第二章提取分离课件

第二章提取分离

2课时提取分离简介中药成分复杂多样，而其中的有效成分往往含量有限，从0.001%到5－6%不等（个别有效成分含量高达20%以上）。无论是制剂需要还是研究需要，都必须先提取出有效成分。因此，中药化学成分的提取技术至关重要。提取一般指用适宜的溶剂和适当的方法，将原药材中的有效成分尽可能完全地提出的一个过程。分离：去粗取精，将所需成分分开的过程一、天然产物常用提取方法常用提取方法：溶剂提取法、水蒸气蒸馏法、升华法。其中，溶剂提取法应用最广。2、溶剂提取法的原理“相似相溶”原理：化合物具有极性或非极性，一般易溶于极性相当的溶剂，而难溶解于极性差别大的溶剂。糖、食盐溶于水（极性），不溶于油（弱极性）；油类多互溶，油田工人洗工作服先用汽油洗（油污），提取过程：溶剂、溶质扩散、渗透作用3、物质极性的判断分子大小、分子基团性质、结合状态1）分子基团性质：极性基团-----OH、--COOH、糖基等含氧非极性基团---脂键，烃基、碳链等2）、分子大小：葡萄糖----淀粉均为多-OH；甲醇—乙醇---丁醇戊醇，愈大愈小3）结合状态：与极性化合物结合极性增强，非极性降低，反之有机化合物分子结构中亲水性基团多，其极性大而疏于油；有的亲水性基团少，其极性小而疏于水。氯仿、苯和石油醚是烃类或氯烃衍生物，分子中没有氧，属于亲脂性强的溶剂。甲醇、乙醇是亲水性比较强的溶剂，分子比较小，所以能够和水任意混合。丁醇和戊醇分子中虽都有羟基，但分子大，与水性质也就逐渐疏远。所以它们能彼此部分互溶，在它们互溶达到饱和状态之后，丁醇或戊醇都能与水分层。分类常用溶剂分为水、有机溶剂两大类。水是；相对极性较弱的有机溶剂也根据极性不同分为亲水性有机溶剂和亲脂性有机溶剂两类。三类：水：典型的极性溶剂亲水性有机溶剂亲脂性有机溶剂1）水：一种强的极性溶剂

优点：经济、安全使用方式：纯水、酸水、碱水等，提取种类：中亲水性的成分，如无机盐、糖类、分子不太大的多糖类、鞣质、氨基酸、蛋白质、有机酸盐、生物碱盐及甙类等都能被水溶出缺点：1）浓缩困难，2）提取易酶解甙类成分，且易霉坏变质。某些含果胶、粘液质类成分的中草药，其水提取液常常很难过滤。（3）亲脂性的有机溶剂：一般是指与水不能混溶的有机溶剂，如石油醚、苯、氯仿、乙醚、乙酸乙酯、二氯乙烷等。优点：1）选择性针对性强，杂质较少2）沸点低，易浓缩回收缺点：1）挥发性大，多易燃（氯仿除外），一般有毒，价格较贵，不安全2）穿透力较弱，提取需要长时间，解决办法，可考虑用乙醇等提取后再提取，大量提取中草药原料时，直接应用这类溶剂有一定的局限性。5、影响提取的因素

药材的粒度:温度：一般温度高，溶解度大，扩散速度快，有利于提取。浓度差：增大浓度差的方法是：搅拌、换溶剂、渗漉。时间：提取需要时间，但却不是越长越好。不能一味延长提取时间。药材的新鲜程度：新鲜的药材，难用有机溶剂提取时，宜干燥药材。同理，用水提取含有大量油脂类的药材时，应首先考虑脱脂。6、各种溶剂提取法

