分离与纯化技术

提取：又称浸出、固液萃取，是应用有机或无机溶剂将固体原料中的可溶性组分溶解，使其进入液相，再将不溶性固体和溶液分开的操作。影响因素：粉碎度，提取温度，浓度差，提取时间。

萃取：两相溶剂提取又简称萃取法，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进行分离的方法。

微波提取：是利用微波能进行物质萃取的一种新发展起来的技术。原理：由于物质分子偶极振动同微博振动具有相似的频率，在快速振动的微波磁场中，被辐射的极性物质分子吸收电磁能，以每秒数十亿次的高速振动而产生热能。特点：投资少、设备简单、适用范围广、重现性好、选择性高、操作时间短、溶剂耗量少、有效成分得率高、不产生噪音、不产生污染、适于热不稳定性物质。

超声波提取：是利用超声波具有的机械效应、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高生物有效成分的方法。原理：1、机械效应：超声波在介质中的传播可以使介质质点在其传播空间内产生振动，从而强化介质的扩散、传质。2、空化效应：通常情况下，介质内都或多或少地溶解了一些微气泡，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。3、热效应：超声波在介质的传播过程中，其声能可以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。影响因素：时间、超声波频率、温度、超声波的凝聚机制。

过滤：是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。影响因素：液体黏度、温度、滤材的毛细管长度、压力、滤渣层厚度、沉淀中的胶状物或其他可压缩物质。

蒸发浓缩：蒸发是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：溶液的浓度、溶解度、物料的热敏性、泡沫的形成、压力和温度、结垢和设备材料。

盐析沉淀法：原理：由于大量盐的溶入，使高分子物质失去水化层，分子之间相互聚集而沉淀。影响因素：离子强度、蛋白质的性质、pH、温度。

有机溶剂沉淀法：影响因素：温度、样品浓度、pH、金属离子、离子强度。

铅盐沉淀法：原理：由于醋酸铅及碱式醋酸铅在水及醇溶液中能与多种植物成分生成难溶的铅盐，故可利用这种性质使有效成分与杂质分离。

酸碱沉淀法：此法是利用某些成分在酸（或碱）中溶解、在碱（或酸）中沉淀的性质达到分离的方法。

结晶：是物质从液态或气态形成晶体的过程。方法：盐析法，有机溶剂结晶法，等电点结晶法等。

树脂吸附分离技术：吸附是利用吸附剂对液体或气体中某一组分具有选择性吸附的能力，使其富集在吸附剂表面，再用适当的洗脱剂将其解吸达到分离纯化的过程。

膜分离技术：是用膜作为选择障碍层，在分子水平上，不同粒径、不同性质的混合物质在通过膜时，允许某些组分透过而保留混合物中其他组分，从而达到分离的技术。原理：以选择性透膜为分离介质，通过在膜两边施加一个推动力时，使原料侧组分选择性地透过膜，以达到分离提纯的目的。

分子蒸馏技术：是指在高真空（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。

天然产物提取的每步操作目的：（1）减少产品体积（2）提高产品纯度（3）增加后续操作效率

色谱法:色谱法又称层析法，是利用混合物中各个组分的化学、物理性质的差异，各个组分不同程度的分布于两相中，一个固定相，另一个流动相，由于被分离混合物中各组分受固定相的作用力不同（吸附、分配、交换、分子间氢键结合力等）在流动相与固定相发生相对移动过程中，当待分离的混合物通过固定相时，由于各组分的理化性质存在差异，与两相发生相互作用的能力不同，在两相中的分配不同，与固定相相互作用力月弱的组分，随流动相移动时收到的阻力越小，向前移动快。反之，作用强的移动速度慢。从而达到分离的目的。

