乙醇回收装置图(乙醇回收装置实验室)

植物功效成分的提取分离方法植物中化学成分的组成一般比较复杂,往往是多种有效成分和大量杂质共存。各成分的含量差异也较大,多则百分之十几,少则万分之几。因此,要深入研究和利用植物的有效成分,就必须对植物中有效成分进行提取分离,得到高纯度的化学成分,并进行结构鉴定、活性

植物功效成分的提取分离方法

植物中化学成分的组成一般比较复杂,往往是多种有效成分和大量杂质共存。各成分的含量差异也较大,多则百分之十几,少则万分之几。因此,要深入研究和利用植物的有效成分,就必须对植物中有效成分进行提取分离,得到高纯度的化学成分,并进行结构鉴定、活性筛选、药效学、毒理学等研究。所以,植物中有效成分的提取、分离、结构鉴定,或特定有效部位的制备及其化学组成测定,为植物提取物应用打下基础。

植物中化学成分提取分离的一般流程如下:

乙醇回收装置图(乙醇回收装置实验室)

一、植物中功效成分的提取

提取是指用适当的溶剂和适当的方法将植物药材中的化学成分从植物组织中提出的过程。提取时要将目标成分尽可能完全地提出,而将不需要的成分尽可能少提出。但用任何一种溶剂、任何一种方法提取而得到的提取物,称为对用植物提取物,其仍然是含有多种化学成分和杂质的混合物,尚需进一步分离和精制。

提取前,一般将植物原料切细或粉碎,增加溶剂接触面积,以提高提取效率。为了给后续的分离工作带来方便,常需进行一些预处理,如种子类药材常含有大量油脂,通常进行脱脂处理;叶、茎类药材因含较多叶绿素,可先除去叶绿素等。

常用的提取方法有溶剂提取法、水蒸气蒸馏法和超临界流体萃取法。 此外,还有升华法、压榨法、吸收法和酶提取法等。

1、溶剂提取法

溶剂提取法是依据目标化合物的极性、溶解性的差异,利用某种溶剂将化学成分从植物组织中溶解、抽提出来,而对不需要的成分不溶出或少溶出。溶剂提取法是植物提取最常用的方法。

当溶剂加入经适当粉碎的植物原料中后,由于扩散、渗透作用,溶剂逐渐通过细胞壁透入到细胞内,溶解可溶性成分并产生细胞内外的浓度差,于是一方面细胞内的溶质不断向外扩散,另一方面溶剂又不断进入到植物组织细胞中。最后细胞内外溶质浓度达到动态平衡时,将溶液滤出,继续加入新的溶剂,如此反复多次,就可以将所需的成分近于完全或大部分溶出。

1.1提取溶剂的选择

植物中的化学成分在溶剂中的溶解度大小遵循”相似相溶”规律,即亲脂性的化学成分易溶于亲脂性的溶剂,难溶于亲水性的溶剂;反之,亲水性的化学成分易溶于亲水性的溶剂,难溶于亲脂性的溶剂。

化学成分和溶剂可通过其极性的大小来估计它的亲脂性或亲水性。 一般说来,成分的基本母核相似,其分子中功能基的极性越大、数目越多,则整个分子的极性也越大,亲水性也越强,而亲脂性就越弱;成分的功能基相似,分子的非极性部分越多,则极性越小,亲脂性越强,而亲水性就越弱。

常见溶剂极性由弱到强的顺序如下:石油醚<四氯化碳<苯<乙醚<氯仿<乙酸乙酯<正丁醇<丙酮<乙醇<甲醇<水。

按照”相似相溶”规律,根据目标成分及其共存杂质的亲脂性和亲水性大小的差别,选择适当的溶剂,以使所需成分尽量多地提取出来,杂质尽量提取不出来,这是溶剂提取法的关键。同时,在选择溶剂时还要注意溶剂不能与目标成分起化学反应,并要经济易得、使用安全方便等。因苯、氯仿等溶剂毒性较强,一般情况下宜用甲苯代替苯,用二氯甲烷代替氯仿。

