天然有效成分的提取、分离与精制1
中草药有效成分分离与精制常用方法的原理_理论说明
中草药有效成分分离与精制常用方法的原理理论说明1. 引言1.1 概述中草药是中国传统医学的重要组成部分，具有悠久的历史和丰富的资源。
中草药中含有许多有效成分，如生物碱、黄酮类、香豆素等，这些成分对人体具有治疗和保健作用。
然而，中草药中的有效成分通常存在于复杂混合物中，并且含量较低，因此需要进行分离与精制处理才能获得纯净的有效成分。
1.2 文章结构本篇文章将围绕中草药有效成分的分离与精制方法展开论述。
首先介绍了这些方法的原理，包括分离方法原理和精制方法原理。
随后，详细探讨了这两类方法在实际应用中的范围、关键步骤以及注意事项。
最后，从理论层面总结了分离方法原理和精制方法原理的重要性，并对未来中草药有效成分分离与精制领域提出展望和建议。
1.3 目的本文旨在全面介绍和解释中草药有效成分分离与精制常用方法的原理，并通过对应用范围、关键步骤和注意事项的讨论，帮助读者更好地理解和掌握这些方法。
同时，通过总结原理的重要性以及对未来的展望和建议，提升对中草药有效成分分离与精制领域的认识，并促进该领域的发展与创新。
2. 中草药有效成分分离与精制常用方法的原理：2.1 分离方法原理：中草药有效成分的分离是通过一系列化学、物理或生物学的方法将其中的有用成分与其他杂质进行分离，以达到纯化和提纯的目的。
下面介绍几种常用的分离方法原理：2.1.1 薄层色谱法（TLC）：薄层色谱法是根据不同化学物质在薄层固定相上表现出不同行为以实现它们之间的分离。
这种方法通常使用硅胶或其他固定相涂覆在玻璃或铝板上，并使用溶剂系统将混合物带上样。
随着溶剂前进，不同成分会显示出不同程度的移动性，从而实现它们之间的分离。
2.1.2 气相色谱法（GC）：气相色谱法利用了样品中化合物在气体载流子带动下通过固定相填充柱时发生吸附和解吸作用而分离。
该方法要求待测物质具有足够高的挥发性，并且需要选择适当的固定相来实现对样品的分离。
2.1.3 液相色谱法（HPLC）：液相色谱法基于样品中化合物在液体流动相与固定相之间的吸附分配行为而进行分离。
天然药物化学成分的提取分离与鉴定
分离原理
相似相溶原理
根据物质之间的相似性质进行溶解和分离。
酸碱反应
利用酸碱反应的性质进行分离。
分子间作用力
利用分子间的相互作用力，如范德华力、氢 键等实现分离。
离子交换
利用离子交换剂与溶液中的离子进行交换， 从而实现分离。
分离流程
提取
将天然药物原料破碎、 浸泡、回流提取，得 到提取液。
浓缩
将提取液进行浓缩， 减少体积，便于后续 处理。
超声波提取法
利用超声波的振动和空化作用，加速 目标成分的溶解和扩散，提高提取效 率。
微波提取法
利用微波的能量使目标成分与溶剂分 子相互作用，促进其溶解和扩散。
超临界流体萃取法
利用超临界流体作为萃取剂，具有高 渗透能力和良好的溶解性能，适用于 提取脂溶性和热敏性成分。
提取原理
相似相溶原理
根据物质之间的相似相溶原理 ，选择与目标成分极性相近的
溶剂中的溶解度差异， 将目标成分从一种溶剂转移 到另一种溶剂的过程。
沉淀法
通过加入沉淀剂使目标成分 或杂质沉淀，从而实现分离 的方法。
结晶法
通过降温或蒸发溶剂使溶液 达到饱和状态，然后缓慢降 温使目标成分结晶析出的方 法。
吸附法
利用吸附剂的吸附作用将目 标成分从溶液中分离出来的 方法。
05
天然药物化学成分提取分离与鉴定的
挑战与展望
技术挑战
