‘壹’ 萃取在生活中有什么实际应用
1、鱼油中的高级脂肪酸(DHA等)的提取。
2、植物或菌体中高级脂肪酸的提取。
3、药效成分(生物碱等)的提取。
4、香料成分的提取。
5、化妆品原料(美肤效果剂等)的提取。
6、烟草脱除尼古丁。
7、超声波萃取技术以及应用于金银花、茶多酚、枸杞等中药的萃取生产。
8、微波萃取已经被应用于一些中草药的浸取生产之中,如葛根、苷类、银杏等。
(1)生物萃取技术在中药中有什么作用扩展阅读:
萃取技术在环境监测中的应用:
萃取技术是水环境中污染物监测的一种样品前处理技术,是水质监测分析过程的关丛散键。它能从液体混合物中提渗碰氏取和提纯出所需要的化合物,并根据溶质在不同溶剂中溶解度不同,在不同温度和状态下选择合适的溶剂和萃取方法,高效、快速地萃取样品中的待测物。
质监测常用的方法主要有液-液萃取、液-固萃取及固相微萃取等三种方法;对挥发性有机物的预处理方法主要有吹脱捕集法、项空法及液-液萃取法等。如从水中萃取有机物时,通常使用正己烷、苯、醚、乙酸乙酯、氯甲吵运烷等挥发性溶剂。
‘贰’ 什么是萃取剂它有什么作用
萃取
萃取是利用系统中组分在溶剂中有不同的溶解度来分离混合物的单元操作,萃取有两种方式:
液-液萃取,用选定的溶剂分离液体混合物中某种组分,溶剂必须与被萃取的混合物液体不相溶,具有选择性的溶解能力,而且必须有好的热稳定性和化学稳定性,并有小的毒性和腐蚀性。如用苯分离煤焦油中的酚;用有机溶剂分离石油馏分中的烯烃等。
固-液萃取,也叫浸取,用溶剂分离固体混合告滚物中的组分,如用水浸取甜菜中的糖类;用酒精浸取黄豆中的豆油以提高油产量;用水从中药中浸取有效成分以制取流浸膏叫“渗沥”或“浸沥”。
虽然萃取经常被用在化学试验中,但它的操作过程并不造成被萃取物质化学成分的改变(或说化学反应),所以萃取操作是一个物理过程。
萃取是有机化学实验室中用来提纯和纯化化合物的手段之一。通过萃取,能从固体或液体混合物中提取出所需要的化合物。这里介绍常用的液-液萃取。
基本原理:
利用化合物在两种互不相溶(或微溶)的溶剂中溶解度或分配系数的不同,使化合物从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中。经过反复多次萃取,将绝大部分的化合物提取出来。
分配定律是萃取方法理论的主要依据,物质对不同的溶剂有着不同的溶解度。同时,在两种互不相溶的溶剂中,加入某种可溶性的物质时,它能分别溶解于两种溶剂中,实验证明,在一敬含定温度下,该化合物与此两种溶剂不发生分解、电解、缔合和溶剂化等作用时,袜稿余此化合物在两液层中之比是一个定值。不论所加物质的量是多少,都是如此。用公式表示。
CA/CB=K
CA.CB分别表示一种化合物在两种互不相溶地溶剂中的摩尔浓度。K是一个常数,称为“分配系数”。
有机化合物在有机溶剂中一般比在水中溶解度大。用有机溶剂提取溶解于水的化合物是萃取的典型实例。在萃取时,若在水溶液中加入一定量的电解质(如氯化钠),利用“盐析效应”以降低有机物和萃取溶剂在水溶液中的溶解度,常可提高萃取效果。
要把所需要的化合物从溶液中完全萃取出来,通常萃取一次是不够的,必须重复萃取数次。利用分配定律的关系,可以算出经过萃取后化合物的剩余量。
设:V为原溶液的体积
w0为萃取前化合物的总量
w1为萃取一次后化合物的剩余量
w2为萃取二次后化合物的剩余量
w3为萃取n次后化合物的剩余量
S为萃取溶液的体积
经一次萃取,原溶液中该化合物的浓度为w1/V;而萃取溶剂中该化合物的浓度为(w0-w1)/S;两者之比等于K,即:
w1/V =K w1=w0 KV
(w0-w1)/S KV+S
同理,经二次萃取后,则有
w2/V =K 即
(w1-w2)/S
w2=w1 KV =w0 KV
KV+S KV+S
因此,经n次提取后:
wn=w0 ( KV )
KV+S
当用一定量溶剂时,希望在水中的剩余量越少越好。而上式KV/(KV+S)总是小于1,所以n越大,wn就越小。也就是说把溶剂分成数次作多次萃取比用全部量的溶剂作一次萃取为好。但应该注意,上面的公式适用于几乎和水不相溶地溶剂,例如苯,四氯化碳等。而与水有少量互溶地溶剂乙醚等,上面公式只是近似的。但还是可以定性地指出预期的结果。
‘叁’ 萃取植物成分方法有哪些
1超声强化萃取技术
