1、Chapter 4 制药分离工程基础与设备之萃取分离,随着人们对西药局限性的认识和了解以及世界疾病谱和医学模式的改变，“回归自然”、崇尚天然药物正成为一种世界性潮流，这为中药的发展提供了机遇，并且现代科学技术的发展为中药生产提供了更多更好的技术选择。 由于现代科学技术与传统中药产业有机结合不够等原因，中药产业发展较西药产业落后，且国际市场竞争力弱。,1. 概 述,中药现代化的主要研究内容包括： (1) 应用现代科技方法和手段阐明中药药效的物质基础、药理、方剂配伍理论、毒副作用等，以此为基础创制具有自主知识产权的中药新药； (2) 应用现代科技手段实现对中药质量的有效监控； (3) 采用现代科技
2、和手段，开展中药生产技术的现代化、工艺工程化和产业化研究； (4) 中药产业各环节国际认可的标准规范化管理； (5) 应用生物科学与技术(例如：细胞工程、基因工程、酶工程、发酵工程)等解决中药资源短缺等问题。,1. 概 述,利用先进的现代科学技术手段与方法，对目前中药生产中相对落后的生产工艺和过程实施高新技术产业化改造，生产出“安全、高效、稳定、可控”的，具有强大国际竞争力的现代中药产品，实现中药现代化及国际化，是我们制药工程专业学生与制药工程学科的科技工作者面临的重要任务。 中药和天然药物的萃取分离是中药现代化的工程技术关键之一。 目前，天然药物及中药材有效成分的工业分离方法仍主要是溶剂浸出
3、萃取及其基础发展起来的新技术、新方法，包括超临界流体萃取、超声波萃取、微波萃取，以及组合工程技术（如萃取-膜分离）、生物酶法提取分离、反应萃取分离等。,1. 概 述,1.1 基本概念（1）萃取（extraction） 萃取：是利用混合物中各组分在某溶剂（萃取剂）中的溶解度差异来分离混合物的一种单元操作。萃取操作中溶质从一相转移到另一相中去，因此萃取是传质过程。 用液体溶剂分离液体混合物的萃取操作称之为液液萃取； 用液体溶剂分离固体混合物的萃取操作称之为液固萃取，又叫固液萃取或浸取； 以超临界流体作为萃取剂的萃取操作称之为超临界流体萃取。,1. 概 述,对于液固萃取，其原料是固体，萃余液又叫残渣
4、，萃取液叫提取液或浸取液。 对于液液萃取，其原料是液体，原料液相又称为水相（重相），萃取剂相又称为有机相（轻相），混合静置后分层后，水相（重相）叫萃余相，有机相（轻相）叫萃取相。,液体目标物在萃取操作中浓度的变化,（2）反萃取（back extraction） 反萃取：调节水相条件（如酸度和络合剂、还原剂等），将目标物从有机相转入水相的萃取操作称之为反萃取。反萃取的目的是在完成萃取操作后，进一步纯化目标物或便于下一步分离操作的实施。 对一个完整的萃取过程，常在萃取与反萃取之间增加洗涤操作，使杂质由有机相反萃到水相，而被萃物仍留在有机相，目的是除去与目标物同时进入有机相的杂质。,（3）物理萃取与
5、化学萃取 物理萃取：萃取剂与溶质间不发生化学反应，溶质根据相似相溶原理（分子结构相似或极性相似）在两相间达到分配平衡，从而实现溶质向萃取相转移。物理萃取最常用。 化学萃取：溶质与萃取剂间发生化学反应（离子交换、络合反应等）生成复合分子，从而实现溶质向萃取相的转移。如氨基酸和一些极性较大的抗生素，它们的水溶性强，在有机相中的分配系数很小甚至为零，利用一般的物理萃取效率很低，甚至无法萃取。对于这种情况，可用化学萃取进行分离。,如萃取剂季铵盐氯化三辛基甲铵（R+Cl-）与氨基酸（A-）发生离子交换，使氨基酸由水相进入萃取相。 常用有机溶剂（煤油、乙烷、苯、四氯化碳等）溶解萃取剂，改善萃取相的物理性质