常见的提取溶剂可分为三类。

(1)水:水是一种强极性溶剂,可用于提取亲水性强的中药化学成分,如苷类、生物碱盐、鞣质、氨基酸、有机酸盐等。

为了增加某些成分的溶解度,也常采用酸水或碱水作为提取溶剂。用酸水提取时,可使生物碱等碱性物质与酸作用生成盐而被提出;用碱水提取时,可使有机酸、黄酮、蒽醌等酚酸性成分生成盐而被提出。

由于水具有价廉易得、使用安全等特点,使其在工业上得以广泛应用。但水提取液易发霉变质、不易保存、黏度大、过滤困难,且水的沸点高,水提取液蒸发浓缩时间较长,用水提取苷类时易产生酶解等。此外,用水煎煮提取时,植物原料不宜粉碎得太细。

(2)亲水性有机溶剂:指能与水混溶的、有较强极性的有机溶剂,如甲醇、乙醇、丙酮等。以乙醇最为常用,乙醇对植物细胞穿透能力强,对许多不同类型成分的溶解性能好,植物中的亲水性成分除蛋白质、黏液质、果胶、淀粉和部分多糖外,大多数能在乙醇中溶解。大多数难溶于水的亲脂性成分,在乙醇中溶解度也较大。还可以根据被提取成分的性质,采用不同浓度的乙醇进行提取。

乙醇提取还具有浓缩回收方便、毒性小、较经济、提取液不易发霉变质、提取苷类不易发生水解等优点是使用最广泛的提取溶剂。 甲醇的性质与乙醇相似,沸点较低(64°C),但毒性较大,使用受到限制。

(3)亲脂性有机溶剂:指不能与水混溶的极性较小的有机溶剂,如石油醚、苯、氯仿、乙醚、乙酸乙酯等。这些溶剂可提出亲脂性成分,不能或不易提出亲水性成分,选择性强,且沸点低,浓缩回收方便。但这类溶剂挥发性大、多易燃、有毒、价格较贵,不易透入植物组织,提取时间长,用最大。

1.2一般提取方法

用溶剂法提取时,常采用浸渍、渗泄、煎煮、回流提取及连续回流提取等操作方法。

(1)浸渍法:将植物原料粗粉或碎块装入容器中,加入适当的溶剂(一般用稀乙醇或水),以浸没药材稍过为度,时常振摇或搅拌,放置一段时间后,滤出提取液,药渣另加新溶剂再进行同样操作,如此反复数次,合并提取液并浓缩即得提取物。用水作为溶剂浸渍时,有时要加适量防腐剂以防霉变。

本法简单易行,但提取效率较差,提取时间较长。 因此有时在浸渍时,采用加热温浸、动态温浸等方法以缩短提取时间,提高提取效率

(2) 渗漉法:将植物粉末润湿膨胀后装入渗漉器中,不断在植物粉末上添加新溶剂,使其自上而下渗透过植物粉末,提取液从渗漉器的下部流出。本法提取时由于药材和溶液之间保持了较大的浓度差,故提取效率较高,但溶剂消耗亦较大,操作时间较长

(3)煎煮法:将植物原料切成小段、薄片或粉碎成粗粉装入容器中,加水浸没药材并充分浸泡后,加热至沸,保持微沸一定时间,滤出药液,滤渣再依法煎煮数次,合并煎煮液,过滤,浓缩后得到提取物。本法简便易行,但杂质溶出较多,且不宜用于有效成分遇热易被破坏或具挥发性成分的中药的提取

