天然产物提取工艺学期末复习重点

1、天然产物提取工艺学期末复习重点天然产物提取工艺:运用化学工程原理和方法对组成生物的化学物质进行提取、分离纯化的过程。第二章 天然产物提取工艺学的要求1. 提取：（浸出、固液萃取）根据各种有效成分在溶剂中的溶解作用。对有效成分溶解度大，对不需要成分溶解度小的溶剂。浸提是通过溶剂与原料接触，互相渗透、溶解、分配以及扩散等一系列复杂过程而完成。浸出溶剂的选择:溶剂可分为水、亲水性有机溶剂和亲脂性有机溶剂。一些常见溶剂的亲脂性的强弱顺序如下：石油醚>苯>氯仿>乙酸乙酯>丙酮>乙醇>甲醇>水提取设备:操作方式：间歇式、半连续式、连续式溶剂和固体原料接触的方式：多

2、级接触和微分接触。选择设备:固体原料的形状、颗粒的大小、物理性质、处理难易等。2 萃取法（液-液萃取）:利用混合物中各成分在两种互不相溶的溶剂中的分配系数的不同进行分离的方法。可用于从溶液中提取、分离、浓缩有效成分或除去杂质。萃取时，各成分在两相溶剂中分配系数相差越大则分离效率越高。萃取法的操作温度低，适于对热不稳定成分的分离；3.微波提取法:利用微波能进行物质萃取的一种新技术；微波提取的原理和特点:介于300MHz-30GHz（波长在1cm-1m,介于红外和无线电波之间）之间的电磁波提取过程中，微波加热导致植物细胞内的极性物质吸收微波能，产生热量，破坏细胞膜和细胞壁。特点：投资少、设备简单、

3、应用范围广、无污染等微波提取的装置和条件:装置包括：微波炉装置和提取容器:提取效益：微波提取频率、和时间4.超声波提取：利用超声波（频率高于20KHz ）具有的机械效应、空化效应及热效应，通过增大介质分子的运动速度、增大介质的穿透力以提取生物有效分成的方法。提取原理（1）机械效应：a.辐射压强对物料有很强的破坏作用，使细胞组织变形、植物蛋白质变性；b.产生摩擦力，使生物分子解聚，使细胞壁上的有效成分更快地溶解于溶剂中 (2) 空化效应:介质内部溶解了一些微气泡，这些气泡在超声波的作用下产生振动，当声压达到一定值时，气泡由于定向扩散而增大，形成共振腔，然后突然闭合。产生的高压，形成微激波，可造成

4、植物细胞壁及整个生物体破裂，且在瞬间完成，利于有效成分的溶出。(3) 热效应:声能不断被介质的质点吸收，介质将所吸收能量的全部或大部分转变成热能，从而导致介质本身和药材组织温度的升高，增大药物有效成分的溶解度，加快有效成分的溶解速度。由于内部温度的升高是在瞬间完成，可以使被提取成分的结构和生物活性保持不变。5.过滤 利用多空性介质阻留固体而让液体通过，是固体与液体分离的方法。天然产物传统分离纯化方法.过滤设备：加压叶滤机真空过滤机6.蒸发浓缩:蒸发：溶液表面的水或溶剂分子获得的动能超过溶液内分子间的吸引力之后，脱离表面进入空间的过程。影响因素：温度、蒸发面积、蒸汽压7 沉淀 盐析 利用不同物质

5、在高浓度的盐溶液中溶解度不同来达到分离、提纯的目的。应用：蛋白质、多肽、多糖、核酸优点：成本低，操作简便、安全，对许多生物活性物质具有稳定作用 缺点：需脱盐.影响盐析的因素：离子强度、蛋白质的性质、pH、温度 盐析方法 加入固体盐 加入饱和溶液法 透析平衡法 有机溶剂沉淀:能与水互溶的有机溶剂对许多能溶于水的小分子天然产物以及核酸、多糖、蛋白质等生物大分子都发生能沉淀作用。优点：不用脱盐，过滤比较容易；分辨能力比盐析法高；生化制品生产中应用比较广泛。缺点:对某些具有生物活性的分子(如酯)容易引起变性失活，操作常得在低温下进行。生化制品沉淀首先是能和水混溶，使用较多的是甲醇、乙醇、丙酮等。核酸、

6、核苷酸、糖类和氨基酸等物质，最常用的是乙醇，核酸的沉淀，异丙醇等也常被采用。蛋白质和酶的沉淀，甲醇、乙醇和丙酮都可以。 铅盐沉淀法:(碱式)醋酸铅在水及醇溶剂中能与多种植物成分生成难溶的铅盐。中性醋酸铅 有机酸、蛋白质、氨基酸、酸性皂苷或部分黄酮类化合物等碱式醋酸铅 除了上述能被中性醋酸铅沉淀的成分外，还可以沉淀某些苷类、糖类及一些生物碱等碱性成分。酸碱沉淀法:利用某些成分在酸(或碱)中溶解、在碱(或酸)中沉淀的性质达到分离的方法。如橙皮苷、芦丁、甘草皂苷，均易溶于碱性溶液，当加入酸后，可使之沉淀析出。物碱不溶于水，但遇酸可生成盐类而溶于水中，再加碱碱化会重新生成游离的生物碱，从溶液中析出。其

7、他方法：等电点沉淀、重金属盐沉淀等8.结晶:物质从液态或气态形成晶体的过程。生成结晶的过程叫结晶生长。从比较不纯的结晶，再通过结晶作用精制得到较纯的结晶，这一过程叫再结晶。结晶是在降低物质溶解（度）量的基础上。结晶方法在原理上常分为两大类：第一类：除去一部分溶剂；第二类：加入沉淀剂及降低温度等方法。大致可分为：a.盐析法：用于大分子蛋白质、酶等；b.有机溶剂结晶法：小分子氨基酸等；c.等电点结晶法：多用于两性物质；d.其他：温差法，加入金属离子法等。9.干燥:气流干燥:利用热空气与粉状或颗粒状湿物料在流动过程中充分接触，气体与固体物料间进行传热与传质，从而使湿物料达到干燥的目的。气流干燥特点：