6、，此时有机溶剂称为稀释剂。 如某溶质不被萃取或很少被萃取，加入另一溶质后同时被萃取，则另一溶质称为带溶剂。,如链霉素萃取：在中性条件下，链霉素与月桂酸可以形成易溶于丁醇、乙酸乙酯和异辛醇的复合物。此复合物在酸性（pH=5.55.7）条件下可分解。因此用酸性水溶液进行反萃取，使复合物分解，链霉素重新溶于水相中。,1.2 萃取基本理论（1）分配定律（分配平衡定律） 恒温恒压条件下，溶质在互不相溶的两相中达到分配平衡时，如果在两相中的相对分子质量相等，则其在两相中的平衡浓度之比为常数，叫分配常数。 分配常数只有溶质在较低浓度范围内才成立。通常用分配系数或分配比表示。 分配常数是分配系数的一种特殊情况
7、。,1.2 萃取基本理论（2）名词定义 分配系数（distribution coefficient）又叫分配比（ distribution ratio）：表示溶质在两相中的溶解情况。 选择性系数（selectivity coefficient）：表示萃取剂对两物质的分离能力。,1.2 萃取基本理论（2）名词定义 相比（phase ratio）：表示溶质在两相中的溶解情况。 萃取因子（extraction factor）：表示萃取剂对溶质的萃取能力。,1.2 萃取基本理论（2）名词定义 萃取率： 萃余率：,2.固液萃取工程基础,固液萃取（solid-liquid extraction）是用液体溶
8、剂（萃取剂）提取固体原料中的目标成分，又叫液固萃取（ liquid - solid extraction ）、浸取（leaching）等。萃取剂可分为水、亲水性有机溶剂和亲脂性有机溶剂。 固液萃取实质是溶质由固相传递至液相的传质过程，是一种扩散分离。 固液萃取在制药工程上主要应用于： （A）中药材有效成分提取； （B）生物制药中从细胞或生物体中提取有效成分。,中药成分的溶解性与其结构相关,2.1 中药材有效成分的浸取,苷类的分子中结合有糖分子，羟基数目多，能表现出强亲水性，而苷元则属于亲脂性化合物。,苷类分子,糖分子,生物碱是亲脂性化合物，而生物碱盐能够离子化，加大了极性，就变成了亲水性化合物
9、。 鞣质是多羟基衍生物，视为亲水性化合物，油脂、挥发油、蜡、脂溶性色素都是强亲脂性成分等。,2.1 中药材有效成分的浸取,生物碱分子,鞣质分子,在中药的提取液中，存在着复杂的混合物，各成分的相互影响。助溶、增溶机理（A）与其中含有的某些类似表面活性剂的成分（如皂苷、树胶、蛋白质等）有关：浓度较高时，就会在溶液中集合成“胶团”，而原来在水中不溶解或部分溶解的物质分子可进入胶团的内部，分布在胶团的中心或夹缝中，结果使溶解度显著地增高。,2.1 中药材有效成分的浸取,（B）与胶体溶液性质有关：中药煎煮液属于胶体溶液，由许多难溶物质的分子组成的微粒混悬于介质中成为溶胶或分散体，或分散悬浮于溶剂之中，也
10、是使物质在溶液中含量增加的一个重要因素。,溶胶,（C）有的成分因其他成分的存在，溶解度有较大的改变：如油脂类杂质的存在下以使不溶于石油醚的香豆素溶解，含麻黄的方剂中如有葛根则麻黄碱的含量增加等等。,复方中药中不溶现象突出产生沉淀：如 含生物碱的中药与甘草配伍时，生物碱与甘草酸产生沉淀，生物碱提取率将大幅度下降。黄连等所含的小檗碱与黄芩苷产生沉淀，生物碱与银花中的绿原酸发生沉淀，大黄鞣质与栀子、茵陈之间也有沉淀产生。,（1）中药材成分 所含成分按照其生物活性可以分为以下四种：,（A）有效成分：起主要药效的物质，如多酚、黄酮、生物碱、苷类、多糖和挥发油等。,（B）辅助成分：本身无特殊疗效，但能增强