提取分离难度大
天然药物中化学成分复杂，有效成分含量低，提取分离难度较大。
鉴定技术要求高
天然药物化学成分的鉴定需要高精度的分析仪器和专业的鉴定技术， 对实验条件和操作要求较高。
杂质干扰
天然药物中常含有大量杂质，对有效成分的提取分离和鉴定造成干 扰，影响实验结果。
天然产物的提取分离和结构鉴定
操作方法：用易挥发的有机 溶剂加热回流提取。
特点：溶剂消耗较少，浸出效 率较高。但受热易破坏的成分 不宜用此法，且溶剂消耗量仍 大，操作较麻烦。
连续回流提取法：
操作方法
为了弥补回流提取法 中需要溶剂量较大、操作 较麻烦的不足，可采用连 续回流提取法。实验室常 用脂肪提取器或称索氏提 取器。
特点
特点：节约溶剂，提取 率高；但提取液受热时 间长，受热易分解的成 分不宜用此法
末装在渗漉器中，不断 添加新溶剂，使其渗透 过药材，自上而下从渗 漉器下部流出浸出液的 一种浸出方法。
渗漉
原理
当溶剂渗进原料 溶出成分比重加大而 向下移动时，上层的 溶液或稀浸出液便置 换其位置，造成良好 的浓度差，使扩散能 较好地进行。
特点
特点：浸出效率较高， 浸出液较澄清。
溶剂消耗量大、费 时长。
❖ 大蒜素、丹皮酚、麻黄碱
适用范围
具有挥发性，能随 水蒸气蒸出而不被破坏 与水不发生反应；难容 或不溶于水
装置图
3 分馏法
❖ 利用沸点不同进行分馏，再精制纯化 ❖ 如：在分离毒芹总碱中的毒芹碱和羟基毒芹
碱时，利用沸点不同进行常压或减压分馏
❖ 吸附目的：
4 吸附法
❖ 1.吸附除去杂质，常指鞣质色素
力之上的条件下，从液体或固体物料中萃取出待分 离的组分的一种方法。 超临界流体：
由于接近液体的密度使之具有较高溶解度,由于接 近气体的粘度, 使之具有良好的流动性能,扩散系数 介于气液之间,使之对待萃取的物料组织有良好的渗 透性,这些特征大大提高了溶质进入超临界流体的传 质速率。
液体
气体
超临界流体 优良性能的萃取剂
Chapter 2
天然产物的提取分离和结构 鉴定
天然药物的提取分离方法
形成氢键缔合的能力与溶剂有关，在含水溶剂中通常有如下大致规律： ①形成氢键的基团数目越多(如：酚羟基、羧基、醌基、硝基等)，则吸附 能力越强。如：
②形成氢键的位置与吸附力有很大关系。易形成分子内氢键者，其在聚酰 胺上的吸附也相应减弱。如：
3.纸色谱法
纸色谱以滤纸作为支持体，依靠样品在两相间分配系数的差异达到分离 目的。
滤纸的选择：滤纸质地要均一，厚薄要适宜、平整无折痕，杂质要少。 展开剂的选择：纸色谱的展开剂常由有机溶剂和水组成，往往不是单一
溶剂，如常用的正丁醇-水，是指水饱和的正丁醇。 点样：可以采用少量多次点样的方法；点样量不宜过大，超载会出现拖
比移值(Rf)：指样品的点在薄层色谱上移动的距离与溶剂移动距离 之比，是薄层色谱的基本定性参数。
显色：通用的显色方法有碘蒸气显色和紫外显色，也可喷5%硫酸乙 醇加热显色等，不同类型的天然产物需尽量针对性的使用特征显色 剂。
（2）薄层色谱操作
薄层板的准备：自制或直接购买预先铺好的薄层板。 点样：使用点样器或毛细管点样。在距离薄层板底边1.0-1.5 cm的
2.根据化合物的酸碱性进行分离
酸性、碱性或两性有机化合物可以通过加入酸或碱调节PH值，改变 分子的存在状态（游离型或离解型），从而改变溶解度，使某种成 分析出。
二、两相溶剂萃取法
1.萃取法的原理
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。