超声波是在弹性介质中传播的、频率大于20 kHz不为人耳所听到的机械波。超声波的应用主要表现在两方面:一是能量超声波即功率超声波应用,一是信号超声波的应用。在功率超声波应用技术方面,近些年一个活跃的分支是超声辅助萃取――强化溶剂萃取技术。在此方面,已开展的研究与应用包括:超声波用于提取特色植物中的植物油、色素和香料、中草药中的有效成分、啤酒花中的苦味素、动物组织中的油、毒素和残留农药等。
1.1超声强化萃取原理超声波具有波动与能量的双重性,其振动产生并传递很大的能量,利用超声振动能量可改变物质组织结构、状态、功能或加速这些改变的过程。超声波对介质的作用可分为热作用和非热作用〔1〕,热作用是指机械能在振动中转为介质的热能,其热能计算量与介质声强吸收系数、超声波声强以及超声波作用时间成正比。在一定的声强下,其产生的热量和升温作用是很有限的,对萃取的意义不大。而对强化萃取起主导作用的是超声波的非热作用。非热作用主要有两种形式,即机械作用和空化作用。前者是指超声波在介质传播过程中引起的介质质点的交替压缩和伸张。虽然质点的振动位移和速度的变化不大,但其加速度可能达到特别大的量级。这种大量级的加速度能显着地增大溶剂进入提取物细胞的渗透性,加强传质过程,从而强化了萃取过程。相比之下,超声波的空化效应更是强化萃取的最主要原因。超声空化是指液体中的微小泡核在声波作用下被激活,表现为泡核的振荡、生长、收缩乃至崩溃等一系列动力学过程。根据不同的表现,空化可有稳态空化和瞬态空化两种形式。稳态空化产生在较低的声强作用下,空化泡以非线性的形式在介质中振荡若干个周期。在振荡过程中,空化泡周围的微流对溶液中其它粒子产生较大的切向力,有利于溶剂渗透到细胞。此外,低强度超声不仅可使细胞周围形成微流,还可使动植物细胞产生胞内环流,从而提高了细胞膜和细胞壁的通透性,无需通过破坏膜或提高介质温度而加大传质过程。超声波的瞬态空化发生在较强的声强作用下,气(汽)泡在一个声波周期内迅速的生成、长大、压缩、崩溃,在崩溃时形成高达5 000 K以上的局部热点,压力可达数百乃至上千个大气压,随着高压的释放,将在液体中形成强大的冲击波(均相)或高速射流(非均相)。在萃取中,这种强大的冲击流能够有效地减小、消除溶剂与水相之间的阻滞层,从而加大了传质速率。同时,冲击流对动植物细胞组织产生一种物理剪切力,使之变形、破裂,并释放出内含物,这大大加速了萃取过程。
1.2超声强化萃取的特点大量研究表明,利用超声波产生的强烈振动和空化效应作用能够提高萃取效率、改善萃取物的品质并提高得率、节约原料资源,并免除了高温提取工艺带来的对部分热敏成分的不利影响。这对于中药萃取具有十分重要的意义。
传统的水煮法或醇提法在对不同成分的提取过程中,不同程度地存在着:浸出时间长、温度高、有效成分受热过程长、杂质浸出多、能源消耗大、原料利用率低等问题,利用超声波强化萃取技术能够克服上述缺陷,具有较高的经济效益。
1.3超声强化萃取的应用超声对中草药成分萃取的应用主要在以下方面〔1,2〕:①萃取植物中的生物碱。从植物中用常规法提取生物碱一般费时、费工、效率低,而借助于超声技术却可收到显着的效果。如对于从曼陀罗叶中提取曼陀罗碱、从颠茄中提取生物碱、从益母草中提取益母草总生物碱、从罂粟中提取吗啡等的实践中证明,超声方法比冷浸泡法和索氏法比较,其工艺简便、提出率高、速度快、效果好。②萃取植物中的苷类。在中药定量分析中要对中药的有效成分进行测定而要测定试样,按常规的煎煮或回流方法来制备时耗时低效。应用超声波方法,可以解决时间和效率问题。如从刺五加草药中提取紫丁香苷试样,从从槐米中提取芳香甙,从天麻中提取天麻素和天麻苷元等,无论与冷浸泡法、乙醇溶液回流法(索氏提取法)还是水作溶剂的加热蒸煮法、热碱提取-酸沉淀法相比,其提取率可大为提高,且工艺简单,速度快。③其他药用成分的提取。超声对萃取的影响与组织细胞的破碎有关,它能使细胞中可溶性成分更好地释放出来,并使溶剂分子渗透到组织细胞中去。超声的破碎作用施于一些细胞壁坚固的植物细胞上,使之在低于毫秒级的极短瞬间产生细胞破裂,在细胞破裂时,提取新鲜的生物活性物质如酵素、荷尔蒙、维生素等。还可以利用超声波强化提取松香、咖啡、茶叶及银杏叶中的内含成分如黄酮、茶多酚,动植物蛋白质等。此外,超声波在提取芳香植物中的天然香料方面有特别的作用,即能够保持提取物的特定风味,最大限度的抑止这些物质在萃取过程中的挥发。最后,超声萃取在提取油脂方面的研究与应用十分活跃,已展开的实验和应用涉及到八角油、扁桃油、丁香油、紫苏油、月见草油等的提取中。
2微波强化萃取技术