11、或缓解有效成分作用的物质，如洋地黄皂苷能促进洋地黄强心苷的吸收，增强洋地黄强心苷的作用。,（C）无效成分：本身无效有些甚至有害的物质，如脂肪、蛋白质、淀粉等，往往影响提取效果、制剂的稳定性和药效等。,（D）组织物：细胞或其它不溶解的物质，如纤维素、栓皮等。,所谓有效、无效，只是相对概念。如鞣质在没食子酸或五倍子中是收敛的有效成分，在大黄泻下而起止泻作用的辅助成分，在注射剂中多为无效成分。,（2）中药材浸取前的预处理 储存备用、脱脂、粉碎或切片。（A）储存备用 干燥法：风干或烘干，适用于耐热药材； 冷冻法：-20-80冷冻保存； 有机溶剂浸泡法：如丙酮、乙醚、氯仿等浸泡； 碱水浸泡法：如驴皮、龟
12、板、鳖甲等用石灰水保存。,（B）脱脂：动物药材及一些植物种子油脂较多需经脱脂处理。 冷凝法：由于脂肪类物质低温时易凝固，从浸出液中析出，凝集于液面而被除去； 有机溶剂脱脂法：一般脂肪、类脂易溶于有机溶剂，如丙酮、甲醇、石油醚等。 （C）粉碎或切片。 （3）萃取剂浸取过程 中药材被粉碎但大部分细胞仍是保持完整状态 浸润、浸透阶段；解吸、溶解阶段；扩散阶段,（A） 浸润、浸透阶段 此阶段取决于溶剂性质和药材的性质。 （B） 解吸、溶解阶段 解吸阶段：使待浸取成分易于转入溶剂中； 溶解阶段：使目标成分转入溶剂。,（C） 扩散阶段 溶剂溶解有效成分后形成浓溶液具有较高渗透压，形成扩散点，不停地向周围扩
13、散其溶解的成分。 实际浸取过程两种扩散方式均有，而对流扩散对浸取效率影响更大。,分子扩散：完全由于分子浓度不同而形成的扩散。,对流扩散：由于有流体的运动而加速扩散。,（4）中药浸取类型 （A）单体成分提取。 （B）单味中药提取。 （C）复方中药提取。,指单一成分的提取、分离、精制，化学成分明确。,某一种药材的初步提取，不进行纯化精制。,指几种药材混合后进行的初步提取，不进行纯化精制。,（5）动物性药材和植物性药材的浸出过程,动物性药材与植物性药材的浸取过程有所不同。,动物性药材的有效成分绝大部分是蛋白质或多肽类，分子量较大，难以透过细胞膜。,植物性药材的有效成分分子量一般都比无效成分的分子量小
14、得多，浸取时要求有效成份透过细胞膜渗出，无效成分仍留在细胞组织中以便除去。,（A）动物性药材的浸出过程 必须将细胞膜破坏。 浸取常用的溶剂有稀酸、盐类溶液、乙醇、丙酮、醋酸、乙醚、甘油等。 而用丙酮处理绞碎的原料既可以破坏细胞，又可脱水，还能除去细胞中大部分脂肪。,（B）植物性药材的浸出过程 对于存在于细胞中不同位置和细胞器中的目标产物，若将其从细胞内浸取到液相，目标分子将经历液泡和细胞器的膜透过、细胞液中的扩散、细胞膜和细胞壁的透过等复杂的传质过程。 若细胞壁没有破裂，浸取作用是靠细胞壁的渗透来完成的，浸取的速率很慢。 胞壁被破坏后，传质阻力减小，目标产物比较容易进入到萃取液主体。,（6）浸
15、取溶剂与影响浸取因素 （A）浸取溶剂与辅助剂 浸取溶剂选择原则： 对有效成分溶解度足够大，对杂质溶解度小； 与有效成分有足够大的沸点差，便于回收利用； 有效成分在溶剂中扩散系数大且粘度小，便于扩散； 价廉易得，无毒或毒性小，无腐蚀或腐蚀性小。,溶剂的极性： 一般而言，分子功能基的极性越大或极性功能基团数量越多，则整个分子功能极性越 。分子中非极性部分越大或碳链越长，则整个分子极性越 ，亲脂性越 。 极性顺序：水甲酸甘油二甲基亚砜甲醇乙醇正丙醇丙酮乙醛醋酸乙酸乙酯蓖麻油乙醚氯仿植物油四氯化碳液体石蜡类,强,小,强,常用浸取辅助剂： 作用包括促进有效成分溶解、增加制品稳定性、减少杂质。 浸取辅助剂
