离子交换树脂在天然产物提取分离中的应用
离子交换树脂在天然产物提取分离中的应用
作者张东刘建华韩林宇陈晨王逸君
（陕西理工学院生物科学与工程学院生工091，陕西汉中 723000）
指导教师：冯自立
【摘要】综述了离子交换树脂在核苷酸、核酸、抗生素等天然产物分离纯化中应用的研究现状,展望了离子交换树脂在天然产物提取分离中的应用前景。
【关键词】离子交换树脂天然产物分离提纯
离子交换树脂自1933年开始合成以来,至今已获得了长足发展。目前交换树脂的商品品种已达2000 余种，广泛应用于化工生产、食品工业、医药工业、环境保护等许多领域。用离子交换树脂进行交换、吸附、络合，从而达到分离、提纯、富集等效果。而动物、植物、微生物及其代谢产物中的某种化学成分是天然药物和天然食品添加剂的重要来源。由于这些有用的成分往往含量较低，并与许多其他化学成分共存，其提取分离是一项非常烦琐而艰巨的工作。溶剂提取分离技术是天然产物提取分离的经典技术，但溶剂耗量大，分离效率低，环境污染严重，操作安全性差，因此一般仅适用于实验室小量样品的制备，而不适用于大批量工业生产。随着分离科学与技术的进步，树脂提取分离技术在天然产物提取分离中的应用日渐增加。
一、离子交换树脂法提取分离氨基酸
氨基酸为两性化合物，含有可形成正离子的氨基和可形成负离子的羧基。因此，应用阳离子交换树脂和阴离子交换树脂均可对其进行分离和纯化。天然氨基酸主要来源于蛋白质水解液或微生物发酵液，随其来源不同，体系中氨基酸的含量与半生杂质的类型也有所区别，因而提取分离工艺也不尽相同。用于离子交换树脂从蛋白质水解液中提取分离氨基酸的工艺如下图：
水解脱酸脱色
天然蛋白质原料水解液清夜
吸附或沉淀离子交换
滤液饱和树脂
除酪氨酸等
分步解吸酸性氨基酸分步解离
中性氨基酸纯氨基酸
碱性氨基酸
而自然界中尚存在大量的非蛋白氨酸，具有药用价值的就有40余种。如美舌藻中的海人草酸、使君子种子中的使君子氨酸和南瓜子中的南瓜子氨酸，均具有驱蛔虫作用的中草药有效成分，均可用温水、乙醇或乙酸的水溶液提取，再用强酸性阳离子交换树脂进行富集和纯化而得到高纯度的产品。
混合氨基酸一般在阳离子交换树脂上分离纯氨基酸组分，其分离原理是基于树脂对不同氨基酸的选择性。选择性大小的顺序为：碱性氨基酸＞中性氨基酸＞酸性氨基酸。当解吸时，氨基酸流出顺序正好相反，酸性氨基酸最先流出树脂柱。决定氨基酸流出顺序的另外一个因素是氨基酸侧链的疏水性。
疏水性越大其在树脂上的保留时间越长。例如：中性氨基酸从阳离子交换树脂流出顺序为丝氨酸、甘氨酸、丙氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸。因为其疏水性依次增强。用离子交换树脂分离混合氨基酸的一些实例如表1。
表1 离子交换树脂从蛋白质水解
目前，用发酵法可生产谷氨酸、缬氨酸、赖氨酸、丝氨酸、异亮氨酸、精氨酸、组氨酸、脯氨酸、鸟氨酸和瓜氨酸等，阳离子交换树脂是从发酵液中提取分离氨基酸的理想分离材料。例如，黄化聚苯乙烯型阳离子交换树脂分离纯化L-缬氨酸，Diaion SK-1B或#732型阳离子交换树脂分离L-赖氨酸，#001×7阳离子交换树脂从等电点结晶母液中回收L-谷氨酸，均取得了比较好的效果。
二、离子交换树脂法提取纯化抗生素
在发酵液中，抗生素的浓度很低，提取时溶剂消耗高，效率低。利用离子交换树脂可以选择性地吸附分离多种离子型抗生素，不仅回收率高，而且产品纯度好。抗生素分子中往往含有多种化学基团，在强酸或强碱条件下容易发生化学变化，导致药理活性丧失。
提取分离的离子交换树脂为弱酸性阳离子交换树脂或弱碱性阴离子交换树脂。
偶尔用到强酸或强碱树脂，通常也先将阳离子交换树脂转化为Na+或NH4+，将阴离子交换树脂转化为Cl-型或SO42-型。
离子交换树脂对抗生素离子有较大的选择性，选择系数比无机离子如Na+或Cl-等往往要高出1~3个数量级。
抗生素离子与离子交换树脂能以多种键型发生吸附作用。除正常的离子静电作用外，抗生素与树脂骨架间的疏水作用、抗生素分子中极性基团与树脂上化学基团的氢键或偶极键作用等对提高其选择性起着重要作用。抗生素的分子体积较大，大孔网状树脂有利于大分子的扩散与吸附，有较大的吸附量。因此适于提取分离抗生素。
一些抗生素提取纯化所用树脂的类型可列举为：弱酸树脂分离碳霉素、金霉素、卡那霉素、丁胺卡那霉素、新霉素、粘杆霉素、杆菌肽、万古霉素、巴龙霉素、先锋霉素、肉桂霉素、庆大霉素；弱碱树脂分离先锋霉素C；强碱树脂分离新生霉素、土霉素；强碱树脂分离（Cl-）肉瘤霉素；强酸树脂分离春雷霉素、结核霉素、卷曲霉素、抗生素8510；强酸树脂分离（Na+）；夹竹桃霉素、红霉素。
三、离子交换树脂法提取分离蛋白质、酶和多肽
蛋白质、酶和多肽是由α–氨基酸缩合而成的生物高分子。由于某些氨基酸残基含有羧基或碱基，使这些生物高分子成为两性物质。蛋白质和酶在强酸或强碱条件下不稳定，强烈的疏水作用也会使其变性，因此所用的树脂应当是亲水的弱酸树脂或弱碱树脂。
例如，聚丙烯酸系列的弱酸树脂，或者以纤维素、葡聚糖凝胶、琼脂糖凝胶为载体的弱酸或弱碱树脂等均适用于生物高分子的分离与纯化。
