中藥制藥工藝與設(shè)備第五章中藥現(xiàn)代提取新技術(shù)課件

1、第五章 中藥現(xiàn)代提取新技術(shù)學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握超臨界流體萃取、超聲提取、微波提取、生物酶解技術(shù)的基本原理；了解超臨界流體萃取的工藝參數(shù)、超聲提取、微波提取、生物酶解技術(shù)的主要影響因素；了解臨界流體萃取、超聲提取、微波提取、生物酶解技術(shù)的特點(diǎn)及在中藥提取中的應(yīng)用；理解“半仿生提取法”的概念。物質(zhì)有三種狀態(tài)： 氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)物質(zhì)的第四態(tài)：超臨界狀態(tài)流體狀態(tài)第一節(jié) 超臨界流體萃取流體是液體和氣體的總稱(chēng),因兩者都富有流動(dòng)性,又有相似的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,故合稱(chēng)流體。超臨界流體是指物質(zhì)處于其臨界溫度和臨界壓強(qiáng)以上而形成的一種特殊狀態(tài)的流體。超臨界流體的定義 超臨界流體性質(zhì)既非液體也非氣體，而是介于兩者之間的一種狀態(tài)，既

2、一方面超臨界流體的擴(kuò)散系數(shù)和黏度系數(shù)接近氣體，表面張力為零，滲透力極強(qiáng)；另一方面超臨界流體的溶劑類(lèi)型類(lèi)似液體，物質(zhì)在超臨界流體中的溶解度由于壓縮氣體與溶質(zhì)分子間相互作用增強(qiáng)而大大增加。 一、超臨界流體萃取的基本原理1、超臨界流體的基本性質(zhì)超臨界流體的密度接近于液體；超臨界流體擴(kuò)散系數(shù)介于氣態(tài)與液態(tài)之間；當(dāng)流體狀態(tài)接近臨界區(qū)時(shí)，蒸發(fā)熱急劇下降，至臨界點(diǎn)處則氣-液界面消失，蒸發(fā)焓為零，比熱容為無(wú)限大；流體在臨界點(diǎn)附近的壓力或溫度的微小變化都會(huì)導(dǎo)致流體密度相當(dāng)大的變化。超臨界流體對(duì)溶質(zhì)的溶解度取決于其密度。一般情況下，超臨界流體的密度越大，其溶解能力就越大，且在臨界點(diǎn)附近，當(dāng)壓力和溫度發(fā)生微小變化時(shí)

3、，密度即發(fā)生較大改變，從而引起溶解度的改變。 研究表明，適當(dāng)改變體系的溫度或壓力，可使超臨界流體的溶解度在1000倍的范圍內(nèi)變化。 恒溫下，溶質(zhì)的溶解度隨壓力的升高而增大； 恒壓下，溶質(zhì)的溶解度則隨溫度的升高而減??； 超臨界流體萃取正是利用這一特性將某些易溶解的成分萃取出來(lái)。 臨界溫度（31.1）溫和的臨界條件無(wú)毒 臨界壓力（7.38MPa）阻燃價(jià)廉易得超臨界CO2溶解能力強(qiáng) 適用于化工、醫(yī)藥、食品等工業(yè)二、超臨界CO2流體萃取1、超臨界CO2的溶解性能2、使用夾帶劑的超臨界CO2萃?。?）夾帶劑的定義（2）夾帶劑的影響增加被分離組分在超臨界流體中的溶解度，降低萃取過(guò)程的操作壓力；通過(guò)選擇適當(dāng)