浸渍法、渗漉法、煎煮法、回流提取法、连续回流提取法

2）渗漉法渗漉法是将中草药粉末装在渗漉器中，从渗漉筒的上端不断添加新溶剂，使其渗透过药材，自上而下从渗漉器下部流出浸出液的一种浸出方法。这个过程叫渗漉。用渗漉筒提取中药有效成分的方法叫渗漉法。小当量溶剂渗进药粉溶出成分比重加大而向下移动时，上层的溶液或稀浸液便置换其位置，造成良好的浓度差，使扩散能较好地进行，故浸出效果优于浸渍法。但应控制流速，在渗渡过程中随时自药面上补充新溶剂，使药材中有效成分充分浸出为止。或当渗滴液颜色极浅或渗涌液的体积相当于：原药材重的10倍时，便可认为基本上已提取完全。在大量生产中常将收集的稀渗淮液作为另一批新原料的溶剂之用。应用：常以水或者乙醇为溶剂，适宜于挥发性成分、热不稳定性成分、含淀粉、糖类或树胶多的成分的提取。缺点是：时间长、溶剂用量大、3）煎煮法煎煮法是我国最早使用的传统的浸出方法。在砂锅（陶瓷锅、搪瓷锅、玻璃锅、铝锅、铜锅、不锈钢锅均可）加入水没过药材粗粉，加热至沸30－60分钟，趁热过滤；滤渣进行二次煎煮，方法同前。合并再次煎煮液，提取液可直接服用或再做处理。优点：简便易行，提取效率比冷浸法高，可溶出大部分有效成分。缺点：挥发性成分及有效成分遇热不稳定的不适用，多糖类药液粘稠难过虑4）回流提取法：应用有机溶剂加热提取，需采用回流加热装置，以免溶剂挥发损失。小量操作时，可在圆底烧瓶上连接回流冷凝器。瓶内装药材约为容量的50％，溶剂浸过药材表面约1～2cm。在水浴中加热回流，一般保持沸腾约：小时小放冷过滤，再在药渣中加溶剂，作第二、三次加热回流分别约半小时，或至基本提尽有效成分为止。此法提取效率较冷浸法高，大量生产中多采用连续提取法。5）连续回流提取法：应用挥发性有机溶剂提取中草药有效成分，不论小型实验或大型生产，均以连续提取法为好，而且需用溶剂量较少，提取成分也较完全。实验室常用脂肪提取器或称索氏提取器。缺点：连续提取法，一般需数小时才能提取完全。提取成分受热时间较长，遇热不稳定易变化的成分不宜采用此法。索氏提取器及连续回流实验装置：冷凝器A:作用，冷凝上升的溶剂蒸汽为液体，提取器B：存放提取的滤纸筒，并起临时收集滤液（提取液），延长提取时间，有利于溶剂浸满药材，虹吸管的作用：若直流下来，溶剂难以浸满药材不利于完全提取。收集器C：烧瓶，收集器，溶剂供应器二者的区别回流提取法：溶剂冷凝后回流而提取，提取液不更换，连续回流提取法：1）溶剂也冷凝后回流而提取2）提取液不断更换，一是虹吸管不断将提取液吸走，二是冷凝回流的溶剂不断滴入水蒸气蒸馏法

适用于能随水蒸气蒸馏而不被破坏的中草药成分的提取。此类成分的沸点多在100℃以上，与水不相混溶或仅微溶，且在约100℃时存一定的蒸气压。当与水在一起加热时，其蒸气压和水的蒸汽压总和为一个大气压时，液体就开始沸腾，水蒸气将挥发性物质一起带出。例如中草药中的挥发油，某些小分子生物碱——麻黄碱、萧碱、槟榔碱，以及某些小分子的酚性物质。升华法：固体物质受热不经过熔融，直接变成蒸汽，遇冷后又凝固为固体化合物，称为升华。中草药中有一些成分具有升华的性质，可以利用升华法直接自中草药中提取出来。如樟脑、咖啡因。提取方法新技术超临界流体萃取技术超声提取技术微波萃取技术酶法半仿生提取法破碎提取法超临界流体萃取技术临界温度(Tc)：气体高于该温度时，任何压缩不能使其变为液体，临界压力（Pc）：在临界温度下，气体能被液化的最低压力超临界状态：温度及压力均处于临界点以上的液体所处的状态超临界流体：温度及压力均处于临界点以上的液体，特征：它基本上仍是一种气态,但又不同于一般气体，具有高密度（比气体大2~4倍，近于液体）、低粘度（近于气体）、高扩散力（扩散系数比液体大10~100倍）超临界流体萃取(简称SCFE)是一种以超临界流体(简称SCF)代替常规有机溶剂对中草药有效成分进行萃取和分离的新型技术。原理：超临界流体萃取分离过程的原理是利用超临界流体的溶解能力与其密度（随压力和温度改变而改变）的关系，即利用压力和温度的改变使超临界流体溶解能力发生改变而进行的。超临界流体萃取的优点：超临界流体萃取与化学法萃取相比有以下突出的优点：最大的优点是可以在近常温的条件下提取分离(35-40℃)及CO2气体笼罩下进行提取，有效地防止了热敏性物质的氧化和逸散。因此，在萃取物中保持着药用植物的全部成分，而且能把高沸点，低挥发度、易热解的物质在其沸点温度以下萃取出来；(2)使用SFE是最干净的提取方法,由于全过程不用有机溶剂,因此萃取物绝无残留溶媒,同时也防止了提取过程对人体的毒害和对环境的污染,是100%的纯天然；