四、离子交换树脂法提取分离生物碱
生物碱是许多中草药的有效成份。他们在中性或酸性条件下以阳离子形式存在，能用阳离子交换树脂从提取液中富集分离出来。钩吻类总生物碱具有良好的抗癌作用，其树脂法提取分离工艺所得的浸膏总收率为1.07％，纯度＞96％。
离子交换树脂吸附总生物碱之后，可根据生物碱组分的碱性差异，采用分布洗脱或分布提取的方法，将其中的各种生物碱组份一一分离。其工艺流程图如1。
按工艺所示方法1可从麻黄草的稀盐酸浸液中分离麻黄碱和伪麻黄碱，以方法2可从洋金花的0.1％盐酸浸液中分离莨菪碱和东莨菪碱，以方法3可从护心胆根的0.5％盐酸浸液中分离紫堇块茎碱、毕扣扣灵碱和南天竹碱等，均取得良好的分离效果。
与溶剂法相比，离子交换树脂法提取分离生物碱具有许多优越之处，不仅操作简便、消耗低，而且产品纯度好、收率高，更适于工业化生产。此外，其他天然碱性化合物（如肌苷）及具有季铵盐结构的天然有机物（如胆碱磷酸甘酯）也可以用类似工艺提取分离与纯化。五、离子交换树脂法分离纯化糖类化合物
人们根据糖中顺式邻二羟基能与硼酸形成复盐阴离子的特性,采用硼酸型阴离子交换树脂或用硼酸溶液作流动相,从而使糖类物质能在阴离子交换树脂上进行分离纯化。
用此法还可以成功分离果糖、半乳糖和葡萄糖。黄芪用水提取, Pb (OAC) 沉淀除去蛋白质,加乙醇使多糖沉淀出来。粗多糖重溶水 ,通过硼酸DEAE 纤维素柱,0. 01 M 硼酸溶液洗脱,再用乙酸、丙酮处理,得到黄芪多糖AG21 。其它黄芪多糖成分如AH21和AH22 等也已用同样工艺进行了分离纯化。
用于分离纯化糖类化合物的另一类离子交换树脂法是将磺化聚苯乙烯型阴离子交换树脂转化为钙型,用作层析固定相,离葡萄糖和果糖、木糖醇和山梨醇等。用类似树脂从棉子糖水解液中提取分离D2果糖,取得令人满意的结果。
无论是天然药用植物或动物,这些天然产物在我国有着种类多,分布广的优势。对它们的分结构
与生理活性关系的研究以及对天然物的综合利用是当今非常感兴趣的课题。由于离子交换树脂提取分离技术设备简单,操作方便,生产连续化程度高,而且得到的产品往往纯度高。成本低,因而离子交换树脂在天然产物提取分离研究与生产中的应用必将日益广泛。最后值得一提的是极性或弱极性大孔吸附树脂，它们对非离子性有机化合物的吸附性能比较好适用于非离子性天然产物的分离纯化。所以对于非离子性的有机化合物的提纯分离来说离子交换树脂将会是一个不错的选择。
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上海
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第三章天然产物的提取与分离
第三章天然产物的提取与分离 第一节 类胡萝卜素的提取 一、实验目的 1. 初步了解天然化合物的提取方法。 2. 掌握薄层色谱（TLC）的原理、用途及使用方法。 二、实验原理 番茄和胡萝卜中都含有番茄红素和 β-胡萝卜素，这些都属于类胡萝卜素。它们的分子结构如下。 β-胡萝卜素分子结构 利用类胡萝卜素在乙醇及石油醚中的溶解性，使番茄红素的红色素和 β-胡萝卜素的黄色素得以富集。然后利用薄层色谱使混合物分离。 三、器材及试剂 器材：50 mL（或 100 mL）圆底烧瓶，250 mL 烧杯，球形冷凝管，长颈漏斗，50 mL 锥形瓶，空心塞，20 mL 量筒，2B 铅笔，厚约 2.5 mm、100 mm×30 mm 的载玻片 3 片，150 mL 广口瓶，60 mm×60 mm 载玻片，长方形滤纸，2B 铅笔，直尺。 试剂：番茄酱，95% 的乙醇，石油醚，饱和食盐水，无水硫酸镁，硅胶 G（GF254），0.5% 的羧甲基纤维素钠水溶液，丙酮。
四、实验内容 1．提取 在 50 mL（或 100 mL）圆底烧瓶中称取 4 g 克番茄酱，加入 10 mL 95% 的乙醇，水浴加热回流 3～5 min。冷却后过滤（普通过滤），将滤纸和滤渣转移到烧瓶，再加 10 mL 的石油醚（60～90 ?C）加热回流 3 min，过滤，合并两次的滤液，加 5 mL 饱和食盐水[1]摇匀，分出有机层，加无水硫酸镁干燥。 2．薄层层析 （1）制板。将 5 g 硅胶 G（GF254）在搅拌下慢慢加入到 12 mL 0.5% 的羧甲基纤维素钠水溶液中，调成糊状，然后将其倒在洁净的玻璃片上，用手轻轻振动，使涂层均匀平整，晾干。标准：无纹路，无团粒，看不到玻璃片上薄的涂料点。 （2）活化。薄层板经自然晾干后，再放入烘箱活化，进一步除去水分。 （3）点样。用铅笔（最好用 2B 铅笔）在层析板上距末端 1 cm 处轻轻画一横线[2]，然后用毛细管吸取样液在横线上轻轻点样。若颜色浅，可重复点样，需前次样点挥发干后进行。样点直径不应超过 2 mm，否则易拖尾影响测定。样点间距在 1～1.5 cm 为宜，太近易重叠。 （4）展开。缸内壁贴一片环绕缸内 4/5 周长的滤纸，倒入展开剂，液面高度约 5 mm。滤纸下面浸入展开剂（丙酮与石油醚混合液）中，盖好瓶盖，使层析缸被展开剂饱和 5～10 min。