4、的夾帶劑，可使溶質(zhì)的選擇性大大提高；考慮三個(gè)方面的選擇原則三、超臨界CO2操作工藝參數(shù)及其優(yōu)選1、工藝參數(shù)對(duì)提取效果的影響 萃取過(guò)程（1）壓力 解析過(guò)程四、超臨界萃取工藝流程與設(shè)備壓縮機(jī) 萃取釜 熱交換器二氧化碳循環(huán)泵 缺點(diǎn)：萃取范圍較窄；設(shè)備要求高；基礎(chǔ)研究需深入；復(fù)方形式藥物尚待研究。二氧化碳超臨界流體萃取技術(shù)的應(yīng)用超臨界CO2萃取技術(shù)在國(guó)內(nèi)天然藥物研制中的應(yīng)用超臨界CO2萃取技術(shù)在食品方面的應(yīng)用超臨界CO2萃取技術(shù)在醫(yī)藥保健品方面的應(yīng)用超臨界CO2萃取技術(shù)在天然香精香料的提取的應(yīng)用超臨界CO2萃取技術(shù)在化工方面的應(yīng)用 超臨界CO2萃取技術(shù)的展望超臨界二氧化碳流體作為一種新型的溶劑或介質(zhì),

5、由于自身的眾多優(yōu)點(diǎn)而倍受青睞,隨著對(duì)其研究工作的深入,特別是有關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的逐步完善和工程技術(shù)難題的克服,超臨界二氧化碳流體萃取和超臨界二氧化碳流體中的化學(xué)反應(yīng)必將獲得新的發(fā)展。 第二節(jié) 超聲提取技術(shù)一、定義 超聲波是指頻率為20千赫50兆赫的電磁波,它是一種機(jī)械波,需要能量載體(介質(zhì))來(lái)進(jìn)行傳播。微激波二、超聲提取技術(shù)原理(空化效應(yīng))介質(zhì)內(nèi)部溶解的微氣泡在超聲波的作用下增大，形成共振腔，然后瞬間閉合，即超聲波的空化效應(yīng)。微氣泡超聲波增大共振腔形成植物細(xì)胞破裂瞬間閉合組織細(xì)胞變形植物蛋白變性生物分子解聚二、超聲提取技術(shù)原理(機(jī)械效應(yīng))超聲波在介質(zhì)中的傳播可以使介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)在其傳播空間內(nèi)產(chǎn)生振動(dòng)，從而

6、強(qiáng)化介質(zhì)的擴(kuò)散、傳質(zhì)，即超聲波的機(jī)械效應(yīng)。超聲波傳播輻射壓強(qiáng)分子摩擦三、影響超聲提取效果的因素1、超聲波的頻率； 不同藥材的不同指標(biāo)成分有其適宜的提取頻率，應(yīng)針對(duì)具體藥材品種進(jìn)行篩選。2、超聲波的強(qiáng)度；3、超聲時(shí)間； 一般為10-100min以?xún)?nèi)即可得到較好的提取效果4、超聲溫度；5、藥材組織結(jié)構(gòu)。四、超聲提取技術(shù)優(yōu)點(diǎn)提取過(guò)程不需要加熱提取過(guò)程為物理過(guò)程溶劑用量少提取物有效成分含量高適用于熱敏物質(zhì)節(jié)省能源不影響有效成分的生理活性有效成分的提取率高利于精制 由于微波具有很強(qiáng)的穿透力，可以在反應(yīng)物內(nèi)外部分同時(shí)均勻、迅速地加熱，用以提取天然植物有效成分，具有簡(jiǎn)便 、快速、高效、加熱均勻的優(yōu)點(diǎn)。 傳統(tǒng)

7、加熱法的熱傳遞公式為：熱源器皿樣品，因而能量傳遞效率受到了制約。 微波加熱則是能直接作用于被加熱物質(zhì)，其模式為：熱源樣品器皿。空氣及容器對(duì)微波基本上不吸收和反射，從根本上保證了能量的快速傳導(dǎo)和充分利用。二、微波的特性1、似光性2、反射性和透射性3、熱特性4、非熱特性三、微波提取的原理 微波透過(guò)對(duì)微波透明的溶劑，到達(dá)植物物料內(nèi)部維管束和腺細(xì)胞內(nèi)，細(xì)胞內(nèi)溫度突然升高，連續(xù)的高溫使其內(nèi)部壓力超過(guò)細(xì)胞空間膨脹的能力，從而導(dǎo)致細(xì)胞破裂；細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)自由流出，傳遞到周?chē)蝗芙?。微波可選擇性加熱不同極性分子和不同分子的極性部分，從而使其從中分離，進(jìn)入到介電常數(shù)較小、微波吸收能力相對(duì)較差的溶劑中，從而有效成分