16、种类包括酸类（盐酸、硫酸、冰醋酸、酒石酸等）、碱类（氨水、碳酸钠、碳酸钙等）、表面活性剂（吐温等）、甘油（与水或乙醇混合使用，浸取后加入起稳定作用）。 （B）影响浸取的因素 药材粒度、浸取温度、溶剂用量、提取次数、提取时间、溶质浓度差、溶剂pH值、浸取压力等。,药材粒度。粒度越细接触面大，有利于扩散。但如粉得过细反而不利：具体粒度依药材和溶剂性质有所区别，一般2060目。 水为溶剂，易膨胀，可粗一些或切成薄片。乙醇为溶剂，膨胀作用小，分成粗末（520目，甚至40目）。 叶、花、草等较疏松，可粗些，根、茎、皮等较坚硬宜细一些。,过细，吸附作用增强，同时杂质增加，产品质量下降、分离困难、粘度增加而
17、不利扩散，并且过细易堵塞，给操作带来困难。,浸取温度。温度升高有利于溶解、扩散，促进浸出，但过高对不耐热成分或易挥发成分不利，一些无效成分也可浸出。一般60100。 溶剂用量。增加提取剂用量，可加速提取过程，减少提取次数。但增加提取剂用量将使提取液变稀，使回收溶质和提取剂的成本增加。一般首次提取时的用量应不少于润湿和溶解药材所需的最少量。,提取次数。增加提取次数可提高提取收率，一般34次。 提取器容积。依据要浸取药材的重量G来选取提取器容器积V（L）：V=8.3410.67G,浸取时间。提取时间越长，产品的收率就越高。但当提取过程达到动态平衡后，再延长时间收率也不会增加，相反地杂质量会增加，导
18、致产品质量下降。一般13小时。 溶质浓度差。搅拌、循环、更新溶剂、流动溶剂等方法都可增大浓度差。,溶剂pH 值。主要影响解吸和溶解阶段。 提取压力。加压可以使湿浸过程加速，因为它使药材内部毛细管充满溶剂，从而缩短了总的浸出时间。实验证明汉防已、益母草、大黄、黄岑、甘草、穿心莲等中药在0.8kg/cm2压力115条件下浸出70分钟，所得提取物中主要有效成分与常压下3.5小时煎煮效果相同。,2.2 Fick扩散定律与扩散系数Fick扩散定律是干嘛的？,描述萃取传质过程，即由于中药材提取过程中，溶剂首先进入药材组织中，溶解有效成分。使药材组织的浓度增高，而药材外部溶液浓度低，形成传质推动力，使系统浓
19、度趋向均匀，这样有效成分从高浓度向低浓度扩散。,（1） Fick扩散定律 其中：JAT为溶质流量，mol/(cm2s)；CA为溶质浓度，mol/cm3；Z为垂直于有效扩散面积的位移，cm；D为溶质分子扩散系数，cm2/s； DE为涡流扩散系数，cm2/s；负号表示扩散方向，即药物分子扩散向浓度降低的方向进行。 扩散动力是扩散方向Z上的浓度梯度dCA/dZ。 适用于稳态过程，即液体中溶质的浓度不随时间改变的过程体系。 非稳态过程，用Fick第二定律描述。,（2）浸出的扩散通量 中药材等植物药材中有效成分被浸出时，自药材颗粒单位时间通过单位面积的物质量称为扩散通量，由Fick扩散定律得： 扩散通量
20、J的因次kmol/(m2s)，上式即浸出速率方程。,在浸出过程中（A）溶剂在药材内部的渗透，在植物组织中有大量的毛细管型小孔，溶剂进入药材内部后，因毛细管的作用，沿毛细管渗透到植物组织中去，并将植物细胞和其间隙充满。毛细管被水充满所需时间： =1.3710-4 Ah2 r 式中A=2 (14.46-12.5 )， =p0 /(p0 p)； r毛细管半径，m；h毛细管长度，m； p0毛细管压力，N/m2 ；p大气压力，N/m2 实际高于计算值，因毛细管及细胞内的空气对液体的充填有阻碍作用，可采取药材减压浸出，溶剂加压浸取，以提高溶剂在药材内部的渗透速度。,（B）在固体颗粒内的溶质由向颗粒表面的传