8、干燥时间极短，一般1-5s。干燥强度大，生产能力大。天然产物传统分离纯化方法沸腾干燥:利用流态化技术，即利用热空气使孔板上的粒状物料呈流化沸腾状态，使水分迅速汽化达到干燥目的。怎样才能使粒子处于流态化？干燥时，使气流速度与颗粒的沉降速度相等，当压力降与流动层单位面积的质量达到平衡时(此时压力损失变成恒定)，粒子就在气体中呈悬浮状态，并在流动层中自由地转动，流动层犹如正在沸腾。沸腾造粒干燥:利用流化介质(空气)与料液间很高的相对气流速度，使溶液带进流化床就迅速雾化。这时液滴与原来在沸腾床内的晶体结合，就进行沸腾干燥，故也可看作是喷雾干燥与沸腾干燥的结合。成粒：自我成粒、涂布成粒、粘结成粒喷雾干燥

9、:利用不同的喷雾器，将悬浮液和黏滞的液体喷成雾状，形成具有较大表面积的分散微粒同热空气发生强烈的热交换，迅速排除本身的水分，在几秒至几十秒内获得干燥。雾化系统:压力式喷雾、气流式喷雾、离心式喷雾第三节 分子蒸馏技术分子蒸馏（短程蒸馏）技术:高真空(0.133-1Pa)条件下，蒸发面和冷凝面的间距小于或等于被分离物料蒸汽分子的平均自由程，由蒸发面逸出的分子，既不与残余空气的分子碰撞，自身也不相互碰撞，而是毫无阻碍地到达并凝集在冷凝面上，从而实现液-液分离的技术。根据分子蒸馏装置形成蒸发液膜的不同 降膜式 刮膜式 离心式显著特点：操作温度低，无需沸腾。蒸馏压强低。受热时间短。分离程度更高分子碰撞：

10、当分子接近到一定程度时，由于斥力的作用，两分子发生斥离。这种由于接近而至斥离的过程就是分子的碰撞过程。有效直径：分子在碰撞过程中，两分子质心的最短距离(即发生斥离的质心距离)称为分子有效直径。分子运动自由程：一个分子相邻两次碰撞之间所走的路程。分子运动平均自由程：分子蒸馏基本原理:根据分子运动理论，液体分子受热从液面逸出，不同种类的分子，其m不同；液体混合物为达到分离的目的:首先进行加热，能量足够的分子逸出液面。 轻分子的m大，重分子的m小，若在离液面小于轻分子m而大于重分子m处设置一冷凝面，使得轻分子落在冷凝面上被冷凝，从而破坏了轻分子的动态平衡，使得轻分子继续不断逸出。而重分子因达不到冷凝

11、面，很快趋于动态平衡。分子蒸馏的原理分子蒸馏应满足两个条件:自由程有差异:轻、重分子的平均自由程必须要有差异，且差异越大越好。两面间距:蒸发面与冷凝面的间距必须小于轻分子的平均自由程。分子蒸馏过程四部曲（1）分子从液相主体向蒸发表面扩散：液相中的扩散速度是控制分子蒸馏速度的主要因素，所以应尽量减小液层厚度及强化液层的流动。（2）分子在液层表面上的自由蒸发：蒸发速度随着温度的升高而上升，但分离因素有时却随着温度的升高而降低，所以，应以被加工物质的热稳定性为前提，选择经济合理的蒸馏温度。（3）分子从蒸发表面向冷凝面飞射：而残气分子在两面间呈杂乱无章的热运动状态，故残气分子数目的多少是影响飞射方向和

12、蒸发速度的主要因素。（4）分子在冷凝面上冷凝：只要保证冷热两面间有足够的温度差（一般为70-100），冷凝表面的形式合理且光滑则认为冷凝步骤可以在瞬间完成。分子蒸馏与常规蒸馏的区别在工业化应用上分子蒸馏较常规蒸馏的明显优势：产品品质高，产品能耗小，产品成本低，易于放大分子蒸馏流程的组成单元分子蒸馏实验装置及工艺流程:早期间歇瓶式:由蒸发系统、物料输入、输出系统，加热系统，真空获得系统，控制系统降膜式:流体靠重力在蒸发壁面流动时形成一层薄膜。液膜厚度不均匀, 传质、传热阻力大。优点:液膜厚度小，蒸馏物料可沿蒸发表面流动停留时间短，热分解的危险性较小蒸馏过程可连续进行，生产能力大缺点：很难保证所有

13、的蒸发表面都被液膜均匀覆盖，液体流动时常发生翻滚现象，产生的雾沫也常溅到冷凝面上，影响分离效果离心式:将物料送到高速旋转的转盘中央，并在旋转面扩展形成薄膜，同时加热蒸发，使之与对面的冷凝面凝缩，要求有高速旋转的转盘,又需要较高的真空密封技术。离心式的特点液膜极薄且分布均匀,蒸发速率和分离效率很高。受热时间更短,料液热裂解的几率低。 连续处理量更大, 适合于工业化连续性生产。第五节 色谱分离技术色谱分离技术-基本概念与理论固定相：是色谱分离过程的一个固定介质。流动相：在层析过程中，推动固定相上待分离的物质朝着一个方向移动的液体、气体或超临界流体等都称为流动相。柱层析中一般称为洗脱剂；薄层层析称为

