合物:如:甘草酸、如:甘草酸、松香酸等。松香酸等。第二十五页,讲稿共一百一十四页哦(三)性质:1中药中的一般低级脂肪酸易溶于水和乙中药中的一般低级脂肪酸易溶于水和乙醇,难溶于亲脂性有机溶剂
17、。醇,难溶于亲脂性有机溶剂。2高级脂肪酸及芳香族有机酸易溶于有机高级脂肪酸及芳香族有机酸易溶于有机溶剂而难溶于水。溶剂而难溶于水。3有机酸盐一般能溶于水而难溶于有机溶有机酸盐一般能溶于水而难溶于有机溶剂。剂。第二十六页,讲稿共一百一十四页哦(四)(四)提取分离方法:提取分离方法:1.利用有机酸与碱生成盐能溶于水而提取。利用有机酸与碱生成盐能溶于水而提取。2.游离酸溶于有机溶剂而难溶于水而分离。游离酸溶于有机溶剂而难溶于水而分离。有机酸多视为有效成分。有机酸多视为有效成分。如:水杨酸有杀菌、解热镇痛作用,金如:水杨酸有杀菌、解热镇痛作用,金银花中的绿原酸有抑菌作用。银花中的绿原酸有抑菌作用。第二
18、十七页,讲稿共一百一十四页哦四、油脂和蜡油脂和蜡(一)油脂(一)油脂是高级脂肪酸的甘油酯所组成的混合物。是高级脂肪酸的甘油酯所组成的混合物。植物中的油脂主要存在种子中,其它器官含量较少,植物中的油脂主要存在种子中,其它器官含量较少,如薏苡仁醋。如薏苡仁醋。性质:性质:1.溶于水,而易溶于石油醚,苯等非极性有机溶剂。溶于水,而易溶于石油醚,苯等非极性有机溶剂。2.难溶于冷醇,易溶于热醇中,冷后易析出。(回流提取难溶于冷醇,易溶于热醇中,冷后易析出。(回流提取比渗漉提取的油脂多)比渗漉提取的油脂多)3.油脂没有挥发性油脂没有挥发性将油脂滴在滤纸上,留有持久性的透将油脂滴在滤纸上,留有持久性的透明油
19、迹,加热也不消失。(可与挥发油区别)明油迹,加热也不消失。(可与挥发油区别)4.油脂的酸败油脂的酸败油醋放久后,易发生水解,产生丙烯醛,油醋放久后,易发生水解,产生丙烯醛,而产生腐臭味。而产生腐臭味。第二十八页,讲稿共一百一十四页哦(二)蜡(二)蜡是由高级脂肪酸与高级一元醇结合而成的脂。广泛是由高级脂肪酸与高级一元醇结合而成的脂。广泛存在于植物的茎、叶、树干、果实中。存在于植物的茎、叶、树干、果实中。性质:常温下为固体,可溶于热醇中。性质:常温下为固体,可溶于热醇中。第二十九页,讲稿共一百一十四页哦(三)除去方法(三)除去方法油脂和蜡一般视为无效成分,在制成液体油脂和蜡一般视为无效成分,在制成
20、液体制剂时会影响成品的澄明度,在提取过程制剂时会影响成品的澄明度,在提取过程中要进行脱脂除油处理。中要进行脱脂除油处理。(例如渗漉液用珍珠岩助滤剂除油,用膜(例如渗漉液用珍珠岩助滤剂除油,用膜分离除去油性成分,)分离除去油性成分,)蜡与油脂不同的是不易酸败,高温时不产蜡与油脂不同的是不易酸败,高温时不产生丙稀醛臭味。生丙稀醛臭味。第三十页,讲稿共一百一十四页哦五、树脂五、树脂1.概述:概述:是植物组织内树脂道分泌的渗出物。是植物组织内树脂道分泌的渗出物。(植物的茎干用刀切割使树脂不断向外渗(植物的茎干用刀切割使树脂不断向外渗出,开始渗出的是液体,露于空气中干燥出,开始渗出的是液体,露于空气中干