(4)回流提取法:回流提取是用有机溶剂提取时最常用的一种方法。 采用加热回流装置,以免溶剂挥发损失。小量植物药材提取时,可在圆底烧瓶上连接回流冷凝器。操作时将植物粗粉装入烧瓶中,装入植物粗粉为烧瓶容体积的1/3~1/2,再加溶剂浸没药材表面1~2cm。加热回流提取一定时间后,滤出提取液,滤渣加入新溶剂再次加热回流,如此提取数次,至有效成分基本提尽为止。 合并提取液,回收溶剂即得提取物。大量提取时,一般使用有隔层的提取罐,用蒸汽加热提取。本法提取效率较高,但溶剂消耗较大,且含受热易被破坏有效成分的植物不宜用此法

(5) 连续回流提取法:为了改进回流提取法中溶剂需要量较大的缺点,可采用连续回流提取法。 实验室常用的连续回流提取装置为索氏提取器。 将植物粗粉放入滤纸简后再置于索氏提取器内,下端所接烧瓶内盛溶剂。在水浴上加热后,溶剂蒸发,通过上端的冷凝管使溶剂冷凝流入药粉内。当流入的溶剂达到一定高度(浸过药材面),通过虹吸管借虹吸作用流入下端的烧瓶内,如此反复,使有效成分不断被提出。该法所需溶剂量较少,提取也较完全,适合于用低沸点溶剂进行提取。但由千成分受热时间较长,有效成分遇热不稳定的中药不宜采用此法,该法也不适用于工业化生产

(6)其他方法:微波提取法和超声波提取法

1.3水蒸气蒸馏法

水蒸气蒸馏法(steam distillation)适用于能随水蒸气蒸馏且不被破坏的挥发性成分的提取,主要用于植物中挥发油、某些小分子生物碱和小分子酚性物质的提取。这类成分沸点在100°C以上,与水不相混溶或微溶于水,且在100°C时有一定蒸汽压,当与水起加热时,其蒸汽压和水的蒸汽压总和为一个大气压时,水蒸气将挥发性成分带出。蒸馏得到液体往往分出油水两层,将油层分出即得挥发性成分;或将馏出液经盐析法并用低沸点溶剂(常用乙醚、环己烷)将挥发性成分萃取出来,回收溶剂即得挥发性成分。

1.4超临界流体提取法

超临界流体提取法(supercritical fluid extraction, SFE)是提取中药化学成分的新技术。

在临界压力(Pc)和临界温度(Te)以上,介千液体和气体之间的流体,称为超临界流体(SF)。

超临界流体同时具有液体和气体的双重特性,它的扩散系数和黏度接近气体,而分子密度却大大增加,比气体大几百倍,几乎与液体接近,密度的增加使分子间相互作用力增大,对化合物的溶解能力增强,因此超临界流体的溶解性能类似液体,可以用来提取植物中的化学成分。

用于进行超临界流体提取的流体物质,通常有二氧化碳、氧化二氮、乙烯、三氯甲院、氮气、氯气等,每种流体物质都有其最佳工作条件。最常用的流体物质是二氧化碳,因为它具有临界条件好、无毒、安全、无污染等优点。二氧化碳的最佳提取温度为40℃,在这个温度条件下,改变压力即可有效地改变其密度和溶解特性。高于此温度时,改变压力,其密度和溶解特性变化小,提取效果差;低于此温度时,很容易低于临界温度,失去其超临界流体的溶解特性。

此外,还可在超临界流体中少量加入某些溶剂,如甲醇、乙醇、丙酮等,这些溶剂的加入可以改善超临界流体的溶解性能,这些溶剂通常称为夹带剂。夹带剂对提高溶解度,改善选择性和增加收取率都起重要作用。

操作时,二氧化碳在高于临界温度和临界压力的条件下,成为超临界流体,溶出植物中原料中的化学成分,将溶有化学成分的超临界流体与原料残渣分开后,使压力和温度恢复至常温和常压时,溶解在超临界流体二氧化碳中的化学成分立刻与气态二氧化碳分开,达到提取化学成分的目的。

