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文檔簡介
天然產(chǎn)物提取分離第1頁/共119頁一、基本概念1、提?。豪眠m當(dāng)?shù)娜軇┗蚍椒?,將所要成分盡可能從原料中完全提出的過程。2、分離:將提取物中所含的各種成分一一分開,并將得到的單體加以精制的過程。
第一節(jié)天然產(chǎn)物的提取第2頁/共119頁
水親水性有機溶劑親脂性有機溶劑二、提取方法超臨界流體萃取法(SFE)水蒸氣蒸餾法溶劑提取法升華法壓榨法溶劑第3頁/共119頁(一)溶劑提取法根據(jù)天然成分的溶解性不同,選用對所需成分溶解度大而對其他成分溶解度小的溶劑,將所需成分從生物材料中溶解出來的一種提取方法。
第4頁/共119頁
溶劑提取是指溶劑進入生物體細胞,溶解或分散其有用物質(zhì)而變成浸出物的全過程。包括浸潤、解吸和擴散三個階段。1、溶劑提取法的原理選擇溶劑依據(jù)相似相溶原理。第5頁/共119頁
浸潤:滲透階段溶劑通過細胞壁滲透到細胞中。解吸:溶解階段細胞內(nèi)容物與細胞組織之間有親和力,溶劑破除這種親和力。擴散:置換階段利用細胞內(nèi)的滲透力產(chǎn)生的壓差而抽提出來,用溶劑占領(lǐng)內(nèi)容物的位置而將內(nèi)容物置換出來。第6頁/共119頁
擴散過程表達式:dt:擴散時間F:擴散面積,以粉碎度表示濃度差D:擴散系數(shù)ds:在dt時間內(nèi)的擴散量第7頁/共119頁2、選擇溶劑的要點*對所要成分溶解度大*沸點適中容易回收*低毒安全*廉價天然產(chǎn)物成分中,萜、甾等大環(huán)、稠環(huán)化合物極性小,易溶于氯仿、乙醚等;糖、苷等易溶于水、乙醇等極性溶劑中;酸堿性成分因存在狀態(tài)不同溶解性不同。最常用的溶劑為乙醇。第8頁/共119頁3、溶劑的分類*強極性溶劑:水*親水性有機溶劑:能與水任意混溶(甲醇、乙醇、丙酮)*親脂性有機溶劑:不與水任意混溶,可分層(正丁醇、乙醚、乙酸乙酯、氯仿、二氯甲烷、環(huán)己烷、石油醚)常用溶劑的極性大小順序:石油醚<四氯化碳<苯<氯仿<乙醚<乙酸乙酯<正丁醇<丙酮<乙醇(甲醇)<水第9頁/共119頁4、化合物的結(jié)構(gòu)與親水性、親脂性的關(guān)系(1)分子結(jié)構(gòu)中親水性基團(羧基、羥基、氨基)越多,極性越大,親水性越強,反之則親脂性越強。(2)分子中非極性部分越大,碳鏈越長或結(jié)構(gòu)越大,則親脂性越強。(3)結(jié)構(gòu)母核相同的成分,分子中功能基的極性越大,或極性功能基數(shù)量越多,則整個分子的極性越大,親水性越強,親脂性越弱。第10頁/共119頁5、溶劑的選擇
(1)水:為價廉、易得、使用安全的強極性溶劑。適于提取無機鹽、糖、氨基酸、蛋白質(zhì)、有機酸鹽、生物堿鹽、苷類等。(2)親水性有機溶劑:以乙醇最常用。高濃度提取親脂性成分,低濃度提取親水性成分。(3)
親脂性有機溶劑:具有較強的選擇性,對揮發(fā)油、油脂、葉綠素、樹脂、內(nèi)酯、某些生物堿及一些苷元均可提取出來。優(yōu)缺點:沸點低,濃縮回收方便,但易燃、有毒、價貴,穿透力差。第11頁/共119頁6、溶劑提取的方法溶劑提取的方法連續(xù)回流提取法回流提取法煎煮法(煎中藥)滲漉法浸漬法(泡藥酒)第12頁/共119頁
以水或稀醇反復(fù)提取,適于遇熱易破壞或揮發(fā)性成分及含淀粉、粘液質(zhì)較多的材料。(1)浸漬法
民間的藥酒浸制。第13頁/共119頁
(2)滲漉法
以稀乙醇或酸、水作溶劑,先浸后滲,提取效率高于浸漬法。但溶劑用量大,對原料粒度要求高。實驗室簡單滲漉裝置第14頁/共119頁
(3)煎煮法
以水為溶劑,對遇熱易破壞和揮發(fā)性成分有影響,對含多量淀粉、黏液質(zhì)的原料也不適用。