(3)萃取和分离合二为一，当饱含溶解物的CO2-SCF流经分离器时，由于压力下降使得CO2与萃取物迅速成为两相（气液分离）而立即分开，不仅萃取效率高而且能耗较少，节约成本；(4)CO2是一种不活泼的气体,萃取过程不发生化学反应,且属于不燃性气体,无味、无臭、无毒，故安全性好；

(5)CO2价格便宜，纯度高，容易取得，且在生产过程中循环使用，从而降低成本；

(6)压力和温度都可以成为调节萃取过程的参数。通过改变温度或压力达到萃取目的。压力固定，改变温度可将物质分离；反之温度固定，降低压力使萃取物分离，因此工艺简单易掌握，而且萃取速度快。7、提取液的浓缩

常用蒸发和蒸馏两种方法进行浓缩，基本原理：将提取液中的溶剂气化减少，从而达到浓缩的目的。基本方法是增大接触面积、加热近沸或至沸使水气化而浓缩。需要注意防止锅底发生粘、糊、焦，需要不断地热、看、搅1）蒸发：适于水提取液的浓缩2）蒸馏：将液体加热至沸腾，使液体变为蒸气，然后使蒸气冷却再凝结为液体而得以回收，这两个过程的联合操作称为蒸馏。分为常压蒸馏和减压蒸馏，常压蒸馏就是一般状况下的蒸馏，减压蒸馏技术就是利用水泵或者油泵抽气使得蒸馏体系气压降低，从而让液体沸点都降低的技术。这个技术使得那些沸点较高的物质分离条件变得可行而且不那么苛刻了优点：液体沸点降低3）应用（1）分离液体混合物，仅对混合物中各成分的沸点有较大的差别时才能达到较有效的分离；（2）测定纯化合物的沸点；（3）提纯，通过蒸馏含有少量杂质的物质，提高其纯度；（4）回收溶剂，或蒸出部分溶剂以浓缩溶液。二、有效成分的分离和纯化常用溶剂概述：石油醚、环己烷、苯、氯仿、乙醚、乙酸乙酯、正丁醇、丙酮、乙醇、甲醇、氺。极性：小————→大，亲脂性：大←——小，亲水性：小————→大，1：比水重的有机溶剂：氯仿2、与水分层的有机溶剂：环己烷→正丁醇3、与水分层极性最大的有机溶剂：正丁醇4、与水可任意混溶的有机溶剂：丙酮、乙醇、甲醇5、极性最大的有机溶剂：甲醇6、极性最小的有机溶剂：环己烷7、介电最小的有机溶剂：石油醚8、常用来从水中萃取苷类、水溶性生物碱类的有机溶剂：正丁醇9、溶解范围最广的有机溶剂：乙醇（一）、系统溶剂分离法3~4种溶剂，极性由低到高，程序复杂由低极性到高极性分步对总提取物进行提取分离。总提取物中各组分依其在不同极性溶剂中溶解度的差异二得到分离。应用：此法在微量成分、结构性质相似成分的分离分化收到限制，但仍是研究不明产物的最常用的方法中药成分及其较适用的提取溶剂中药成分的极性中药成分的类型适用的提取溶剂强亲脂性（极性小）挥发油、脂肪油、蜡、脂溶性色素、甾醇类、某些苷元石油醚、己烷亲脂性苷元、生物碱、树脂、醛、酮、醇、醌、有机酸、某些苷类乙醚、氯仿中等极性小中