微波是无线电波中波长最短的波段(波长30MHz~300GHz)。与传统热萃取以热传导、热辐射等方式由外向里进行的方式不同,微波强化萃取是通过偶极子旋转和离子传导两种方式内外同时加热,加快萃取进程。微波萃取是中药材有效成分提取的一项新技术。
2.1微波强化萃取原理物质对微波能量的吸收多少取决于物质自身的介电常数,当介电常数大于28时,分子中的净分子偶矩较大,在微波场中产生偶矩的基团以与微波相同的频率振动,产生大量热量。这些物质即“微波自热物质”;而介电常数小于28的物质在微波场中产生的热量很少,称为“微波透明物质”。微波浸提技术要求,被提取的中药成分是微波自热物质,而提取溶剂是微波透明物质。这样,吸收微波能力的差异使得基体物质的某些区域或萃取体系中的某些组分被选择性加热,从而使得被萃取物质从基体或体系中分离,进入到具有较小介电常数、微波吸收能力相对较差的萃取溶剂中。
微波强化萃取的机理源于微波能量作用〔3〕,一方面微波辐射过程是高频电磁波穿透萃取介质,到达物料的内部维管束和腺胞系统。由于物料的维管束和腺胞系统含水量高,而水为极性分子对微波作用特别敏感,从而吸收微波能量很快升温,使细胞的压力增大,当细胞内部压力超过细胞壁膨胀承受能力,细胞破裂。细胞内有效成分逸出,在较低的温度条件下完成特定成分的萃取。另一方面,微波所产生的电磁场,加速被萃取部分成分向萃取溶剂界面扩散的速率,用水作溶剂时,在微波场下,水分子处于激发态而以24.5亿次/秒的速度做极性交换运动,这是一种高能量不稳定状态,或者水分子汽化,加强萃取组分的驱动力;或者水分子本身释放能量回到基态,所释放的能量传递给其他物质分子,加速其热运动,缩短萃取组分的分子由物料内部扩散到萃取溶剂界面的时间,使萃取速率大为提高,同时降低了萃取温度,最大限度保证萃取的质量。
2.2微波强化萃取的特点微波强化萃取具有选择性萃取、操作时间短、溶剂耗量少、有效成分获得率高、便于产生控制、利于环保、生产线组成简单、节省投资等一系列优点。特别对中药萃取,用不同极性的溶剂进行选择性萃取使得成分筛选和确定更容易,微波快速溶剂萃取全自动工作重复性高,可控制制药工艺以及更快速地发现、开发和利用中草药。同时,微波萃取免除了萃取前的样品干燥处理,因此比其他的萃取技术对基体影响更小;通过完善和采用强极性激活技术、内置极化加热和极化非极性试剂技术使得非极性试剂也能在微波场下迅速加热和极化,从而使得微波快速溶剂萃取技术可广泛适用于包括极性和非极性的各种试剂。微波萃取由于不受溶剂亲合力的限制,可供选择的溶剂较多,目前已成熟的溶剂萃取方法都可用微波快速溶剂萃取法进行,通常极性样品采用极性溶剂如甲醇水等,非极性样品用非极性溶剂如正已烷等。
选择性萃取――对萃取体系中的不同组分进行选择性加热的特点使得微波萃取成为至今唯一能使目标组分直接从基体分离的萃取过程。化学溶剂萃取方法耗能大、耗材多、耗时长、提取效率低、工业污染量大;超临界流体提取方法在提取效率上得到大大提高,但其方法要求的装备复杂,溶剂选择范围窄,需高压容器和高压泵,故投资成本较高。微波萃取方法与之相比,综合优势十分明显。
2.3微波强化萃取的应用目前在我国,微波萃取已经用于多项中草药的萃取生产线中,如葛根、茶叶、银杏等。中药研究机构的科研工作者,已经用微波萃取方法处理上百种中药,包括萃取丁香油、青蒿素、麻黄碱、薄荷和蒜油的提取。在对高山红景天苷的萃取中,通过先用微波处理经浸润后的红景天根茎,然后再加水或有机溶剂浸取得到红景天苷提取液的方法和用乙醇溶液回流法(索氏提取法)及水作溶剂的加热蒸煮法做比较,结果表明:微波法大大缩短了提取同量物质的时间,且提取物品质最佳。利用微波技术对麻黄中麻黄碱浸出量进行的实验研究也表明了微波技术对麻黄中麻黄碱的浸出量明显优于常规煎煮法。
由于微波对不同的植物细胞或组织有不同的作用,胞内产物的释放有一定的选择性,因此在应用时应根据产物的特性及其在细胞内所处位置的同选择不同的处理方法。文献〔4〕以大黄、决明子中不同极性的蒽醌类成分及金银花中的绿原酸、黄芩中的黄芩苷为指标成分,采用正交实验设计法考察萃取率,通过分析认为微波提取对不同形态结构中药的提取有选择性,对含不同极性成分中药的提取选择性不显着。
3超临界萃取技术
超临界萃取技术是近年来快速发展的一项新型萃取技术,90年代后该技术在中药研究领域中的应用也迅速增多。超临界萃取就是利用超临界条件下的流体作溶剂,从液体或固体中萃取出某些成分并进行分离的技术。超临界流体又称超临界气体,是处于临界温度和临界压力以上以流体形式存在的物质,通常使用的超临界气体为二氧化碳。