稀浸膏的比重：最好在1.1~1.2之间
1.柱色谱法 （1）分配柱色谱法
溶质在固定相和流动相之间，在柱上作连续的、动态的反复分配， 从而利用不同成分在两相间分配系数的差异而得以分开。
中南大学天然药物分离与提纯 天然产物化学资料 天然产物有效成分的分离、检测和毒理学安全性与功效性评价
pH PKa lg
BH
B
(2 7)
Ka为碱性物质（B）的共轭酸（BH+）的离解常数。
一般 pH<3时，酸性物质多呈非离解状态(HA)、 碱性物质则呈离解状态 (BH+) 存在，但pH>12, 则酸性物质呈离解状态(A-)、碱性物质则呈非离 解状态(B)存在。据此,可采用图1-1所示在不同 pH的缓冲溶液与有机溶剂中进行分配的方法,使 酸性、碱性、中性及两性物质得以分离。
（2）溶剂的选择：制备结晶，要注意选择合宜的 溶剂和应用适量的溶剂。合宜的溶剂，最好是在冷 时对所需要的成分溶解度较小，而热时溶解度较大。 溶剂的沸点亦不宜太高。
（3）结晶溶液的制备 ：制备结晶的溶液，需要成 为过饱和的溶液。 （4）制备结晶操作
（5）重结晶及分步结晶：晶态物质可以用溶剂溶 解再次结晶精制。这种方法称为重结晶法。结晶经 重结晶后所得各部分母液，再经处理又可分别得到 第二批、第三批结晶。这种方法则称为分步结晶法 或分级结晶法。 （6）结晶纯度的判定：化合物的结晶都有一定的 结晶形状、色泽、熔点和熔距，一可以作为鉴定 的初步依据。
2、常用溶剂的特点
环己烷,石油醚,苯,氯仿,乙醚,乙酸乙酯,正丁醇,丙酮,乙醇,甲醇 极性：小 ————大
亲脂性：大 ———— 小
亲水性：小 ———— 大
•比水重的有机溶剂：氯仿
•与水分层的有机溶剂：环己烷 ~ 正丁醇 •能与水分层的极性最大的有机溶剂：正丁醇 •与水可以以任意比例混溶的有机溶剂：丙酮 ~ 甲醇 •极性最大的有机溶剂：甲醇 •极性最小的有机溶剂：环己烷 •介电常数最小的有机溶剂：石油醚 •常用来从水中萃取苷类、水溶性生物碱类成分 的有机溶剂：正丁醇
第三章天然产物的提取分离方法
超临界流体萃取法
1. 任何一种物质都存在三种相态-气相、液相、固相。当温度和压 力达到一定值时，物质就会出现超临界状态,即气态与液态共存 的一种边缘状态。在此状态中，液体的密度与其饱和蒸汽的密度 相同，因此界面消失。
2. 液、气两相成平衡状态的点叫临界点。临界温度Tc临界压力Pc。 不同的物质其临界点所要求的压力和温度各不相同。
游离型/分子态 B
HA 脂溶性
H+ OH-
OH-
H+
解离型/离子态 BH+
A水溶性
溶解度差异
（3）.调节PH
A．酸/碱法（酸提取碱沉淀法）： 生物碱的提取、纯化
B．碱/酸法（碱提取酸沉淀法）： 黄酮、蒽醌等酚性成分的提取、纯化
C. 调节PH至等电点，沉淀蛋白
超临界流体萃取法
应用
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、甲醇等，改变其萃取范围提高抽提率。
泌指的沉香树
第一节 天然产物有效成分的提取
水蒸汽蒸馏法：挥发性 超临界流体萃取法: 升华法：升华性 压榨法: 溶剂提取法：最常用
水蒸汽蒸馏法
水蒸气蒸馏法是将水蒸气通入不溶或难溶 于水但有一定挥发性的有机物质中，使该有机 物在低于100℃ 的温度下，随着水蒸气一起蒸 馏出来。
超临界流体萃取法
。
二氧化碳超临界流体的P－T性质
超临界流体萃取法 CO2技术特点