大某些苷类（如强心苷等）

某些苷类（如黄酮苷等）

某些苷类（如皂苷、蒽醌苷等）氯仿：乙醇（2:1）

乙酸乙酯

正丁醇亲水性极性很大的苷、糖类、氨基酸、某些生物碱盐丙酮、乙醇、甲醇强亲水性蛋白质、粘液质、果胶、糖类、氨基酸、无机盐类水（二）、两相溶剂萃取法原理：利用混合物中各成分在两相互不相溶的溶剂中分配系数的不同而实现分离。萃取时如果各成分在两相溶剂中分配系数相差越大，则分离效率越高。如果在水提取液中的有效成分是亲脂性的物质，一般多用亲脂性有机溶剂，如苯、氯仿或乙醚进行两相萃取，如果有效成分是偏于亲水性的物质，就需要用弱亲脂性的溶剂，例如乙酸乙酯、丁醇等。还可以在氯仿、乙醚中加入适量乙醇或甲醇以增大其亲水性。提取黄酮类成分时，多用乙酸乙脂和水的两相萃取。提取亲水性强的皂甙则多选用正丁醇、异戊醇和水作两相萃取。不过，一般有机溶剂亲水性越大，与水作两相萃取的效果就越不好，因为能使较多的亲水性杂质伴随而出，对有效成分进一步精制影响很大。相关概念分配系数K值（即分配比）：溶质在两相溶剂中的分配平衡后浓度之比（K）在一定温度及压力下为一常数分离难易与分离因子：分离因子可以表示分离的难易。分离因子可定义为A、B两种溶质在同一溶剂系统中分配系数的比值。工作中，尽量选择分离因子值大的溶剂系统，以求简化分离过程，提高分离效率。萃取溶剂的选择及注意事项：1萃取溶剂与原溶剂互不相溶较好的分层2、有效成分（或杂质）在萃取溶剂中应有较大的溶解度，即二者的分配系数有一定的差别3、乳化：剧烈摇动、两相比重差小、表面张力小、存在表面活性剂等易形成乳化现象。1、逆流连续萃取法：

是一种连续的两相溶剂萃取法。为克服使用分液漏斗多次萃取的操作麻烦，可采用连续萃取器。这一仪器利用两溶剂的比重不同，自然分层和分散相液滴穿过连续相溶剂时发生传质。原理：利用萃取液与提取液相对密度的差异，以相对密度小的液体为移动相，以相对密度大的液体为固定相，当移动相穿过相对密度大的固定相时，提取液中的不同成分分溶于两相容剂中而达到分离。2、逆流分配法逆流分配法（CCD）：又称逆流分溶法、逆流分布法或反流分布法，与两相溶剂逆流萃取法原理一致，对于分离具有非常相似性质的混合物效果较好。说明：1）每一步的上层液移入下一管2）每一步1号管加入新溶剂3）移入顺序，先移最末管4）每一步加入一个新管5）在上层液分配系数大的物质移动速度快，并逐渐扩大距离6）每一步每一管留取下层液，上层液移入下一层同时得到上一管上层液7）由于分配系数不同，物质A、B逐渐在上层液或下层液集中，并逐渐扩大与另一物质的浓度差，8）经过多次位移后，每一成分都会有自己最高浓度的某一管，而此管中另一物质含量相比较低操作技术：1）首先将选定的两相溶剂互相振摇，使彼此互相饱和放置后分层使用，2）预分离的混合物浓度不宜过高，因为稀溶液中其分配系数比较稳定，易达到理想的效果。3）操作中大多采用等体积两相溶剂的方式，4）分配后，通常将每管中两相用色谱检查，根据各管内两相溶剂中含有成分相同部分合并。逆流分配法对于分离具有非常相似性质的混合物，往往可以取得良好的效果。但操作时间长，萃取管易因机械振荡而损坏，消耗溶剂亦多，应用上常受到一定限制物质A、B，质量均为1，其中