21、递，在扩散距离L内，有效成分浓度自C1变化至C2，则传递在有多孔固体物质中进行在多孔固体中， L为物质A的扩散距离，相当于固体颗粒尺寸,（C）停留在固体颗粒表面的溶质由界面向液相主体的传质通量J，在扩散距离Z内，有效成分浓度自C2变化至C3，则K=D/Z 表示组分A在液相中的传质分系数,（D）总的传质通量J，由前两式得：,溶质在液相中的扩散系数DA通常在10-9 10-10，它不仅与物质的种类性质有关，而且与体系的温度有关，并随溶质的浓度而变。在浓溶液中溶质的扩散系数与活度有关，只有在稀释溶液中溶质的扩散系数才可视为常数。,（3）扩散系数,对于溶质在溶液中扩散系数多用半经验方程进行计算，但对稀
22、溶液大分子溶质A扩散到小分子溶剂B中时，可从理论上导出：DAB大分子溶质A扩散到小分子溶剂B中的扩散系数， m2 /s ；=1.38 10-23 (波滋漫常数)； T 绝对温度，K；uA/fA单位阻力下溶质分子的运动速度，m/s。,假定将溶质分子视为球形颗粒，在连续介质中（即稳态过程，有效成分在药材固体与浸出液相主体中的浓度保持不变，C恒定值），液体在固体表面流动为层流时，溶质分子所受阻力可由Stocks公式计算：fA = 6 rAB uA fA溶质分子在溶剂中受到的阻力，kgm/s2 ； uA溶质分子的运动速度，m/s ； rA溶质分子A的半径， m； B溶剂分子B的黏度， kgm/s,由前
23、两个公式得：DAB = kT / 6 rAB 对于n个分子的体积VA =n4rA3/3 ，于是1mol n=6.0231023 ， VA即正常沸点下溶质的分子体积(cm3/mol)溶质的扩散系数,DAB = 9.96 10-5 T/（BVA1/3） 适用于分子量大于1000，非水合大分子溶质，其水溶液中VA为500 cm3/mol,对于溶质为小分子的稀溶液，实际应用中多采用威尔盖方程进行计算：DAB = 7.41012 T(MB) 0.5 /(BVA0.6 ) MB溶剂分子量； B溶剂的黏度； 溶剂的缔合参数，对于水为2.6，甲醇为1.9，乙醇为1.5，苯、乙醚、庚烷等均为1.0,植物药材浸出
24、时，将浸出溶剂加到药材中并浸渍一定时间后，浸出液中浸出物质的浓度在一定时间内是逐渐增加的。,3. 浸出过程计算,(1) 平衡状态下浸出的计算 当物质从药材中扩散到浸出液的量与物质从浸出液扩散回到药材的量相等时，浸出液的浓度恒定，即为平衡浓度，则称为平衡状态的浸出。此时药材内部液体的浓度等于药材外部浸出液的浓度。,平衡时： G-药材中所含待浸出物质量；G-浸出后所放出的溶剂量；g-浸出后留在药材中的溶剂量；g -浸出后留在药材中的待浸出物质量, （G-g）/G= g/g g = G g/ (G+g) =G/(+1) = G/ g 对一定量的溶剂， 大，即溶剂损失小。,（a）单级浸取,(b)二次浸
25、取 第一次浸取分离出浸取液后，药材中的尚有待浸出物质量g和留在其中的溶剂量g，若补入新鲜溶剂的量 G2 ，第二次浸出后残留在药材中待提取物质量g2，停留在药材中的溶剂量g2 （g -g2 ) / G2= g2/g2 g2 = g / (G2/g2 ) +1当G2 =G，g2 =g 有 g2 = g /（ +1）即 g2 = G /（ +1）2 对于n次浸取后残留在药材中待提取物质量 gn= G /（ +1）n,例题P91：含有浸出物质25%的药材100kg，第一级溶剂加入量与药材量之比为5:1，其它各级溶剂新加入量与药材量之比为4:1，求浸取一次和浸取五次后药材中所剩的可浸出物质的量为多少？（