超临界流体用于植物中化学成分提取时,一般对亲脂性强的成分提取效果较好,可用于生物碱、香豆素、芳香有机酸、酚、内脂类化合物和挥发油的提取。

2、其他提取方法

(1)升华法

某些固体化学成分受热直接变成气态、遇冷后又直接凝固为固体的性质,称为升华。有些植物中化学成分具有升华的性质,利用升华的方法可将这些成分直接从植物粉末中提取出来,如茶叶中的咖啡因在178℃以上就可升华而不分解。 此法简单易行,但具有升华性的植物化学成分较少,仅见于少数单萜类、生物碱、游离蒽醌、香豆素和小分子有机酸类成分。由于在加热升华过程中往往伴有热分解现象,并且升华不完全,产率低;升华物不纯时难以处理等缺点,故其应用范围非常有限。

(2)压榨法

一些挥发油含量较高的植物,如鲜橘皮、柠檬皮等,可用机械压榨将挥发油从植物组织中压榨出来。此法在常温下进行,其成分不致受热分解,但所得产品不纯,多含有水分、黏液质及细胞组织等杂质,因而呈浑浊状,同时又不易将植物中的挥发油压榨干净。因此,常将压榨后的残渣再进行水蒸气蒸馏,使挥发油提取更完全。

压榨法也应用于有毒或无用成分的去除,如先用压榨法去除巴豆中毒性较大的巴豆油,再制备巳豆霜。

(3)吸收法

用于贵重的挥发油提取,如玫瑰油、茉莉花油常采用吸收法提取。用亲脂性树脂作为吸收剂来提取挥发油,特别是低沸点的挥发油,如鲜花的头香等成分。 通常将鲜花放入底部有进气管、顶部有抽气管的干燥器内,然后与装有树脂的干燥器串接,使干燥器抽气管中出来的含有挥发油的气体连续通过树脂,挥发油被树脂吸附后,用石油醚洗脱,挥干石油醚随即得挥发油。常用的树脂有XAD-4型等。

(4)酶提取法

酶是具有特殊催化作用的蛋白质,通过选用适当的酶进行温和的酶反应,可将植物细胞壁破坏,再用适当的溶剂进行提取,细胞内的有效成分比较容易从细胞内释放出来,有利于植物有效成分的提取。

大部分植物细胞壁主要由纤维素组成,因此,一般选用纤维素酶来酶解,也可用复合酶来进行酶解。将纤维素酶用于从穿山龙中提取薯预皂背元、穿心莲中提取穿心莲内酯、黄连中提取小檗碱三七叶中提取总皂苷等,其工艺只比原工艺多了一步酶解处理,但目标成分的收取率却明显提高。酶法提取反应温和、提取效果好、收率高、节约能耗,有较广阔的应用前景。

二、植物中功效成分的分离纯化

植物中化学成分的分离是根据提取物中各成分之间物理或化学性质的差异,应用一定的方法使各成分彼此分开,获得高纯度提取物的过程。

提取液或浓缩后得到的总提取物是混合物,需要进一步分离才能得到高纯度提取物。分离过程可分为初步分离和单体分离两个阶段,但这两个阶段并没有明显界限。最常用的分离方法有溶剂法、色谱法和结晶法,还有沉淀法、盐析法、膜分离法、分馏法等。

1、溶剂分离法

(1)固-液溶剂分离法

固-液溶剂分离法是根据“相似相溶”的规律,采用不同极性溶剂对总提取物的化学成分进行分离的方法。用若干种不同极性的溶剂对总提取物的干燥粉末进行依次抽提,溶剂的极性由低到高,使总提取物中的各种成分依其在不同极性溶剂中溶解度的差异而分离,这样总提取物中的化学成分按照极性由小到大粗分成了若干个部分,这是常用的一种初步分离的方法。

若总提取物为胶状物,难以均匀分散在低极性溶剂中,会影响分离效果,可拌入适量惰性填充剂,如硅胶硅藻土或纤维素粉等,低温干燥使其成粉末状,再用溶剂依次提取。常用的溶剂有石油醚、乙醚、氯仿、乙酸乙酷、乙醇、水等。 使用该法时,如化学成分性质不稳定,则需尽最避免温度过高、受热时间过长等强烈理化因素的影响,以防止有效成分的分解、异构化等变化。