3.1超临界萃取(SFE)的原理SFE是利用超临界流体的特殊性能来进行化学物质分离的技术。在超临界条件下,超临界流体(SCF)既有气体的低粘度和扩散系数,又有液体的高密度,因而有良好的传热、传质和渗透性能,对许多物质有很强的溶解能力,SCF的物化性质在临界点附近对温度和压力的变化十分敏感,即可以用压力和温度连续调节流体的性质;少量的共溶剂如少量夹带剂也可能大幅度改变SCF的性质〔6,7〕。因此,利用其较好的渗透性和较强的溶解能力,让超临界流体与待处理物料接触,选择性的溶解某些成分,并且超临界流体的密度和介电常数随着密闭体系压力的增加而增加,极性增大,利用程序升压可将不同极性的成分进行分部提取。提取完成后,改变体系温度或压力,使超临界流体变成普通气体选散出去,物料中已提取的成分就可以完全或基本上完全析出,达到提取和分离的目的。
3.2超临界萃取的特点与传统制药方法相比较,用超临界萃取技术进行中药研发及生产,具有以下诸多独特的优点〔8〕:①萃取能力强,有效成分提取率高,大大提高了产品收率和资源的利用率。②对被提取物有一定的选择性,主要和物质的极性、沸点、分子量相关。选择性萃取有利于中药中多种物质的分离,减少杂质,使中药有效成分高度富集,也有利于质量控制。③可以在常温下运行,特别适合挥发性和热敏性物质的提取,并能保证提取物的“纯天然性”,有效地防止热敏性成分的氧化和弥散。④萃取速度快,时间短。超临界流体萃取装置集萃取、分离于一体,大大缩短了工艺流程,萃取速度快、效率高、操作简单。⑤操作参数易控制,有效成分和产品的质量能够保证。可以得到没有溶剂残留的高纯度产品。⑥可提取许多传统法提取不出来的物质,且易于从中药中发现新成分,从而发现新的药理作用,开发新药。⑦可作为一种高效的分析手段,将其用于中药质量分析。⑧工艺流程简单,节省能耗,抑止污染。
3.3超临界萃取的应用近10年来,SFE-CO2技术在中药生产领域得到了广泛的应用。由于CO2流体是非极性的,尤其适宜于提取挥发性成分。通过调节温度、压力、加入适宜的改性剂等方法,能够从中药中提取挥发油、生物碱、苯丙素、黄酮类、有机酚酸、苷类以及天然色素等成分。这项技术不仅可提高提取效率,还可保存大量热不稳定、易氧化成分及提取含量低的成分。其在中药提取分离上的应用表现为几个方面:单味中草药有效成分的提取分离,包括单一成分或几种极性相似成分的提取分离;复方中草药制剂提取物的提取分离;与其它单元操作结合应用来提取分离所需的活性成分;与光谱、色谱分析方法联用,对中药有效成分进行更准确更有效的定量分析。超临界萃取已成功应用于银杏叶、金银花、白芍、黄花篙、生姜、当归、木香、大蒜、沙棘、丹参、鹿茸草等30多种中药药材的药用成分的萃取中。
特别值得注意的是,在制药工业的以下领域超临界萃取将更加快速发展。从药物化合物中提取有效成份;中草药、皮、根茎萃取有效成份或中间原料;从发酵液中提取抗生素;从天然药物中提取生物碱。
综上所述,超临界萃取技术因其具有的独特优点,可确保原有的色、香、味不因受热而被破坏,更能确保其中热敏性。易氧化物质不被破坏,还可在萃取过程中同时对萃取物进行分离纯化,所以超临界萃取技术在现代中药浸提中的意义与作用将会越来越大。
‘肆’ 二氧化碳超临界流体萃取国内外发展及中药方面的应用
二氧化碳超临界流体萃取概述
二氧化碳是一种很常见的气体,但是过多的二氧化碳会造成"温室效应",因此充分利用二氧化碳具有重要意义。传统的二闹旁氧化碳利用技术主要是用于生产干冰(灭火用)或作为食品添加剂等。目前国内外正在致力于发展一种新型的二氧化碳利用技术——CO2超临界萃取技术。运用该技术可生产高附加值的产品,可提取过去用化学方法无法提取的物质,且廉价、无毒、安全、高效;适用于化工、医药、食品等工业。
二氧化碳在温度高于临界温度Tc=31.26℃、压力高于临界压力Pc=7.2MPa的状态下,性质会发生变化,其密度近于液体,粘度近于气体,扩散系数为液体的100倍,因而具有惊人的溶解能力。用它可溶解多种物质,然后提取其中的有效成分,具有广泛的应用前景。