傳統(tǒng)的中藥煎制。第15頁/共119頁
(4)回流提取法使用有機溶劑。對遇熱易破壞的成分有影響。第16頁/共119頁
(5)連續(xù)回流提取法索式提取器的組成
循環(huán)使用揮發(fā)性的有機溶劑,在脂肪提取器中連續(xù)提取的方法。提取效率高,節(jié)省溶劑。但不適于熱不穩(wěn)定成分的提取。
也可采用混合溶劑,常用的有水和乙醇。不同比例的溶劑可提出不同成分,如CHCl3-C2H5OH(95:5) 可提取出強心甙、有機酸、葉綠素等。第17頁/共119頁
第18頁/共119頁索式提取器連續(xù)回流提取
萃取瓶(圓底燒瓶)冷凝管脂肪提取器濾紙筒虹吸管蒸汽管第19頁/共119頁
①.把濾紙做成與提取器大小相應(yīng)的濾紙筒,然后把需要提取的樣品放入濾紙筒內(nèi),裝入提取器。注意:a.濾紙筒既要緊貼器壁,又要方便取放。(濾紙筒上可以套一圈棉線,方便提取完成后取出濾紙筒。)b.被提取物高度不能超過虹吸管,否則被提取物不能被溶劑充分浸泡,影響提取效果。被提取物亦不能漏出濾紙筒,以免堵塞虹吸管。如果試樣較輕,可以用脫脂棉壓住試樣。
操作步驟:
第20頁/共119頁
②.在提取用的燒瓶中加入提取溶劑和沸石(沒有沸石可以用玻璃珠或碎瓷片,目的就是防止暴沸)。③.連接好燒瓶、提取器、回流冷凝管,接通冷凝水,加熱。沸騰后,溶劑的蒸氣從燒瓶進到冷凝管中,冷凝后的溶劑回流到濾紙筒中,浸取樣品。溶劑在提取器內(nèi)到達一定的高度時,就攜帶所提取的物質(zhì)一同從側(cè)面的虹吸管流入燒瓶中。溶劑就這樣在儀器內(nèi)循環(huán)流動,把所要提取的物質(zhì)集中到下面的燒瓶內(nèi)。第21頁/共119頁
具體的回流時間是不一樣的,有的是按文獻要求提取一定時間,有的是提取至提取液無色,又比如用乙醚提取樣品中的脂肪時是以抽提管中流出的乙醚揮發(fā)后不留下油跡為抽提終點??傊褪且崛⊥耆珵橹埂5?2頁/共119頁
7、影響溶劑提取法的因素(1)生物材料的粉碎度
材料細,面積大,擴散快,效果好。但是太細,吸附作用大,易糊化,擴散慢,同時植物細胞也會遭受破壞,大量蛋白質(zhì)、淀粉被提出,產(chǎn)生沉淀或膠束狀,影響提取。花、葉可適當(dāng)粗些,皮、莖、根宜細些。第23頁/共119頁
(2)提取溫度
一般使用常溫,在不破壞有效成分的條件下加熱不要超過80?C。
溫度低提取時的雜質(zhì)少,溫度高時提取效率高;但含淀粉、粘液質(zhì)較多的材料,水提時避免熱提。第24頁/共119頁
(3)提取時間
以提完為準(zhǔn),是否完全可以提取也做定性實驗,或薄層層析檢測,或以液體顏色判斷。
根據(jù)檢測結(jié)果確定是否需要延長提取時間。第25頁/共119頁
(4)濃度差
根據(jù)擴散原理,造成提取液的濃度差可以提高提取的效率。
可采取的措施有:攪拌、更換溶劑。第26頁/共119頁
(5)新技術(shù)的使用
超聲波、微波促提技術(shù)的應(yīng)用,可以加快提取速度,提高提取效率。
目前實驗室廣泛使用的超聲波萃取儀是將超聲波換能器產(chǎn)生的超聲波通過介質(zhì)(通常是水)傳遞并作用于樣品,這是一種間接的作用方式,聲振強度較低,必須通過增加超聲波發(fā)生器功率(3300W)來提高萃取效率。但較大的超聲波功率,又會發(fā)出令人感覺不適的噪音。
超聲波促提原理:第27頁/共119頁
為物理過程,無化學(xué)反應(yīng),不改變生物活性,高能量的超聲波產(chǎn)生的強大壓力,可造成植物細胞壁及生物體破裂,導(dǎo)致胞內(nèi)物質(zhì)釋放、擴散、溶解。實驗室用小型超聲儀工業(yè)生產(chǎn)用超聲儀第28頁/共119頁