(2)两相溶剂萃取法

两相溶剂萃取法是利用混合物中各成分在两种互不相溶的溶剂中分配系数的不同而达到分离的方法。混合物中各成分在两相溶剂中分配系数相差越大,则分离效率越高。

两相溶剂萃取法操作时,将水提取浓缩液或提取物浸膏加少量水分散后,在分液漏斗中用与水互不相溶的有机溶剂进行萃取,一般需要反复萃取数次,才能使化学成分得到较好的分离。

若有效成分是亲脂性的,一般用石油醚、甲苯、氯仿或乙醚等亲脂性有机溶剂进行萃取,使亲脂性成分被有机溶剂萃取出来;若有效成分是亲水性的,则需用乙酸乙酯、正丁醇或戊醇等弱亲脂性的有机溶剂进行萃取,使亲水性成分被有机溶剂萃取出来。

石油醚萃取液一般含有极性小的化合物,如极性较小的生物碱、萜类、苷元等;氯仿萃取液中含有极性稍大的化合物,如极性稍大的生物碱、萜类、黄酮苷元等;正丁醇萃取液中含有极性较大的化合物,如极性较大的黄酮苷、多羟基酚、萜类多糖苷等;水层中含有极性更大的物质,如糖类、蛋白质等。

此外,也可用环己烷等溶剂替代石油醚,二氯甲烷、乙醚、甲苯等替代氯仿作为萃取溶剂。

可根据预试验结果选择对有效成分溶解度好的溶剂,如有游离生物碱成分应选用氯仿萃取;如有黄酮类成分可用乙酸乙酯萃取;如有皂苷类成分 般选用正丁醇进行萃取。

当提取物中含有难溶于水的碱性或酸性成分时,可调节其pH进行分离。 对难溶于水的生物碱成分,可以加入无机酸与之成盐而溶于水,通过萃取,与难溶于水的其他成分分离;对于具有羧基、酚羟基难溶于水的酸性成分,可以加入碱与之成盐而溶于水,通过萃取,与难溶于水的其他成分分离;对于具有内脂或内酰胺结构的成分,可加入碱并加热皂化,使之成盐溶于水,与难溶于水的其他成分分离。

植物中含有的一些成分如蛋白质、皂苷、树脂等,都有一定的表面活性,是天然的乳化剂,因此乳化是萃取中常遇到的难题,萃取时要尽量防止乳化。

2、色谱分离法

色谱法(chromatography)是利用混合物中各种成分对固定相和移动相(流动相)亲和作用的差异而使之相互分离的方法,又称层析法

色谱的固定相可以是固体或液体,移动相可以是液体或气体。移动相为液体的色谱统称为液相色谱,移动相为气体的色谱统称为气相色谱。

根据两相所处状态可将色谱技术分为液-固色谱、液-液色谱、气-固色谱、气-液色谱。固定相的极性大于移动相的色谱称为正相色谱,反之,固定相的极性小于移动相的色谱为反相色谱。

在柱上、薄层上、纸上进行的色谱则分别称为柱色谱、薄层色谱、纸色谱。

按色谱原理可分为吸附色谱、离子交换色谱、大孔吸附树脂色谱法、凝胶色谱等。

(1)吸附色谱法

吸附色谱法(absorption chromatography)是应用各种固体吸附剂为固定相,利用混合物中各成分对吸附剂的吸附能力和移动相的亲和能力差别来进行分离的一种方法。

常用的吸附剂有硅胶、氧化铝聚酰胺、活性炭等。

(2)离子交换色谱法

离子交换色谱法(ion exchange chromatography, IEC)是利用各种离子性化学成分与离子交换树脂等进行离子交换反应时,因交换平衡的差异或亲和力差异而达到分离的一种分离方法。