14、展层剂。它是层析分离中的重要影响因素之一。保留时间：待分离物质从进样开始到组分流出浓度最大时所经过的时间，用tR表示。保留体积：待分离物质从进样开始到组分流出浓度最大时所用洗脱液的体积，称为该组分的保留体积。死时间：非保留溶质从进样开始到流出色谱柱所经历的时间，称为死时间；死体积：非保留溶质从进样开始到流出色谱柱所用的洗脱液的体积，称为死体积；调整保留时间：某种物质扣除死时间后的在色谱柱上的保留时间。调整保留体积：某种物质扣除死体积后的在色谱柱上洗脱所用的洗脱剂的体积。容量因子：某一溶质在色谱柱中任意位置达到平衡后，该溶质在固定相中量和在流动相中的量之比。 分配系数：在一定的条件下，某种组分在

15、固定相和流动相中含量（浓度）的比值，常用K表示。迁移率（比移值）:在一定条件下，在相同的时间内某一组分在固定相移动的距离与流动相本身移动的距离之比值，常用Rf表示。迁移率和分配系数的关系？塔板理论 色谱柱的理论塔板数越大，塔板高度越小，色谱柱的分离效率越高。分辨率（分离度）：相邻两个峰的分开程度。Rs=0.8:两峰的分离程度可达89% Rs=1：分离程度98% Rs=1.5：达99.7%（相邻两峰完全分离的标准）操作容量（交换容量）:在一定条件下，某种组分与固定相反应达到平衡时，存在固定相上的饱和容量。根据流动相和固定相的极性程度，分为正相和反相色谱。 正相色谱：流动相的极性小于固定相的极性，

16、适用于极性化合物的分离。其流出顺序是极性小的先流出，极性大的后流出。 反相色谱：流动相的极性大于固定相的极性。它适用于非极性化合物的分离，其流出顺序与正相色谱恰好相反。 根据流动相的形式分类：液相层析：流动相为液体的层析；气相层析：流动相为气体的层析；色谱分离技术-吸附色谱法 原理 吸附色谱为固定相与流动相相对移动过程中，溶质和溶剂分子在吸附剂表面上的活性位点相互竞争的吸附过程。简单的说:依据吸附剂对混合物中各成分吸附性能的不同，使各成分得到分离。 液-固吸附用得最多。氧化铝：由氢氧化铝直接在高温下脱水制得。氧化铝的吸附机理： 表面有铝醇基（Al-OH）羟基的氢键作用而吸附化学物质。氧化铝的活

17、性与含水量密切相关：活化：在高温下去除水分，含水量低，活性增强，称为活化；去活化：加入一定量的水，含水量高，活性降低。硅胶 通常用SiO2 · xH2O表示，是一种坚硬、无定型链状和网状结构的硅酸聚合物颗粒。内部-硅氧交联结构-多孔结构表面-硅醇基-氢键作用-吸附活性中心与极性化合物或不饱和化合物形成氢键;吸附的强弱与硅醇基的多少有关色谱分离技术-吸附色谱法;硅醇基能通过氢键形成吸附水分，硅胶的吸附力随吸水量的增加而降低；吸水量超过17%，吸附力较低不能用作吸附剂。活化：一般指将硅胶在110加热30min，增强吸附能力。但当温度升高至500时，硅胶表面的硅醇基脱水缩合转变为硅氧烷键，

18、而丧失因氢键吸水的活性。硅胶是一种酸性吸附剂，适用于中性或酸性成分的层析，如酚类、甾体和萜类等粒度越小，均匀性越好，分离效率越高；硅胶表面积越大，与样品间的相互作用越强，吸附力越强;同时硅胶又是一种弱酸性阳离子交换剂，其表面上的硅醇基能释放弱酸性的氢离子，当遇到较强的碱性化合物，则可因离子交换反应而吸附碱性化合物。聚酰胺:由有机酸和有机胺经聚而成的高分子材料。聚酰胺分子上有许多酰胺基团，形成活性中心。吸附属于氢键吸附，极性物质和非极性物质都适用。化学性质很稳定，不溶于水、醇、丙酮、氯仿、苯、正己烷等各种极性的与非极性的溶剂中。特别适合于对黄酮、酚类、醌类等物质的分离常用的有机溶剂极性由小到大的

19、顺序排列： 正己烷石油醚环己烷四氯化碳苯甲苯氯仿乙醚乙酸乙酯丙酮乙醇甲醇水乙酸甲酸流动相：单一溶剂 二元、三元甚至多元溶剂组分装柱过程：关闭层析柱出水口，装入1/3柱高的溶剂作缓冲液，并将处理好的吸附剂等缓慢倒入柱中，使其沉降约3cm高。打开出水口，控制适当流速，使吸附剂等均匀沉降，并不断加入吸附剂溶液。注意：不可干柱、分层，否则需要重新装柱。柱层析基本操作收集、鉴定及保存洗脱峰不一定能代表一个纯净的组分。在合并一个峰的各管溶液之前，还要进行鉴定。基质的再生 各种基质的再生方法都有各自的方法根据不同的处理方法处理基质再生。吸附薄层层析 薄层层析用的吸附剂与其选择原则：和柱层析相同主要区别在于：

20、薄层层析要求吸附剂的粒度更细，一般应小于10um，粒度均匀,用于薄层层析的吸附剂或预制薄层一般活度要求不宜过高。大孔吸附树脂:是一种不含交换基团的、具有大孔结构的高分子吸附剂。孔吸附树脂多为白色的球状颗粒，分为非极性、中性和极性三大类。常用的为苯乙烯型和丙烯腈型，在树脂合成时根据需要引入极性基团则成为极性树脂从而增强吸附能力。大孔吸附树脂的分离原理:由于吸附和筛选原理，有机化合物根据吸附力的不同及分子量的大小，在大孔吸附脂上经一定的溶剂洗脱而分开。分配色谱:基于混合物各组分在固定相与流动相之间的分配性质不同而实施分离的一种层析方法。分离各种化合物的本质是化合物在两相中因结构不同而产生分配系数的