微波輔助技術(shù)是利用樣品中目標(biāo)物分子在微波電磁場的作用下,從原來的熱運動狀態(tài)轉(zhuǎn)為跟隨微波交變電磁場而快速排列取向,將微波能量轉(zhuǎn)化為樣品內(nèi)的能量,從而加速目標(biāo)物從固相進入溶劑相的過程。微波促提原理:第29頁/共119頁
具有穿透力強,加熱效率高,操作簡便、快速、節(jié)能、高效等特點。缺點:化學(xué)成分的結(jié)構(gòu)易發(fā)生變化,繼而導(dǎo)致生物活性的改變。
微波提取尤其要注意能量的控制,被提取物質(zhì)的穩(wěn)定性。工業(yè)生產(chǎn)用微波提取罐第30頁/共119頁
(二)水蒸氣蒸餾法
適于具有揮發(fā)性,能隨水蒸氣蒸餾而不被破壞的有效成分結(jié)構(gòu)的提取。如揮發(fā)油、小分子生物堿、酚類、游離醌類等。
水蒸氣蒸餾法是將水蒸氣通入不溶或難溶于水但有一定揮發(fā)性的有機物質(zhì)中,使該有機物在低于100℃
的溫度下,隨著水蒸氣一起蒸餾出來。原理:道爾頓分壓定律第31頁/共119頁
水蒸氣蒸餾裝置
常用的水蒸氣蒸餾裝置,包括水蒸氣發(fā)生器、蒸餾、冷凝和接受器四個部分。第32頁/共119頁
磨口玻璃裝置第33頁/共119頁
在實驗上較為方便,常用于微量實驗。操作時將盛有被蒸餾物的燒瓶中加入適量蒸餾水,加熱至沸以便產(chǎn)生蒸氣,水蒸氣與被蒸餾物一起蒸出。對于揮發(fā)性液體和數(shù)量較少的物料,此法非常適用。水蒸氣蒸餾的方法分為直接法和間接法兩種。直接法第34頁/共119頁
常量實驗中經(jīng)常使用的方法,其操作相對比較復(fù)雜,需要安裝水蒸氣發(fā)生器。圖中A是水蒸氣發(fā)生器,一般使用厚壁玻璃瓶,也可使用金屬制成的水蒸氣發(fā)生器,安全玻璃管B幾乎插到發(fā)生器A的底部。當(dāng)容器內(nèi)氣壓太大時,水可沿著玻璃管上升,以調(diào)節(jié)內(nèi)壓。間接法第35頁/共119頁
蒸餾部分可用三口燒瓶,瓶內(nèi)液體不宜超過其容積的1/3。蒸氣導(dǎo)入管E的末端正對瓶底中央并伸到接近瓶底2~3mm處。餾液通過接液管進入接收器,接收器外圍可用冷水浴冷卻。第36頁/共119頁
水蒸氣發(fā)生器與盛物的圓底燒瓶之間應(yīng)裝上一個T形管C。在T形管下端連一個帶螺旋夾的膠管或兩通活塞D,以便及時除去冷凝下來的水滴,應(yīng)盡量縮短水蒸氣發(fā)生器與圓底燒瓶之間距離,以減少水氣的冷凝。第37頁/共119頁
進行水蒸氣蒸餾時,先將被蒸溶液置于三頸瓶中,加熱水蒸氣發(fā)生器A,直至接近沸騰后再關(guān)閉兩通活塞,使水蒸氣均勻地進入圓底燒瓶。為了使蒸氣不致在D中冷凝而積聚過多,必要時可在F下置一石棉網(wǎng),用小火加熱。必須控制加熱速度,使蒸氣能全部在冷凝管中冷凝下來。第38頁/共119頁
如果隨水蒸氣揮發(fā)的物質(zhì)具有較高的熔點,在冷凝后易析出固體,則應(yīng)調(diào)小冷凝水的流速,使它冷凝后仍然保持液態(tài)。假如已有固體析出,并且接近阻塞時,可暫時停止冷凝水或?qū)⒗淠畷簳r放去,以使物質(zhì)熔融后隨水流入接收器中。當(dāng)冷凝管夾套中要重新通入冷卻水時,要小心而緩慢,以免冷凝管因驟冷而破裂。萬一冷凝管已被阻塞,應(yīng)立即停止蒸餾,并設(shè)法疏通(可用玻棒將阻塞的晶體捅出或用電吹風(fēng)的熱風(fēng)吹化結(jié)晶,也可在冷凝管夾套中灌以熱水使之熔化后流出來)。
第39頁/共119頁
在蒸餾需要中斷或蒸餾完畢后,一定要先打開螺旋夾使通大氣,然后方可停止加熱,否則蒸餾瓶中的液體將會倒吸到A中。在蒸餾過程中,如發(fā)現(xiàn)安全管B中的水位迅速上升,則表示系統(tǒng)中發(fā)生了堵塞。此時應(yīng)立即打開活塞,然后移去熱源。待排除了堵塞后再繼續(xù)進行水蒸氣蒸餾。第40頁/共119頁