传统的提取物质中有效成份的方法,如水蒸汽蒸馏法、减压蒸馏法、溶剂萃取法等,其工艺复杂、产品纯度不高,而且易残留有害物质。超临界流体萃取是一种新型的分离技术, 它是利用流体在超临界状态时具有密度大、粘度小、扩散系数大等优良的传质特性而成功开发的。它具有提取率高、产品纯度好、流程简单、能耗低等优点。CO2- SFE技术由于温度低, 且系统密闭, 可大量保存对热不稳定及易氧化的挥发性成分, 为中药挥发性成分的提取分离提供了目前最先进的方法。用超临界CO2萃取法可以从许多种植物中提取其有效成分,而这些成分过去用化学方法是提取不出来的。这项技术除了用在化工、医药等行业外,还可用在烟草、香料、食品等方面。如食品中,可以用来去除咖啡、茶叶中的咖啡因,可提取大蒜素、胚芽油、沙棘油、植物油以及医药用的鸦片、阿托品、人参素及银杏叶、紫杉中的有价值成分。可见这项技术在未来具有广阔的发展前景。
一. 超临界流体萃取的基本原理
(一). 超临界流体定义
任何一种物质都存在三种相态-气相、液相、固相。三相成平衡态共存的点叫三相点。液、气两相成平衡状态的点叫临界点。在临界点时的温度和压力称为临界压力。不同的物质其临界点所要求的压力和温度各不相同。
超临界流体(Supercritical fluid,SCF)技术中的SCF是指温度和压力均高于临界点的流体,如二氧化碳、氨、乙烯、丙烷、丙烯、水等。高于临界温度和临界压力而接近临界点的状态称为超临界状态。处于超临界状态时,气液两相性质非常相近,以至无法分别,所以称之为SCF。
目前研究较多的超临界流体是二氧化碳,因其具有无毒、不燃烧、对大部分物质不反应、价廉等优点,最为常用。在超临界状态下,CO2流体兼有气液两相的双重特点,既具有与气体相当的高扩散系数和低粘度,又具有与液体相近的液做橡密度和物质良好的溶解能力。其密度对温度和压力变化十分敏感,且与溶解能力在一定压力范围内成比例,所以可通过控制温度和压力改变物质的溶解度。
(二). 超临界流体萃取的基本原理
超临界流体萃取分离过程是利用超临界流体的溶解能力与其密度的关系,即利用压力和温度对超临界流体溶解能力的影响而进行的。当气体处于超临界状态时, 成为性质介于液体和气体之间的单一相态, 具有和液体相近的密度, 粘度虽高于气体但明显低于液体, 扩散系数为液体的10~100倍; 因此对物料有较好的渗透性和较强的溶解能力, 能够将物料中某些成分提取出来。
在超临界状态下,将超临界流体与待分离的物质接触,使其有选择性地依次把极性大小、沸点高低和分子量大小的成分萃取出来。并且超临界流体的密度和介电常数随着密闭体系压力的增加而增加, 极性增大, 利用程序升压可将不同极性的成分进行分步提取。当然,对应各压力范围所得到的萃取物不可能是单一的,但可以通过控制条件得到最佳比例的混合成分,然后借助减压、升温的方法使超临界流体变成普通气体,被萃取物质则自动完全或基本析出,从而达到胡型分离提纯的目的,并将萃取分离两过程合为一体,这就是超临界流体萃取分离的基本原理。
超临界CO2的溶解能力
超临界状态下,CO2对不同溶质的溶解能力差别很大,这与溶质的极性、沸点和分子量密切相关,一般来说由一下规律:
1. 亲脂性、低沸点成分可在低压萃取(104Pa), 如挥发油、烃、酯等。
2. 化合物的极性基团越多,就越难萃取。
3. 化合物的分子量越高,越难萃取。
超临界CO2的特点
超临界CO2成为目前最常用的萃取剂,它具有以下特点:
1.CO2临界温度为31.1℃,临界压力为7.2MPa,临界条件容易达到。
2.CO2化学性质不活波,无色无味无毒,安全性好。
3.价格便宜,纯度高,容易获得。
因此,CO2特别适合天然产物有效成分的提取。
二、超临界流体萃取的特点
1.萃取和分离合二为一,当饱含溶解物的二氧化碳超临界流体流经分离器时,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,不存在物料的相变过程,不需回收溶剂, 操作方便;不仅萃取效率高,而且能耗较少,节约成本。
2.压力和温度都可以成为调节萃取过程的参数。临界点附近,温度压力的微小变化,都会引起CO2密度显着变化,从而引起待萃物的溶解度发生变化,可通过控制温度或压力的方法达到萃取目的。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;因此工艺流程短、耗时少。对环境无污染,萃取流体可循环使用,真正实现生产过程绿色化。
3.萃取温度低, CO2的临界温度为31.265℃ ,临界压力为 7.18MPa, 可以有效地防止热敏性成分的氧化和逸散,完整保留生物活性,而且能把高沸点,低挥发渡、易热解的物质在其沸点温度以下萃取出来。