该法以离子交换树脂为固定相,用水或与水混合的溶剂为移动相,在移动相中存在的离子性成分与树脂进行离子交换反应而被吸附,通常采用柱色谱的方式进行。离子交换色谱法主要适合离子性化合物的分离,如生物碱、有机酸、氨基酸、肽类和黄酮类成分。 化合物与离子交换树脂进行离子交换反应的能力强弱,主要取决于化合物解离度的大小和带电荷的多少等因素,化合物解离度大(酸性或碱性强),则易交换在树脂上,相对来说较难洗脱。因此,当具不同解离度成分的混合物被交换在树脂上,解离度小的化合物先于解离度大的化合物被洗脱。

(3)大孔树脂吸附法

大孔树脂吸附法是利用化合物与大孔树脂吸附力的不同及化合物分子量大小的不同来进行分离的方法。

大孔树脂用于植物化学成分的分离时,通常用混合组分的水溶液通过大孔树脂后,依次用水、甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯等洗脱剂洗脱,可获若干部位。 应根据吸附力的强弱选用不同的洗脱剂,对非极性大孔树脂来说,洗脱剂极性越小,洗脱能力越强;而对于极性大孔树脂来说,则洗脱剂极性越大,洗脱能力越强。也可用不同浓度的含水甲醇(或乙醇、丙酮)进行洗脱,根据实际情况,可 采用不同极性梯度的洗脱液分别洗下不同组分。

(4)凝胶色谱法

凝胶色谱法(gel filtration ch romatography, GFC)是一种以凝胶为固定相的液相色谱方法。

在植物化学成分的研究中,凝胶色谱主要用千蛋白质、酶、多肽、氨基酸、多糖、苷类、甾体以及某些黄酮、生物碱的分离。商品凝胶的种类很多,不同种类凝胶的性质和应用范围有所不同,常用的有葡聚糖凝胶(Sephadex G)和羟丙基葡聚糖凝胶(Sephadex LH-20)。

(5)加压或减压液相色谱法

经典的色谱分离技术虽然不需要专门的设备,但分离效率往往较低。近年来,各种加压或减压制备色谱技术越来越多地应用于化学成分的制备分离、纯化。 根据所用压力大小的不同,分为高压 (高效)制备液相色谱(HPLC,>20个大气压)、中压制备液相色谱(MPLC,5-20个大气压)、低压制备液相色谱(LPLC.<5个大气压)、快速制备液相色谱(又称闪柱色谱,flash chromatography,约2个大气压),以及真空液相色谱(VLC,负压)等。

3、结晶法

结晶法是利用混合物中各成分在某种溶剂或某种混合溶剂中的溶解度不同来达到分离的方法。

该法是分离和精制固体化学成分最常用的方法之一,固体化学成分溶于一种热的溶剂或混合溶剂中,然后慢慢冷却此溶液,化学成分在较低温度时溶解度下降而形成过饱和溶液,然后该化学成分从溶液中呈结晶状析出,而其他杂质仍留在母液中,这种现象称为结晶。

一般情况下,结晶状化合物都具有较高纯度,可通过过滤使结晶和母液分开,从而达到分离纯化的目的。

从非结晶状物质经处理得到结晶的过程,称为结晶;从较不纯结晶经处理得到较纯结晶的过程,称为重结晶

结晶和重结晶没有本质上的区别,它们除了处理的原料状态有所区别外,操作原理和方法基本相同。结晶状化合物在反复重结晶过程中,结晶的析出总是越来越快,纯度也越来越高。

化学成分在常温下多数是固体物质,如具有结晶的性质,可用结晶法来分离,一旦获得结晶,往往就能较容易地精制成单体。

4、其他分离方法

1、沉淀法

沉淀法是在提取液中加入某种试剂产生沉淀,以获得有效成分或者除去杂质的方法。

(1)铅盐沉淀法,铅盐沉淀法是用中性乙酸铅或碱式乙酸铅为试剂的沉淀法,是分离化学成分的经典方法之一。在提取物的水或醇溶液中,中性乙酸铅或碱式乙酸铅能与多种化学成分生成难溶性铅盐或络合物沉淀,借此将有效成分与杂质分离。