最常用的是二氧化碳超臨界萃取法,環(huán)保、成本低、提取分離一步完成。分子的極性、沸點和分子量的大小與其在二氧化碳超臨界流體中的溶解性密切相關(guān)。(三)超臨界流體萃取法
超臨界二氧化碳流體(SFE-CO2)臨界點(31.1℃)相當(dāng)接近室溫第41頁/共119頁
利用超臨界條件下流體的特殊性能對樣品進行提取,是20世紀(jì)80年代迅速發(fā)展起來的一種提取方法。
超臨界流體不但具有與液體接近的密度,有很強的穿透性,接近或超過溶劑的提取效率;而且具有與氣體相近的擴散的性能,提取效率越高。常用的超臨界流體有CO2、乙烷、丙烷等。第42頁/共119頁
與普通有機溶劑提取法相比,超臨界CO2萃取技術(shù)具有無毒、常溫、不易燃、無污染等特點,可確保原有的色、香、味不因受熱破壞;更為可貴的是在萃取過程中可同時對萃取物進行分離純化。該技術(shù)適宜于萃取高價值的油脂(包括天然功能性油脂)、精油、內(nèi)酯等極性較低的天然產(chǎn)物有效成分。
超臨界CO2提取的特點。第43頁/共119頁
CO2
鋼瓶
冷溫槽
高壓泵恒溫箱
控溫面板
接受瓶
流量計
CO2
原料
玻璃珠
脫脂棉
萃取柱
超臨界CO2
萃取實驗裝置示意圖第44頁/共119頁
液體CO2由高壓泵加壓到萃取工藝要求的壓力并傳送到換熱器,將CO2流體加溫到萃取工藝所需溫度后進入萃取器,在此完成萃取過程。負(fù)載溶質(zhì)的CO2流體在分離器中改變溫度壓力,溶解度降低使萃取物得以分離。分離萃取物后的CO2流體再經(jīng)換熱器液化后回到儲罐中循環(huán)使用。超臨界CO2提取操作流程第45頁/共119頁
20世紀(jì)50年代初進入試驗階段,如從石油中脫瀝青。
70、80年代SFE用于食品香料的提取。
90年代從植物藥中提取目標(biāo)成分,如從蛇床子、桑白皮、茵陳蒿中提取活性成分。第46頁/共119頁
(四)升華法
將固體物質(zhì)受熱氣化,遇冷又凝結(jié)為固體的方法。樟木中的樟腦,茶葉中的咖啡因的提取。2-莰酮咖啡因第47頁/共119頁
1、將茶葉與95%乙醇回流2h;2、濾出茶葉,濃縮提取液至適當(dāng)體積;3、濃縮液與生石灰粉混合,攪成漿狀,用蒸發(fā)皿在蒸汽浴上蒸干,除去水份;4、在蒸發(fā)皿上蓋一張刺孔向上的濾紙,再在濾紙上罩一個大小適合且頸部塞有棉花的漏斗;5、用酒精燈隔石棉網(wǎng)加熱,適當(dāng)控制溫度,白色咖啡因在濾紙上結(jié)晶。實驗室提取咖啡因步驟:第48頁/共119頁
第49頁/共119頁升華第50頁/共119頁
借助機械外力的作用,將油脂從榨料中擠壓出來的過程。在壓榨過程中,主要發(fā)生的是物理變化,如物料變形、油脂分離、摩擦發(fā)熱、水分蒸發(fā)等。但由于溫度、水分、微生物等的影響,同時也會產(chǎn)生某些生物化學(xué)方面的變化,如蛋白質(zhì)變性、酶的鈍化和破壞、某些物質(zhì)的結(jié)合等。壓榨時,榨料粒子在壓力作用下內(nèi)外表面相互擠緊,致使其液體部分和凝膠部分分別產(chǎn)生兩個不同過程,即油脂從榨料空隙中被擠壓出來及榨料粒子變形形成堅硬的油餅。(五)壓榨法第51頁/共119頁
第二節(jié)天然產(chǎn)物的分離與精制一、溶劑萃取法1、溶劑分離法2、兩相溶劑萃取法第52頁/共119頁
1、溶劑分離法
采用三、四種不同極性的溶劑,由低級性到高級性分步進行分離。①正己烷→乙醚→甲醇→水②正己烷→二氯甲烷→甲醇→水第53頁/共119頁
一般極性順序(低到高):石油醚→CS2→CCl4→HCCl2CH2Cl→苯→CH2Cl2→CHCl3→乙醚→乙酸乙酯→丙酮→乙醇→甲醇→乙腈→水→吡啶→乙酸第54頁/共119頁
1)影響分離的因素①分離因子β,分配系數(shù)Kβ=Ka/Kb,Ka>Kb
K=CU/CL
CU、CL為被分離物質(zhì)在上相和下相中濃度