固定相：色谱分离过程中的一个固定的介质。

流动相：在层析过程中推动固定相上待分离物质朝一个方向移动的液体气体或超临界流体等

色谱分离的共同点：（1）存在流动相固定相（2）物质的分离还必须借助流动相的移动来推动（3）差速运动分离原理

迁移率：（比移值）指在一定条件下，在相同时间内某一组分在固定相移动的距离与流动相本身移动距离的比值。Rf值与分配系数K密切相关：k大Rf小

分配系数影响因素：（1）被分离物的本身性质（2）固定相流动相的性质（3）层析柱的温度

正向色谱：固定相极性大于流动相的极性

吸附层析：指的是层析固定相与流动相在相对移动过程中，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。

吸附层析常用固定相：氧化铝硅胶活性炭聚酰胺

吸附层析固定相选择：（1）样品的溶解性；水溶性样品如糖类化合物、某些苷类用活性炭分离。黄酮类化合物则主要采用聚酰胺分离，绝大部分有机化合物可以采用硅胶和氧化铝作为固定相（2）样品的酸性：硅胶略酸适用于弱酸和中性物质分离，氧化铝适用于碱性物质分离（3）化合物的极性：（4）吸附剂对组分的作用

湿法装柱：一般是将树脂装至柱高的三分之二处，用水进行反洗，使树脂松散，展开，将树脂的微细粉末及一些机械杂质去除。然后放出水，至水面略高于树脂的层面，接着用酒精以适当的流速淋洗，至流出的酒精中无油溶性杂质为止，最后用水洗出酒精即可使用，这样可以洗去小分子有机物。

吸附层析流动相选择：考虑被分离物质性质，吸附剂的活性，展开剂的极性。

分配层析法：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的一种层析方法。原理：当一种溶质分布在两个互不相容的溶剂中时，它在固定相和流动相两相内的的浓度之比是个常数，成为分配系数。分配层析分离各种不同的化合物的本质是化合物在两相中的分配系数因为化合物结构不同而产生分配系数的差异。

分配层析中纸层析滤纸选择：一般选择中速滤纸，以正丁醇做展开剂，展开速度慢。以石油醚做展开剂展开速度快。

离子交换层析：是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的一种层析方法。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。固定相是离子交换剂，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。

离子交换剂分三部分：高分子聚合物基质电荷基团平衡离子

凝胶层析：又称分子筛过滤、排阻层析等。它的突出优点是层析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。可在相当广的温度范围下进行，不需要有机溶剂，并且对分离成分理化性质的保持有独到之处。对于高分子物质有很好的分离效果。

凝胶层析原理：大分子物质沿凝胶颗粒间隙随洗脱液移动，流程短，流速快先被洗出层析柱；而小分子相反从而达到分离效果

微孔滤膜操作注意事项：a、滤膜的支撑和滤器的密封b、过滤系统严密性的检查c、滤膜的湿润d、过滤速度，滤膜的有效面积、膜两侧压力差、孔径大小与均匀性、空隙率、粘度、温度等因素对流速均有影响e、过滤系统的清洗与消毒

浓差极化：在膜分离操作中，所有溶质均被透过液传送到膜表面上，不能完全透过膜的溶质受到膜的节流作用，在膜表面附近浓度升高，这种膜表面附近浓度高于主体浓度的现象称为浓度极化或浓差极化

1、分离：利用混合物中各组分物理或化学性质的差异通过适当的方法将不同组分分开的过程。

2、超临界流体：温度和压力略超过或靠近超临界温度和临界压力，介于气体和液体之间的流体。

3、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最高温度。

4、临界压力：在临界温度时使气体液化所需要的最小压力。

5、吸附作用：物质从流体相浓缩到固体表面从而达到分离的过程称为吸附作用。

6、吸附剂：在表面上能发生吸附作用的固体微粒称为吸附剂。

7、溶质：提取原料的可溶性组分称为溶质。

8、吸着：当吸附与吸收两种作用同时存在时就称为吸着。

9、载体：固体原料中的不溶性组分称为载体。

10、精油：也称为“芳香油”，是存在于植物体的一类可随水蒸汽蒸馏且具有一定香味的挥发性油状液体的总称。

11、生物碱：是生物体内一类重要的含氮有机化合物，它们有类似碱的性质，能和酸结合成盐。

12、盐析：溶质都可以通过在溶液中加入中性盐而沉淀析出，这一过程称为盐析。

13、萃取：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进行分离的操作。（是利用物质在两种不互溶溶剂中溶解度或分配比的不同来达到分离、提纯或纯化目的的一种操作。）

