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中草藥有效化學(xué)成分的提取方法——溶劑提取法

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  1.溶劑提取法的原理:

  溶劑提取法是根據(jù)中草藥中各種成分在溶劑中的溶解性質(zhì),選用對(duì)活性成分溶解度大,對(duì)不需要溶出成分溶解度小的溶劑,而將有效成分從藥材組織內(nèi)溶解出來的方法。當(dāng)溶劑加到中草藥原料(需適當(dāng)粉碎)中時(shí),溶劑由于擴(kuò)散、滲透作用逐漸通過細(xì)胞壁透入到細(xì)胞內(nèi),溶解了可溶性物質(zhì),而造成細(xì)胞內(nèi)外的濃度差,于是細(xì)胞內(nèi)的濃溶液不斷向外擴(kuò)散,溶劑又不斷進(jìn)入藥材組織細(xì)胞中,如此多次往返,直至細(xì)胞內(nèi)外溶液濃度達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí),將此飽和溶液濾出,繼續(xù)多次加入新溶劑,就可以把所需要的成分近于完全溶出或大部溶出。

  中草藥成分在溶劑中的溶解度直接與溶劑性質(zhì)有關(guān)。溶劑可分為水、親本性有機(jī)溶劑及親脂性有機(jī)溶劑,被溶解物質(zhì)也有親水性及親脂性的不同。

  有機(jī)化合物分子結(jié)構(gòu)中親水性基團(tuán)多,其極性大而疏于油;有的親水性基團(tuán)少,其。極性小而疏于水。這種親水性、親脂性及其程度的大小,是和化合物的分子結(jié)構(gòu)直接相關(guān)。一般來說,兩種基本母核相同的成分,其分子中功能基的極性越大,或極性功能基數(shù)量越多,則整個(gè)分子的極性大,親水性強(qiáng),而親脂性就越弱,其分子非極性部分越大,或碳鍵越長,則極性小,親脂性強(qiáng),而親水性就越弱。

  各類溶劑的性質(zhì),同樣也與其分子結(jié)構(gòu)有關(guān)。例如甲醇、乙醇是親水性比較強(qiáng)的溶劑,它們的分子比較小,有羥基存在,與水的結(jié)構(gòu)很近似,所以能夠和水任意混合。丁醇和戊醇分子中雖都有羥基,保持和水有相似處,但分子逐漸地加大,與水性質(zhì)也就逐漸疏遠(yuǎn)。所以它們能彼此部分互溶,在它們互溶達(dá)到飽和狀態(tài)之后,丁醇或戊醇都能與水分層。氯仿、苯和石油醚是烴類或氯烴衍生物,分子中沒有氧,屬于親脂性強(qiáng)的溶劑。

  這樣,我們就可以通過時(shí)中草藥成分結(jié)構(gòu)分析,去估計(jì)它們的此類性質(zhì)和選用的溶劑。例如葡萄糖、蔗糖等分子比較小的多羥基化合物,具有強(qiáng)親水性,極易溶于水,就是在親水性比較強(qiáng)的乙醇中也難于溶解。淀粉雖然羥基數(shù)目多,但分子大大,所以難溶解于水。蛋白質(zhì)和氨基酸都是酸堿兩性化合物,有一定程度的極性,所以能溶于水,不溶于或難溶子有機(jī)溶劑。甙類都比其甙元的親水性強(qiáng),特別是皂甙由于它們的分子中往往結(jié)合有多數(shù)糖分子,羥基數(shù)目多,能表現(xiàn)出較強(qiáng)的親水性,而皂甙元?jiǎng)t屬于親脂性強(qiáng)的化合物。多數(shù)游離的生物堿是親脂性化合物,與酸結(jié)合成鹽后,能夠離子化,加強(qiáng)了極性,就變?yōu)橛H水的注質(zhì),這些生物堿可稱為半極性化合物。所以,生物堿的鹽類易溶于水,不溶或難溶于有機(jī)溶劑;而多數(shù)游離的生物堿不溶或難溶于水,易溶于親脂性溶劑,一般以在氯仿中溶解度最大。鞣質(zhì)是多羥基的化臺(tái)物,為親水性的物質(zhì)。油脂、揮發(fā)油、蠟、脂溶性色素都是強(qiáng)親脂性的成分。