2、兩相溶劑萃取法
利用混和物中各成分在兩種互不相溶的溶劑中分配系數(shù)不同而達到分離的方法。第55頁/共119頁
根據(jù)β值的大小可決定分離采用的方法
β>100,簡單的一次萃取,可基本分離。β≈10,數(shù)次乃至10余次萃取,CCD法β≦2,100次以上萃取,DCCC法,HSCCC法β≈1,不能分離可以根據(jù)PC法計算β值,選擇理想的分離條件。第56頁/共119頁
紙色譜(PC),也叫紙分配色譜(PPC,PaperPartitionChromatography)
(γ為紙色譜定數(shù))Rfa、Rfb為A、B兩物質(zhì)在PC上的Rf值第57頁/共119頁
②pH值
對于酸性、堿性和兩性化合物,pH值可以改變它們的存在狀態(tài)(游離型、解離型),分配比受pH的影響。第58頁/共119頁
∵
HA+H2O=A-+H3O+pKa=pH-log[A-]/[HA]pH=pKa+log[A-]/[HA]HA達到99%解離時,pH=pKa+2HA達到99%游離時,pH=pKa-2第59頁/共119頁
2)酸堿性成分的分離---pH梯度萃取法
按酸堿性強弱的不同分離酸性、堿性、中性物質(zhì),改變pH值使酸堿成分呈不同狀態(tài)。如中藥大黃中的大黃酸、大黃素和大黃酚的分離第60頁/共119頁
大黃酸大黃素大黃酚酸性最強酸性其次酸性最弱溶于NaHCO3溶于Na2CO3溶于NaOH第61頁/共119頁
3)幾種逆流分配方法
逆流分溶法液滴逆流色譜高速逆流色譜第62頁/共119頁
①逆流分溶法(CCD法)
多次連續(xù)液-液萃取分離過程特點:條件溫和,樣品易回收,適用于中等極性、不穩(wěn)定物質(zhì)的分離。
實驗室萃取設(shè)備:1、分液漏斗2、克雷格逆流分布儀。第63頁/共119頁
克雷格逆流分布儀
把一系列的分液漏斗有效地排成鏈,重復(fù)進行系列的步驟:振搖(混合)、靜置、分離,多次重復(fù),以提高分離的塔板數(shù)。第64頁/共119頁
②液滴逆流色譜(DCCC)
液液分配色譜,流動相呈液滴形式垂直上升或下降,通過固定相,實現(xiàn)物質(zhì)的逆流色譜分配。特點:不易乳化,樣品可定量回收,分離效果好,特別適合于分離皂苷等水溶性成分。缺點:樣品處理量小。
第65頁/共119頁
液滴逆流色譜第66頁/共119頁
③高速逆流色譜(HSCCC)
通過特定的高速行星式旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力場作用,使無載體支持的液體固定相穩(wěn)定地保留在蛇形管內(nèi),并使流動相單向、低速通過固定相,實現(xiàn)連續(xù)逆流萃取分離物質(zhì)的目的。
用于各種物質(zhì)的分離,包括蛋白質(zhì)、酶、三萜、生物堿、皂苷等。第67頁/共119頁
4)液-液分配柱色譜
①正向色譜固定相極性大,如水、緩沖液等;流動相極性小,如氯仿、乙酸乙酯等載體:硅膠(含水一般大于17%),硅藻土、纖維素等。分離極性較大或水溶性成分,如苷類、糖、生物堿等。洗脫順序:極性小的物質(zhì)先被洗脫出來。第68頁/共119頁
4)液-液分配柱色譜
固定相極性小于流動相,如HPLC反相色譜柱、反相薄層色譜板。固定相:硅膠的硅醇基與烷基結(jié)合,如RP-2、RP-8、RP-18,親脂性:RP-18>RP-8>RP-2流動相(洗脫劑):MeOH-H2O;CH3CN-H2O洗脫順序:分離極性大的成分,極性大者先被洗脫出來。②反相色譜:第69頁/共119頁
固定相的表面修飾
第70頁/共119頁
三、根據(jù)物質(zhì)的吸附性差別進行分離---吸附色譜法
1、吸附分類物理吸附:無選擇性吸附,吸附-解吸附發(fā)生迅速,吸附劑如硅膠、氧化鋁、活性炭等;化學(xué)吸附:不可逆吸附,如堿性氧化鋁對酚酸性成分的吸附;酸性硅膠對生物堿的吸附等;半化學(xué)吸附:聚酰胺對酚酸類、醌類的氫鍵吸附。第71頁/共119頁