无毒、常温、不易燃、无污染等特点， 可确保原有的色、香、味不因受热破坏； 萃取过程中可同时对萃取物进行分离纯化。 该技术适宜于萃取高价值的油脂（包括天然功能性 油脂）、精油、内酯等极性较低的天然产物有效成 分。
天然药物有效成分提取分离技术(研)
天然药物有效成分提取分离技术中草药以植物药为主，而植物都是由复杂的化学成分所组成。
其中主要有纤维素、叶绿素、单糖、低聚糖和淀粉、蛋白质和酶、油脂和蜡、树脂、树胶、鞣质及无机盐等。
其中，许多物质对植物机体生命活动来说不可缺少，称为一次代谢产物。
一般认为它们在药用上是无效成分或杂质。
而另外一些化学成分如：生物碱、黄酮、蒽醌、香豆素、木脂素、有机酸、氨基酸、萜类、苷类等对维持植物生命活动来说不起重要作用，称为二次代谢产物，这些物质在植物体内虽含量很少，多则百之几，少则百万分之几，甚至更少。
但它们往往具有较强的生理活性，其中有些已应用于临床，我们称之为有效成分。
当然有效成分与无效成分的划分是相对的，如天花粉的引产有效成分是蛋白质，香茹中的多糖对实验动物肿瘤有显著的抑制作用。
在进行中草药成分提取前，应注意对所用材料的原植物品种的鉴定并留样备查。
同时要系统查阅文献，以充分了解，利用前人的经验。
中草药有效成分的提取分离一般有下面两种情况：第一、从植物中提取已知的有效成分或已知的化学结构类型者。
如从甘草中提取甘草酸、麻黄中提取麻黄素；三棵针中提取黄连素等(提取有效成分)。
或从植物中提取某类成分如总生物碱、总酸性成分。
如从银杏叶中提取总黄酮；从大黄中提取总蒽醌(提取有效部位)。
工作程序比较简单。
一般先查阅有关资料，特别是工业生产的方法，搜集比较该种或该类成分的各种提取方法，再根据具体条件加以选用。
(注意先重复该方法，得到产品后，再结合生产实际，不断改进工艺，达到大生产要求)。
第二、从中草药中寻找未知有效成分或有效部位时，情况比较复杂。
只能根据预先确定的目标，在临床或药理试验配合下，经不同溶剂提取，以确定有效部位。
然后再逐步划分，追踪有效成分最集中的部位，最后分得有效成分。
一、中草药有效成分的提取对中草药化学成分的提取，通常是利用适当的溶剂或适当的方法将植物中的化学成分从植物中抽提出来。
常用的方法有溶剂法、水蒸汽蒸馏法和升华法等。
天然药物化学成分的常用分离纯化方法
第三章天然药物化学成分的常用分离纯化方法§1．概述一、研究分离纯化技术的重要性（一）制备工艺研究的重点原料经提取加工所得的提取物通常是一个成分复杂的混合物，只有经过进一步地分离纯化，才能得到纯度较高的化学成分。
提取检识除去部分或全部杂质提取物目标成分（杂质＋化学成分）（纯度提高）（二）检测分析研究的重点天然产物工作中，无论原料或终产品，经常会是混合物；这些含有杂质成分的样品，检测分析之前，一般都需要做前处理，以便除掉干扰分析的杂质，否则，检测分析工作常常难以进行。
要除掉待测样品中的杂质，同样需要分离纯化技术：待测样品供试样品检测分析分离纯化除掉干扰检测分析的杂质组分由上述可见，分离纯化同样也是检测分析的研究重点二、研究分离纯化方法的基本思路动、植物原料的提取物的化学组成经常是很复杂的，往往含有几十、几百甚至近千种成分（包括微量成分）。
要从众多成分中分离纯化某种化学成分，其难度可想而知，究竟应当如何着手呢？其实我们只要抓住一个重要的基本思路，就可以使许多看似困难的分离工作，变得比较容易，这个思路就是：寻找差异、利用差异决定分离难易的关键：不在于成分多少, 而在于差异大小。
