提取的基本原理和方法

1、溶劑提取法溶劑提取法提取的基本原理和方法提取的基本原理和方法principle and method of extracting一、浸提的基本原理 浸提是天然有機(jī)物提取過程中一個(gè)重要的單元操作。浸提是天然有機(jī)物提取過程中一個(gè)重要的單元操作。 根據(jù)植物浸提過程的擴(kuò)散傳質(zhì)理論，浸提過程一般可分為根據(jù)植物浸提過程的擴(kuò)散傳質(zhì)理論，浸提過程一般可分為三個(gè)階段：浸潤滲透三個(gè)階段：浸潤滲透解吸溶解解吸溶解擴(kuò)散及溶劑置換。擴(kuò)散及溶劑置換。 第一步是讓溶劑浸潤物料，滲入植物組織和細(xì)胞中；第一步是讓溶劑浸潤物料，滲入植物組織和細(xì)胞中； 第二步是溶劑溶解植物組織中的有效成分，使其游離于組織或細(xì)第二步是溶劑溶解植物組

2、織中的有效成分，使其游離于組織或細(xì)胞；胞； 第三步則利用細(xì)胞內(nèi)外有效成分存在濃度差，形成內(nèi)高外低的滲第三步則利用細(xì)胞內(nèi)外有效成分存在濃度差，形成內(nèi)高外低的滲透壓，使有效成分向組織或細(xì)胞外擴(kuò)散。透壓，使有效成分向組織或細(xì)胞外擴(kuò)散。 提取過程存在分子擴(kuò)散和對流擴(kuò)散兩種傳質(zhì)方式。提取過程存在分子擴(kuò)散和對流擴(kuò)散兩種傳質(zhì)方式。分子擴(kuò)散在靜止或滯流流體中憑借分子的熱運(yùn)動(dòng)或粒子的布朗運(yùn)動(dòng)而傳遞物質(zhì)，在靜止或滯流流體中憑借分子的熱運(yùn)動(dòng)或粒子的布朗運(yùn)動(dòng)而傳遞物質(zhì)，稱為分子擴(kuò)散。稱為分子擴(kuò)散。 在分子擴(kuò)散過程中，溶質(zhì)分子或粒子從胞內(nèi)溶液通在分子擴(kuò)散過程中，溶質(zhì)分子或粒子從胞內(nèi)溶液通過原料某一截面向浸提液或溶劑進(jìn)行

3、擴(kuò)散，溶質(zhì)的傳遞速率可用菲過原料某一截面向浸提液或溶劑進(jìn)行擴(kuò)散，溶質(zhì)的傳遞速率可用菲克克愛因斯坦公式表示：愛因斯坦公式表示：xcrnrtdtfdgn610 xcrnrtdtfdgn610 xcrnrtdtfdgn610式中：n溶質(zhì)的傳遞速率kg/(m2h)；g 溶質(zhì)的傳遞數(shù)量(kg)；f 傳質(zhì)表面積(m2)；t 時(shí)間(h)；r 氣體常數(shù)8.31107 gcm2/(s2。molk)；t 絕對溫度(k)；n0 阿伏伽德羅常數(shù)(6.061023/mo1)； 溶劑黏度g/(cms)；r 溶質(zhì)粒子半徑(cm)；對流擴(kuò)散在湍流流體中，物質(zhì)的傳遞有分子擴(kuò)散、渦流擴(kuò)散，兩者總稱為對流在湍流流體中，物質(zhì)的傳遞有

4、分子擴(kuò)散、渦流擴(kuò)散，兩者總稱為對流擴(kuò)散。渦流擴(kuò)散是依靠流體質(zhì)點(diǎn)擴(kuò)散。渦流擴(kuò)散是依靠流體質(zhì)點(diǎn)(大量分子集群大量分子集群)的湍動(dòng)和旋渦來傳遞的湍動(dòng)和旋渦來傳遞物質(zhì)的，使原料外部的傳質(zhì)大大加快。此時(shí)的分子擴(kuò)散幾乎可以略而物質(zhì)的，使原料外部的傳質(zhì)大大加快。此時(shí)的分子擴(kuò)散幾乎可以略而不計(jì)，渦流擴(kuò)散的效果占主要地位。不計(jì)，渦流擴(kuò)散的效果占主要地位。對流擴(kuò)散的傳質(zhì)方程可表示如下：對流擴(kuò)散的傳質(zhì)方程可表示如下：ckn式中： n 對流擴(kuò)散速率 kg/(m2h)；k 傳質(zhì)系數(shù)(m/h)；c 溶質(zhì)在界面上的平均濃度與溶質(zhì)在液相中的平均濃度的差值(kg/m2)。二、溶劑極性二、溶劑極性 溶劑的極性大小與其分子結(jié)構(gòu)有直

5、接關(guān)系。溶劑的極性大小與其分子結(jié)構(gòu)有直接關(guān)系。 一般來說，兩種基本母核相同的化合物，其分子中功一般來說，兩種基本母核相同的化合物，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，或碳鏈越長，則極性小，親脂性強(qiáng)，而性部分越大，或碳鏈越長，則極性小，親脂性強(qiáng)，而親水性就越弱。親水性就越弱。 常見的溶劑按極性大小順序依次排列：常見的溶劑按極性大小順序依次排列： 水水甲酸甲酸甘油甘油二甲基亞砜二甲基亞砜甲醇甲醇乙醇乙醇正丙醇正丙醇丙酮丙酮乙醛乙醛

