天然产物提取方法的研究进展
天然产物化学的研究进展和相关应用

天然产物化学的研究进展和相关应用天然产物化学是一门探究天然产物分子结构、化学性质、合成及相关应用的学科。
自古以来,人们就利用天然产物治疗疾病、保健养生,如中药的广泛应用便是明证。
近年来,天然产物化学的研究进展更是迅猛,不仅在医学、食品、化妆品等领域展现出广阔的应用前景,同时对于化学合成和新药开发等方面也具有重要的指导意义。
一、天然产物结构与生理活性的相关研究天然产物结构与生理活性之间的关系是天然产物化学研究的重点之一。
其中,研究合成质量佳、高效低毒的抗癌药物是天然产物化学研究的一大热点。
例如,紫杉醇、曲阜黄酮等抗癌药物的研究取得重大突破,不仅解决了生产成本高、产量低的难题,同时拓宽了天然产物药物的应用范围。
二、天然产物在医学上的应用随着对天然产物的深入研究,其在医学上的应用也显得越来越广泛。
叶酸和维生素B12等天然产物能预防贫血、促进胎儿神经系统发育,并有治疗癌症的作用。
此外,抗生素的发现与利用也是天然产物在医学上的重要应用。
青霉素、链霉素、广谱抗生素等抗生素的发现,使得很多常见疾病的治疗效果变得更加明显。
三、天然产物在食品领域的应用随着人们生活水平的提高,对食品安全与营养价值也越来越关注。
天然产物在食品领域的应用可以将食品的品质做到最优。
像天然色素、香料、调味品等都是天然产物在食品领域的重要应用。
例如,山楂醇就是一种可作为食品添加剂的天然产物。
四、天然产物在化妆品领域的应用化妆品作为现代人不可或缺的日用品,发展迅速。
天然产物在化妆品领域也受到了广泛的关注。
天然植物提取物、蜜蜂毒素、蛇毒等天然产物成分的应用使得化妆品更加安全、健康并且效果更加显著。
五、升级再造天然产物的研究天然产物的研究不仅仅在于提取、利用天然产物,更在于对其进行升级再造。
比如,利用天然产物化学的研究手段,对天然产物结构做出改变,尝试合成出更有效、更安全的化合物,这是天然产物化学研究的重要方向之一。
升级再造后的天然产物不仅可以拓宽天然产物的应用范围,更可以为新药合成提供可靠的指导。
生物合成新颖天然产物及药物开发研究进展

生物合成新颖天然产物及药物开发研究进展自然界中存在着丰富多样的天然产物,很多天然产物具有重要的药用价值。
随着科学技术的不断发展,研究人员们通过解析植物和微生物生物合成途径,成功合成了许多新颖的天然产物,并且在药物开发领域取得了重要突破。
本文将回顾生物合成新颖天然产物及药物开发的最新研究进展。
生物合成是指生物体内通过多步骤的催化反应产生天然产物的过程。
通过分析生物合成途径,研究人员们可以通过转基因技术和合成生物学手段来合成目标产物。
在过去的几十年里,研究人员们成功合成了许多复杂的天然产物,包括抗生素、抗癌药物、免疫调节剂等。
这些合成的天然产物具有良好的活性和选择性,对于药物开发具有巨大的潜力。
一种重要的研究方法是通过植物生物合成途径来合成目标产物。
植物具有丰富的次生代谢途径,通过研究植物生物合成途径,研究人员们可以合成特定的天然产物。
例如,通过研究拟南芥中的异黄酮生物合成途径,研究人员们成功合成了一系列异黄酮类化合物,这些化合物具有抗癌和抗氧化的作用,对药物开发具有重要意义。
另一种常见的方法是通过微生物生物合成途径来合成目标产物。
微生物生物合成途径具有高效和多样性的特点,是合成复杂天然产物的重要工具。
例如,通过研究链霉菌的产氯黄霉素途径,研究人员们成功合成了氯黄霉素,这是一种重要的抗生素。
此外,通过对其他微生物的研究,研究人员们还合成了多种抗生素、免疫调节剂和抗癌药物等。
除了通过研究现有生物体内的合成途径,研究人员们还开发了多种合成生物学技术来合成新颖的天然产物。
合成生物学是利用工程原理和分子生物学技术设计和构建人工合成途径的学科。
通过合成生物学技术,研究人员们可以合成原生不存在的化合物,从而扩展了合成生物学的研究领域。
例如,通过利用合成生物学技术,研究人员们成功合成了一种抗癌新药——坎贝西辛。
这种新药可 selectively 激活癌细胞的凋亡途径,从而达到治疗癌症的目的。