21、差异。固定相：一般用一种液体或多孔物质牢固吸附和化学键结合的一种液膜作为固定相。色谱分离技术分配层析法 纸层析 固定相：滤纸纤维及其结合的水。流动相：有机溶剂 迁移率和分配系数的关系？双向纸层析： 适用于样品所含溶质较多或某些组分在单相纸层析中的Rf比较接近。反相层析:固定相的极性小于流动相，化合物流出色谱柱的顺序是从大到小的色谱过程称为反相色谱，该色谱通常为分配色谱。固定相：一般以硅胶为基质，键合C18等烷烃的非极性固定相。流动相：甲醇、乙腈、水等。液滴逆流层析基本原理：多个首尾相连的分配萃取管中填充固定相液，而使流动相形成液滴通过此固定相液，在细的分配萃取管中与固定相液有效地接触，不断形成

22、新的表面，从而促进待分离混合物各组分在两相溶剂之间的分配。离子交换层析:以离子交换剂为固定相，依据流动相中的组分离子与交换剂上的平衡离子进行可逆交换时的结合力大小的差别而进行分离的一种层析方法。广泛应用于各种生化物质如氨基酸、蛋白、核苷酸等的分离纯化。离子交换层析的原理:依据各种离子或离子化合物与离子交换剂的结合力不同而进行分离纯化的。固定相：离子交换剂，它是由一类不溶于水的惰性高分子聚合物基质通过一定的化学反应共价结合上某种电荷基团形成的。三部分：高分子聚合物基质-电荷基团-平衡离子（相反离子）平衡离子是结合于电荷基团上的相反离子，能与溶液中其他的离子基团发生可逆的交换反应。阳离子交换剂：平

23、衡离子带正电的离子交换剂能与带正电的离子基团发生交换作用。阴离子交换剂：平衡离子带负电的离子交换剂能与带负电的离子基团发生交换作用。电荷基团对不同的离子有不同的结合力:离子价数越高，结合力越大；Na+<Ca2+<Al3+<Ti4+价数相同时，原子序数越高，结合力越大。 Li+<Na+<K+<Rb+<Cs+；离子交换剂的选择离子交换剂的处理和保存-使用前离子交换剂的再生酸碱交替浸泡处理。离子交换剂的转型是指离子交换剂由一种平衡离子转为另一种平衡离子的过程。阴离子交换剂：HCL处理可将其转为CL型；NaOH处理可转为OH型；甲酸钠处理可转为甲酸型等。离子交

24、换树脂的保存：洗净蛋白质等杂质，并加入适当的防腐剂，一般加入0.02%的NaN3，4保存。凝胶层析（分子筛层析、排阻层析）:当生物大分子随流动相通过装有作为固定相的凝胶颗粒的层析柱时，根据分子大小不同进行分离的技术。优点：所用的凝胶属于惰性载体，不带电荷，吸附力弱，操作条件比较温和，可在相当广的温度下进行，不需要有机溶剂。对高分子物质有很好的分离效果。分子筛效应 各分子在凝胶色谱柱内同时进行着两种不同的运动：垂直向下的移动,无定向的扩散运动。大分子物质直径较大，不进入凝胶颗粒的微孔，只能分布在颗粒之间，所以在洗脱时向下移动的速度较快；小分子物质，即可在颗粒间隙中扩散，也进入凝胶颗粒的微孔内，在

25、洗脱时下移的速度落后于大分子物质。柱床体积：凝胶装柱后，从柱底板到凝胶沉积表面的体积。外水体积：色谱柱内凝胶颗粒间隙，亦称间隙体积。内水体积：凝胶为三维网状结构，颗粒内部仍有空间，液体可进入凝胶内部，这部分间隙的总和为内水体积。基质体积：凝胶颗粒实际骨架体积。 VtVoViVg 由于Vg相对很小，可以忽略不计，则有： VtVoVi 峰洗脱体积：被分离物质通过凝胶柱所需洗脱液的体积。亲和层析:利用待分离物质和它的特异性配体间具有的特异的亲和力，从而达到分离目的的一类特殊层析技术。亲和层析的配基配体：发生亲和反应的功能部位。配体必须具有两个基团：一个能与载体共价结合、一个能与被亲和分子结合固相化技

26、术：将配基以共价键连接于不溶于水的固相基质上制成固相化吸附剂。方法有：载体结合法、物理吸附法、交联法、包埋法洗脱方法:非特异性洗脱:改变缓冲液的pH、离子强度、介电常数或温度使物质构象改变，浓缩、洗脱后立即中和稀释或透析，使蛋白质迅速恢复到天然结构特异性洗脱：再次利用生物学特异性只洗脱和配基专一作用的酶，不洗脱由于非专一吸附上去的杂蛋白再生:层析后用大量洗脱剂连续洗涤，然后用平衡缓冲液平衡，经处理后的层析柱能再次使用。树脂吸附分离技术基本原理多孔和非多孔物质两者的区别：非多孔固体只具有很小的比表面积，若将固体物质粉碎后，其总表面积会增大，比表面积也会增大；多孔性固体由于颗粒内微孔的存在，比表面

27、积很大，每克多孔固体物质的比表面积可达几百平方米。比表面积差别的原因：非多孔性固体的比表面积=外表面积 多孔性固体的比表面积=外表面积+内表面积其中，内表面积比外表面积大几百倍；多孔性固体的比表面积大，并具有较大的吸附能力，可应用多孔性固体物质作为吸附剂。为什么多孔固体物质具有吸附能力？固体表面分子所处的状态和内部分子所处的状态不同。界面分子作用力总和不为0 内部分子作用力总和为0 微粒能自发地吸附分子、原子或离子，并在其表面附近形成多分子层或单分子层。吸附作用：物质从流体相（气体或液体）浓缩到固体表面，从而达到分离的过程。吸附剂：在表面上能发生吸附作用的固体微粒吸附物：被吸附的物质。吸附与吸