6、醋酸醋酸乙酸乙酯乙酸乙酯蓖麻油蓖麻油乙醚乙醚氯仿氯仿植物油植物油四四氯化碳氯化碳液體石蠟。液體石蠟。溶劑的分類 常見溶劑按其極性的大小可以分為極性溶常見溶劑按其極性的大小可以分為極性溶劑、半極性溶劑和非極性溶劑等三大類。劑、半極性溶劑和非極性溶劑等三大類。 極性溶劑：水、甘油、二甲基亞砜。極性溶劑：水、甘油、二甲基亞砜。 半極性溶劑：乙醇、丙酮、丙二醇等。半極性溶劑：乙醇、丙酮、丙二醇等。 非極性溶劑：乙醚、石油醚、氯仿、乙酸乙酯、非極性溶劑：乙醚、石油醚、氯仿、乙酸乙酯、液體石蠟等。液體石蠟等。 溶劑的選擇溶劑的選擇 植物成分和溶劑都具有親水性和親脂性。常應(yīng)用植物成分和溶劑都具有親水性和親脂

7、性。常應(yīng)用“相似相溶相似相溶”規(guī)律選擇適當(dāng)?shù)娜軇Ｒ?guī)律選擇適當(dāng)?shù)娜軇?對于待提取分離的成分，可根據(jù)其分子結(jié)構(gòu)判斷對于待提取分離的成分，可根據(jù)其分子結(jié)構(gòu)判斷其極性，選擇合適的溶劑。選擇溶劑的原則主要其極性，選擇合適的溶劑。選擇溶劑的原則主要有：有： 溶劑對有效成分的溶解度大，對雜質(zhì)溶解度小。溶劑對有效成分的溶解度大，對雜質(zhì)溶解度小。 溶劑與有效成分不起化學(xué)變化。溶劑與有效成分不起化學(xué)變化。 溶劑價(jià)廉、易得、安全無毒等。溶劑價(jià)廉、易得、安全無毒等。三、溶劑浸取及強(qiáng)化方法 溶劑浸取方法溶劑浸取方法 可以用于天然產(chǎn)物提取的方法很多，由于各種可以用于天然產(chǎn)物提取的方法很多，由于各種各樣的原因，實(shí)際應(yīng)用

8、于功能成分提取的主要各樣的原因，實(shí)際應(yīng)用于功能成分提取的主要有煎煮法、浸漬法和滲漉法等三種方法。有煎煮法、浸漬法和滲漉法等三種方法。煎煮法 煎煮法即將原料加水煎煮取汁的方法，一煎煮法即將原料加水煎煮取汁的方法，一般采用夾套鍋煎煮。般采用夾套鍋煎煮。 煎煮法適用于有效成分能溶于水，煎煮法適用于有效成分能溶于水，對濕、熱均穩(wěn)定且不易揮發(fā)的原料，對濕、熱均穩(wěn)定且不易揮發(fā)的原料，但煎出液中雜質(zhì)較多，易霉變腐敗，但煎出液中雜質(zhì)較多，易霉變腐敗，含淀粉類、黏液質(zhì)等成分的原料，含淀粉類、黏液質(zhì)等成分的原料，煎煮后溶液黏度大，不易過濾，一煎煮后溶液黏度大，不易過濾，一些不耐熱及揮發(fā)性成分在煎煮過程些不耐熱及揮

9、發(fā)性成分在煎煮過程中易被破壞或揮發(fā)損失。中易被破壞或揮發(fā)損失。浸漬法浸漬法是將原料用適當(dāng)?shù)娜軇┰诔鼗驕責(zé)釛l件下浸泡出有效成分的浸漬法是將原料用適當(dāng)?shù)娜軇┰诔鼗驕責(zé)釛l件下浸泡出有效成分的一種方法。一種方法。 多功能提取罐是目前國內(nèi)應(yīng)用最廣的密閉提取罐。適用于天然產(chǎn)物的多功能提取罐是目前國內(nèi)應(yīng)用最廣的密閉提取罐。適用于天然產(chǎn)物的常壓、微壓水煎、溫浸、熱回流、強(qiáng)制循環(huán)、滲漉、芬香油提取及有常壓、微壓水煎、溫浸、熱回流、強(qiáng)制循環(huán)、滲漉、芬香油提取及有機(jī)溶媒的回收等多種工藝操作。機(jī)溶媒的回收等多種工藝操作。 滲漉法 滲漉法是將原料粉末潤濕膨脹后裝于滲漉器內(nèi)，浸出溶劑滲漉法是將原料粉末潤濕膨脹后裝于滲漉器內(nèi)，浸出溶劑從滲漉器上部添加，溶劑滲過原料層向下流動(dòng)過程中將成從滲漉器上部添加，溶劑滲過原料層向下流動(dòng)過程中將成分浸出的方法。分浸出的方法。 強(qiáng)化浸提技術(shù) 在常法浸提設(shè)備中采用一些現(xiàn)代強(qiáng)化浸提在常法浸提設(shè)備中采用一些現(xiàn)代強(qiáng)化浸提技術(shù)，可以顯著提高浸取率、減少有效成技術(shù)，可以顯著提高浸取率、減少有效成分的損失。分的損失。 超聲波浸提、微波浸提、超臨界超聲波浸提、微波浸提、超臨界co2浸提、浸提、脈沖浸提、壓縮浸提、電磁振動(dòng)浸提和電脈沖浸提、壓縮浸提、電磁振動(dòng)浸提和電磁場浸提技術(shù)等受到較多的關(guān)注。磁場浸提技術(shù)等受到較多的關(guān)注。四、影響提取效果的