8、被提取。四、影響微波提取效果的因素1、萃取劑的選擇2、輻射時(shí)間3、物料的含水量4、微波功率的影響5、藥材的性質(zhì)6、固液比五、微波萃取設(shè)備微波萃取的展望一、進(jìn)一步探討微波萃取機(jī)理 鑒于基體物質(zhì)和萃取物質(zhì)的復(fù)雜性，在萃取機(jī)理方面還有大量工作需要做，因?yàn)楦闱鍣C(jī)理將進(jìn)一步促進(jìn)微波在天然產(chǎn)物萃取中的應(yīng)用。二、將微波萃取的實(shí)驗(yàn)室研究擴(kuò)大為產(chǎn)業(yè)化研究近幾年，有用于中試生產(chǎn)的微波提取設(shè)備問(wèn)世，主要分兩類(lèi)：一為微波提取罐；另一類(lèi)為連續(xù)微波萃取設(shè)備。我們相信，一旦這些設(shè)備應(yīng)用于大生產(chǎn)，必將對(duì)傳統(tǒng)中藥制藥業(yè)帶來(lái)巨大的革命。第四節(jié) 生物酶解技術(shù)一、酶法提取及精制的原理1、酶法提取的原理 大部分中藥的細(xì)胞壁是由纖維素構(gòu)

9、成，植物的有效成分往往包裹在細(xì)胞內(nèi)，纖維素則是-D-葡萄糖以1,4-D-葡萄糖苷鍵連接，用纖維素酶解可破壞-D-葡萄糖苷鍵，進(jìn)而有利于有效苷元的提取。2、酶法精制的原理 中藥制劑中的雜質(zhì)大多為淀粉、果膠、蛋白質(zhì)等，可選用相應(yīng)的酶予以分解，針對(duì)根中含有的脂溶性、難溶于水或不溶于水的成分多的特性，通過(guò)加入淀粉部分水解產(chǎn)物及葡萄糖苷酶或轉(zhuǎn)糖苷酶，可使脂溶性或難溶與水或不溶于水的有效成分轉(zhuǎn)移到水溶性苷糖中。 酶反應(yīng)較溫和地將植物組織分解，可較大幅度提高效率。二、常用酶的酶解機(jī)理1、纖維素酶（作用及適用條件）2、半纖維素酶（作用）3、果膠酶（作用及適用條件）三、影響酶法提取效果的因素酶的種類(lèi)酶解溫度酸堿

10、度降解時(shí)間其他影響因素四、酶解技術(shù)的特點(diǎn)及應(yīng)用前景五、酶解技術(shù)的不足由于酶的種類(lèi)、酶解溫度、酸堿度等對(duì)酶的催化能力影響較大，因此，針對(duì)具體藥物，研究酶反應(yīng)的最佳條件非常重要，另外，酶提取對(duì)復(fù)方有效成分療效影響及酶殘留問(wèn)題等尚需進(jìn)一步深入研究。第五節(jié) 半仿生提取法一、半仿生提取法的概念及特點(diǎn) 從生物藥劑學(xué)的角度，將整體藥物研究法與分子藥物研究法相結(jié)合，模擬口服給藥后經(jīng)胃腸道轉(zhuǎn)運(yùn)的環(huán)境，為經(jīng)消化道給藥的中藥制劑設(shè)計(jì)的一種新的提取工藝。 因提取條件不可能與人完全相同，所以稱(chēng)為“半仿生提取”半仿生提取法-特點(diǎn)提取過(guò)程符合中醫(yī)配伍和臨床用藥的特點(diǎn)和口服藥物在胃腸道運(yùn)轉(zhuǎn)吸收的特點(diǎn)；在具體工藝選擇上，既考慮