中性乙酸铅可与酸性物质或某些酚性物质(具邻二酚轻基者)结合成不溶性铅盐沉淀。因此,可用于沉淀有机酸、氨基酸、蛋白质、黏液质、果胶、鞣质、酸性树脂、酸性皂苷及部分黄酮等。碱性乙酸铅沉淀范围更广,除了能沉淀上述成分以外,还能沉淀某些苷类、酚类、糖类和一些碱性较弱的生物碱类。但铅盐法所得的铅盐沉淀须经脱铅处理,方可得到所需的化学成分。由于脱铅处理较为麻烦,且易引起化学成分的损失,铅离子会引起环境污染等,故现在很少应用。

(2)特定试剂沉淀法 某些特定试剂能选择性与某类化学成分反应生成可逆的沉淀,借以与其他化合物分离。 如水溶性生物碱可加入雷氏按盐沉淀而分离;甾体皂苷可被胆甾醇沉淀;鞣质可用明胶沉淀等。但在使用该法时要注意:若用试剂来沉淀分离有效成分,则生成的沉淀应是可逆的,即得到的沉淀可用一定溶剂或试剂将其还原为原化合物,若被沉淀的化合物是杂质则不需考虑这一点。

(3)溶剂沉淀法 溶剂沉淀法是在含有混合成分的溶液中,加入某种溶剂或混合溶剂,使混合物中的某些成分沉淀出来的分离方法。 例如,在水提取液中,加入一定量的乙醇,使含醇量达80%以上,则难溶于乙醇的成分如淀粉、树胶、黏液质、蛋白质等杂质从溶液中沉淀出来,经过滤除去沉淀,即可达到有效成分与这些杂质相分离的目的。这便是通用的“水提醇沉法”的基本原理。 又如将粗制总皂苷溶于少量甲醇中,然后滴加乙醚、丙酮或乙醚-丙酮的混合溶剂,边加边摇匀,皂苷即可析出,如此反复处理数次,可得到较纯的总皂甘。如逐渐降低溶剂的极性,皂苷还可能分批析出,得到不同极性的皂苷混合物。

(4)酸碱沉淀法 酸碱沉淀法是利用酸性成分在碱水中成盐而溶解,在酸水中游离而沉淀;而碱性成分则在酸水中成盐而溶解,在碱水中游离而沉淀的性质,来进行分离的一种分离方法。如游离生物碱一般难溶于水,遇酸生成生物盐而溶于水,过滤除去水不溶性杂质,滤液再加碱碱化,则重新生成游离的生物碱,从水溶液中析出而与水溶性杂质相分离。如不溶于水的内酯类化合物,遇碱时开环(有时须加热),生成羟基羧酸盐类而溶于水,过滤除去水不溶性杂质,滤液再加酸酸化,则内酯环重新环合生成不溶于水的内酯类化合物,从溶液中沉淀析出,这样便与其他成分相分离。

2、盐析法

盐析法是在植物水提取液中加入无机盐至一定浓度,或达到饱和状态,使某些成分在水中的溶解度降低而沉淀析出,从而与水溶性较大杂质分离的方法。

常用于盐析的无机盐有氯化钠、硫酸钠、硫酸镁、硫酸按等。例如,三七的水提取液中加硫酸镁至饱和状态,三七皂苷即可沉淀析出;自黄藤中提取掌叶防己碱和自三颗针中提取小檗碱,在生产上都是用氯化钠或硫酸铵盐析法制备,即在小檗碱的水提取液中加氯化钠至一定浓度,小檗碱即可沉淀析出。另外有些成分如原白头翁素、麻黄碱、苦参碱等成分水溶性较大,分离时往往先在水提取液中加入一定的氯化钠,再用有机溶剂萃取以提高萃取得率。用水蒸气蒸馏提取挥发油时,当挥发油不易与水分层时,也可在馏出液中加入氯化钠盐析,再用乙醚等有机溶剂萃取。

