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第六章 中药的浸提、分离与精制. 第一节 概 述. 一、药材成分与疗效 有效成分 : 起主要药效的物质。 辅助成分 : 本身无特殊疗效,但能增强或缓和有效成分作用的物质。或指有利于有效成分的浸出或增强制剂稳定性的物质。 无效成分 : 无生物活性,不起药效的物质。 组织物质 : 构成药材细胞或其他的不溶性物质。. 二、中药浸提、分离与精制的目的 尽量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。 减少服用量。 增加制剂的稳定性。 提高疗效。. 第二节 中药的浸提. 一、 中药浸提的过程 * 浸润与渗透阶段 * 解吸与溶解阶段 *
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第一节 概 述 一、药材成分与疗效 • 有效成分:起主要药效的物质。 • 辅助成分:本身无特殊疗效,但能增强或缓和有效成分作用的物质。或指有利于有效成分的浸出或增强制剂稳定性的物质。 • 无效成分:无生物活性,不起药效的物质。 • 组织物质:构成药材细胞或其他的不溶性物质。
二、中药浸提、分离与精制的目的 • 尽量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。 • 减少服用量。 • 增加制剂的稳定性。 • 提高疗效。
第二节 中药的浸提 一、中药浸提的过程* • 浸润与渗透阶段* • 解吸与溶解阶段* • 浸出成分扩散阶段*
扩散公式 ds=-DF.dc/dx.dt • dt:扩散时间 • ds: dt 时间内物质的扩散量 • F:扩散面积,代表药材的粉碎度 • dc/dx:浓度梯度 • D:扩散系数 D=RT/N 6πγη • - :扩散趋向平衡时浓度降低
二、影响浸提的因素 • ①药材粒度:适宜粒度。 不宜用过细粉末:①吸附作用增强,影响扩散速度。②浸出杂质多。③操作困难。 • ②药材成分:小分子成分易浸出,易溶性物质易浸出。 • ③浸提温度:温度升高,浸出效果提高,制剂稳定性好;浸出杂质增多,易出现沉淀或浑浊,影响制剂质量和稳定性;使不耐热成分、挥发性成分分解、变质或挥发散失。 • ④浸提时间:时间长,浸出完全,但扩散平衡后,时间不起作用;杂质浸出多,某些成分分解;水为溶剂时长期浸泡易霉变。
⑤浓度梯度:扩散作用的主要动力,不断搅拌、经常更新溶剂、强制浸出液流动、采用流动溶剂渗漉法增大浓度梯度,提高浸出效果。⑤浓度梯度:扩散作用的主要动力,不断搅拌、经常更新溶剂、强制浸出液流动、采用流动溶剂渗漉法增大浓度梯度,提高浸出效果。 • ⑥溶剂pH:调节适宜pH,有助于药材中某些弱酸、弱碱性有效成分在溶剂中的解吸和溶解。例:生物碱---弱酸性溶媒。 • ⑦浸提压力:加压可加速润湿渗透过程,利于浸出成分的扩散。但对组织松软的药材、容易浸润的药材,加压对浸出影响不大;药材组织内已充满溶剂后,加压对扩散速度无影响。 • ⑧新技术的应用:超声波技术、脉冲浸提技术等。
三、常用浸提溶剂 • 水 • 乙醇 • 乙醚 • 石油醚 • 氯仿 • 丙酮 • 脂肪油 • 甘油与丙二醇
水 • 极性大、溶解范围广、经济易得。 • 浸出成分:生物碱盐类、苷、苦味质、有机酸盐、鞣质、蛋白质、糖、树胶、色素、多糖类、酶、少量挥发油。 • 缺点:浸出范围广,选择性差,易浸出大量无效成分造成制剂困难,引起有效成分水解或发生化学变化。