待样点干燥后，将层析板点样一端放入层析缸中，样点不得浸泡在展开剂中，再盖好瓶盖[3]。待展开剂上升至前沿约 1 cm 处取出，迅速在展开剂最前沿处画一横线。晾干，量出展开剂和样点移动的距离。 （5）计算比移值 R f。对于一种化合物，当展开条件相同时 R f 值是一个常数。R f 可用作定性分析的依据。 本实验约需 5 h。 五、注释 [1] 食盐水防止乳浊液生成。 [2] 画点样起点线时应尽量避免划破硅胶，且起点线离边缘的距离要大于展开瓶中的展开剂高度，以避免样点浸入展开剂。 [3] 开始展开后，则不能再移动展开瓶。 六、思考题 1. 一根毛细管能否点多个样品？为什么？ 2. 展开剂的高度超过点样线，对薄层色谱有什么影响？ 3. 如何利用 R f 值来鉴定化合物？ 4. 为什么极性大的组分要用极性较大的溶剂洗脱？
天然产物化学
天然产物化学 1、天然产物是指由动物、植物及海洋生物和微生物体内分离出来的生物二次代谢产物及生 物体内源性生理活性化合物。广义：所有在自然界存在的物质。狭义：在自然界的生物体内 存在或代谢产生的有机物 2、天然产物化学(Natural Products Chemisty)是以各类生物为研究对象，以有机化学为基础， 以化学和物理方法为手段，研究生物二次代谢产物的提取、分离、结构、功能、生物合成、 化学合成与修饰及其用途的一门科学，是生物资源开发利用的基础研究。 3、天然产物化学研究的内容： 提取：从自然界的生命体中提取生命有效成分、分离、提纯 结构阐明：用各种化学及仪器方法测定有效成分的化学结构 功能：结合结构与天然产物的性能比较，得出其生理功能 合成：用有机合成手段合成该结构的化合物 生源：了解、探讨该物质的生物来源，即原料来源 应用：将该物质应用到所需领域中去 4、先导化合物(Lead compound)：是指具有特征结构和生理活性并可通过结构发放造优化 其生理活性的化合物。 1、植物组织培养概念（狭义）指用植物各部分组织，如形成层。薄壁组织。叶肉组织。胚 乳等进行培养获得再生植株，也指在培养过程中从各器官上产生愈伤组织的培养，愈伤组织 再经过再分化形成再生植物。 5、溶剂提取的方法以及适合那些溶剂的提取 浸渍法：水或稀醇， 渗漉法：稀乙醇或水， 煎煮法：水， 回流提取法：有机溶剂 连续回流提取法：有机溶剂 6、聚酰胺吸附能力与哪些因素有关 ① 形成氢键的基团数目越多,则吸附能力越强。 ② 成键位置对吸附力也有影响。易形成分子内氢键者,其在聚酰胺上的吸附即相应减弱。 ③分子中芳香化程度高者,则吸附性增强；反之,则减弱。 与溶剂也有关系：一般在水中吸附能力最强，碱性溶剂中最弱 7、对天然产物化学成分进行结构测定前，如何检查其纯度 1）性状观察：观察外观颜色是否均一，晶形是否一致 2）物理常数测定：熔点（熔成小于2—3度），比旋光度，沸点等 3）色谱方法检查：常用的有薄层色谱和纸色谱等。若某成分经同一溶剂数次结晶，其晶形 一致，色泽均匀，熔点一定且熔距较小，同时在薄层色谱或纸色谱上，经数种不同展开剂系 统鉴定，均得到一个斑点，一般可认为是一个单体化合物。 8、用结晶法分离纯化天然产物化学成分时，在操作上有何要求 （1）对所需成分的溶解度随温度的不同而有显著的差别；“热时溶解，冷却即析出”。 对于 杂质，不溶或难溶。 （2）与被结晶成分不发生化学反应。 (3) 溶剂的沸点适中，若沸点过高，则附着于晶体表面不易除去，过低又不利于晶体析出。 9、、化学位移： 由于感应磁场的屏蔽或去屏效应，使得化学环境不同的质子在不同的磁场 强度下发生共振吸收的现象 )(1060ppm TMS ?-=νννδ样品
天然产物提取的资料(整合版)
第一、二章 1.天然产物提取工艺学的特点：多学科性、多层次多方位性、复杂性。 2天然产物提取过程的选择：细胞破碎、初步纯化、高度纯化、成品加工。 3天然产物提取利用建议：1）要注意生物资源多样性和用途多功能性，进行综合利用2）充分利用先进科学技术，生产高技术天然产物产品3处理好利用与资源保护、环境保护的矛盾，使其处于良性循环状态4）面向市场生产适销对路产品 4破坏细胞膜和壁的方法：风干法、加热干燥法、机械法、非机械法。 5原料的前处理：除杂、干燥、粉碎、发酵、脱脂、水解。 7提取法原理：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。渗透溶解分配扩散 萃取法原理：是利用混合物中各成分在两种无不相容的溶剂中分配系数的不同进行分离的方法。 微波提取的原理和特点：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、不产生噪声、不产生污染。 超声波提取的特点：1提取时不需要加热，2提取提高了药物有效成分的提取率3溶剂用量少，节约溶剂4提取时一个物理过程，不影响大多数药物有效成分的生理活性5提取物有效成分含量高有利于进一步精制。提取原理：机械效应空化效应热效应 8结晶的方法：盐析法有机溶剂法等电点结晶法利用温差结晶法 9为什么多孔性固体物质具有吸附能力？ 这是因为固体表面分子所处的状态与固体内部分子或原子所处的状态不同。