在药物开发领域,合成的新颖天然产物具有重要的应用价值。
天然产物的提取与分离技术研究进展

天然产物的提取与分离技术研究进展近年来,随着人们对天然产物的研究和应用的不断深入,天然产物的提取与分离技术也得到了长足的发展。
这些技术的进步不仅为天然产物的研究提供了更多的可能性,也为人们解决了一系列的问题。
本文将从萃取、分离、纯化等方面介绍天然产物提取与分离技术的研究进展。
天然产物的提取是研究的重点之一。
传统的提取方法主要包括浸泡提取、水蒸气蒸馏、溶剂提取等。
然而,这些方法存在着提取效率低、操作繁琐等问题。
为了克服这些问题,研究人员提出了一系列新的提取方法。
其中,超声波辅助提取技术是一种非常有效的方法。
超声波能够在液体中产生强大的压力波,从而破坏细胞壁,使得目标化合物更容易被提取出来。
此外,还有微波辅助提取技术、超临界流体提取技术等新兴的提取方法也得到了广泛的应用。
在提取的基础上,天然产物的分离也是一个关键的环节。
传统的分离方法主要包括薄层色谱、柱层析等。
然而,这些方法存在着分离效率低、操作复杂等问题。
为了解决这些问题,研究人员提出了一系列新的分离方法。
其中,高速计算机辅助分离技术是一种非常有效的方法。
该技术利用高速计算机对样品进行快速的分析和处理,从而实现目标化合物的快速分离。
此外,还有逆流色谱、离子交换色谱等新兴的分离方法也得到了广泛的应用。
除了提取和分离,天然产物的纯化也是非常重要的。
传统的纯化方法主要包括结晶、再结晶等。
然而,这些方法存在着纯化效率低、操作困难等问题。
为了克服这些问题,研究人员提出了一系列新的纯化方法。
其中,逆流色谱纯化技术是一种非常有效的方法。
该技术利用逆流色谱柱对混合物进行逆流分离,从而实现目标化合物的高效纯化。
此外,还有超滤、逆渗透等新兴的纯化方法也得到了广泛的应用。
综上所述,天然产物的提取与分离技术在近年来取得了长足的发展。
这些技术的进步不仅提高了天然产物的提取效率,还提高了分离和纯化的效率。
然而,仍然存在着一些问题,如提取效果不稳定、分离纯化效果不理想等。
因此,未来的研究方向应该是进一步优化提取与分离技术,提高其效率和稳定性。
天然产物的天然合成方法研究

天然产物的天然合成方法研究天然产物是指从自然界中提取的化合物,通常具有一些独特的生物活性和药理活性。
对于这些天然产物进行人工合成是合成化学领域的一个重要研究方向。
通过天然合成方法研究,科学家们可以理解和模拟自然界中的生物合成途径,从而合成出具有相似活性的化合物,为药物研发和农业生产等领域提供更好的解决方案。
1. 天然合成方法的意义天然产物在医药、农药、食品、化妆品等领域有着广泛的应用。
然而,复杂的天然合成路径和低产量导致了许多天然产物的稀缺性和昂贵性。
为了满足对这些化合物的需求,人们尝试通过人工合成来提高产量和降低成本。
天然合成方法的研究对于发掘和应用有潜力的化合物至关重要。
2. 天然合成方法的研究进展2.1 生物催化生物催化是利用生物酶催化进行特定化学反应的方法。
通过选择性催化剂的引入,能够直接在水溶液中进行复杂的化学合成转化。
例如,利用酶催化反应,可以在实验室中合成一些天然产物,如具有抗癌活性的紫杉醇。
2.2 生物合成途径的重建在自然界中,许多生物合成途径既复杂又高效。
通过对这些生物合成途径的研究和重建,科学家们可以合成出天然产物的类似物或模拟物。
这种方法既可以改善产量,又可以降低合成成本。
例如,对植物次生代谢途径的研究,有助于合成出一些药用植物中的有效成分。
2.3 生物合成中的基因操作基因操作是指通过改变生物体的基因组,使其产生特定的物质。
在天然合成方法中,通过对产物相关基因的调控,可以提高产量和选择性。
例如,通过基因转导技术,可以改变微生物的代谢途径,合成出具有特定生物活性的天然产物。
3. 天然合成方法的应用前景天然合成方法的研究在医药领域具有广阔的应用前景。
合成和改造具有抗菌、抗病毒和抗肿瘤等特性的化合物,有望为新药开发提供更多选择。