11、活性混合成分又以單體成分作指標(biāo)，這樣不僅能充分發(fā)揮混合物的綜合作用，還能利用單體成分控制中藥制劑的質(zhì)量；有效成分損失少，成份低，生產(chǎn)周期短。二、半仿生提取法的基本研究模式1、具體操作 將提取液的酸堿度加以生理模仿，分別用近似胃和腸道的酸堿水溶液煮煎23次。先將藥粉以一定的pH值的酸水提取，再用一定的pH值的堿水提取，提取液分別濾過(guò)、濃縮、制劑。2、研究模式方劑用SBE法提取條件的優(yōu)選；方劑用SBE法提取藥材組合方式的優(yōu)選；方劑指紋圖譜-模式識(shí)別研究；方劑SBE提取液醇沉濃度的優(yōu)選；方劑4種方法提取液的成分、藥效、毒性的比較；方劑不同方法提取液的藥代動(dòng)力學(xué)研究根據(jù)上述16項(xiàng)各項(xiàng)研究資料，綜合分析

12、，作出科學(xué)評(píng)價(jià)，指出該方劑是否以SBE法提取為佳。三、半仿生提取法在中藥提取中的應(yīng)用半仿生提取法一般只適合水溶性大的極性有效成分的提取。SBE法能體現(xiàn)中醫(yī)臨床用藥的綜合作用特點(diǎn)，符合口服給藥經(jīng)胃腸道轉(zhuǎn)運(yùn)吸收的原理。目前仍采用高溫煎煮法，長(zhǎng)時(shí)間高溫會(huì)影響許多有效成分活性成分，降低藥效。超臨界CO2萃取技術(shù)在國(guó)內(nèi)天然藥物研制中的應(yīng)用目前，國(guó)內(nèi)外采用CO2超臨界萃取技術(shù)可利用的資源有：紫杉、黃芪、人參葉、大麻、香獐、青蒿草、銀杏葉、川貝草、桉葉、玫瑰花、樟樹(shù)葉、茉莉花、花椒、八角、桂花、生姜、大蒜、辣椒、桔柚皮、啤酒花、芒草、香茅草、鼠尾草、迷迭香、丁子香、豆蔻、沙棘、小麥、玉米、米糠、魚(yú)、煙草、茶

13、葉、煤、廢油等。超臨界CO2萃取技術(shù)在食品方面的應(yīng)用目前已經(jīng)可以用超臨界二氧化碳從葵花籽、紅花籽、花生、小麥胚芽、可可豆中提取油脂，這種方法比傳統(tǒng)的壓榨法的回收率高，而且不存在溶劑法的溶劑分離問(wèn)題超臨界CO2萃取技術(shù)在醫(yī)藥保健品方面的應(yīng)用在抗生素藥品生產(chǎn)中，傳統(tǒng)方法常使用丙酮、甲醇等有機(jī)溶劑，但要將溶劑完全除去，又不是要變質(zhì)非常困難。若采用SCFE法則完全可符合要求。另外，用SCFE法從銀杏葉中提取的銀杏黃酮，從魚(yú)的內(nèi)臟，骨頭等提取的多烯不飽和脂肪酸（DHA，EPA），從沙棘籽提取的沙棘油，從蛋黃中提取的卵磷脂等對(duì)心腦血管疾病具有獨(dú)特的療效。超臨界CO2萃取技術(shù)在天然香精香料的提取的應(yīng)用用SCFE法萃取香料不僅可以有效地提取芳香組分，而且還可以提高產(chǎn)品純度，能保持其天然香味，如從桂花、茉莉花、菊花、梅花、米蘭花、玫瑰花中提取花香精，從胡椒、肉桂、薄荷提取香辛料，從芹菜籽、生姜，莞荽籽、茴香、砂仁、八角、孜然等原料中提取精油，不僅可以用作調(diào)味香料，而且一些精油還具有較高的藥用價(jià)值。超臨界CO2萃取技術(shù)在化工方面的應(yīng)用 在美國(guó)超臨界技術(shù)還用來(lái)制備液體燃料。以甲