吸附原理:相似相吸
影響吸附過程的三要素:吸附劑(固定相)溶質(zhì)(被分離物質(zhì))溶劑(洗脫劑、展開劑、流動相)
第72頁/共119頁
2、硅膠、氧化鋁
極性吸附劑:載樣量大,吸附力強硅膠:有中性、酸性之分,適用于各類成分分離。氧化鋁:有中性、酸性、堿性之分,不適合于分離酸性成分,多用于分離生物堿。第73頁/共119頁
2、硅膠、氧化鋁
①被分離物質(zhì)吸附力與結(jié)構(gòu)的關(guān)系
被分離物質(zhì)極性大,吸附力強,難洗脫,Rf值小。官能團極性大小排列順序:-COOH>Ar-OH>R-OH>R-NH2、RNHR’、RNR’R’’>RCONRR’>RCHO>RCOR’>RCOOR’>ROR’>RH第74頁/共119頁
2、硅膠、氧化鋁
②溶劑(洗脫劑)的極性與洗脫力的關(guān)系洗脫劑極性越大,洗脫力越強;第75頁/共119頁
例:從黃花夾竹桃果仁中分離到七種強心苷成分,根據(jù)極性大小推測從硅膠柱上的洗脫順序。
名稱RR’黃夾苷ACHO(D-glc)2黃夾苷BCH3(D-glc)2黃夾次苷ACHOH黃夾次苷BCH3H黃夾次苷CCH2OHH黃夾次苷DCOOHH單乙酰黃夾次苷BCH3H單乙酰黃夾次苷BR’’=COCH3, 其它R’’=H第76頁/共119頁
答案:1:極性大→極性小,黃夾苷A>黃夾苷B>黃夾次苷D>黃夾次苷C>黃夾次苷A>黃夾次苷B>單乙酰黃夾次苷B2:從硅膠柱上被洗脫下來的順序:極性小的先被洗出,極性大的后被洗出。第77頁/共119頁
3、活性炭----非極性吸附劑
①吸附力與結(jié)構(gòu)的關(guān)系分子量大者>分子量小者芳香族>脂肪族,活性炭和芳香族均有平面型分子的緣故。含OH、COOH、NH2多者>少者第78頁/共119頁
3、活性炭----非極性吸附劑
②溶劑的洗脫力
吡啶>15%酚/醇>7%酚/H2O>醇>含水醇>H2O黃酮、生物堿的富集,糖的分離,脫色等。③應(yīng)用第79頁/共119頁
4、聚酰胺(Polyamide)
由己酰胺聚合成的一類高分子化合物。分離原理:主要通過酰胺與酚、酸、醌等化合物形成氫鍵,吸附能力取決于氫鍵的強弱。第80頁/共119頁
4、聚酰胺
①吸附能力與化合物結(jié)構(gòu)的關(guān)系a.形成氫鍵的基團數(shù)目越多,吸附力越強;第81頁/共119頁
4、聚酰胺
b.形成分子內(nèi)氫鍵者,吸附力減弱;c.分子中芳香化程度高,則吸附性增強;反之,則減弱;第82頁/共119頁
4、聚酰胺②溶劑洗脫能力強弱
尿素水溶液>二甲基甲酰胺>甲酰胺>NaOH水溶液>丙酮>甲醇>水第83頁/共119頁
③聚酰胺色譜的應(yīng)用4、聚酰胺
聚酰胺對一般酚類、黃酮類化合物的吸附是可逆的(鞣質(zhì)例外),分離效果好,吸附容量大,特別適合于該類物質(zhì)的制備與分離。也可用于生物堿、萜類、甾體、糖類、氨基酸等其它極性與非極性化合物的分離;聚酰胺對鞣質(zhì)的吸附特別強,近乎不可逆,特別適合于植物粗提物的脫鞣處理。第84頁/共119頁
二、沉淀法
在提取液中加入某些溶劑使產(chǎn)生沉淀,以獲得有效成分或除去雜質(zhì)的方法。1、乙醇沉淀法2、酸堿沉淀法3、鉛鹽沉淀法第85頁/共119頁
濃提取液中的有效成分在乙醇中不溶或溶解度小。如:淀粉、樹膠、蛋白質(zhì)、某些多糖。1、乙醇沉淀法特別適合于多糖的分離多糖。第86頁/共119頁
第87頁/共119頁
第88頁/共119頁
如:內(nèi)酯類化合物不溶于水,但遇堿開環(huán)生成羧酸鹽而溶于水,酸化又析出。2、酸堿沉淀法
利用某些成分在酸(或堿)中溶解,又在堿(或酸)中沉淀的性質(zhì)達到分離的方法。第89頁/共119頁