此外,天然合成方法还可以应用于农业领域,研发更环保、高效的农药和植物生长调节剂。
同样地,食品行业也可以利用天然合成方法合成出更天然、健康的添加剂和调味品。
天然产物的提取分离技术研究进展

天然产物的提取分离技术研究进展摘要:本文对天然药物化学成分的传统提取和分离技术进行了简单的介绍,并对近些年来发展起来的新技术,新方法加以总结。
关键词:天然药物中药提取分离Progress in the Techniques of Separation and Extraction of theNatural ProductsAbstract:This paper has introduced the natural products chemistry of traditional extraction and separation technology briefly,and summarized the new techniques and new methods developed in recent years.Key words:Natural products;Chinese medicine ;extraction and separation1引言中药作为我国传统文化重要的组成部分,在华夏五千年源远流长的文明中起着不可替代的作用,中医传统用药强调炮制和复方,中药的功效在长期的生活实践中被证明是稳定有效的。
在当下日益加快的生活节凑中,西药由于其快速、便捷的特点,使其成为人们治疗疾病的首选。
但是随着绿色养生的生活理念逐渐走入人们的生活中,中药被更多地现代人所应用。
为了使中药能够走出国门,我们对于中药的研究方法必须加以改进和完善,进而更好的为世人服务,而从中药中提取天然产物是中药现代化的一个重要组成部分。
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。
天然产物中的有效成分复杂,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的提取分离中推广和应用。
天然产物研究发展历程

天然产物研究发展历程天然产物研究发展历程可追溯至古代文明时期。
在那个时候,人们开始发现自然界中存在许多草药和植物,可以治疗各种疾病。
古代文献中,如《黄帝内经》,已经详细记录了许多天然产物的药理作用和用途。
然而,真正的天然产物研究起源于19世纪。
当时,人们开始对植物提取物进行研究,并发现了一些重要的天然药物,如吗啡、洋地黄、奎宁等。
这些药物被用于治疗各种疾病,并取得了显著的疗效。
20世纪初期,科学家们开始使用化学手段对天然产物进行分离和纯化,并试图通过这些化合物的结构研究来揭示它们的药理作用。
这个时期的著名科学家包括保罗·埃利希舍和罗伯特·罗宾逊。
他们的研究成果促进了天然产物的系统研究和临床应用。
随着技术的发展,天然产物研究进入了一个高峰期。
通过仪器分析、组合化学和分子生物学等手段,科学家们可以更加准确地研究天然产物的化学结构和药理机制。
在这一时期,许多重要的天然产物也被发现,如紫杉醇、阿霉素和阿司匹林等。
其中,紫杉醇是一种重要的抗癌物质,阿霉素用于治疗感染性疾病,阿司匹林则是一种广泛应用的非甾体抗炎药。
与此同时,天然产物的合成化学研究也取得了突破性进展。
科学家们可以通过分子合成的方法合成复杂的天然产物,从而解决天然产物质量不稳定和产量有限的问题。
这一领域的代表性工作是罗伯特·伍茨教授的土壤微生物学研究,他的工作为抗生素的合成提供了重要的理论基础。
近年来,随着基因工程和生物技术的发展,天然产物的研究进入了一个新的阶段。
科学家们可以通过改变微生物的代谢途径和产物中间体的合成,制造出许多新的天然产物。
这些新产物具有更好的药理活性和更低的毒副作用,为神经系统疾病、肿瘤和心脑血管疾病等的治疗提供了新的希望。
总的来说,天然产物研究是一个历经漫长的过程。
从古代文明时期开始,到现代科学方法的应用,天然产物的研究一直在不断发展。
通过不断的努力和探索,科学家们发现了许多重要的天然产物,并将其用于临床治疗。