固体内部分子受到邻近四周分子的作用力是对称的，作用力总和为零，所以分子处于平衡状态，但在界面上的分子同时受到不相等的两相等的两相分子的作用力，因此界面分子所受力是不对称的作用力不为零，合力方向指向固体内部，所以处于表面层的固相分子始终受到一种里的作用。 10吸附的三种类型：物理吸附化学吸附交换吸附 第三章 1.固体可分为多孔和非多孔性物质 3.吸附三种类型：物理吸附（吸附剂与吸附物之间作用力是分子间引力），化学吸附（通过生成化学键来吸附），交换吸附（也叫极性吸附，通过带相反电荷离子的交换来吸附） 5.吸附分离：利用适当吸附剂在一定条件下，使提取液中有效成分被吸附然后再用适当洗脱剂将其解吸下来，达到浓缩和提纯的目的。 6.吸附等温线：在等温情况下，吸附剂的吸附量与吸附物质的压力（或浓度）的关系曲线（图及类型见书79） 8.膜的性能：通常指膜的物化稳定性（膜的抗氧化、抗水解性能，膜的耐热性和机械强度）和膜的分离透过性（反渗透膜，超过滤膜，微孔过滤）。 9.膜过滤设备要求：具有尽可能大的有效过滤面积；为膜提供可靠的支撑装置；提供引出滤过液的路径；尽可能清除或减弱浓差极化现象。 11.分子蒸馏原理：依据液体分子受热会从液面逸出，不同种类分子逸出后在气相中其运动平均自由程不同这一性质实现。其特点是：操作温度低、无需沸腾，蒸馏压强低，受热时间短，分离程度高。 12.超临界流体萃取：利用超临界流体即温度和压力略超过或靠近超临界温度和压力，介于气体和液体之间的流体做萃取剂，从固体或液体中萃取成分以达到分离和纯化目的。最常用CO2，原因：临界温接近室温，临界压力处于中等，无毒无味不腐蚀价格便宜。 14.色谱：利用混合物中各组分的物化性质差异，基于被分离物质分子在两相中分配系数的差别进行分离。 15.层析法分类：吸附层析，分配层析，凝胶过滤层析，离子交换层析等。常用吸附剂：氧化铝，硅胶，活性炭，聚酰胺。 16.分配系数：当一种溶质分布在两互不相溶熔剂中在固定相和流动相的浓度之比。
天然产物提取分离研究进展
中药资源功能成分利用技术课程论文 姓名：王林 学号：SX20180417 年级：2018级 专业：药用植物资源工程 任课老师：陆英老师 指导老师：程辟老师
天然产物分离提取技术研究进展 随着我国加入WTO，仿制药品必将逐渐受到限制，这将给我国医药行业带来巨大冲击和严峻挑战。我国拥有13亿人口，药品市场潜力股与供给量与日俱增。因此，探索与开发出具有自主知识产权的新药物责任重大。我国自古以来依靠中草药繁衍生息。因此，从天然产物方面着手，研究与开发新药物，将拥有广泛的市场前景与经济效益。天然药物大多来自植物、动物、矿物和微生物，并以植物来源为主。天然药物之所以能够防病治病。其物质基础是其中所含的有效成分。我国地域辽阔，天然产物资源丰富，种类繁多，为新药的开发提供了广阔的资源和得天独厚的条件[1]。 天然产物活性成分包括有黄酮、多酚、萜类等几百种，其分子主要特点有：相对分子质量较低，从几百到几千，具有一定的极性，可溶于许多有机溶剂中。天然活性成分的提取是中药现代化的重要组成部分，但目前中国中药主要是传统的中药丸、散等药剂，经济效益低。而以天然产物为主的保健食品和药物目前具有相当的市场。但由于对中药中真正有效的成分并不了解，或由于分离纯化困难，很难达到和国际接轨的要求。在天然产物分离纯化上有所突破，开发高效的天然产物分离方法对彻底改变中国天然产物开发层次低，生产方式粗放，技术落后有重要作用，对中国中药现代化及改造和提升传统中药行业有重要意义，而且纯化后的天然产物本身可形成新的经济增长点。 天然产物是药物研发中极具潜力的原料资源，分离纯化天然产物
中具有独特生物活性的物质是中药研究的重要基础工作。天然产物有效成分复杂、含量低、难于富集。用传统的分离方法不仅步骤繁琐，能源及材料消耗大，而且产率及纯度不高，尤其难以分离结构和性质相似的组分。随着中药现代化的发展，高新技术不断在天然药物中推广应用。现将近年天然产物提取分离纯化新技术的进展作一概述。 膜分离技术以选择性透过膜为分离递质。当膜两侧存在某种推动力(如压力差、浓度差、电位差等)时，原料侧组分选择性的透过膜，以达至分离、提纯目的。膜分离技术具有过程简单、无相变、分离系数大、节能、高效、无二次污染、可常温连续操作、直接放大等优点。是一项高新技术。膜分离技术在中药领域中的应用将推动中药现代化发展进程。同时还能提高我国中药的附加值，有利于中药出口。可以展望，膜分技术必将在21世纪推动中药制药工业的迅速发展，为社会带来巨大的经济效益和社会效益。 高效毛细管电泳法是近年来迅速发展的一种新型分离分析技术，以高质电场为驱动力以毛细管为分离通道依据样品中各组分之问的迁移速度和分配行为上的差异而实现的类液相分离技术。该技术用于分析中草药，具有以下优势：分离模式多，适合于中草药中存在的各类物质的分析；简化对样品前处理的要求；分析时间一般比HPLC短；由于柱效高，有可能使同一个分离条件适合多种样品中多组分的分析；HPCE所采用的毛细管柱易于全面清洗，不必担心柱污染而报废：所用的化学试剂少、价廉、分析成本低，特别适合于我国国情。 超声提取技术的基本原理主要是利用超声波的空化作用加速植