3、膜分离法

膜分离法是利用小分子物质在溶液中能通过半透膜而大分子物质不能通过半透膜的性质,使不同分子量大小的分子相互分离的方法。

根据分离的目的不同,可将膜分离法分为以下几种主要类型。

(1)微滤 采用多孔半透膜,截流0. 02~10 μm的微粒,使溶液通过除去悬浮的微粒,一般用作植物有效成分溶液的预处理。

(2)超滤 采用非对称膜或复合膜,截流0. 001 ~0. 02 μm的大分子溶质,一般用作除去溶液中的生物大分子杂质,得到较纯的分子量较小的中药有效成分溶液。如除去黄酮、生物碱、皂苷等中药有效成分提取液中的鞣质、多糖、树胶等大分子杂质。

(3)纳滤 采用复合膜,除去1nm以下的分子或高价粒子,一般用作除去溶液中的小分子和低价离子杂质,得到较纯的分子量较大的植物有效成分溶液。 如除去皂苷、蛋白质、多肽、多糖等大分子有效成分溶液中的无机盐、单糖、双糖等小分子杂质。

4、分馏法

分馏法是利用液体混合物中各组分沸点的差别,通过反复蒸溜来分离液体成分的方法。 在植物化学成分研究中,分馏法用于挥发油和一些液体生物碱的分离。液体混合物中所含的每种成分都有各自固定的沸点,在一定的温度下,都有其一定的饱和蒸气压。沸点越低,则该成分的蒸气压越大,也就是说挥发性越大。 当溶液受热气化后,并呈气-液两相平衡时,沸点低的成分在蒸气中的分压高,因而在气相中相对含量也就较液相中大,即在气相中含较多低沸点成分,而在液相中含有较多的高沸点成分。经过一次理想的蒸馏后(即气液两相达到平衡),馏出液中沸点低的成分含量提高,而沸点高的成分含量降低。如果把馏出液再进行一次蒸馏,沸点低的成分含量又进一步增加,如此经过多次反复蒸馈,就可将混合物中各成分分开。 这种多次反复蒸馏而使混合物分离的过程称为分馏。实际分馏是通过分馏柱来进行的,在一支分馏柱中完成这种多次蒸馏的复杂操作过程。

5、分子蒸馏法

分子蒸馏(molecular distillation)也称短程蒸馏(short path distillation),是一种在高真空条件下进行分离操作的连续蒸馏过程。 由于待分离组分在远低于常压沸点的温度下挥发,以及各组分在受热情况下停留时间很短(0.1-1.0s),因此该方法是分离化学成分最温和的蒸馏方法,适合于高沸点、黏度大和热敏性植物化学成分的分离。

分子蒸馏的基本原理是在高真空度下进行蒸馏,具有特殊的传质传热机制。 在高真空度下,蒸发面和冷凝面的间距小于或等于分离物分子运动的平均自由程,由蒸发而逸出的分子,既不与残余空气的分子碰撞,自身也不相互碰撞,可毫无阻碍地到达并凝集在冷凝面上,液膜在蒸发面上的滞留空间压力降至0.1-1.0Pa,使蒸发面上蒸气行进时毫无阻碍,可使操作温度减低至150℃左右。

分子蒸馏具有以下特点:在分子蒸馏器内的受热时间短暂。由于高真空而具有较低的操作温度。利用这两大特点,可使分子蒸馏在工业生产上得到广泛的应用。

挥发油成分复杂,主要为醛、酮、醇类,且大部分是萜类。这些化合物沸点高,属热敏性物质,受热时很不稳定。分子蒸馏在不同真空度条件下,可以将芳香油中不同组分提纯,并可除去异臭和带色杂质,使天然香料的品位大大提高。 分子蒸馏技术在提纯桂皮油、玫瑰油、香根油、广藿香油、香茅油和山苍子油等产品中均得到较好的应用。

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