低共熔溶剂提取天然产物的研究进展
收稿日期:2020-10-09基金项目:山东省科学院国际合作项目(编号:2019GHZD07);山东省生物工程技术创新中心重大创新项目(编号: 2019JSWGCCXZX001)作者简介:王新茗,硕士研究生,从事中药化学研究,Email:178*****************通讯作者:王晓,研究员,研究方向:中药质量控制,E-mail:**************低共熔溶剂提取天然产物的研究进展王新茗1,马天宇2,徐丽华1,王 晓2*(1. 山东中医药大学 药学院,山东 济南 250355;2. 齐鲁工业大学(山东省科学院),山东省分析测试中心,山东 济南 250014)摘 要:低共熔溶剂(deep eutectic solvent ,DES )作为绿色溶剂在天然产物提取方面具有巨大的应用潜力。
本文对DES 在黄酮类、木质素类、酚类、生物碱类、多糖类、挥发油类等提取中的应用进行综述,以期为DES 在天然产物提取方面的应用提供参考。
关键词:低共熔溶剂;提取;天然产物;药效成分中图分类号:R284.2 文献标识码:A 文章编号:1672-979X (2021)02-0177-08DOI :10.3969/j.issn.1672-979X.2021.02.019Research Progress on Natural Products Extraction Using Deep Eutectic SolventsW ANG Xin-ming 1, MA Tian-yu 2, XU Li-hua 1, W ANG Xiao 2(1.School of Pharmacy, Shandong University of Traditional Chinese Medicine , Jinan 250355, China ; 2. Shandong Analysis and Test Center , Qilu University of Technology (Shandong Academy of Sciences ), Jinan 250014, China )Abstract :As a green solvent, deep eutectic solvent (DES) has great application potential in extraction of natural products. The use of DESs to extract flavonoids, lignin, phenols, alkaloids, polysaccharides, volatile oil from natural products were reviewed in this paper, in order to provide reference for the application of DESs in the extraction of natural products.Key Words: deep eutectic solvent (DES); extraction; natural product; effective component·综 述·天然产物是指动物、植物和微生物体内的活性成分及代谢产物等,包括黄酮类、木质素类、酚类、生物碱类、多糖类、精油类等化合物[1]。
天然产物化学成分分离及其生物活性验证研究
天然产物化学成分分离及其生物活性验证研究自然界中存在着丰富的天然产物,其中不乏具有药用价值的物质。
然而,天然产物种类繁多,其化学成分复杂,因此如何从中分离出具有生物活性的成分,是现代药物研究所面临的重要问题之一。
本文将介绍天然产物化学成分的分离与生物活性评价的研究进展。
1. 分离策略天然产物的化学成分分离可以采用多种方法,常见的包括色谱技术、液液分配和萃取技术等。
以色谱技术为例,硅胶柱属于一种较为常见的色谱柱。
硅胶柱分离原理是通过化合物在分配相(溶媒加活性态固体)和固定相(硅胶)之间的分配行为达到分离目的。