天然产物提取分离新技术
天然产物提取分离新技术 ■常温超高压技术 高压生物化学研究已经证明：压力达到一定值，蛋白质、多糖（淀粉、纤维素）等有机大分子会发生变性，但生物碱、低聚糖、甾、萜、苷、挥发油、维生素等小分子物质则不发生任何变化。 在高压生物化学的研究中还证明了：高压灭菌的机理是，压力作用于微生物，使细胞壁变性、破裂，细胞内容物外泄，从而使微生物致死。在肉、鱼、水果、蔬菜的高压加工中也证实了细胞的这种变化。 超高压提取就是利用了超高压对生物材料的这种作用实现有效成分提取的。植物细胞壁上有很多微孔，因此我们可以把植物细胞壁看作是由许多微孔组成的薄膜。当植物细胞处于溶剂中时，溶剂将通过这些微孔进入细胞内部。 1.升压时： 通过渗透作用，溶剂进入细胞内部；由于我们施加的压力非常大，因此通量很大，细胞内部在短时间内就会充满溶剂。 细胞内部充满溶剂后，细胞壁两侧压力平衡。 2.保压时： 细胞内容物与进入细胞内部的溶剂接触，经过一段时间，有效成分溶于这些溶剂中。 3.泄压时： 细胞外部的压力减小为零，细胞内部的压力仍然保持平衡时的压力，此时压力差与施加压力时方向相反。由于我们施加的是超高压，因此这种反方向的压力差仍然是很大的。 4.在反方向压力作用下，细胞壁变形；如果变形超过了其反向变形极限，细胞壁破坏；于是，溶解了有效成分的溶剂泄出，与其它溶剂汇合。 5.如果在反方向压力作用下细胞壁的变形仍然没有超过其反向变形极限，细胞内部已经溶解了有效成分的溶剂将通过渗透作用排出，与其它溶剂汇合。由于反方向压力差非常大，因此溶解了有效成分的溶剂快速且完全地泄出。
常温超高压提取技术可以使用多种溶剂，包括水、不同浓度的醇和其它有机溶剂，可以从不同的天然产物中提取不同性质（如生物碱、黄酮、皂甙、多糖、挥发油）的有效成分。 ■超声波提取技术 超声波是一种高频率的机械波。超声场主要通过超声空化向体系提供能量。频率范围在15-60kHz的超声，常被用于过程强化和引发化学反应，超声波在天然产物有效成分提取等方面已有了一定作用。其原理主要是利用超声的空化作用对细胞膜的破坏，有助于有效成分的溶出与释放，超声波使提取液不断震荡，有助于溶质扩散，同时超声波的热效应使水温基本在57℃，对原料有水浴作用。超声波提取与传统的回流提取、索氏提取发比较，具有提取速度快、时间短、收率高、无需加热等优点。已被许多天然产物分析过程选为供试样处理的手段。 ■微波辅助提取技术 微波是一种非电离的电磁辐射。微波辅助提取（Microwave Assisted Extract ion，MAE）是利用微波能来提高萃取率的新发展起来的技术。被提取的极性分子在微波电磁场中快速转向及定向排列，从而产生撕裂和相互摩擦引起发热，可以保证能量的快速传递和充分利用，易于溶出和释放。微波辅助提取（以下简称微波提取）的研究表明，微波辐射诱导萃取技术具有选择性高、操作时间短、溶剂耗量少、有效成分收率高的特点，已被成功应用在药材的浸出、中药活性成分的提取方面。它的原理是利用磁控管所产生的每秒24.5亿次超高频率的快速震动，使药材内分子间相互碰撞、挤压，这样有利于有效成分的浸出，提取过程中，药材不凝聚，不糊化，克服了热水提取易凝聚、易糊化的缺点。 微波萃取技术有一定的局限性，只适宜于对热稳定的产物。 ■酶法提取技术 天然植物的细胞壁由纤维素构成，其中的有效成分往往是包裹在细胞壁内。酶法就是利用纤维素酶、果胶酶、蛋白酶等（主要是纤维素酶），破坏植物的细胞壁，以利于有效成分最大限度溶出的一种方法。酶反应可以较温和的将植物组织分解，从而大幅度提高提取效率。 ■分子蒸馏技术
几类类天然产物的提取分离方法
几类类天然产物的提取分离方法
几类类天然产物的提取分离方法 本人总结了一些分离方法，以抛砖引玉！ 总述 1)提取前文献查阅综述和药材生药鉴定2)提取方法 ①粉碎成粗粉 ②有机溶剂法和水提法③水蒸气蒸馏法④升华法 3)分离纯化法 ①根据物质溶解度的不同进行分离 a.温度不同,溶解度不同 b.改变溶液的极性去杂 c.酸碱法 d.沉淀法 ②根据物质分配比不同极性分离 a.液-液萃取法 b.反流分布法 c.液滴逆流层析法 d.高速逆流层析法 e.GC法 f.LC法:LC分配层析载体主要有---硅胶,硅藻土,纤维素等;有正反相之分;压力有低、中、高之分;载量有分析、制备之分。 ③根据物质吸附性不同极性分离 a.※极性吸附剂（如SiO2,Al2O3...)极性强，吸附力大 ※非极性吸附剂(如活性炭－对非极性化合物的吸附力强(洗脱时洗脱力随洗脱剂的极性降低而增大)。 b.化合物的极性大小依化合物的官能团的极性大小 而定; 溶剂的极性大小可按其介电常数大小排列 （极性渐大> ）: 己烷苯无水乙醚CHCl3 AcOEt 乙醇甲醇水e 1.88 2.29 4.47 5.20 6.11 26.0 31.2 81.0 c.氢键力吸附聚酰胺吸附层析--洗脱剂的洗脱力由小到大为: 水> 甲醇> 丙酮> NaOH液> 甲酰胺> 尿素水液 ④根据物质分子的大小进行分离 如葡萄糖凝胶(Sephadex G and LH-20...)过泸法等 ⑤根据物质解离程度不同的分离法离子交换法： 强酸：-SO3H 强碱：-N+(CH3)3Cl- 弱酸：-CO2H 弱碱：-NH2(NH,N) 一、糖及苷类的提取和分离 1 溶剂处理法 2 铅盐沉淀法 3 大孔树脂处理法 4 柱色谱分离法 二醌类化合物的提取和分离 一提取方法: 一般选用甲醇或乙醇为溶剂，可同时将游离态和成苷的蒽醌类化合物从药材中提取出来，浓缩后再依次用有机溶剂提取（多用索氏提取法），可根据极性大小不同进行初步分离（如将苷和苷元分开）。