28、收的差异：被吸附的物质是否进入到固体内部 具有良好的吸附能力的固体都可称为吸附剂如：活性炭、分子筛、硅胶、氧化铝，活性白土等；1. 物理吸附：吸附剂和吸附物之间作用力为分子间范德华力；分子间引力存在于吸附剂和吸附物之间，整个自由界面都起吸附作用，物理吸附无选择性。单层吸附或多层吸附；在低温下也可进行，不需要较高的活化能2. 化学吸附：由于固体表面原子的价电子未完全被相邻原子所饱和，还有剩余的成键能力，在吸附剂和吸附物之间有电子转移，生成化学键；选择性较强；只能是单分子吸附；化学吸附需要较高的活化能，在较高的温度下进行。3.交换吸附 吸附剂表面如为离子或极性分子组成，则它会吸引溶液中带相反电荷的

29、离子形成双电层。吸附剂吸附离子后，同时要释放出等量的离子于溶液中；离子电荷是交换的决定因素。离子所带电荷越多，它在吸附剂表面的相反电荷点上的吸附能力越强。吸附分离 利用适当的吸附剂，在一定的pH条件下，提取液中的有效成分被吸附剂吸附，然后再用适当的洗脱剂将被吸附的成分从吸附剂上解吸下来，达到浓缩和提纯的目的。吸附树脂（高分子吸附剂）是一种多孔性、多数不含离子交换基团的高联度的高分子共聚物，其内部拥有许多分子水平的孔道，提供扩散通道和吸附场所。吸附分离的特点：操作简便、安全、设备简单，用或少用有机溶剂，吸附过程中pH变化小，适用于稳定性较差的成分，容易再生，可反复使用。吸附树脂品种多，应用范围广

30、。吸附树脂的共同处：多孔性，并有较大的比表面积 （主要是孔内的表面积）非极性吸附树脂（一般指电荷分布均匀，在分子水平上不存在正负电荷相对集中的极性基团的树脂。） 中极性吸附树脂（存在酯基一类的极性基团） 极性吸附树脂（具有酰胺、腈等基团） 强极性吸附树脂（含有极性最强的基团，如胺基，吡啶基等）影响吸附性能的因素 比表面积（树脂颗粒的外表面积小，一般在0.1m2/g 左右树脂颗粒的外表面积小，一般在0.1m2/g 左右） 孔径（平均孔径） 孔容（树脂的总体积，以mL/g表示） 孔径 分布极性相近原则 形成氢键或电子转移络合物吸附树脂的性能(1)吸附平衡 在一定条件下，当流体与固体吸附剂接触时，流

31、体中的吸附物质即被吸附剂吸附，经过足够长的时间，吸附物质在两相中的分配达到一个定值。为动态平衡，即在达到平衡时，吸附速度与脱附速度相等；吸附平衡还会受到温度的影响。(2)吸附等温线 在等温的情况下，吸附剂的吸附量与吸附物质的压力（或浓度）的关系曲线。吸附剂的平衡吸附量随吸附物质的压力的增大而增加(4)分配系数 指达到吸附平衡时，吸附质在吸附剂中的浓度与在溶液中的浓度之比。分配系数不一定是常数，随溶质的浓度而变化。一般随浓度的增大，吸附量增加，但分配系数减小。吸附树脂的使用方法处理过程：应在树脂柱中进行，一般装至柱高的2/3处用水进行反洗，使树脂层松开，洗去微细粉末和机械杂质；然后放出水，至水面

32、略高于树脂层面。再用酒精以适当流速淋洗，至流出的酒精中无油性溶性杂质为止；最后用水洗出酒精即可。(3).分离方法选择性分离：依靠吸附树脂的选择性将能被吸附的和不被吸附的物质分离开，包括吸附-洗脱过程。a.有机物与无机物的分离：一般的吸附树脂对溶液中的无机离子没有任何吸附能力，在吸附混合物时，有机物被树脂吸附，无机离子随水流出，易分离；b.解离物与非解离物的分离：吸附树脂对两者都有吸附能力，在一定条件下也可将二者分离开；如：生物碱在酸性介质中成盐，可调pH值来分离；c.一般有机物与强水溶性物质分离：中药有效成分大多一般有机物，易被树脂吸附，强水溶性物质如多糖、肽类难被树脂吸附，用普通的吸附树脂就

33、可很容易分离此两类；d.键合分离也称为亲和分离 选择特殊树脂，使被吸附物与树脂的官能团能进行键合而与不能键合的物质分离 选择性高e.按分子大小分离：应用前景好；如分子筛、吸附色谱分离等吸附色谱分离：选择的原因：欲分离的物质的性质比较接近，可根据结构和性质上的微小差别，选择适当吸附树脂，进行色谱分离。吸附色谱分离一般为基于亲和性差异的亲和色谱分离类型。吸附树脂对吸附物质的亲和性（吸附力）首先取决于吸附树脂和吸附物质的性质；流动相（溶剂）对亲和性的影响也较大。实现色谱分离的关键：吸附树脂及流动相的选择吸附树脂：最严格的要求是：树脂的平均粒径及粒径分布；现已有非常均匀的树脂90的球粒粒径在D