蛔蒿中提取驅(qū)蛔有效成分山道年
蛔蒿粉末用石灰乳調(diào)勻,加熱水提取,山道年成為山道年酸鈣被水提出,水提取液過濾濃縮后,加酸酸化,山道年沉淀析出,濾集,用乙酸重結(jié)晶可得純品。第90頁/共119頁
生物堿不溶于水,遇酸生成鹽而溶于水,堿化又重新生成游離生物堿。第91頁/共119頁
生物堿沉淀劑可形成不溶性復(fù)鹽而析出。如雷氏銨鹽NH4[Cr(NH3)2(SCN)4]
陳皮甙,黃芩甙等均可用酸堿沉淀法制備。R=葡萄糖醛酸第92頁/共119頁
3、鉛鹽沉淀法
中性Pb(Ac)2或Pb(OH)Ac在水或稀醇中,能與多種成分生成難溶的鉛鹽或絡(luò)鹽沉淀,利用此性質(zhì)使有效成分與雜質(zhì)分離。
中性醋酸鉛可沉淀:有機酸、蛋白質(zhì)、氨基酸、鞣質(zhì)、樹脂、酸性皂甙等。
堿性醋酸鉛可沉淀除上述外,另加醇性羥基、酮基、醛基、中性皂甙、異黃酮、糖類。第93頁/共119頁
將鉛鹽懸浮于新溶劑中,通入H2S,使其分解為PbS,得有效成分。
也可用H2SO4、Na2SO4、H3PO4、Na3PO4脫鉛。脫鉛第94頁/共119頁
三、鹽析法
在有效成分提取液中,加入無機鹽使溶解至一定濃度或達飽和狀態(tài),可使某些成分在水中的溶解度降低,析出沉淀與水溶性大的雜質(zhì)分離。常用鹽:NaCl、Na2SO4、MgSO4、(NH4)2SO4例:三七水提取液中,加MgSO4到飽和狀態(tài),三七皂甙即可沉淀析出。
三顆針中提取黃連素,加NaCl飽和,小薜堿粗品析出。第95頁/共119頁
四、透析法
利用小分子物質(zhì)在溶液中可通過半透膜,大分子則不能通過半透膜的性質(zhì)進行分離的方法。
如分離純化皂甙、蛋白質(zhì)、多肽、多糖等大分子時,用此法可除無機鹽、單、雙糖等小分子雜質(zhì)。
透析膜的膜孔有大有小,視具體情況而選擇,常用透析膜:動物性膜、火棉膠膜、硫酸紙膜、玻璃紙膜等。第96頁/共119頁
五、結(jié)晶、重結(jié)晶和分步結(jié)晶六、層析法1、柱層析2、薄層層析3、紙層析4、凝膠層析(又稱凝膠過濾、分子篩過濾、阻滯擴散層析、排阻層析等)第97頁/共119頁
4、凝膠層析(GelPenetrationChromatography,GPC)
①葡聚糖凝膠
交聯(lián)葡聚糖是由一定平均分子量的葡聚糖和交聯(lián)劑(一般為環(huán)氧氯丙烷)以醚橋的形式互相交聯(lián)形成的三維空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)高分子材料,是水不溶性的白色球狀顆粒,酸性環(huán)境能水解,堿中穩(wěn)定。
在樣品通過一定孔徑的凝膠固定相時,由于流經(jīng)路徑的不同,使不同相對分子量的組分得以分離的方法。第98頁/共119頁
表面有孔隙,其大小決定于聚糖與交聯(lián)劑的配比及反應(yīng)條件。
商品型號即按凝膠的交聯(lián)度大小分類,并以吸水量來表示,英文字母G代表葡聚糖凝膠,后面的數(shù)字表示每克凝膠吸水量,再乘以10的值,G-25的吸水量為每克2.5ml。
交聯(lián)度大→網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)越緊密→孔隙越小→吸水膨脹越少。第99頁/共119頁
型號吸水量(ml/g)床體積(ml/g)分離范圍最小溶脹時間肽與蛋白質(zhì)多糖室溫沸水G-101.02~3小于700小于70031G-151.52.5~3.5小于1500小于150031G-252.54~61000~5000100~500062G-505.09~111500~3萬500~1萬62G-757.512~153000~7萬1000~5萬243G-1001015~20400015萬1000`10萬485G-1501520~305000~40萬1000~15萬725G-2002030~405000~80萬1000~20萬725凝膠的型號與使用范圍第100頁/共119頁