硅胶柱可以分为正相硅胶柱和反相硅胶柱。
正相硅胶柱适用于亲极性物质的分离,而反相硅胶柱适用于疏水性物质的分离。
萃取技术是将天然产物中的有机物成分和无机离子分离出来的过程,其原理是通过将目标化合物从一种溶剂中转移至另一种溶剂中以实现分离。
常用的萃取技术包括溶剂萃取法、超声波辅助萃取和微波辅助萃取等。
2. 活性评价分离得到的化合物,需要经过生物活性评价,以确定其药用价值。
生物活性评价方法多种多样,但其中常用的包括以下几种:(1)细胞毒性细胞毒性评价是通过将化合物作用于细胞,检测细胞存活率来评估化合物的毒性。
细胞毒性评价有助于确定化合物的安全性,避免不必要的副作用。
(2)抗氧化活性氧化反应在生命过程中是一个必不可少的过程。
然而,氧化过度会引起自由基的过度产生,导致细胞衰老、疾病的发生等。
因此,评价天然产物的抗氧化活性是很有必要的。
抗氧化活性评价方法包括DPPH自由基清除法、超氧阴离子清除法等。
(3)抗肿瘤活性抗肿瘤活性评价是对化合物的抑制癌细胞增殖的能力进行评价。
常用的活性评价方法包括MTT法、SRB法等。
(4)抗菌活性天然产物中存在着丰富的抗菌物质,因此评价天然产物的抗菌活性也十分重要。
抗菌活性评价方法包括稀释法、培养皿扩散法等。
3. 例子以黑发石斛为例,黑发石斛是一种常用的中药材,具有多种药理作用。
天然产物化学的研究进展
天然产物化学的研究进展天然产物具有许多重要的生物学和药理学活性,是丰富的药物资源。
因此,天然产物的化学研究一直是化学领域的一个热点。
天然产物的化学研究主要包括其结构的确定、合成、活性评价和药理学研究等。
近年来,随着化学和生物技术的进步,天然产物化学研究取得了许多重要的进展。
一、天然产物的结构研究天然产物的结构研究是化学研究的基础,该领域的发展也很重要。
一般来说,天然产物的化学结构主要由核磁共振、红外光谱、紫外-可见光谱、质谱等技术手段分析确定。
其中,核磁共振是目前最常用的分析手段。
但是,对于复杂的天然产物结构,核磁共振所获得的信息很少,需要采用更为复杂的加速质谱技术和其他技术,如循环伏安法和圆二色光谱。
最近,随着技术的进步,产物表征技术也在不断增强。
例如,通过对新型核磁共振技术的研究和应用,可以更准确地确定天然产物的结构和构成。
此外,通过使用现代的设备和技术,如二维核磁共振和X射线衍射,可以更好地解析和确定天然产物结构。
二、合成新型天然产物由于天然产物具有许多重要的生物学和药理学活性,因此合成新型天然产物是天然产物化学研究的重要方面。
在合成方面,往往需要采用全合成、半合成和生物合成等不同的方法。
全合成是指从最基本的化学物质开始,逐步合成出目标分子。
半合成则是在天然产物基础上进行改造,制备出新型化合物。
生物合成则是利用生物学方法制造天然产物。
在合成天然产物方面,新技术和新方法也不断地出现。
如法国化学家黄永红教授在制备天然产物无糖球肽的过程中,利用了有机化学和生物学相结合的方法,成功合成了这种结构复杂的天然产物。
此外,利用不对称合成方法,如不对称合成反应和不对称合成反应,也已成为合成新型天然产物的有效手段。
三、活性评价在获得天然产物化学结构和合成新型天然产物之后,要对其进行活性评价。
这是评价新型天然产物的化学研究成果的一个关键。
天然产物的活性评价主要包括细胞毒性、抗炎、抗氧化和抗菌活性等。
根据科技技术的发展和需求的增加,活性评价方法也不断增强和丰富。
天然产物的全合成研究进展
天然产物的全合成研究进展天然产物是指存在于自然界中的化学物质,如植物、动物、微生物等生物体内所含有的化合物。
由于其具有多样性和生物活性,天然产物一直是药物、农药等领域的重要资源。
然而,由于其在自然界中研究和合成的困难性,人们一直对天然产物的全合成研究保持着浓厚的兴趣。
近年来,天然产物全合成领域取得了重要的突破和进展。
一方面,随着有机合成方法的不断发展,人们能够更加高效地合成复杂的天然产物。
另一方面,结构生物学的迅速发展为全合成提供了更多的研究依据。
下面将从这两个方面探讨天然产物全合成的研究进展。