4. 临界CO2 流体常态下是气体, 无毒, 与萃取成分分离后, 完全没有溶剂的残留, 有效地避免了传统提取条件下溶剂毒性的残留。同时也防止了提取过程对人体的毒害和对环境的污染, 100%的纯天然。
5.超临界流体的极性可以改变, 一定温度条件下, 只要改变压力或加入适宜的夹带剂即可提取不同极性的物质, 可选择范围广。
三、超临界流体萃取技术的应用
(一).超临界流体技术在国内天然药物研制中的应用
目前,国内外采用CO2超临界萃取技术可利用的资源有:紫杉、黄芪、人参叶、大麻、香獐、青蒿草、银杏叶、川贝草、桉叶、玫瑰花、樟树叶、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、小麦、玉米、米糠、鱼、烟草、茶叶、煤、废油等。
在超临界流体技术中,超临界流体萃取技术(Supercritical fluid extraction,SFE)与天然药物现代化关系密切。SFE对非极性和中等极性成分的萃取,可克服传统的萃取方法中因回收溶剂而致样品损失和对环境的污染,尤其适用于对温热不稳定的挥发性化合物提取;对于极性偏大的化合物,可采用加入极性的夹带剂如乙醇、甲醉等,改变其萃取范围提高抽提率。
(二). 超临界CO2萃取技术在中药开发方面的优点
用超临界CO2萃取技术进行中药研究开发及产业化,和中药传统方法相比,具有许多独特的优点:
1、二氧化碳的临界温度在31.2℃ ,能够比较完好地保存中药有效成分不被破坏或发生次生化, 尤其适合于那些对热敏感性强、容易氧化分解的成分的提取。
2、流体的溶解能力与其密度的大小相关, 而温度、压力的微小变化会引起流体密度的大幅度变化, 从而影响其溶解能力。 所以可以通过调节操作压力、温度, 从而可减小杂质使中药有效成分高度富集,产品外观大为改善, 萃取效率高, 且无溶剂残留。
3、根据中医辨证论治理论, 中药复方中有效成分是彼此制约、协同发挥作用的。超临界二氧化碳萃取不是简单地纯化某一组分, 而是将有效成分进行选择性的分离, 更有利于中药复方优势的发挥。
4. 超临界CO2还可直接从单方或复方中药中提取不同部位或直接提取浸膏进行药理筛选,开发新药,大大提高新药筛选速度。同时,可以提取许多传统法提不出来的物质,且较易从中药中发现新成分,从而发现新的药理药性,开发新药。
5、二氧化碳无毒、无害、不易燃易爆、粘度低 ,表面张力低、沸点低, 不易造成环境污染。
6、通过直接与GC、IR、MS、LC等联用 ,客观地反映提取物中有效成分的浓度,实现中药提取与质量分析一体化。
7. 提取时间快、生产周期短。超临界CO2提取(动态)循环一开始,分离便开始进行。一般提取10分钟便有成分分离析出,2一4小时左右便可完全提取。同时,它不需浓缩等步骤,即使加入夹带剂,也可通过分离功能除去或只是简单浓缩。
8. 超临界CO2萃取,操作参数容易控制,因此,有效成分及产品质量稳定。
9. 经药理、临床证明,超临界CO2提取中药,不仅工艺上优越,质量稳定且标准容易控制,而且其药理、临床效果能够得到保证。
10. 超临界CO2萃取工艺,流程简单,操作方便,节省劳动力和大量有机溶剂,减小三废污染,这无疑为中药现代化提供了一种高新的提取、分离、制备及浓缩新方法。
另外,超临界流体结晶技术中的RESS过程、GAS过程等可制备粒径均匀的超细颗粒,从而可制备控释小丸等剂型,可用来制备中药新剂型。
超临界萃取技术除了在中药有效成分的提取方面有着明显的优势之外,它还在食品、化工和生物工程方面有着广泛的应用。
(三).超临界流体技术在其他方面的应用
1. 在食品方面的应用
目前已经可以用超临界二氧化碳从葵花籽、红花籽、花生、小麦胚芽、可可豆中提取油脂,这种方法比传统的压榨法的回收率高,而且不存在溶剂法的溶剂分离问题。
2. 在医药保健品方面的应用
在抗生素药品生产中,传统方法常使用丙酮、甲醇等有机溶剂,但要将溶剂完全除去,又不是要变质非常困难。若采用SCFE法则完全可符合要求。
另外,用SCFE法从银杏叶中提取的银杏黄酮,从鱼的内脏,骨头等提取的多烯不饱和脂肪酸(DHA,EPA),从沙棘籽提取的沙棘油,从蛋黄中提取的卵磷脂等对心脑血管疾病具有独特的疗效
3. 天然香精香料的提取