  總的說來,只要中草藥成分的親水性和親脂性與溶劑的此項(xiàng)性質(zhì)相當(dāng),就會(huì)在其中有較大的溶解度,即所謂“相似相溶”的規(guī)律。這是選擇適當(dāng)溶劑自中草藥中提取所需要成分的依據(jù)之一。

  2.溶劑的選擇:

  運(yùn)用溶劑提取法的關(guān)鍵,是選擇適當(dāng)?shù)娜軇?。溶劑選擇適當(dāng),就可以比較順利地將需要的成分提取出來。選擇溶劑要注意以下三點(diǎn):①溶劑對(duì)有效成分溶解度大,對(duì)雜質(zhì)溶解度??;②溶劑不能與中藥的成分起化學(xué)變化;③溶劑要經(jīng)濟(jì)、易得、使用安全等。

  常見的提取溶劑可分為以下三類:

  1)水:水是一種強(qiáng)的極性溶劑。中草藥中親水性的成分,如無機(jī)鹽、糖類、分子不太大的多糖類、鞣質(zhì)、氨基酸、蛋白質(zhì)、有機(jī)酸鹽、生物堿鹽及甙類等都能被水溶出。為了增加某些成分的溶解度,也常采用酸水及堿水作為提取溶劑。酸水提取,可使生物堿與酸生成鹽類而溶出,堿水提取可使有機(jī)酸、黃酮、蒽醌、內(nèi)酯、香豆素以及酚類成分溶出。

  但用水提取易酶解甙類成分,且易霉壞變質(zhì)。某些含果膠、粘液質(zhì)類成分的中草藥,其水提取液常常很難過濾。沸水提取時(shí),中草藥中的淀粉可被糊化,而增加過濾的困難。故含淀粉量多的中草藥,不宜磨成細(xì)粉后加水煎煮。中藥傳統(tǒng)用的湯劑,多用中藥飲片直火煎煮,加溫可以增大中藥成分的溶解度外,還可能有與其他成分產(chǎn)生“助溶”現(xiàn)象,增加了一些水中溶解度小的、親脂性強(qiáng)的成分的溶解度。但多數(shù)親脂性成分在沸水中的溶解度是不大的,既使有助溶現(xiàn)象存在,也不容易提取完全。如果應(yīng)用大量水煎煮,就會(huì)增加蒸發(fā)濃縮時(shí)的困難,且會(huì)溶出大量雜質(zhì),給進(jìn)一步分離提純帶來麻煩。中草藥水提取液中含有皂甙及粘液質(zhì)類成分,在減壓濃縮時(shí),還會(huì)產(chǎn)生大量泡沫,造成濃縮的困難。通??稍谡麴s器上裝置一個(gè)汽一液分離防濺球加以克服,工業(yè)上則常用薄膜濃縮裝置。

  2)親水性的有機(jī)溶劑:也就是一般所說的與水能混溶的有機(jī)溶劑,如乙醇(酒精)、甲醇(木精)、丙酮等,以乙醇最常用。乙醇的溶解性能比較好,對(duì)中草藥細(xì)胞的穿透能力較強(qiáng)。親水性的成分除蛋白質(zhì)、粘液質(zhì)、果膠、淀粉和部分多糖等外,大多能在乙醇中溶解。難溶于水的親脂性成分,在乙醇中的溶解度也較大。還可以根據(jù)被提取物質(zhì)的性質(zhì),采用不同濃度的乙醇進(jìn)行提取。用乙醇提取比用水量較少,提取時(shí)間短,溶解出的水溶性雜質(zhì)也少。乙醇為有機(jī)溶劑,雖易燃,但毒性小,價(jià)格便宜,來源方便,有一定設(shè)備即可回收反復(fù)使用,而且乙醇的提取液不易發(fā)霉變質(zhì)。由于這些原因,用乙醇提取的方法是歷來最常用的方法之一。甲醇的性質(zhì)和乙醇相似,沸點(diǎn)較低(64℃),但有毒性,使用時(shí)應(yīng)注意。