21、燥后变成半透明的或半固体的物质,如乳香、后变成半透明的或半固体的物质,如乳香、没药。)没药。)第三十一页,讲稿共一百一十四页哦2.性质:性质:易碎,不溶于水,可溶于醇及其它有机溶剂,在碱性易碎,不溶于水,可溶于醇及其它有机溶剂,在碱性溶液中能部分溶解或完全溶解,加酸时又沉淀析出。溶液中能部分溶解或完全溶解,加酸时又沉淀析出。有效成分:血竭、乳香、没药等有活血止疼,散瘀有效成分:血竭、乳香、没药等有活血止疼,散瘀生肌作用。生肌作用。无效成分:大多数中药中含有少量树脂,会影响其无效成分:大多数中药中含有少量树脂,会影响其它成分的提纯,应将其除去。它成分的提纯,应将其除去。3.除去方法:除去方法:醇
22、提液回收乙醇后,加水沉淀,因树脂不溶于水而析出醇提液回收乙醇后,加水沉淀,因树脂不溶于水而析出水沉。水沉。第三十二页,讲稿共一百一十四页哦六、挥发油挥发油 挥发油是一类经水蒸汽蒸馏出的与水不相挥发油是一类经水蒸汽蒸馏出的与水不相混合的挥发油成分的总称。混合的挥发油成分的总称。性质:性质:挥发油多为无色或淡黄色的透明油挥发油多为无色或淡黄色的透明油状液体,具香气,常温下能挥发,在水中状液体,具香气,常温下能挥发,在水中溶解度很小,易溶于有机溶剂及脂肪中溶解度很小,易溶于有机溶剂及脂肪中多视为有效成分。多视为有效成分。提取方法提取方法:水蒸汽蒸馏法。水蒸汽蒸馏法。第三十三页,讲稿共一百一十四页哦
23、七、生物碱生物碱 生物碱具有明显的生理活性,是中草药中的一类重生物碱具有明显的生理活性,是中草药中的一类重要有效成分。要有效成分。第三十四页,讲稿共一百一十四页哦1.性质:生物碱多具碱性,能与酸结合成盐,多生物碱多具碱性,能与酸结合成盐,多为无色晶体,味苦。为无色晶体,味苦。游离生物碱一般不溶于或难溶于水,能游离生物碱一般不溶于或难溶于水,能溶于醇,氯仿等有机溶剂。溶于醇,氯仿等有机溶剂。生物碱盐则可溶于水或乙醇,不溶或难生物碱盐则可溶于水或乙醇,不溶或难溶于氯仿,乙醚等有机溶剂。溶于氯仿,乙醚等有机溶剂。(因中药成分多以生物碱盐的形式存在,(因中药成分多以生物碱盐的形式存在,故水提、醇提、醇
24、沉、水沉均不会损耗其故水提、醇提、醇沉、水沉均不会损耗其成分)。成分)。第三十五页,讲稿共一百一十四页哦2.提取方法提取方法水提法(煎煮法、酸水提取法)水提法(煎煮法、酸水提取法)醇提法(渗漉法、回流法)醇提法(渗漉法、回流法)离子交换树脂法离子交换树脂法其它方法:其它方法:水蒸汽蒸馏法水蒸汽蒸馏法含挥发性的生物碱。含挥发性的生物碱。升化法升化法如茶叶中的咖啡碱。如茶叶中的咖啡碱。第三十六页,讲稿共一百一十四页哦八、苷类苷类苷类也具有广泛的生理活性,也是一类苷类也具有广泛的生理活性,也是一类重要的有效成分,苷类是一类由糖与非重要的有效成分,苷类是一类由糖与非糖化合物通过苷键结合而成的有机化合糖
25、化合物通过苷键结合而成的有机化合物,苷类易被稀酸或酶水解后生成苷元物,苷类易被稀酸或酶水解后生成苷元和糖(如黄芩苷)。和糖(如黄芩苷)。第三十七页,讲稿共一百一十四页哦【来来源源】唇形科植物黄芩根,并头草叶和根,紫葳科木唇形科植物黄芩根,并头草叶和根,紫葳科木蝴蝶叶和茎皮,车前科植物大车前叶。我国黄芩中的含量蝴蝶叶和茎皮,车前科植物大车前叶。我国黄芩中的含量为为12%-17%。第三十八页,讲稿共一百一十四页哦第三十九页,讲稿共一百一十四页哦【提取工艺提取工艺】取黄芩,加水煎煮或用水加热回流取黄芩,加水煎煮或用水加热回流提取,合并煎液或提取液,部分浓缩,用盐酸调节提取,合并煎液或提取液,部分浓缩
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