②層析原理
絕大部分在水溶液中進行,凝膠顆粒在適當(dāng)溶劑中浸泡,待充分膨脹后裝入層析柱,加樣后用同一溶液洗脫。在洗脫過程中,較小的分子滲入凝膠,較大的分子隨溶液流動,分子量小的物質(zhì)(阻滯作用大)可通過凝膠網(wǎng)孔進入粒子內(nèi)部,然后擴散出來,故流程長,移動速度慢,后流出色譜柱,分子量大的物質(zhì)沉凝膠粒子間孔隙,隨洗脫液移動,流程短,移動速度快,先流出色譜柱。第101頁/共119頁
不同的化合物由于其大小差異,在流經(jīng)GPC柱時,不同分子量的化合物流經(jīng)體積不同(大分子不能或難以進入凝膠網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的內(nèi)部,直接從凝膠顆粒之間穿過,保留時間短;而小分子恰恰相反,保留時間較長)而得以分離。第102頁/共119頁
常用術(shù)語Vt——床體積,凝膠裝柱以后,柱床所占的體積。Vo——外水體積,柱床內(nèi)存在于凝膠外面的水相體積。Vi——內(nèi)水體積,凝膠顆粒內(nèi)部所含的水相體積。Vg——凝膠本身體積。相互關(guān)系:Vt=Vo+Vi+VgVe——洗脫體積,自樣品加入時算起,至流出組分最大濃度出現(xiàn)時,所流出的體積。第103頁/共119頁
同一類型化合物,洗脫特征與組分分子量有關(guān)。
Ve=K1-K2logM
說明不同組分流經(jīng)凝膠柱時,按分子量大小順序流出,分子量大的,洗脫體積小,最先流出,當(dāng)條件固定時,Ve重現(xiàn)性很好。
按此特性可測大分子物質(zhì)的分子量。第104頁/共119頁
用已知分子量的物質(zhì)分別相繼上柱(5mg),流出液按每管2~4ml收集,通過硫酸蒽酮顯色,再經(jīng)紫外檢測,分別求得洗脫體積Ve。再用藍色葡聚糖測出柱床的外水體積Vo,按Ve/Vo與分子量對數(shù)關(guān)系作圖,得標(biāo)準(zhǔn)曲線,最后將待測物質(zhì)分子量用少水溶解上柱,在同樣條件下測定Ve,根據(jù)Ve/Vo,查標(biāo)準(zhǔn)曲線,測得物質(zhì)分子量。局限性:
1、要有標(biāo)準(zhǔn)樣。
2、不同的待測物質(zhì)要有不同的標(biāo)準(zhǔn)樣。第105頁/共119頁
操作技術(shù):溶脹:不同凝膠溶脹時間不一樣,G-100室溫下最小水化時間72h,除微顆粒。目的:充分吸水,各孔隙舒張,以利于物質(zhì)分子通過。裝柱:柱內(nèi)加少量洗脫液,排除底部氣泡,然后將凝膠漿倒入,讓其自然沉降,打開出口,柱床表面不再下沉即緊密。裝好的柱應(yīng)不含氣泡,柱床表面平坦。第106頁/共119頁
平衡:用3倍床體積洗脫液讓柱平衡流動2-3天,至流速恒定。加樣:平衡后,床表面應(yīng)有1~2cm的洗脫液,用吸管沿柱壁加入,打開出口,當(dāng)上面液體剛好全部滲入柱內(nèi)時,滴加洗脫液,注意不能振動床表面。
上樣品要體積小,濃度大,這樣峰形好。第107頁/共119頁
洗脫:一般用水和電解質(zhì)溶液,如酸、堿、鹽的溶液及緩沖溶液。加入5cm以上洗脫液時,可接高位瓶中的洗脫液,洗脫分階段洗脫和梯度洗脫收集:分部收集器收集。檢出:蛋白質(zhì)、核苷酸、多肽用紫外光譜儀在280nm、260nm、230nm測吸光度值,以樣品體積(或管數(shù))為橫座標(biāo),吸光度為縱座標(biāo),畫出洗脫曲線。第108頁/共119頁
1、氣
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