乙 醇 • 半极性溶剂,既能溶解一些水溶性成分,又能溶解一些脂溶性成分。 • >90% 挥发油、有机酸、树脂、叶绿素等 50%~70% 生物碱、苷类等 <50% 苦味质、蒽醌苷类等 >40% 可延缓酯类、苷类等成分水解 20% 具防腐作用 • 缺点:具药理作用,价昂易燃。
丙 酮 • 脱脂溶媒,脱水剂。新鲜动物药材脱水、脱脂。 • 具防腐作用。 • 易挥发、燃烧,有一定毒性。
四、浸提辅助剂 作用:提高浸提效能,增加浸提成分的溶解度,增加制剂的稳定性,去除或减少某些杂质。 • 酸:硫酸、盐酸、醋酸、酒石酸、枸橼酸等--促进生物碱浸出,使有机酸游离便于有机溶剂浸提,提高部分生物碱稳定性,除去酸不溶性杂质。 • 碱:氨水、碳酸钙、氢氧化钙、碳酸氢钠等--增加有效成分的溶解性和稳定性。甘草、远志- -氨水 • 表面活性剂:降低界面张力,促进药材表面的润湿性。
五、常用浸提方法与设备 • 煎煮法 • 浸渍法 • 渗漉法 • 回流法 • 超临界流体提取法 • 超声波提取法 • 半仿生提取法
煎煮法 • 适用范围:有效成分溶于水,对湿、热稳定。 • 方法:常压、加压、减压 • 设备 小量生产----敞口倾斜式夹层锅、不锈钢罐 大生产----多功能提取罐
浸渍法 • 适用范围:有效成分遇热易挥发和易破坏药材;粘性物质的浸出。 • 方法:冷浸法、热浸法、重浸法 • 设备 浸渍器:不锈钢罐、搪瓷罐 压榨器:螺旋压榨机(小)、水压机(大)
渗漉法 • 适用范围:除非组织药材(如乳香、没药、芦荟等因遇溶媒易软化成团,堵塞孔隙使溶媒无法均匀的通过)外的药材。 • 方法:单渗漉法、重渗漉法、加压渗漉法、逆流渗漉法。 • 设备 圆锥形渗漉筒(溶媒:水,膨胀性大) 圆柱形渗漉筒(膨胀性小) 陶缸
单渗漉法 • 药材粉碎 润湿 装筒 排气 浸渍 渗漉 • 粉碎:中粉或粗粉 • 润湿:约药材1倍量,充分润湿、膨胀。 • 装筒:先垫脱脂棉,层层平压,松紧适度,上盖滤纸或纱布并压玻珠或瓷块。装量为2/3容积。 • 排气:先开出口,再添溶剂。 • 浸渍:浸没药面数厘米,加盖放置24~48h。 • 渗漉:一般,1000g药材,1~3ml(或3~5ml)/min,收集85%初漉液另存,续漉液浓缩后与之合并。
回流法 • 适用范围:不适于受热易破坏药材。 • 方法: 1.回流热浸法--圆底烧瓶 冷凝管 溶剂只能循环使用,需更新2-3次 ,用量多。 2.回流冷浸法--索氏提取 循环回流冷浸装置 溶剂既可循环使用又能不断更新,用量少。
水蒸气蒸馏法 • 适用范围:具挥发性,能随水蒸气蒸馏而不被破坏,遇水不发生反应,又难溶或不溶于水的化学成分的提取、分离。 • 方法:共水蒸馏法(直接加热法)、通水蒸气蒸馏法、水上蒸馏法。 • 基本原理:道尔顿定律。相互不溶也不起化学作用的液体混合物的蒸气总压,等于该温度下各组分饱和蒸气压(分压)之和。
超临界流体提取法 • 方法原理:利用超临界流体在Tc与Pc附近具有特殊性能进行的一种提取分离技术。 • 超临界流体:指处于临界温度(Tc)与临界压力(Pc)以上的流体。同时具有液体和气体的双重特性,密度接近于液体,黏度接近于气体。 • SCFE-CO2:极性小,适合非极性或极性小的化合物的提取。 • 夹带剂(改性剂、携带剂、调节剂):乙醇、甲醇等。
操作过程 超临界流体的压缩 提取 减压 分离 • 特点 1.近室温操作,防止对热不稳定成分被破坏或逸散。 2. 几乎不用有机溶剂,无残留,对环境无污染,产品符合卫生标准。 3.提取效率高,操作周期短,节约能源。 4.局限性:较适于亲脂性、分子量较小物质的萃取, 极性大、分子量大:+夹带剂 高压 设备一次性投资大,普及受到限制。