用SCFE法萃取香料不仅可以有效地提取芳香组分,而且还可以提高产品纯度,能保持其天然香味,如从桂花、茉莉花、菊花、梅花、米兰花、玫瑰花中提取花香精,从胡椒、肉桂、薄荷提取香辛料,从芹菜籽、生姜,莞荽籽、茴香、砂仁、八角、孜然等原料中提取精油,不仅可以用作调味香料,而且一些精油还具有较高的药用价值。 啤酒花是啤酒酿造中不可缺少的添加物,具有独特的香气、清爽度和苦味。传统方法生产的啤酒花浸膏不含或仅含少量的香精油,破坏了啤酒的风味,而且残存的有机溶剂对人体有害。超临界萃取技术为酒花浸膏的生产开辟了广阔的前景。
4. 在化工方面的应用
在美国超临界技术还用来制备液体燃料。以甲苯为萃取剂,在Pc=100atm, Tc=400-440℃条件下进行萃取,在SCF溶剂分子的扩散作用下,促进煤有机质发生深度的热分解,能使三分之一的有机质转化为液体产物。此外,从煤炭中还可以萃取硫等化工产品。
美国最近研制成功用超临界二氧化碳既作反应剂又作萃取剂的新型乙酸制造工艺。俄罗斯、德国还把SCFE法用于油料脱沥青技术。
此外,朝临界萃取还可以用于提取茶叶中的茶多酚;提取银杏黄酮、内酯;提取桂花精和米糖油。
四、超临界流体萃取技术的展望
中药为我国传统医药,用中药防病治病在我国具有悠久的历史。由于化学药品的毒副作用逐渐被人们所认识及合成一个新药又需巨大的投资,西医西药对威胁人类健康的常见病、疑难病的治疗药物还远远不能满足临床的需要,因此,全世界范围内掀起了中医中药热。
中药在我国作为天然药物不但应用历史悠久。产量又居世界第一,然而,就目前世界天药物的贸易额看.我国仅占18%左右。究其原因,主要是产业现代化工程技术水平不高,制备工艺和剂型现代化水平还很落后等因素所制约。为此,要改变现状必需从提取分离工艺、制剂工艺现代化。质量控制标准化、规范化上下手。面对科学技术,特别是医药工业的迅猛发展,国际间医药学术交流活动的日益频繁以及药品市场竞争越来越激烈,实现中药现代化,与国际接轨,已成为中医药工作者的共识。
在现代社会,中药生产中的大桶煮提、大锅蒸熬及匾、勺、缸类生产器具当家的状况大为改善,进而出现不锈钢多功能提取罐、外循环蒸发、多效蒸发器,流化干燥器等设备,中成药的剂型也有较大的发展,由丸、散、膏、丹剂为主发展成为具有颗粒剂、片剂、胶囊剂、口服液及少量粉针等剂型。然而,我国现阶段创制的中成药还难以在国外注册、合法销售与使用。从目前全世界天然药物的贸易额来看,中国仅占l%左右,与天然药物主产国的地位极不相称。其原因主要是产业现代工程技术水平不高,制备工艺和剂型现代化方面还很落后;生产过程的许多方面缺乏科学的、严格的工艺操作参数,不仅导致了消耗高、效率低,而且还出现有效成分损失、疗效不稳定、剂量大服用不方便、产品外观颜色差、内在质量不稳定;同时还出现缺少系统的量化指标,大多数产品缺乏疗效基本一致的内在质量标准;许多复方制剂还难以搞清楚其作用的物质基础。"丸、散、膏、丹,神仙难辨" 的状况尚未根本改变。要改变这种现状,让西方医药界接受中药,增强中药在国际市场上的竞争地位,主要途径是,以中药理论为指导,采用先进的技术,实现中药现代化。中药产品现代化的重点可简单地用8个字来描述,即"有效、量小、安全、可控"。实际上,它涉及范围十分广泛,要解决的问题比较复杂,但首先最关键的问题就是要提取分离工艺、制剂工艺现代化,质量控制标准化、规范化。为此,许多医药专家多次提出要采用超临界流体技术、膜分离技术、冷冻干燥技术、微波辐射诱导萃取技术、缓控释制剂技术、各种先进的色谱、光谱分析等先进技术,进行中药研究开发及产业化。
中药生产现代化和质量标准科学化是发展中药,走向世界的关键.在中药研制和开发中,必须遵循“三效“(速效、高效、长效),"三小"(剂量小、副作用小、毒性小),"五方便"(生产、运输、储藏、携带、使用方便)为目的之原则.为此,必须选用一些现代高新工艺技术.近年发展的SFE技术用于提取天然药物中的有效成分,特别适合对湿热不稳定的物质,又无残留溶剂、无回收溶剂造成环境污染的缺陷,而且提取速度快、可缩短生产周期。无疑是既可提高收率及产品纯度、又可降低成本的一种高新技术可推广使用.但是因为本法采取的萃取剂均为脂溶性,所以对极性偏大或分子量偏大(一般大于500时)的有效成分提取收率较差,今后必须在选用合适夹带剂加入方面下功夫.当然,国外已有报道应用全氟聚醚碳酸铵可使SFE法扩展到水溶性体系,使难以提取的强极性化合物如蛋白等成分由SFE法萃取.近年来SFE技术又与色谱、质谱、高压液相色谱等高新分析仪器联用,成为一种有效的分离、分析手段,能高效、快速地进行药物成分的分析。使一些中药制剂能借此制订出能指导生产操作和反映产品内在质量均一性、有效性、稳定性、重现性的可控指标,实施质量标推科学化.