只要存在显著差异，从上千种成分中分离出某种成分也未必困难；反之，如果差异微小，即便是两种成分的分离，也会相当棘手。
学习和研究分离纯化技术，重在把握思路，切忌生搬硬套，死记硬背，应当重视培养“善于寻找差异和利用差异”的良好习惯。
尽管天然产物中成分众多，然而只要细心研究，总能发现被分离成分之间的某些差异。
在分离纯化工作中可以利用的差异是很多的，其中最常利用的有四类差异：溶解度（或分配系数）、酸碱性（或解离度）、吸附性、分子量以下，我们便对此进行研究探讨。
前处理§2 利用溶解度（或分配系数）差异进行分离纯化的方法一、直接利用溶解度差异溶解度差异是分离纯化工作中经常考虑利用的重要差异类型。
（一）主要用途：用于分离 溶解度 不同的成分，通常也是 极性 不同的成分（溶解度与极性相关）。
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四、影响提取效果的因素
溶剂提取的效果主要取决于选择合适的溶剂和提取 方法。此外，原料的粉碎程度，提取温度，浓度差， 提取时间，操作压力，原料与溶剂的相对运动等因 素也不同程度地影响提取效果。
原料的粉碎程度：原料经粉碎后粒度变小，表面能 增加，浸出速度加快，但粉碎度过高，样品粉粒表 面积过大，吸附作用增强，反而影响扩散速度，并 不利于浸出，一般而言粒度以20~60目为适。
操作
浸渍法
水 或 有 不加热 机溶剂
渗漉法
有 机 溶 不加热 剂
提取效 率
效率低
使用范围 备注
各类成分， 出膏率低， 尤遇热不 易发霉，需 稳定成分 加防腐剂
—
脂溶性成 消耗溶剂量
分
大，费时长
煎煮法
回流
有机溶 剂
直火加 热
水浴加 热
水浴加 热
—
—
节省溶 剂、效 率最高
回流提取法：应用有机溶剂加热提取，需采用回流加热 装置，以免溶剂挥发损失。小量操作时，可在圆底烧瓶 上连接回流冷凝器。溶剂浸过药材表面约1～2cm。在 水浴中加热回流，一般保持沸腾约1小时后放冷过滤， 再在药渣中加溶剂，作第二、三次加热回流分别约半小 时，或至基本提尽有效成分为止。此法提取效率较冷浸 法高，大量生产中多采用连续提取法。
连续回流提取法：应用挥发性有机溶剂提取天然 产物有效成分，不论小型实验或大型生产，均以 连续提取法为好，而且需用溶剂量较少，提取成 分也较完全。实验室常用脂肪提取器或称索氏提 取器。连续提取法，一般需数小时才能提取完全。 提取成分受热时间较长，遇热不稳定易变化的成 分不宜采用此法。
提取方法 溶剂
根据“相似相溶”原理，选择与化合物极性相当 的溶剂将化合物从植物组织中溶解出来，同时， 由于某些化合物的增溶或助溶作用，其极性与溶 剂极性相差较大的化合物也可溶解出来。
2、常用溶剂的特点
环己烷,石油醚,苯,氯仿,乙醚,乙酸乙酯,正丁醇,丙酮,乙醇,甲醇 极性：小 ————大 亲脂性：大 ———— 小
三 、升华法
固体物质受热直接气化，遇冷后又凝固为固体化合物， 称为升华。天然产物中有一些成分具有升华的性质， 故可利用升华法直接自天然产物中提取出来。
例如樟木中升华的樟脑（camphor），在《本草纲目》 中已有详细的记载，为世界上最早应用升华法制取 药材有效成分的记述。
茶叶中的咖啡碱在178℃以上就能升华而不被分解。 游离羟基蒽醌类成分，一些香豆素类，有机酸类成分， 有些也具有升华的性质。
SLNS-快速渗漉提取浓缩机组工艺流程图
SLNS-快速渗漉提取浓缩机组