【天然产物提取分离新技术】天然产物提取与分离
【天然产物提取分离新技术】天然产物提取与分离 天然产物提取分离新 ■常温超高压技术 高压生物化学研究已经证明：压力达到一定值，蛋白质、多糖（淀粉、纤维素）等有机大分子会发生变性，但生物碱、低聚糖、甾、萜、苷、挥发油、维生素等小分子物质则不发生任何变化。 在高压生物化学的研究中还证明了：高压灭菌的机理是，压力作用于微生物，使细胞壁变性、破裂，细胞内容物外泄，从而使微生物致死。在肉、鱼、水果、蔬菜的高压加工中也证实了细胞的这种变化。 超高压提取就是利用了超高压对生物的这种作用实现有效成分提取的。植物细胞壁上有很多微孔，因此我们可以把植物细胞壁看作是由许多微孔组成的薄膜。当植物细胞处于溶剂中时，溶剂将通过这些微孔进入细胞内部。 1.升压时： 通过渗透作用，溶剂进入细胞内部；由于我们施加的压力非常大，因此通量很大，细胞内部在短时间内就会充满溶剂。
细胞内部充满溶剂后，细胞壁两侧压力平衡。 2.保压时： 细胞内容物与进入细胞内部的溶剂接触，经过一段时间，有效成分溶于这些溶剂中。 3.泄压时： 细胞外部的压力减小为零，细胞内部的压力仍然保持平衡时的压力，此时压力差与施加压力时方向相反。由于我们施加的是超高压，因此这种反方向的压力差仍然是很大的。 4.在反方向压力作用下，细胞壁变形；如果变形超过了其反向变形极限，细胞壁破坏；于是，溶解了有效成分的溶剂泄出，与其它溶剂汇合。 5.如果在反方向压力作用下细胞壁的变形仍然没有超过其反向变形极限，细胞内部已经溶解了有效成分的溶剂将通过渗透作用排出，与其它溶剂汇合。由于反方向压力差非常大，因此溶解了有效成分的溶剂快速且完全地泄出。
几类类天然产物的提取分离方法
几类类天然产物的提取分离方法 本人总结了一些分离方法，以抛砖引玉！ 总述 1)提取前文献查阅综述和药材生药鉴定2)提取方法 ①粉碎成粗粉 ②有机溶剂法和水提法③水蒸气蒸馏法④升华法 3)分离纯化法 ①根据物质溶解度的不同进行分离 a.温度不同,溶解度不同 b.改变溶液的极性去杂 c.酸碱法 d.沉淀法 ②根据物质分配比不同极性分离 a.液-液萃取法 b.反流分布法 c.液滴逆流层析法 d.高速逆流层析法 e.GC法 f.LC法:LC分配层析载体主要有---硅胶,硅藻土,纤维素等;有正反相之分;压力有低、中、高之分;载量有分析、制备之分。 ③根据物质吸附性不同极性分离 a.※极性吸附剂（如SiO2,Al2O3...)极性强，吸附力大 ※非极性吸附剂(如活性炭－对非极性化合物的吸附力强(洗脱时洗脱力随洗脱剂的极性降低而增大)。 b.化合物的极性大小依化合物的官能团的极性大小 而定; 溶剂的极性大小可按其介电常数大小排列 （极性渐大> ）: 己烷苯无水乙醚CHCl3 AcOEt 乙醇甲醇水e 1.88 2.29 4.47 5.20 6.11 26.0 31.2 81.0 c.氢键力吸附聚酰胺吸附层析--洗脱剂的洗脱力由小到大为: 水> 甲醇> 丙酮> NaOH液> 甲酰胺> 尿素水液 ④根据物质分子的大小进行分离 如葡萄糖凝胶(Sephadex G and LH-20...)过泸法等 ⑤根据物质解离程度不同的分离法离子交换法： 强酸：-SO3H 强碱：-N+(CH3)3Cl- 弱酸：-CO2H 弱碱：-NH2(NH,N) 一、糖及苷类的提取和分离 1 溶剂处理法 2 铅盐沉淀法 3 大孔树脂处理法 4 柱色谱分离法 二醌类化合物的提取和分离 一提取方法: 一般选用甲醇或乙醇为溶剂，可同时将游离态和成苷的蒽醌类化合物从药材中提取出来，浓缩后再依次用有机溶剂提取（多用索氏提取法），可根据极性大小不同进行初步分离（如将苷和苷元分开）。 对于多羟基蒽醌或具有羧基的蒽醌（如大黄酸），在植物体内多以盐的形式存在，难以被有机溶剂溶出，提取前应先酸化使之游离。
第2章天然药物化学成分提取、分离和鉴定的方法与技术
第二章天然药物化学成分提取、分离和鉴定的方法与技术【习题】 （一）选择题 [1-210] A 型题 [1-90] 1．不属于亲脂性有机溶剂的是 A. 氯仿 B. 苯 C. 正丁醇 D. 丙酮 E. 乙醚 2．与水互溶的溶剂是 A. 丙酮 B. 醋酸乙酯 C. 正丁醇 D. 氯仿 E. 石油醚 3．能与水分层的溶剂是 A. 乙醚 B. 丙酮 C. 甲醇 AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF
D. 乙醇 E. 丙酮/甲醇（1:1） 4．下列溶剂与水不能完全混溶的是 A. 甲醇 B. 正丁醇 C. 丙醇 D. 丙酮 E. 乙醇 5．溶剂极性由小到大的是 A. 石油醚、乙醚、醋酸乙酯 B. 石油醚、丙酮、醋酸乙醋 C. 石油醚、醋酸乙酯、氯仿 D. 氯仿、醋酸乙酯、乙醚 E. 乙醚、醋酸乙酯、氯仿 6．比水重的亲脂性有机溶剂是 A. 石油醚 B. 氯仿 C. 苯 D. 乙醚 E. 乙酸乙酯 7．下列溶剂亲脂性最强的是 AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF
A. Et2 O B. CHCl3 C. C6 H6 D. EtOAc E. EtOH 8．下列溶剂中极性最强的是 A. Et2 O B. EtOAc C. CHCl3（氯仿） D. EtOH E. BuOH （正丁醇） AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF
9．下列溶剂中溶解化学成分范围最广的溶剂是 A. 水 B. 乙醇 C. 乙醚 D. 苯 E. 氯仿 10．下述哪项，全部为亲水性溶剂 A. MeOH、Me2 CO、EtOH B. n-BuOH、Et2 O、EtOH C. n-BuOH、MeOH、Me2 CO、EtOH D. EtOAc、EtOH、Et2 O E. CHCl3 、Et2 O、EtOAc 11．一般情况下，认为是无效成分或杂质的是 A. 生物碱 B. 叶绿素 C. 鞣质 D. 黄酮 E. 皂苷 12．从药材中依次提取不同极性的成分，应采取的溶剂顺序是 AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF
天然产物提取分离技术综述
天然产物是药物研发中极具潜力的原料资源，分离纯化天然产物中具有独特生物活性的物质是中药研究的重要基础工作。天然产物有效成分复杂，含量低，难于富集，用传统的分离方法不仅步骤繁琐，能源及材料消耗大，而且产率及纯度不高，尤其难以分离结构和性质相似的组分。随着中药现代化的发展，高新技术不断在天然药物中推广应用。现将近年天然产物提取分离纯化新技术的进展作一综述。 1 超临界流体萃取技术 超临界流体萃取是一种以超临界流体代替常规有机溶剂对中药有效成分进行萃取和分离的新型技术。超临界流体是温度与压力均在其临界点之上的流体，性质介于气体和液体之间，有与液体相接近的密度，与气体相接近的黏度及高的扩散系数，故具有很高的溶解能力及好的流动、传递性能，可代替传统的有毒、易燃、易挥发的有机溶剂[1]。超临界流体萃取技术在中药生产领域应用较多。目前，通过调节温度、压力、加入适宜夹带剂等方法，已成功地从中药中提得挥发油、生物碱、苯内素、黄酮类、有机酚酸、苷类、萜类以及天然色素等成分。这项技术不仅可提高提取效率，还可大量保存热不稳定及易氧化成分，可提取含量低的成分，以及选择性地提取目标产品[2]。 2 膜分离技术 膜分离技术以选择性透过膜为分离递质，当膜两侧存在某种推动力(如压力差、浓度差、电位差等)时，原料侧组分选择性的透过膜，以达到分离、提纯目的。膜分离技术具有过程简单、无相变、分离系数大、节能、高效、无二次污染、可常温连续操作、可直接放大等优点，是一项高新技术。膜分离技术在中药领域中
的应用将推动中药现代化发展进程，同时还能提高我国中药的附加值，有利于中药出口。可以展望，膜分离技术必将在21世纪推动中药制药工业的迅速发展，为社会带来巨大的经济效益和社会效益[3]。 3 高速逆流色谱分离技术 高速逆流色谱分离法是一种不用任何固态载体或支撑体的液液分配色谱技术，该技术分离效率高，产品纯度高，不存在载体对样品的吸附和污染，具有制备量大和溶剂消耗少等优点，可广泛应用于生物工程、医学、医药、化工、食品等领域。近年高速逆流色谱分离法在天然药物研究领域独具特色。王凤美等[4]用高速逆流色谱法制备丹酚酸B化学对照品，所用的溶剂系统为正己烷- 乙酸乙酯- 水- 甲醇（1.5∶5∶5∶1.5），一次分离可制备63.4 mg 丹酚酸B，纯度为98.16%，同步完成复杂样品的分离、纯化和制备。 4 高效毛细管电泳法 高效毛细管电泳法是近年来迅速发展的一种新型分离分析技术，以高质电场为驱动力以毛细管为分离通道依据样品中各组分之间的迁移速度和分配行为上的差异而实现的类液相分离技术。该技术用于分析中草药，具有以下优势：分离模式多，适合于中草药中存在的各类物质的分析；简化对样品前处理的要求；分析时间一般比HPLC短；由于柱效高，有可能使同一个分离条件适合多种样品中多组分的分析；HPCE所采用的毛细管柱易于全面清洗，不必担心柱污染而报废；所用的化学试剂少，价廉，分析成本低，特别适合于我国国情[5]。
天然药物化学提取分离题专题76701