14、吸附平衡：在一定的条件下，当流体与固体吸附剂接触时，流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定值，称为吸附平衡。

15、分配系数：在达到吸附平衡时，吸附质在吸附剂中的浓度与溶液中的浓度之比称为分配系数。

16、固定相：是色谱分离过程中的一个固定的介质。

17、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。

1、根据萜类化合物的结构可以分为单萜、倍半萜、半萜、二萜

三萜、四萜和和多聚萜。

2、破坏细胞膜和壁的方法有风干法、加热干燥法、机械法和非机械方法等。

3、溶剂提取法的基本过程有渗透、溶解、分配和扩散。

4、常用于结晶的溶剂有水、甲醇、乙醇、异丙醇、醋酸和吡啶等。

5、常用的色谱分析法有吸附层析法和分配层析法等。

6、吸附色谱法中常用的吸附剂有分子筛、硅胶、聚酰胺和活性炭等。

7、超临界流体也叫流体萃取、气体萃取、稠密气体萃取或蒸馏萃取。

8、天然产物每步操作主要目的是减少产品体积、提高产品纯度、增加后续操作效率。

9、亲脂性有机溶剂有石油醚、苯、乙醚。

10、影响多糖提取率的主要因素有原料、提取工艺条件和分离工艺等。

11、精油提取过程一般包括：原料的准备、精油的提取、精油的分离

三大步骤，提取精油常有的方法有水蒸汽蒸馏法、浸提法、压榨法和吸附法四大类。

12、黄酮类化合物粗提液的精制方法有溶剂萃取法、碱提取酸沉淀法、炭粉吸附法和铅盐法等。

13、根据已知皂苷元的结构可以将皂苷分为：甾体皂苷和三萜皂苷，三萜皂苷又分为四环三萜和五环三萜两类。

14、皂苷又称皂素，是由皂苷元、糖、糖醛酸或无机酸形成的一类复杂的苷类化合物。具有降低液体表面张力的作用，可以乳化油脂，用作去垢剂

15、亲水性有机溶剂包括乙醇、甲醇、丙酮其中以乙醇最常用。

16、天然产物加工的主要过程细胞破碎、初步纯化、高度纯化、成品加工。

17、Molish反应（苯酚-硫酸法）的试剂是苯酚-硫酸，用于鉴别糖类的存在，反应现象是有棕色环出现。

1、如何提高临界流体的萃取效率？（5分）

析：1）、根据原料的性质、选择临界流体；2）、适宜的萃取条件和操作方式；

3）、合理分离条件和操作方法；4）、SCFE溶剂的回收和处理以及萃取物的回收和处理。

2、天然产物提取程序的大致过程？（5分）

析：1）、研究对象的确定；2）、查阅文献资料和收集信息；

3）、实验设计和工艺流程的选择；4）、中试设计。

3、天然多糖的提取方法有哪些；并说明各种提取法的优缺点？

析：1）、热水浸提法：操作简单；但需要多次浸提，操作时间长，收率低，对于易溶于水的多糖不宜用热水浸提法；

2）、酸浸提法：稀酸在溶度因子难以控制的情况下，易使部分多糖发生水解，从而破坏多糖的活性结构，减少多糖得率。

3）、碱浸提法：稀碱在溶度因子难以控制的情况下。易使部分多糖发生水解，从而破坏多糖的活性结构，减少多糖得率。

4）、酶法：可使浓缩工艺和后续的脱蛋白工艺操作变得简易、省时，提高粗多糖的得率和蛋白质脱除率。

4、简述多糖的生理功能?