34、7;10范围流动相：树脂在非极性或弱极性的有机溶剂中会有显著的溶胀现象，吸附树脂色谱分离又多用于水溶液中的物质分离流动相多为水和极性有机溶剂的混合溶剂；极性溶剂常用的有乙醇、甲醇、乙腈等。梯度洗脱或分步洗脱。 分步洗脱，是将在吸附过程中不易分离的物质，在洗脱过程中实现分离。超临界流体萃取:作为一种分离过程，是基于一种溶剂对固体或液体的萃取能力和选择性，在超临界状态下较之在常温常压下可得到极大的提高。原理：利用超临界流体作为萃取剂，从固体或液体中萃取出某种高沸点和热敏性成分，以达到分离和纯化目的的一种分离技术。超临界流体：即温度和压力略超过或靠近超临界温度（Tc）和临界压力（Pc），介于气体和液

35、体之间的流体。超临界流体萃取过程：介于蒸馏和液-液萃取过程之间,是利用超临界状态的流体，依靠被萃取物质在不同蒸气压力下所具有的不同化学亲和力和溶解能力进行分离、纯化的单元操作。超临界流体与待分离混合物中的溶质具有异常相平衡行为和传递性能,且它对溶质的溶解能力随着压力和温度的改变而在相当宽的范围内发生变动,因此利用超临界流体作为溶剂可从多种液态或固态混合物中萃取出待分离的组分超临界流体:指在临界温度和临界压力以上的流体。临界温度：指高于此温度时，该物质处于无论多高压力下均不能被液化时的温度。临界压力：临界区附近压力和温度的变化，对密度的影响？非挥发性溶质在超临界流体中的溶解度与流体密度的关系？在

36、临界区附近压力和温度的微小变化，可引起流体密度的大幅度变化。溶质在超临界流体中的溶解度大致和流体的密度成正比。b.超临界流体的传递性质：超临界流体的密度近似于液相，溶解能力也基本上相同，而黏度却接近普通气体，自扩散能力比液体大约100倍。此外，传递性质值的范围，在气体和液体之间。超临界流体是一种低黏度、高扩散系数、易流动的相；扩散传递更加容易并能减少泵送所需的能量。降低了与之相平衡的液相黏度和表面张力，提高了平衡液相的扩散系数，有利于传质。在临界点附近，压力和温度的微小变化可对溶剂的密度、扩散系数、表面张力、黏度、溶解度、介电常数等带来明显的变化。c.超临界流体的选择性 有效地分离产物或除去杂

37、质的关键是用作萃取剂的超临界流体应具有很好的选择性按相似相容的原则 超临界流体与被萃取物质的化学性质越相按操作角度来看 操作温度越接近临界温度，溶解能力越大基本原则 超临界流体的化学性质和待分离的物质化学性质相近；操作温度和超临界流体的临界温度相近。超临界流体的选择是超临界流体萃取的关键用作萃取剂的超临界流体应具备条件化学性质稳定，不与萃取物反应，对设备没有腐蚀性，临界温度应接近常温或操作温度附近，不宜太高，临界压力低，以节省动力费用，操作温度应低于被萃取溶质的分解和变质温度；对被萃取物的选择性高（容易得到高纯产品），纯度高，以减少溶剂循环用量；货源充足，价格便宜；食品和医药工业，还应考虑选择

38、无毒的气体。超临界溶剂CO2常用的原因？化学性质稳定，不易于溶质发生化学反应，临界温度（31.06）低，可使一些挥发性低且沸点高的热分解组分萃取出来，临界压力（7.38MPa）中压范围，较容易实现工业化，无臭、无毒、无溶剂残留、不腐蚀、价廉易得、不易燃易爆超临界流体萃取夹带剂的使用单一超临界流体萃取的问题：超临界流体萃取溶剂大多数是非极性或弱极性选择性不高，分离效果不好；溶质溶解度对温度、压力变化不够敏感等，耗费的能量增加什么叫作夹带剂:在纯的流体中加入少量与被萃取物亲和能力强的组分，以提高其对被萃取组分的选择性和溶解度，添加的这类物质称为夹带剂。夹带剂的作用:大大增加被分离组分在流体中的溶解

39、度。大大提高溶质的选择性。夹带剂的类型.混溶的超临界溶剂，其中含量少的为夹带剂;将亚临界态的有机溶剂加入到纯超临界流体中夹带剂的选择要考虑的问题？萃取段 溶解度和选择性 夹带剂和溶质的相互作用能改善溶质的溶解度和选择性溶剂分离阶段 易于分离 夹带剂与超临界溶剂和目标 产物较易分离食品、医药中应用 安全问题 考虑夹带剂的毒性等问题萃取过程系统主要取决于原料的性质、操作条件、超临界流体溶剂的性质。超临界流体萃取系统主要由四部分组成：溶剂压缩机（即高压泵） 萃取器 温度、压力控制系统 分离器和吸收器影响工艺流程的因素：萃取过程系统的组成各不相同，在设计工艺流程时，仍有一些共同的因素要考虑:原料的性质

40、 萃取条件 萃取操作方式 分离操作方式 溶剂的回收和处理等第八章 黄酮类化合物的提取工艺1.黄酮类化合物的提取 化合物：极性-溶剂萃取 酸性-碱提酸沉 解离性离子交换（1）溶剂萃取法 关键：溶剂的选择 溶剂选择依据：黄酮类成分的存在状态（游离、苷）及溶解度 提取方法选择依据：溶剂的溶解性能(2)碱提酸沉淀法 酚羟基与碱成盐，溶于水；加酸后析出。碱：常用Ca(OH)2或CaO水溶液。优点：含酚羟基化合物成盐溶解，且可使含COOH的果胶、粘液质、蛋白质等杂质形成沉淀而除去。注意：碱性不宜过强，以免破坏黄酮母核； 酸性(pH3-4)不宜过强，以免形成盐而溶解。(3)炭粉吸附法：苷类的精制（4）离子交