26、设药材中所剩的溶剂量等于其本身的质量）。,由题目可知：药材中所含浸出物总量G=25kg，药材中所剩余的溶剂量g=100kg。浸取一次后所放出的溶剂量G=(500-100)kg=400kg则= G/ g=4第一次浸取后药材中所剩余的可浸出物质量g1为： g1=G/ (+1)=5kg,第二次浸取后药材中所剩余的可浸出物质量g2为： g2=G/ (+1)2=1kg依次类推，第五次浸取后药材中所剩余的可浸出物质量g5为： g5=G/ (+1)5=0.008kg由此浸取五次后可浸出物质的浸出分率为：(25-0.008)/25=99.98%,天然药物或中药的浸出过程，要求浸出率和效率达到和谐的统一，工程上
27、只要达到一定的浸出率即可，不是100%。 天然药物或中药的浸出率 浸出后所放出的浸出液或滤液中所含浸出物质量与原药材中所含浸出物质总量的比值。若浸渍后药材中所含溶剂量为1，总溶剂量为M，放出的溶剂M-1。则,平衡条件下浸取一次的浸出率,重复浸取第一次浸取后药材中余下的待浸出物质的分率1-E1,第二次,第n次,总浸出率,例题P92：某药材含20%无效成分，30%有效成分，浸出溶剂用量为药材的20倍，药材对溶剂的吸收量为4，求25kg药材单次浸取所得的有效成分与无效成分的量。,如设药材中所吸收溶剂量为1，则溶剂量=20:4=5,浸出率 =（M-1）/M=0.8,在25kg药材中无效成分的浸出量为0
28、.20.825=4kg有效成分浸出量为0.30.825=6kg,例题P93：某药材200kg有效成分浸出率达0.963时，需浸取三次可达到，试求浸出溶液消耗量为多少？（已知药材对溶剂的吸收量为1.5，并设药材中所剩留的溶剂量等于其本身的质量）浸出率 =0.963，需三次浸取，由 =（M3-1）/M3=0.963解得M=3，已知药材吸收溶剂量为1.5，则200kg药材提取三次所消耗溶剂总量W为：W=（2001.53+2001.52+2001.52）=2100kg,（2）多级逆流浸取,gi 任一级浸出器浸渍后排出的溶液中所含溶质量Si 进入任一级浸出器中固药材内所含溶质量i =1时Si-1 =X,
29、现设：加到第一级浸出器的溶剂量G，其中所含溶质C=0从第一级浸出器排出药渣内所含的溶质量X浸出器所放出溶质量与药材中所含溶质量之比A Ai = gi / Si-1 A 1 = g1 / X对第一级浸出器作物料衡算：S1 = A 1X+X = X（ A 1+1） 对第二级 g2 = A 2 S1, g2 = A 2 X（ A 1+1） = X（ A 2 A 1+ A 2 ）,对第一和第二级浸出器作物料衡算： S2 = g2 + X, S2 = g2 + X= X（ A 2 A 1+ A 2 ）+X= X（ A 2 A 1+ A 2 +1）,同理可得：,g3 = A 3 S2 = X（ A 3 A
30、 2 A 1+ A 2 A 3 +A 3 ）,S3 = X（ A 3 A 2 A 1+ A 2 A 3 +A 3 +1 ）, gn =X（An+ AnAn-1 + AnAn-1 An-2 + + AnAn-1 An-2 A 1 ）, Sn =X（An+ AnAn-1 + AnAn-1 An-2 + + AnAn-1 An-2 A 1 + 1）,浸余率F=X/Sn=1/ （An+ AnAn-1 + AnAn-1 An-2 + + AnAn-1 An-2 A 1 + 1）,如果各级浸取器的溶质比A完全相同，则浸余率可简化为,F=1/ （A+ A2 + A3+ + An + 1）浸取率,E=1-F=