首先,有机合成方法的发展为天然产物的全合成提供了强有力的支持。
以过去的草酰胺合成为例,传统的草酰胺合成需要经历多个步骤和低产率的反应。
然而,近年来,一种名为MIDA保护基的新型保护基开辟了一条全新的草酰胺合成路线。
这种方法不仅提供了高转化率和高产率的反应条件,还能在不需改变反应条件的情况下合成多样化的草酰胺产品。
类似的,还有许多其他的有机合成方法的发展,如不对称催化、金属有机化学等,都为天然产物的全合成提供了更多的可能性。
另一方面,结构生物学的发展为天然产物的全合成研究提供了更多的研究依据。
结构生物学是通过解析蛋白质和其他生物大分子的结构来理解其功能和反应机理的领域。
通过结构生物学技术的迅速发展,人们能够更准确地了解天然产物与靶点之间的相互作用。
这为通过全合成精确地调控天然产物的结构和活性提供了重要的理论基础。
例如,研究者可以通过解析和模拟化合物与靶点的结合方式,设计出更具选择性和活性的新药。
然而,值得注意的是,天然产物的全合成研究仍然面临许多挑战。
首先,在全合成过程中,还存在着步骤繁多、低产率和环境影响等问题,这些都需要在未来的研究中得到解决。
其次,天然产物的全合成仍然需要一定的时间和资源投入,因此缺乏高效、经济和可持续的合成方法也是亟待解决的问题。
最后,结构生物学虽然提供了天然产物全合成的理论基础,但结构信息的获取仍然需要一系列复杂的实验和技术手段,这也对全合成研究的进展提出了一定的要求。
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天然产物提取方法的研究进展姓名:吴震专业:生药学学号:201312283018天然产物提取方法的研究进展摘要:提取是中药制药的关键环节,影响着最终药物制剂的质量和成本,以及中药制药业的现代化水平。
本文着重分析了近些年来中药提取新技术的基本原理、特点、研究和应用进展。
这些提取技术包括超声波提取、微波提取、酶法提取法、超临界流体萃取法、组织破碎提取法、半仿生提取法等。
关键词:天然产物;提取技术中药是中华民族几千年灿烂文化的瑰宝,在继承和发扬中医药优势和特色的基础,充分利用现代科学技术,借鉴国际通行的医药标准规范,提高中药的质量,研究开发进入国际中药市场的中药产品,实现中药的现代化、国际化。
而提高中药的质量,让中药进人国际市场,这就对中药的制备加工工艺提出了更高的要求,其中天然产物有效成分的提取分离过程是其重要的关键环节。
现将天然产物提取技术进行综述。
1天然产物传统的提取方法传统中草药提取方法有:溶剂提取法、水蒸汽蒸馏法两种。
溶剂提取法有浸渍法、渗流法、煎煮法、回流提取法、连续提取等。
但这些方法普遍存在着有效成分提取率不高,杂质清除率,低能耗,高生产周期长等缺点,直接影响了中药制药产业的发展[1]。
2天然产物现代的提取方法2.1超声波提取技术超声波是指频率为20千赫-50兆赫的电磁波,它是一种机械波,需要能量载体(介质)来进行传播。
超声提取技术是近年来应用在中草药有效成分提取分离方面的一种最新的较为成熟的手段。
研究表明,利用超声波产生的强烈振动、高加速度、强烈空化效应、热效应、搅拌作用等,都可以加速药物有效成分进入溶剂,从而提高提取效率,缩短提取时间,节约溶剂,并且免去了高温对提取成分的破坏。
2.1.1超声提取的原理(1)空化效应空化效应是超声提取的主要动力。
液体中往往存在一些真空或含有少量气体或蒸汽的小泡,当一定频率的大量超声波作用在液体时,尺寸适宜的小泡能产生共振现象,它们在声波的稀疏阶段迅速胀大,在声波的压缩阶段又被绝热压缩,直至湮灭。
小泡在湮灭过程中,能够产生几千摄氏度的高温和几千个大气压的高压冲击波,这就是空化现象。
这种强烈的冲击作用能使物料破碎,也能造成生物细胞壁及整个生物体破裂,从而加速细胞内物质的释放、扩散及溶解。
(2)机械效应超声在传播过程中,会引起介质质点交替的压缩与伸张,构成了压力的变化,这种压力的变化将引起机械效应。
对于中药提取过程,这种机械效应包括简单的骚动效应和溶剂与药材组织之间的摩擦。