目前 SFE主要用在天然药物中有效成分的萃取,而且多用于单个药物中纯天然成分提取.我们认为对我国应用历 史悠久的古方中一些中成药复方制剂,以及许多中药中具很强药理活性,参与生命功能活动的多糖成分.也应该进行采用SFE提取工艺的研究与新药开发,这也是使中药与国际接轨,实现中药现代化的必经之路。
在超临界流体技术中,研究及开发应用较多的是超临界流体萃取技术,由于其自身的特点,国内外已广泛应用于食品、香料等领域。我国有丰富的自然资源,超临界萃取技术有极大的推广价值。有些交通不发达的山区,特产资源十分丰富,尤其盛产中草药材。处理这些药材,要用相当大的装置,且运输不便,如能在这些山区建立CO2超临界萃取设备,可用以提取中药中最为有用的精华部分,这不仅减少了大量的运输成本,而且大大增强了重要的附加值。
而目前的中药领域,国外或国内大多数从事SFE技术的单位研究开发应用虽有报道,但缺乏系统性,大多只停留在中药有效成分或中间原料提取方面,这仅仅是用于中药的一个方面。中药的研究与开发具有特殊性,即必须具有药理临床效果,因此,SFE技术用于中药必须结合药理临床研究。只有工艺上优越,药理临床效果又保证或更好,SFE技术在该领域的生命力或潜力才能真正体现。
‘伍’ 分子生物萃取工艺的优势
优势是,萃取元素纯度高,单个元素分子小,提取速度更快,可分离种类更多。
生物萃取技术是结合传统萃取和超生波分离技术改进创新的一种生物有效成分和元素的提取办法,其提取的动物或植物有效成份,通过双膜筛选,其分锋槐子大小正符合人体细胞吸收范围,所以采用本技术的提取的元蚂拍素,可以使人体吸收率提高3-5倍,故被广泛用于药品、保健品、食品等领域,萃取的目的就是要分银物友离提纯一种物质,原理是被提纯的物质在原溶剂和萃取剂中的溶解度差异,一般上是被提纯的物质在原溶剂中的溶解度小于在萃取剂中的溶解度,以至于被提纯的物质最终溶解在萃取剂中,达到分离提纯的目的。
‘陆’ 什么是中药萃取技术
中药萃取技术应该就是指SFE(超临界萃取技术)。
超临界流体萃取的原理是,一种气体当温度和压力均超过其相应临界点值时形成流体状态,散历称超临界流体,它接近于液体一样的密度,具有较高萃取分离能力,从而能达冲橘搜到提取分离有效成分的目的。
具体的请看http://ke..com/view/31018.htm
SFE近年来是中药现代化的热门话题,其效果相较传统提取工艺有很大提高,但是SFE也有自己的局限性,比如设备的问题,因为是高压设备(一般都在300公斤左右,甚至更高),所以设备要求比较苛刻;其次SFE主要针对有挥发油及常规提取方法不易提取(如高温破坏其药物成分)或提取率很低的中药,通常是固态药物,但对于液态的目标物效果不理想或不明确。
以上仅是一家之言,希望对你有所帮助,有兴趣的话伍逗,可以进一步深挖。
‘柒’ 梯度pH萃取法适用于哪些中药化学成分的分离
适用于:
三类化合物做初步分离:蒽醌(例如:大黄)、黄酮(例如:槐角)和生物碱(例如:苦参)。当然,具体的pH梯度和萃取使用的溶剂需要选择一下。
ph梯度萃取法是分离酸性、碱性、两性成分常用的手段。
ph变化改变了它们的存在状态(游离型或解离型),从而改变了它们在溶剂系统中的分配系数。大体上有三类化合物使用上述方法做初步分离:蒽醌(例如:大黄)、黄酮(例如:槐角)和生物碱(例如:苦参)。
(7)生物萃取技术在中药中有什么作用扩展阅读:
原理就是每个分子有不同的pKa,导致某一pH下各分子的电离情况不同,当某分子呈电中性的时候它最容易从溶液中析出。所以通过反复调pH,可以在不同pH下得到各个不同的组分。
蒽醌的alpha和beta位的酚羟基酸性不同,alpha位羟基可以与羰基形成氢键,酸性弱于beta位,所以用5%NaHCO3得到含两个(或以上)beta羟基的蒽醌,用5%Na2CO3萃取到含有一个beta羟基的蒽醌,用0.1%NaOH 得到含有酚羟基的蒽醌,用5%NaOH萃取含alpha羟基的蒽醌。
‘捌’ 急啊!萃取技术和膜分离分别在生物或食品和研究中的应用
萃取是把两种溶搏州侍解度不同并且互相不溶的液体分离出来,可用于化学基吵工业中的物质迹樱提纯
呵呵,我就知道这么多,不好意思,帮不了你
‘玖’ 梯度pH萃取法适用于哪些中药化学成分的分离
适用于:三类化合物做初步分离:蒽醌、黄酮(槐角)和生物碱(例如:苦参)。当然,具体的pH梯度和萃取使用的溶剂需要选择一下。
液-液萃取技术利用样品中不同组分分配在两种不混溶的溶剂中溶解度或分拿宏模配比的不同来达到分离、提取或纯化的目的。Nemat分配定律指出:物质将分配在消缓两种不混溶的液相中。
如果以有机溶剂和水两相为例,将含有有机物质的水溶液用有机溶剂萃取时,有机化合物就在这两相间进行分配。
(9)生物萃取技术在中药中有什么作用扩展阅读:
微萃取:
采用0.001-0.01范围的相比率值(V)进行萃取过程。与传统的液 - 液萃取相比,它采用小体积有机溶剂。微萃取提供的回收率较差,但是在有机相中的欲测物质的绝穗浓缩大大地增高。此外,使用的溶剂量也大大地减少。
在容量瓶中进行萃取,可以选择比水密度低的有机溶剂,结果有机溶剂积累在瓶颈部分并且便于抽取它们。在有机相中的被测物质的浓缩可以通过盐析作用得到加强。可以采用样品加入内标和萃取校正标准的方法进行测定。