31、（A+ A2 + A3+ + An ）/ （A+ A2 + A3+ + An + 1）,思考下：a等于A吗？,不等于,如果n=1时，它们两种方式的萃取率是否相同？,即在单级或重复浸取时，E=（M-1）/M=1-1/M,=1-1/(a+1),而在多级逆流浸取时，E=A/（A+1）=1- 1/（A+1）,因此，n=1时有a=A,n=2，单级或重复浸取E=(M2-1) /M2=1-1/M2=1-1/(a+1) 2多级逆流浸取E=(A2+A)/（A2+A+1）=1- 1/（A2+A+1）,例题：用多级逆流浸取某种药材时，已知每级浸出器所放出溶质量与药材中所含溶质量之比，恒为1，浸取器共有6级，求该多级
32、逆流浸取器的浸出率为多少？,由题意可知：A=1代入前面的公式：E=1-F=（A+ A2 + A3+ + An ）/ （A+ A2 + A3+ + An + 1）=6/7=86%,浸出曲线 表示浸出过程中浸出物质与时间关系，浸出曲线有两种表示方式（以c0代表药材中浸出物质的初始含量，以ci代表经时间浸取后药材中浸出物质）：药材浸出率对时间 的关系曲线 浸出物质在药材中剩余率与时间的关系曲线,ci/c0-,(1 - ci /c0 ) -,依溶剂流动与否又分为静态浸出和动态浸出。静态浸出是间歇地加入溶剂和一定时间的浸渍；动态浸出是溶剂不断地流入和流出系统或溶剂与药材同时不断地进入和离开系统。,4.
33、浸出方法与设备,静态浸出间歇式包括： 单级浸取一湿渍法、煎煮法； 单级多次提取一重复浸取法。动态浸出间歇式包括：单态浸取一渗漉法；多级逆流一连续式。由于植物药材浸出过程有许多因素影响其过程与设备，所以上述的分类，还有许多变型 。,（1）浸出方法（A） 浸渍法 原料用适当的溶剂在常温或温热条件下浸泡浸取有效成分。 依加热的温度可分为：常温-冷(室温)浸法；沸点以下的加热-温浸法；沸点加热-煎煮法、热回流提取法。 浸取法比较简单，适用于粘性药物、无组织结构的药物，新鲜及易于膨胀的药材。在生产酊剂、酒剂中也较为常用。,(B)煎煮法 原料用冷水浸泡再煎煮浸取出有效成分。 适用于有效成分能溶于水且对湿热
34、较稳定的药材。(C) 渗漉法 原料上端不断添加溶剂，溶剂渗过药粉从下端出口流出，由此浸取有效成分。 渗漉法的提取效果优于浸渍法。非组织结构药材易软化称团、易堵塞，不宜用此法。(D) 水蒸汽蒸馏法 原料粉用适量水浸泡，加热蒸馏或通过水蒸汽蒸馏，原料中具挥发性成分随水蒸汽而带出，经冷凝后分层，收集。 适于具挥发性、遇水蒸汽不破坏、难溶或不溶于的物质。 .,例题：在以下几种萃取方法中，只能以水为提取溶剂的方法是（），-来源中药执业药师题库A浸渍法 B 渗漉法 C煎煮法 D回流提取法 E连续回流提取,（2）浸取工艺 （A）单级浸取工艺 原料和溶剂一次加入设备中，经一定时间提取后，放出浸出液排出残渣的过
35、程。 （B）单级回流浸取工艺 单级回流浸取工艺又叫索氏提取，主要用于酒提或有机溶剂浸提以及一些原料的脱脂。 （C）单级循环浸取工艺 浸出液循环流动与原料接触，加速了浸取过程。 （D）多级错流浸取工艺 一次加原料，溶剂分次加入。 （E）多级连续逆流浸取工艺 原料与溶剂在设备中沿反方向运动并连续接触浸取。,（6）浸取设备 按操作条件分：间歇式、半连续式、连续式。 按固体原料处理方式分：固定床、移动床、分散接触式。 按溶剂与原料接触方式分：多级接触式、微分接触式 （A）间歇式浸取器 用于水提、醇提、热回流提取、水蒸汽蒸馏提取挥发油及回收有机溶剂等。 图中1-下气动装置；2-夹套；3-油水分离器；4-