41、换法 原理：酚羟基与碱成盐，溶于水；用阴离子交换树脂交换，加酸后析出，用有机溶剂洗脱。优点：可除去黄酮类化合物中的水溶性杂质。可精制黄酮类化合物与金属离子形成的盐类或络合物。（5）大孔吸附树脂法2.黄酮类化合物的分离极性大小不同和吸附性差别，利用吸附（各种吸附柱）或分配原理进行分离。酸性强弱不同，利用梯度pH萃取法进行分离;分子大小不同，利用葡聚糖凝胶分子筛分离.分子中某些基团的特殊性质，利用金属盐络合能力不同进行分离。常用分离方法：硅胶、聚酰胺、葡聚糖凝胶柱层析、梯度pH萃取等。柱层析法(较常用的分离方法)常用吸附剂或载体：硅胶、聚酰胺及纤维素粉等。此外，也有氧化铝、氧化镁及硅藻土等。（1）

42、硅胶柱层析（2）氧化铝柱层析(少) 不适合分离具有3-OH或5-OH、4-羰基及邻二酚羟基黄酮类化合物。(3) 聚酰胺柱层析 原理：酰胺羰基可与酚羟基形成氢键，可用于分离各种类型的黄酮类化合物； 形成氢键主要指酚羟基，糖部分不参与形成氢键。(3)聚酰胺色谱(氢键吸附) 酚羟基数目越多，吸附能力越强。酚羟基数目相同的情况下，酚羟基所处的位置有利于形成分子内氢键,吸附能力减弱。3-OH或5-OH黄酮的吸附力小于其他位置-OH黄酮;邻二酚羟基黄酮的吸附力弱于间位或对位酚羟基黄酮分子内芳香化程度越高，共轭双键越多，吸附力越强。查耳酮>二氢黄酮 不同类性的黄酮类化合物，吸附力大小：黄酮醇>黄

43、酮>查耳酮>二氢黄酮(醇)>异黄酮洗脱规律:吸附能力越强，越难洗脱。苷元相同,洗脱先后顺序一般是:三糖苷>双糖苷>单糖苷>苷元 母核上增加羟基，洗脱速度减缓。不同类型黄酮化合物，先后流出顺序一般是：异黄酮>二氢黄酮醇>黄酮>黄酮醇（4）葡聚糖凝胶柱层析双重色谱原理分子筛作用（按分子大小分离）黄酮苷的分离 洗脱顺序：分子由大到小三糖苷>双糖苷>苷元吸附原理（按极性大小分离）游离黄酮的分离 极性由小到大1-OH>2-OH>3-OH>4-OH常用的洗脱剂有：水溶液：碱性水溶液（0.1mol/L NH4OH)盐水溶液(

44、0.5mol/L NaCl等)。醇及含水醇：如甲醇、甲醇-水（不同比例）丁醇-甲醇(3:1)、乙醇等。其它溶剂：如含水丙酮、甲醇-氯仿等。(5)液滴逆流层析 利用混合物中各组分在两液相中分配系数的差异，移动相形成液滴通过固定相的液柱实现混合物的分离。不需要固体担体，避免不可逆吸附造成的损失;常用的溶剂：氯仿-甲醇-水、氯仿-甲醇-丙酮-水(6) 高效液相色谱法（HPLC）应用：适用于各种黄酮类化合物的分离 原理：反相柱色谱流动相：水-乙腈、水与甲醇不同比例2）pH梯度萃取法 依据：游离黄酮苷元酸性的差异3） 根据分子中某些特定官能团进行分离铅盐法分离 邻二酚羟基（或兼有3-OH、4-羰基或5-

45、OH、4-羰基）黄酮 + 醋酸铅-沉淀 一般酚类黄酮 + 碱性醋酸铅-沉淀脱铅处理：通入H2S进行复分解； 硫酸盐或磷酸盐或阳离子交换树脂。硼酸沉淀法 邻二酚羟基黄酮 + 硼酸-络合物溶于水第九章 皂苷提取工艺二、皂苷的提取工艺特性1.皂苷的提取1）总皂苷的提取稀乙醇浸提法：60的稀乙醇。适用难溶于水的中性皂。乙醇浸提法：适用极性小，难溶水的皂苷；水/碱水提取：对水溶性的，或酸性皂苷可用；水提取法 对极性较大，可溶于水几乎不溶于乙醇的皂苷，可用水浸提。对淀粉含量少，所含皂苷的表面张力小的原料用水或碱性水溶液作浸提溶剂较为合适。中性皂苷用水作浸提溶剂。酸性皂苷用碱水作浸提溶剂稀乙醇浸提法:稀乙醇

46、的浓度一般控制在20-70%之间。常用60%的稀乙醇，这种浸提溶剂较为适合含淀粉高的原料，特别适用于难溶于水的中性皂苷的浸提。用稀乙醇浸提可防止皂苷起泡，同时还可减少水溶性杂质和脂溶性杂质的浸出。乙醇浸提法:对极性较小，难溶于水或很难以稀乙醇浸提的皂苷用乙醇作溶剂浸提。对极性较大的皂苷用水或稀乙醇浸提，杂质太多时可用乙醇浸提。优点：浸提液中水溶液杂质较少缺点：浸提液中脂溶性杂质较多，但这些脂溶性杂质可在回收乙醇，加热将皂苷溶解于水后析出并被除去。2）皂苷元的提取:1、先提总皂苷,再水解；2、植物原料直接酸水解,再用有机溶剂提取。常用的溶剂有：乙醚、氯仿、石油醚等低极性的有机溶剂。注意：在剧烈条