生物碱的提取与分离 ①步骤还可以采用乙醇、甲醇提取法。 ②步骤还可以采用正丁醇从碱水中萃取C，也可以调至酸性上阳离子交换树脂，用乙醇洗脱生物碱。 系统分离流程总结： 1. 弱碱酚性与非酚性生物碱：氯仿萃取酸水液 2. 酚性叔胺碱与非酚性叔胺碱共同提取： 氯仿萃取PH9~10（1%NaOH+NH4Cl )碱水 3. 酚性与非酚性生物碱的分离 PH>12NaOH 液萃取酚性生物碱 4. 碱水中的季铵碱 1.酸水+雷氏铵盐沉淀法 2.正丁醇自碱水萃取 三、“水提醇沉法”除去的是多糖、蛋白质等大分子，保留大多数即溶于醇也溶于水的极性小分子物质。“醇提水沉法”除 去的是溶于醇而不溶于水的脂溶性杂质，如叶绿素、树脂等，保留大多数即溶于醇也溶于水的极性小分子物质。 “酸提碱沉法”除去的是酸性物质而保留碱性物质；“碱提酸沉法”除去碱性物质而保留酸性物质。 做题时，先给物质分类，然后找标志性条件，适当考虑成盐或者酸碱中和反应，色谱分离详细见排序题原则。
其它物质的提取（以下内容是适用于综合提取的方法） 多糖的提取：热水提取，溶液减压浓缩，三倍乙醇，得到沉淀。 黄酮苷元的提取：极性小的溶剂提取，如：氯仿、乙醚、醋酸乙酯 黄酮苷的提取：极性稍大的溶剂提取，如：丙酮、醋酸乙酯、乙醇、水、正丁醇,之后用聚酰胺柱乙醇洗脱。 总皂苷的提取：正丁醇萃取法，之后用聚酰胺柱水洗脱。 皂苷元的提取：石油醚，石油萃取，一般和脂溶性杂质一同析出。（脂溶解性杂质里会有叶绿素） 适合用水蒸气蒸馏提取的物质：挥发油、单萜（樟脑、蒎烯、薄荷醇、桉精油）、倍半萜、小分子香豆素、苯丙酸、异 戊二烯（酸）。这里的混合物分离要根据化合物的性质：例如，挥发油可以提取挥发液，带羧基的可以用碳酸氢钠萃取， 带酚羟基的可以利用氢氧化钠溶液萃取。
天然产物提取方法和技术
天然产物提取方法和技术 内容简介 天然产物提取工艺学简介：资源、环境与持续发展战略问题已成为人类社会所面临的全球性热点问题，要求精细、高效利用生物资源。吾国生物资源丰富，每种生物又由多种物质组成，它们都属于动物、植物、昆虫、海洋生物及微生物主代谢和次代谢的化学物质，也叫天然产物，这就构成了丰富多彩的天然产物资源。 生物体中化学物质的研究和深加工利用具有重要求的社会经济价值。天然产物提取工艺学就是运用化学工程原理和方法对生物组成的化学物质进行提取、分离纯化的过程。 本书在查阅大量文献资料的基础上，结合生产实践系统地阐述了天然产物提取分离方法的原理、特点及应用，以及各类天然产物的提取分离工艺特性。本书可供食品科学与工程、制药工程、药学、生物工程、生物技术、生物化工专业本科生、研究生用作教材，也可供相关专业的科技人员、生产管理人员参考。 目录 天然产物提取工艺学目录：第一章绪论 一、天然产物提取工艺学的特点 二、天然产物开发利用概况 三、天然产物分离工艺设计策略和技术进展 四、天然产物提取过程的选择 五、天然产物提取利用建议 第二章天然产物提取方法和技术 第一节天然产物开发利用方案确定 一、研究对象的确定 二、查阅文献资料和收集信息 三、天然产物提取实验设计和工艺流程的选择 四、天然产物提取中试设计 第二节原料细胞结构与提取工艺特性 一、原料与天然产物提取工艺特性 二、生物细胞的结构与天然产物成分的浸出 三、破坏细胞膜和壁的方法 四、原料的质量控制 五、原料的前处理 六、提取时对有生理活性物质的保护措施 第三节天然产物传统分离纯化方法 一、提取法 二、萃取法 三、微波提取 四、超声波提取 五、过滤 六、蒸发浓缩 七、沉淀法 八、结晶 九、干燥
第二章 天然产物提取方法和技术1
第二章天然产物提取方法和技术 第一节天然产物开发利用方案确定 天然产物提取程序依研究目的不同而有差异，大致分为选定研究对象、生物材料采集和品种鉴定、文献资料调研、化学成分预试验、活性提取部位和活性化合物跟踪分离和结构鉴定、活性成分结构改造和构效关系、药理、毒理、药物代谢动力学、制剂工艺（处方及工艺、质量分析与控制、稳定性实验、生物利用度）、临床实验、中试、正式生产等步骤。 研究对象的确定 ?总则：选题应与社会发展和需求密切相关，围绕天然产物研究的趋势和方 向确定所研究的天然产物对象。 ?根据古代医学典籍、民族医学实践提供的资料或民间经验和临床观察确定 研究对象； ?根据当地植物样品随机选取研究对象； ?根据天然产物成分信息确定研究对象； ?在已有的天然产物、医药学及相关科学研究成果的基础上，通过大量的文 献检索确定研究对象； ?根据市场商品要求确定研究对象。 相关文献资料和收集信息 ?与天然产物提取分离有关的期刊杂志、数据库主要有： ?Natural Prodouct Report，1984，英国皇家化学会 ?Journal of Natural Product，美国化学会与美国生药学会合办 ?Phytochemistry，国际植物生物化学与天然有机化学的专业期刊 ?Journal of Asian Natural Product Research，中国和日本合办 ?The Archives of Pharmacal Research，韩国药学会主办 ?Journal of Natural Remedies，印度主办 ?Journal of Essential Oil Research，美国主办 ?Phytochemieal Analysis，英国主办。 ?Phytochemical Reviews，英国主办，欧洲天然产物学会会刊 ?Phytomedicine，国际植物疗法和植物药理学杂志，德国主办