析：1）、调节免疫功能；2）、抗感染作用；3）、通过促进细胞DNA、蛋白质合成，可促进细胞增殖和生长；4）、抗辐射损伤作用；5）、抗凝血作用；6）、降血脂、抗动脉粥样硬化作用。

5、分离提纯某一特定蛋白质的程序？析：1）、前处理；2）、粗分级；3）、细分级

6、精油生产中得注意事项？

析：1）、生产季节到来之前做好准备工作；2）、把好原料关，保管好原料；

3）、严格遵守工艺操作规程；4）、安全操作，严防火警。

7、简述生物碱的溶解性？

析：根据溶解性能可分为亲脂性生物碱和水溶性生物碱两大类。

1）、亲脂性生物碱：易溶于苯、乙醚、氯仿等极性较低的有机溶剂，在丙酮、乙醇、甲醇等亲水性有机溶剂中有较好的溶解度，而在水中溶解度较小或几乎不溶。

2）、水溶性生物碱：易溶于水、酸水和碱水，在甲醇、乙醇和正丁醇等极性大的有机溶剂中亦可溶解，但在低极性有机溶剂中几乎不溶解。

3）、大多数游离生物碱均不溶或难溶于水，能溶于氯仿、乙醚、丙酮、醇或苯等有机溶剂；

4）、生物碱盐一般易溶于水，难溶或不溶于亲脂性有机溶剂，但可溶于甲醇或乙醇。

8、简述皂苷的生物活性？

析：皂苷的生物活性有：抗菌；抗炎；抗肿瘤；降血脂；抗生育；溶血；增强机体免疫功能、抑制膜脂过氧化；防止血栓形成；祛咳止痰等。

9、提取时对有生理活性物质的保护措施有哪些？

析：1）、采用缓冲系统；2）、加入保护剂；3）、抑制水解酶的破坏；

4）、其他一些特殊要求的保护措施。

六、论述题（10*2=20）

1、天然产物的传统提取分离方法有哪些？其基本原理是什么？

析：1）、提取法：应用有机或无机溶剂将固体原料中的可溶性组分溶解，使其进入液相，再将不溶性固体和溶液分开操作。

2）、萃取法：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进行分离的方法。

3）、微波提取：由于物质分子偶极振动同微波振动具有相似的频率，在快速振动的微波磁场中，被辐射的极性物质分子吸收电磁能，以每秒数十亿次的高速振动而产生热能。

4）、超声波提取：利用超声波具有的机械效应、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成分的方法。

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。

6）、蒸发浓缩：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。7）、沉淀法：有些化学成分能和某些试剂生成沉淀或加入某些试剂能改变某些成分在溶液中的溶解度而自溶液中析出。

8）、结晶：天然产物化学成分在常温下多半是固体物质，都是具有结晶化的通性，可以根据溶解度的不同用结晶来达到分离精制成为单体纯品。

9）干燥法：使产品便于包装、贮存及运输；许多生物制品在水分含量较低的状态下更稳定，从而使其保质期延长。

2、试论述超临界流体的性质。

析：超临界流体是处在高于其临界温度和压力条件下的流体。

1）、超临界流体的溶解能力：与密度有很大关系。

2）、超临界流体的传递性质：必须对热和质量传递提供推动力。

3）、超临界流体的选择性：按相似相溶原则，化学性质越相似，溶解能力就越大；按操作角度看，操作温度越接近临界温度，溶解能力就越大。

3、试论述超临界萃取工艺流程的影响因素。

析：1）、原材料的性质；2）、萃取条件；3）、萃取操作方式；4）、分离操作条件；5）、分离操作方式；6）、SCFE 过程中溶剂的回收和处理；7）、萃取物的回收和处理。

4、讨论各种膜分离技术在天然产物提取中的应用。

析：1)、反渗透：应用于各种净化和浓缩处理中；

2）、超过滤：应用于某些含有各种小相对分子质量可溶性溶质和高分子物质等溶液的浓缩、分离、提纯和净化；

3）、微孔滤膜：用来检测、分离某些液体中残存的微量不溶性物质，以及对气体进行类似的处理；

4）、纳滤膜技术：对两组分或多组分混合气体或液体进行分离、分级、提纯和富集。

5、试论述色谱分离技术的基本理论和分类。

析：色谱分离是利用不同结构或不同性质的物质在互不相溶的两相溶剂之间的分配系数之差，组分对吸附剂吸附能力不同，和离子交换、分子的大小而分离的一种方法。

按色谱过程的物理化学原理层析法分为吸附色谱、分配色谱、凝胶色谱、电泳层析等；

按色谱分析的操作形式不同分为柱层析、纸层析、薄层层析等。