半仿生提取法 • 自 学
超声波提取法 • 自 学
一、分 离 • 沉降分离法 原理:固体物与液体介质密度差异悬殊,固体物依靠自身重量自然下沉,用虹吸法吸取上清液,使固-液分离。 重力 • 离心分离法 原理:利用不同物质密度差。 离心力 • 滤过分离法 悬浮液通过多孔介质(滤材)时,固体粒子被截留,液体经介质孔道流出,使固-液分离。
滤过分离法 机理 ①过筛作用:>滤材的孔径,微粒被截留在介质表面,介质起了筛网的作用。 ②表面过滤(饼层过滤): <介质孔隙微粒,开始滤液浑浊,颗粒在孔道内“架桥” ,形成滤饼,滤液通过,大于间隙的微粒被截留。 ③深层滤过: <介质孔隙微粒,由于静电及分子力的作用吸附在孔道壁而被截留在滤器深层。 实际操作中,常加助滤剂或絮凝剂,改善滤渣性能,提高滤速。此外,常“回滤”使药液易滤至澄清。
影响滤过速度的因素 V/t=Pπr4/8ηl V/t:滤过速度 滤渣两侧压力差(P) ----正比 加压或减压 滤器面积( πr2)----正比 滤材和滤饼毛细管半径(r):正比 毛细管长度(l):反比 预滤减少滤渣层厚度 动态滤过 料液粘度( η):反比 趁热滤过或保温滤过 先滤清液 加助滤剂
滤过方法与设备 ①常压滤过:玻璃漏斗、搪瓷漏斗等 ②减压滤过:布氏漏斗、垂熔玻璃滤器 ③加压滤过:压滤器、板框压滤机 ④薄膜滤过
薄膜滤过 • 微孔滤膜滤过 截留粒径范围:0.02~10μm 滤除:细菌和细小悬浮颗粒 用途:精滤、热敏药物除菌、制备高纯水 • 超滤 含义:在透过溶剂的同时,透过小分子溶质,截留大分子溶质,截留粒径范围:1~20nm,相当于分子量为300~300 000的各种蛋白质分子和相应粒径的胶体微粒。 截留粒径范围:1~20nm 滤除:细菌、微粒、大分子杂质 用途:1-3万分子—制备注射用水、输液、中药注射液 5-7万分子—制备口服液和固体制剂
二、精制 • 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 • 大孔树脂吸附法
水提醇沉法* • 含义:先以水为溶剂提取药材有效成分,再用不同浓度乙醇沉淀除去提取液中杂质的方法。 • 原理:利用中药中的大多数成分易溶于水和醇的特性,用水提出,并将提取液浓缩,加入适当的乙醇或水反复数次沉降,除去其不溶解的物质,最后制得澄明的液体。
工艺设计依据 ①药材成分在水和乙醇中的溶解性。 含醇量50%~60% 除淀粉、多糖等杂质 > 75% 除蛋白质等杂质 >80% 除蛋白质、多糖、无机盐等杂质 ②根据工业生产的实际情况。
操作方法 药材水提--浓缩至1:1或1:2--加95%乙醇-- 冷藏--去除杂质
醇量的计算 χ=C2V/(C1-C2) χ: 需加入浓乙醇体积(ml) V:浓缩药液体积(ml) C1:浓乙醇的含醇量(%) C2:所需达到的含醇量(%)
生产中:称重法 Cg/g%=0.7958×Cml/ml/[d+(0.7958-d)×Cml/ml]×100% d: 醇沉温度下浓缩药液的密度 加回收乙醇后:C4=C2V2/(V1+V2) χ= (V1+V2)× (C3-C4) /(C1-C3)
醇提水沉法 • 含义:先以适宜浓度的乙醇提取药材成分,再用水除去提取液中杂质的方法。 • 适用对象:蛋白质、粘液质、多糖等杂质较多药材的提取精制。
盐析法 • 含义:在含某些高分子物质的溶液中加入大量无机盐,使其溶解度降低沉淀析出,而与其他成分分离的一种方法。 • 原理:高浓度的盐才能降低蛋白质溶解度,并使之沉淀。 • 常用盐:硫酸铵、硫酸钠、氯化钠等