煎煮法：煎煮法是我国最早使用的传统的浸出方法。所 用容器一般为陶器、砂罐或铜制、搪瓷器皿，不宜用铁 锅，以免药液变色。直火加热时最好时常搅拌，以免局 部药材受热太高，容易焦糊。有蒸汽加热设备的药厂， 多采用大反应锅、大铜锅、大木桶，或水泥砌的池子中 通入蒸汽加热。还可将数个煎煮器通过管道互相连接， 进行连续煎浸。
•溶解范围最广的有机溶剂：乙醇
3、溶剂的选择
运用溶剂提取法的关键，是选择适当的溶剂。溶剂选 择适当，就可以比较顺利地将需要的成分提取出来。 选择溶剂要注意以下三点：①溶剂对有效成分溶解度 大，对杂质溶解度小；②溶剂不能与中药的成分起化 学变化；③溶剂要经济、易得、使用安全等。
4、各种溶剂提取法
•浸渍法 •渗漉法 •煎煮法 •回流提取法 •连续回流提取法等
•根据物质溶解度差别进行分离
•浓度差:浓度差是原料组织内的浓度与外周溶液的 浓度差异。浓度差越大，扩散推动力越大，越有利 于提高浸出效率。
•浸提时间:原料中的成分随提取时间延长，提取 的得率增加，但时间过长，杂质成分溶解也随之 增加，给后序提取精制造成困难，一般而言，热 提1~3h，乙醇加热回流提取1~2h。
第二节 天然产物有效成分 的分离与精制
研究天然产物化学成分的基本步骤
总提取物
提取
原材料
初步分离
不同部位 单体化合物
精细分离纯化
目的化合物
结构修饰 人工合成
第一节 天然有效成分的提取
•溶剂法 •水蒸气蒸馏法 •升华法
一、溶剂提取法
1、溶剂提取法及其原理
溶剂提取法是根据天然产物中各种成分在溶剂中的 溶解性质，选用对活性成分溶解度大，对不需要溶 出成分溶解度小的溶剂，而将有效成分从药材组织 内溶解出来的方法。
•浸出温度：温度增加可增大可溶性成分的溶解度、 扩散系数。扩散速度加快有利于浸提，并且温度适 当升高，可使原料中的蛋白质凝固、酶破坏而增加 浸提液的稳定性，但温度过高，会破坏不赖热的成 分，并且导致浸提液的品质劣变。提取的杂质含量 增高，给后道精制工序带来困难，一般浸出温度控 制在60~100℃。
•浸渍法：浸渍法系将天然产物粉末或碎块装人适当的 容器中，加入适宜的溶剂（如乙醇、稀醇或水），浸渍 药材以溶出其中成分的方法。
•渗漉法：渗漉法是将天然产物粉末装在渗漉器中，不断 添加新溶剂，使其渗透过药材，自上而下从渗漉器下部 流出浸出液的一种浸出方法。
01 溶剂罐 02 变频物料泵 03 快速渗漏机 04 流量计 05 渗滤液罐 06 可调 试电加热水箱 07 热水泵 08 高效旋转薄膜蒸发器 09 浓缩液罐 10 冷凝器 11 冷却器 12 受却器 13 真空泵 14 控制柜
亲水性：小 ———— 大
•比水重的有机溶剂：氯仿 •与水分层的有机溶剂：环己烷 ~ 正丁醇 •能与水分层的极性最大的有机溶剂：正丁醇 •与水可以以任意比例混溶的有机溶剂：丙酮 ~ 甲醇 •极性最大的有机溶剂：甲醇 •极性最小的有机溶剂：环己烷 •介电常数最小的有机溶剂：石油醚 •常用来从水中萃取苷类、水溶性生物碱类成分 的有机溶剂：正丁醇
水溶性成 分
脂溶性成 分
亲脂性较 强成分
易挥发、热 不稳定不宜 用
热不稳定不 宜用，溶剂 量大
用索氏提取 器，时间长
二、 水蒸气蒸馏法
水蒸气蒸馏法，适用于能随水蒸气蒸馏而不被破坏 的天然产物成分的提取。此类成分的沸点多在100℃ 以上，与水不相混溶或仅微溶，且在约100℃时存一 定的蒸气压。当与水在一起加热时，其蒸气压和水 的蒸气压总和为一个大气压时，液体就开始沸腾， 水蒸气将挥发性物质一并带出。