这种骚动效应可使蛋白质变性,细胞组织变形;而超声波引起的介质质点的加速度与超声波振动频率的平方成正比,有时超过重力加速度的数万倍,由于溶剂和药材组织获得的加速度不同,即溶剂分子的速度远大于药材组织的速度,从而使它们之间产生摩擦,这种力量足以断开两碳原子之键,使生物分子解聚,使中药材中的有效成分溶解于溶剂之中。
(3)热效应由于介质吸收超声波以及介质内摩擦的消耗,分子产生剧烈振动,超声能转化为介质的内能,引起溶剂和药物组织温度升高,超声波在穿透溶剂和药物组织分界面时,温度上升更快,这是因为分界面上特性阻抗不同,产生反射形成驻波,引起分子间的相对摩擦而发热,因此,控制超声强度,可使药物组织内部温度瞬间升高,加速有效成分溶出。
除了以上效应外,超声波还有许多次级效应,如击碎、乳化、扩散等效应,也都有利于植物中有效成分的转移。
2.1.2超声提取技术的特点超声提取技术适用于天然产物,与常规的煎煮法、水蒸馏法、溶剂浸提法相比,具有如下特点:提取温度低,避免了常规的煎煮法和回流法长时间加热对中药有效成分的不良影响,产物生物活性高,适合于热敏性物质的提取,适用性广;超声提取与目标提取物的性质(如极性)关系不大,绝大多数中药材的各类成分均可用超声提取;减少能耗,由于超声提取无需加热或加热温度低,提取时间短,因此能大大降低能耗,提高经济效益;此外超声波还具有一定的杀菌作用,能保证萃取液不易变质[2]。
2.1.3超声提取技术在天然产物中的应用超声提取技术应用于单味中药材的提取研究非常广泛,几乎中药材所有种类的活性成分提取研究都涉及了超声提取技术。
例如多糖类、黄酮类、皂苷类、生物碱类等化合物在超声提取中都有应用。
但是,超声提取技术用于中药复方提取的研究相对滞后于单味中药材的超声提取研究,主要由于中药复方成分复杂,成分间性质各不相同,所需的超声工艺条件可能存在差异,这给超声技术用于中药复方提取带来了难度[3]。
M Romdhane等[4]为考察超声波对固液萃取的影响,用超声提取技术提取除虫菊中的除虫菊酯和菘蓝种子中的菘蓝油,发现超声作用能明显提高除虫菊酯的提取速率和产量,但对菘蓝油的提取影响不大,并且超声波的频率、功率, 物料粒径和超声波作用时间对提取效率均有明显影响。
2.2微波萃取技术微波萃取(ME),又称微波辅助提取(MAE),是利用微波的热效应对样品及其有机溶剂进行加热,根据不同物质吸收微波能力的差异使得基体物质的某些区域或萃取体系中的某些组分被选择性加热,从而使得被萃取物质从基体或体系中分离,进入到介电常数较小、微波吸收能力相对差的萃取溶剂中,达到提取的目的。
2.2.1微波萃取技术的基本原理微波是一种频率在300MHZ至300GHZ之间的电磁波,它具有波动性、高频性、热特性和非热特性四大基本特性。
常用的微波频率为2450MHZ。
微波辐射是利用高频电磁波穿透萃取介质到达物料内部的维管束和腺胞系统,细胞内部的温度迅速上升,使细胞内部的压力超过细胞空间膨胀的能力,从而导致细胞破裂,其内的有效成分自由流出,并在较低的温度下溶解于萃取介质中。
微波所产生的电磁场可加速被萃取组分的分子由固体内部向固液界面扩散的速率。
由于微波的频率与分子转动的频率相关连,因此微波能是一种由离子迁移和偶极子转动而引起分子运动的非离子化辐射能,当它作用于分子时,可促进分子的转动运动,若分子具有一定的极性,即可在微波场的作用下产生瞬时极化,并以24.5亿次/s的速度作极性变换运动,从而产生键的振动、撕裂和粒子间的摩擦和碰撞,并迅速生成大量的热能,促使细胞破裂,使细胞液溢出并扩散至溶剂中。
由于不同物质的结构不同,吸收微波能的能力各异,因此,在微波的作用下,某些待测组分被选择性地加热,从而与基体分离,进入到微波吸收能力较差的萃取剂中。
萃取的温度、溶剂的极性对萃取效率有很大的影响[5]。
2.2.2微波萃取的特点微波具有波动性、高频性、热特性和非热特性四大特点,这决定了微波萃取具有以下特点。
(1)试剂用量少、节能、污染小。
(2)加热均匀,且热效率较高。