47、件下皂苷元结构发生脱水、环合、双键位移等的变化。2.总皂苷的精制与分离1） 透析法 利用皂苷分子较大，不易透过半透膜的性质而与小分子化合物分离。2） 溶剂萃取法:水浸提的皂苷溶液中含有大量杂质,先将水浓缩到一定小体积，然后用一些极性较大但又可与水分层的有机溶剂，如正丁醇或戊醇把水溶液中的皂苷萃取出来。3）调节溶剂极性沉淀法:利用不同皂苷极性大小不同，在不同极性溶剂中的溶解度不同的性质，改变溶剂的极性，使皂苷沉淀析出。4）铅盐沉淀法：中性醋酸铅：酸性皂苷；碱性醋酸铅：中性皂苷。5）氧化镁吸附法:粗皂苷中的糖、鞣质、色素等杂质可被氧化镁吸附6）胆甾醇沉淀法 利用甾体皂苷能与甾醇生成难溶性的分子复合

48、物7）吉拉尔腙试剂法：羰基与非羰基甾体皂苷元的分离8）乙酰化精制法:将水溶性大的粗皂苷制成酰化物后其亲脂性增大，可溶于低极性溶剂中，脱色、层析、重结晶都比较容易。9） 层析法 吸附色谱法（亲脂性的皂苷元）吸附剂：硅胶和氧化铝 洗脱剂：混合溶剂。分配色谱法（极性较大的皂苷）:一般用水饱和的氧化铝或硅胶作支撑剂，用不同比例的氯仿-甲醇-水或其他极性较大的有机溶剂进行梯度洗脱。 分配柱层析法:以硅胶为支持剂，CHCl3-MeOH-H2O， CH2Cl2-MeOH-H2O或水饱和的正丁醇等溶剂系统洗脱。 反相层析法:以反相键合相RP-18、RP-8或RP-2为填充剂，常用CH3OH-H2O或乙腈-水为

49、洗脱剂。 大孔吸附树脂第七章 生物碱的提取工艺一、生物碱的理化性质1.显色反应显色试剂沉淀的颜色矾酸铵-浓硫酸吗啡棕色；可待因蓝色；莨菪碱红色钼酸钠-浓硫酸乌头碱黄棕色；小柴碱棕绿色;阿托品不显色甲醛-浓硫酸吗啡橙色至紫色;可待因红色至黄棕色浓硫酸乌头碱紫色；小柴碱绿色浓硝酸小柴碱棕红色；秋水仙碱蓝色二、生物碱的提取工艺特性1.总生物碱的提取除个别具有挥发性的生物碱（麻黄碱）可用水蒸汽蒸馏法提取外，一般情况下，总生物碱的提取均采用溶剂法和离子交换树脂法进行提取。1)溶剂法水或酸水-有机溶剂提取法原理：生物碱盐易溶于水，游离生物碱溶于有机溶剂。常用的酸：盐酸、硫酸等。特点：简单易行，但水溶性杂质

50、多，浓缩纯化较困难。醇-酸水-有机溶剂提取法原理：生物碱及其盐类易溶于甲醇或乙醇。碱：氨水或氢氧化钠 酚性生物碱用1-2%碳酸钠或氢氧化钠溶液碱化有机溶剂提取法特点：提取时间长，溶剂毒性大、易燃，有时提取不完全。2）离子交换树脂法3）沉淀法：季铵生物碱 将季铵生物碱水溶液调至弱酸性加入新鲜配制的雷氏铵盐 沉淀溶于丙酮或乙醇滤液中加饱和Ag2SO4 适量氯化钡 滤液即为季铵生物碱的盐酸盐4）大孔吸附树脂法2.生物碱的分离分离依据：生物碱的碱性（弱碱性生物碱的盐不稳定；中强碱在pH9-10时可以游离）,溶解性能的差异 特殊官能团2）单体生物碱的分离（1） 利用生物碱的碱性差异分离（2）生物碱及其盐

51、的溶解度不同进行分离各生物碱单体由于结构和极性的差异，在有机溶剂中的溶解度不相同。 不同生物碱与不同酸生成的盐溶解性也可能不同。 （3）特殊官能团进行分离含羧基的生物碱 碳酸氢钠水溶液萃取分离含酚羟基的生物碱 氢氧化钠水溶液萃取分离。（吗啡和可待因）含内酯或内酰胺结构的生物碱 热的氢氧化钠开环，加酸环合的性质予以分离。4）利用色谱法进行分离吸附柱色谱：吸附剂：多用硅胶、氧化铝流动相：苯、氯仿、乙醚等有机溶剂或混合有机溶剂。分配柱色谱：一些结构相似的生物碱。糖类提取工艺热水浸提法:优点：操作简单缺点：难以完全溶出多糖物质，需反复多次浸提，操作时间长，收率低 注意：易溶于水的多糖，注意温度是否破坏

52、结构。酸浸提法 碱浸提法 酸（碱）浸提法 注意：酸碱浸提由于酸碱浓度因子难以控制 易使部分多糖发生水解，破坏多糖的活性结构，减少得率。酶法:先用蛋白酶分解除去大部分蛋白质，再从溶液中浸提多糖;可以使浓缩工艺和后续的脱蛋白工艺操作变得简易、省时，提高粗多糖的得率。超声波提取法：利用超声波对细胞组织的破碎作用来提高糖类在提取液中的溶解度和浸出率，从而可提高多糖的提取率。原料放入浸提液中，超声波处理一段时间后，过滤，即得糖类提取液。超临界萃取法：对物质活性的保存率很高，但成本较高，目前大多用于价值较高的成分的提取。 3.糖类的分离1.水提醇沉法(常用的多糖提取工艺):利用多糖溶于水或酸、碱、盐溶液而不溶于醇、醚、丙酮等有机溶剂的特点。优点：水对设备要求不高，一次性投入较小；缺点：劳动强度大，工艺繁杂，不能连续生产，生长效率低，所获产品活性损失大；且生产中产生的废料造成