  3)親脂性的有機(jī)溶劑:也就是一般所說的與水不能混溶的有機(jī)溶劑,如石油醚、苯、氯仿、乙醚、乙酸乙酯、二氯乙烷等。這些溶劑的選擇性能強(qiáng),不能或不容易提出親水性雜質(zhì)。但這類溶劑揮發(fā)性大,多易燃(氯仿除外),一般有毒,價(jià)格較貴,設(shè)備要求較高,且它們透入植物組織的能力較弱,往往需要長時(shí)間反復(fù)提取才能提取完全。如果藥材中含有較多的水分,用這類溶劑就很難浸出其有效成分,因此,大量提取中草藥原料時(shí),直接應(yīng)用這類溶劑有一定的局限性。

  3.提取方法:

  用溶劑提取中草藥成分,、常用浸漬法、滲漉法、煎煮法、回流提取法及連續(xù)回流提取法等。同時(shí),原料的粉碎度、提取時(shí)間、提取溫度、設(shè)備條件等因素也都能影響提取效率,必須加以考慮。

  1)浸漬法:浸漬法系將中草藥粉末或碎塊裝人適當(dāng)?shù)娜萜髦?,加入適宜的溶劑(如乙醇、稀醇或水),浸漬藥材以溶出其中成分的方法。本法比較簡單易行,但浸出率較差,且如用水為溶劑,其提取液易于發(fā)霉變質(zhì))須注意加入適當(dāng)?shù)姆栏瘎?/p>

  2)滲漉法:滲漉法是將中草藥粉末裝在滲漉器中,不斷添加新溶劑,使其滲透過藥材,自上而下從滲漉器下部流出浸出液的一種浸出方法小當(dāng)溶劑滲進(jìn)藥粉溶出成分比重加大而向下移動(dòng)時(shí),上層的溶液或稀浸液便置換其位置,造成良好的濃度差,使擴(kuò)散能較好地進(jìn)行,故浸出效果優(yōu)于浸漬法。但應(yīng)控制流速,在滲渡過程中隨時(shí)自藥面上補(bǔ)充新溶劑,使藥材中有效成分充分浸出為止。或當(dāng)滲滴液顏色極淺或滲涌液的體積相當(dāng)于:原藥材重的10倍時(shí),便可認(rèn)為基本上已提取完全。在大量生產(chǎn)中常將收集的稀滲淮液作為另一批新原料的溶劑之用。

  3)煎煮法:煎煮法是我國最早使用的傳統(tǒng)的浸出方法。所用容器一般為陶器、砂罐或銅制、搪瓷器皿,不宜用鐵鍋,以免藥液變色。直火加熱時(shí)最好時(shí)常攪拌,以免局部藥材受熱太高,容易焦糊。有蒸汽加熱設(shè)備的藥廠,多采用大反應(yīng)鍋、大銅鍋、大木桶,或水泥砌的池子中通入蒸汽加熱。還可將數(shù)個(gè)煎煮器通過管道互相連接,進(jìn)行連續(xù)煎浸。

  4)回流提取法:應(yīng)用有機(jī)溶劑加熱提取,需采用回流加熱裝置,以免溶劑揮發(fā)損失。小量操作時(shí),可在圓底燒瓶上連接回流冷凝器。瓶內(nèi)裝藥材約為容量的%~%,溶劑浸過藥材表面約1~2cm.在水浴中加熱回流,一般保持沸騰約:小時(shí)小放冷過濾,再在藥渣中加溶劑,作第二、三次加熱回流分別約半小時(shí),或至基本提盡有效成分為止。此法提取效率較冷浸法高,大量生產(chǎn)中多采用連續(xù)提取法。

  5)動(dòng)連續(xù)提取法:應(yīng)用揮發(fā)性有機(jī)溶劑提取中草藥有效成分,不論小型實(shí)驗(yàn)或大型生產(chǎn),均以連續(xù)提取法為好,而且需用溶劑量較少,提取成分也較完全。實(shí)驗(yàn)室常用脂肪提取器或稱索氏提取器。連續(xù)提取法,一般需數(shù)小時(shí)才能提取完全。提取成分受熱時(shí)間較長,遇熱不穩(wěn)定易變化的成分不宜采用此法。

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主講老師:劉 楝老師

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