分配系数（K）=物质的上层液浓度/下层液浓度

Ka上=0.9Ka下=0.1，

Kb上=0.1Kb下=0.9

进行逆流分配溶剂层物质0号管1号管溶剂层物质0号管1号管2号管初始上KA0上KA00.9KB0KB00.1下KA1下KA0.10KB1KB0.90加液分层上KA0.9上KA0.090.81KB0.1KB0.090.01下KA0.1下KA0.010.09KB0.9KB0.810.09移液后上KA0.9上KA00.09KB0.1KB00.09下KA0.10下KA0.010.090.81KB0.90KB0.810.090.01溶剂层物质0号管1号管2号管3号管初始上KA00.09KB00.09下KA0.010.090.81KB0.810.090.01加液分层上KA0.0090.1620.729KB0.0810.0180.001下KA0.0010.0180.081KB0.7290.1620.009移液后上KA00.0090.1620.729KB00.0080.180.001下KA0.0010.0180.080KB0.7290.1620.0090说明：1）每一步的上层液移入下一管2）每一步1号管加入新溶剂3）移入顺序，先移最末管4）每一步加入一个新管5）在上层液分配系数大的物质移动速度快，并逐渐扩大距离6）每一步每一管留取下层液，上层液移入下一层同时得到上一管上层液7）由于分配系数不同，物质A、B逐渐在上层液或下层液集中，并逐渐扩大与另一物质的浓度差，8）经过多次位移后，每一成分都会有自己最高浓度的某一管，而此管中另一物质含量相比较低3、液滴逆流分配法

对溶剂系统的选择基本同逆流分配法，但要求能在短时间内分离成两相，并可生成有效的液滴。由于移动相形成液滴，在细的分配萃取管中与固定相有效地接触、摩擦不断形成新的表面，促进溶质在两相溶剂中的分配，故其分离效果往往比逆流分配法好。且不会产生乳化现象，用氮气压驱动移动相，被分离物质不会因遇大气中氧气而氧化。本法必须选用能生成液滴的溶剂系统，且对高分子化合物的分离效果较差，处理样品量小（1克以下），并要有一定设备。应用液滴逆流分配法曾有效地分离多种微量成分如柴胡皂甙原小檗碱型季铵碱等。注释：1）溶剂系统的选择，要求能在短时间内分离成两相，并可生成有效的液滴。2）分配原理：由于移动相形成液滴，在细的分配萃取管中与固定相有效地接触、摩擦不断形成新的表面，促进溶质在两相溶剂中的分配，3）优点：由于不必震荡，不会产生乳化现象和泡沫，特别适于皂苷的分离；4）微型泵等色谱装置可以使流动相呈液滴形式垂直上升或下降5）由于可克服分配柱色谱等因为采用固体载体所引起的不可逆吸附消耗、试样变性污染及色谱峰畸形拖尾等弊病，式样还可以定量回收，广泛用于皂苷、生物碱、酸性化合物、蛋白质、糖类等的分离精制。此法需特殊的仪器，多用于极性较大的成分的分离，关键是选择好固定相和流动相。（三）沉淀法酸碱沉淀法、试剂沉淀法、铅盐沉淀法