传统热萃取是以热传导、热辐射等方式自外向内传递热量,而微波萃取是一种“体加热”过程,即内外同时加热,因而加热均匀,热效率较高。
微波萃取时没有高温热源,因而可消除温度梯度,且加热速度快,物料的受热时间短,因而有利于热敏性物质的萃取。
(3)微波萃取不存在热惯性,因而过程易于控制。
(4)微波萃取无需干燥等预处理,简化了工艺,减少了投资。
(5)微波萃取的处理批量较大,萃取效率高、省时。
与传统的溶剂提取法相比,可节省50%-90%的时间。
(6)微波萃取的选择性较好。
由于微波可对萃取物质中的不同组分进行选择性加热,因而可使目标组分与基体直接分离开来,从而可提高萃取效率和产品纯度。
(7)微波萃取的结果不受物质含水量的影响,回收率较高。
当然,微波萃取也存在一定的局限性。
例如,微波萃取仅适用于热稳定性物质的提取,对于热敏性物质,微波加热可能使其变性或失活。
又如,微波萃取要求药材具有良好的吸水性,否则细胞难以吸收足够的微波能而将自身击破,产物也就难以释放出来。
再如,微波萃取过程中细胞因受热而破裂,一些不希望得到的组分也会溶解于溶剂中,从而使微波萃取的选择性显著降低[6]。
2.2.3微波萃取在天然产物中的应用鉴于微波萃取技术的以上优点,越来越受到科技工作者的重视。
提取的成分已涉及生物碱类、蒽醌类、黄酮类、皂苷类、多糖、挥发油、色素等。
郭振库等[7]应用MSP- 100D专用微波制样系统,通过正交实验对金银花中有效成分绿原酸类化合物的提取条件进行了考察,结果表明微波最佳提取条件为35%乙醇作溶剂,溶剂倍量30,控制压力为0110MPa,加热时间1min,70%微波功率(微波炉的最大功率850W)。
而且与超声波提取不仅所需时间短提取率比超声波法高近2成。
2.3酶法提取法酶法提取是近几年来用于中药工业的一项生物工程技术。
由于中药成分复杂,有各种有效成分,也有植物纤维、果胶、淀粉、蛋白质等非药用成分。
这些非药用成分一方面影响植物细胞中有效成分的浸出,另一方面也影响中药液体制剂的澄清度。
而选用恰当的酶,可通过酶反应较温和地将植物组织分解,加速有效成分的释放提取,来提高有效成分的收率;选用相应的酶可将影响液体制剂的杂质如果胶、淀粉、蛋白质等分解去除,也可促进某些极性低的脂溶性成分转化为糖苷类易溶于水的成分而有利于提取[8]。
陈学伟等[9]采用纤维素酶提取黄芪多糖,与传统水煮醇沉法相比黄芪多糖的提取率大大提高。
刘晓光等[10]报道,在pH为5.0、温度为550C、酶解时间为90min、酶质量浓度为0.15mg/ml、料液质量比为1:12的最佳条件下,从山楂中提取黄酮的收率可达到90%,且黄酮类化合物的活性依然存在。
酶法在药物提取中有很好的应用潜力,但是也存在一定的局限性,酶提取法对实验条件要求较高,为了使酶发挥最大作用,需先通过实验确定,掌握最适温度及最佳作用时间等。
2.4超临界流体萃取法超临界流体萃取( supercritical fluid extraction, SFE)技术是近二三十年迅速发展起来的一项化工分离工艺,最早被德、法、英等国家用来萃取咖啡豆中的咖啡因和啤酒花中的蛇麻酮,20世纪80年代被广泛用于食品工业,近年来被国内外很多学者应用于天然药物的提取,成果显著。
2.4.1超临界流体萃取的基本原理当流体的温度和压力分别超过其临界温度和临界压力时,则称该状态下的流体为超临界流体。
超临界流体的密度接近于液体,而溶质在溶剂中的溶解度一般与溶剂的密度成正比,因而超临界流体具有与液体溶剂相当的萃取能力。
超临界流体的粘度和扩散系数与气体的相近,因而超临界流体具有气体的低粘度和高渗透能力,故在萃取过程中的传质能力远大于液体溶剂的传质能力。
超临界流体萃取在临界点附近操作,此时温度和压力的微小变化将引起流体溶解能力的显著变化。
利用这一性质,可在较高压力下,使溶质溶解于超临界流体中,然后通过降压或升温的办法来降低流体的密度,从而使溶解的溶质因溶解度下降而析出,这就是超临界流体萃取的基本原理。
2.4.2超临界流体萃取的特点与传统提取方法相比,利用超临界流体萃取技术提取中药有效成分具有许多独特的优点。