36、冷却器；5-冷凝器；6-上气动装置；7-罐体；8-上下移动轴；9-料叉；10-带筛板的活动底,多功能提取罐,搅拌式提取器 结构简单，既可以间歇操作，又可半连续操作，常用于植物籽的提取。缺点是提取率和提取液的浓度均较低，一般不适用于贵重或有效成分含量较低的药材的提取。可分为立式和卧式。,（B）U形螺旋式提取器 可实现密闭操作。 适用于挥发性有机溶剂的提取操作。 图中1进料管 2螺旋输送器 3出料管 4水平管,泵加压和惰性气体加压0.30.6 MPa,用于罐盖的升降,蒸汽或惰性气体加压,罐体可倾斜125度故进行上口出渣，适合块大、品种杂的中草药,（1）超临界（流体）萃取超临界流体（SCF）：温度超
37、过临界温度，且压力也超过临界压力的流体无论压力多高，都不能使超过临界温度的气体液化。特点：密度与液体相近（萃取能力强）；粘度和扩散系数接近于气体（传质性能好）；越接近临界点，汽化潜热越小。具有可压缩性。,5. 提取天然产物的新技术,该法有两类萃取过程：恒温降压过程和恒温升压过程。 前者是萃取相减压后与溶质分离；后者是萃取相经加热实现溶质和溶剂的分离。与传统浸提方法相比，超临界CO2萃取法既可避免高温破坏，又无溶剂残留，且将萃取分离二合一，节能降耗。该法适用于亲脂性、分子量小的物质的萃取，且分子量大、极性强的物质的萃取需加改性剂及提高萃取压力。,（2）微波提取技术 微波提取法及微波辅助萃取，指利
38、用微波（频率在300兆赫至300千兆赫的电磁波）对中药与适当的溶剂的混合物进行辐照处理，从而在短时间内提取中药有效成分的一种新的提取方法。特点：（A）试剂用量少，节能、污染小；（B）加热均匀，且热效率高。（C）微波萃取不存在热惯性，因而过程易于控制；（D）微波萃取无需干燥等预处理，简化了工艺，减少了投资；（E）微波萃取的处理批量较大，萃取效率高，省时；（F）微波萃取的选择性好；（G）微波萃取的结果不受物质含水量的影响，回收率较高。,（3）酶制剂或酶工程法酶是以蛋白质形式存在的生物催化剂，能够促进活体细胞内的各种化学反应。利用酶制剂或酶工程法提取天然产物的有效成分的研究是在20世纪90年代兴起的
39、新技术。由于大部分中药材的细胞壁都是由纤维素构成的，有效成分往往包裹在细胞壁内，用纤维素酶可以破坏-D-葡萄糖链，有利于有效成分的提取。酶具有专一性、可降解性、高效性；反应条件温和；能减少化学品的使用及残留等；常用于植物药材提取酶包括果胶酶、半纤维素酶、纤维素酶、多酶复合体等。,（4）超声波提取法（5）光波提取法,总 结1）萃取的定义、原理及分类；2）植物中萃取的三个阶段；3）单级和多级平衡浸取计算A 残留在药材中待提取物质量 gn= G /（ +1）nB 总浸出率E=Mn-1/Mn4）多级逆流平衡浸取计算E=（A+ A2 + A3+ + An ）/ （A+ A2 + A3+ + An + 1）,作业：P145 2某药材150kg有效成分浸出率达0.996时，需浸取四次可达到，试求浸出溶液消耗量为多少？（已知药材对溶剂的吸收量为1.2，并设药材中所剩留的溶剂量等于其本身的质量）。含有浸出物质15%的药材30kg，第一级溶剂加入量与药材量之比为6:1，其它各级溶剂新加入量与药材量之比为5:1，求浸取四次后药材中所剩的可浸出物质的量为多少？（设药材中所剩的溶剂量等于其本身的质量）。,