1、酸碱沉淀法此法利用某些成分在酸或碱中溶解，又在碱或酸中沉淀的性质达到分离。1）某些物质游离态和化合态（成盐状态）溶解性的变化（物质极性发生改变）生物碱盐，苷元、苷2）内酯键：遇碱开环溶于碱水，加酸闭合而析出3）pH、酸碱性强弱改变可用于分离酸碱性强弱不同的化合物如Na2CO3、NaHCO32．试剂沉淀法：1）、发生反应生成沉淀、结合成配合物或改变溶解性,如雷氏铵盐使生成生物碱雷氏盐沉淀析出，胆甾醇沉淀甾体皂苷2)、改变混合溶剂的极性，使本来溶解的沉淀析出如皂苷为极性溶于乙醇后，滴加数倍乙醚3、铅盐沉淀法—经典方法种类：中性醋酸铅和碱式醋酸铅沉淀类型：中性醋酸铅：酸性、某些酚性物质碱式醋酸铅：酸性、某些酚性物质、醇氢基、酮基、醛基脱铅1)硫化氢：铅盐沉淀悬浮于新溶剂中，通以硫化氢气体，使分解并转为不溶性硫化铅而沉淀。含铅盐母液亦须先如法脱铅处理，再浓缩精制。硫化氢脱铅比较彻底，2)脱铅方法，也可用硫酸、磷酸、硫酸钠、磷酸钠等除铅，但硫酸铅、磷酸铅在水中仍有一定的溶解度，除铅不彻底。4、盐析法

盐析法是在中草药的水提液中、加入无机盐至一定浓度，或达到饱和状态，可使某些成分在水中的溶解度降低沉淀析出，而与水溶性大的杂质分离。常用作盐析的无机盐有氯化钠、硫酸钠、硫酸镁、硫酸铵等。例如三七的水提取液中加硫酸镁至饱和状态，三七皂甙乙即可沉淀析出，自黄藤中提取掌叶防己碱，自三颗针中提取小檗碱在生产上都是用氯化钠或硫酸按盐析制备。有些成分如原白头翁素、麻黄碱、苦参碱等水溶性较大，在提取时，亦往往先在水提取液中加入一定量的食盐，再用有机溶剂萃取。5、透析法：透析法是利用小分子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。例如分离和纯化皂甙、蛋白质、多肽、多糖等物质时，可用透析法以除去无机盐、单糖、双糖等杂质。反之也可将大分子的杂质留在半透膜内，而将小分子的物质通过半透膜进入膜外溶液中，而加以分离精制：透析是否成功与透析膜的规格关系极大第二节结晶和重结晶准备：除去杂质：中草药经过提取分离所得到的成分，大多仍然含有杂质，或者是混合成分。有时即使有少量或微量杂质存在，也能阻碍或延缓结晶的形成。所以在制备结晶时，必须注意杂质的干扰，应力求尽可能除去。有时可选用溶剂溶出杂质，或只溶出所需要的成分。有时可用少量活性炭等进行脱色处理，以除去有色杂质。有时可通过氧化铝，硅胶或硅藻土短柱处理后，再进行制备结晶。一、结晶条件：1、备结晶液较纯2、浓度：过饱和溶液，浓度适中，过高不易结晶或太小等3、温度：最适宜5~10℃，有些室温亦可。二、溶剂的选择：合适的溶剂是形成结晶的关键

1)、最好是在冷时对所需要的成分溶解度较小，而热时溶解度较大。2)、不与有效成分发生反应3）、一定的挥发性，溶剂的沸点亦不宜太高，过附着于结晶表面的溶剂不宜除去，过低则有效成分溶解度冷热时变化不大，不利于结晶，4）对可能存在的杂质不溶或难溶，或在冷热时均大，有效成分结晶时仍留在溶液中5）无毒或毒性小6）选择不到适当的单一溶剂时，可选用两种以上的溶剂组成混合溶剂，低沸点溶剂易挥发对物质的溶解度大，高沸点溶剂对物质的溶解度小，沸点不宜太高要适中60℃，过低溶剂损耗大，过高难浓缩。一般常用甲醇、丙酮、氯仿、乙醇、乙酸乙醋等。三、制备结晶除选用单一溶剂外，也常采用混合溶剂。一般是先将化合物溶于易溶的溶剂中，再在室温下滴加适量的难溶的溶剂，直至溶液微呈浑浊，并将此溶液微微加温，使溶液完全澄清后放置。2）放置过程中，最好先塞紧瓶塞，避免液面先出现结晶，而致结晶纯度较低。3）如果放置一段时间后没有结晶析出，可加入极微量的种晶，即同种化合物结晶的微小颗粒。加种晶是诱导晶核形成常用而有效