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天然植物提取分离技术概况

编辑:管理员    发布时间:2016/7/4 17:18:08

天然植物提取分离技术概况

    天然产物中具有生理活性的物质往往含量甚微,难于富集,且提取对象体系复杂,大分子与小分子、生命与非生命物质共存,这就使得新的分离技术的不断产生和发展。传统的提取天然产物方法为,采用水或有机溶剂将目标产物从大的动植物组织中提取出来。比如浸提法,又可分为煎煮法、浸渍发、渗流法。煎煮法即将原料加水煮汁,适用于有效成分能溶于水,对湿、热均稳定且不易挥发的原料,但煎出液中杂质较多,不易过滤,一些不耐热及挥发性成分在煎煮过程中易被破坏或挥发损失;浸渍法是将原料用适当的溶剂在常温或湿热条件下浸泡出有效成分,操作时间长,浸出溶剂用量大,效率差,不适用于有效成分含量低的原料;渗流法效果比浸渍法好,但同样溶剂用量大,且对原料的粒度及工艺要求较高。

    目前研究较多的天然产物提取方法主要有以下几种:

    (1)超临界流体萃取(Supercritical fluid extraction SFE )

    超临界流体萃取是利用处于临界压力和温度以上的流体具有特异增加的溶解能力而发展出来的化工分离新技术。超临界流体萃取的优点是操作条件相对温和,不易破坏有效成分的活性,无溶剂残留,常用的超临界萃取剂是二氧化碳。如任某等对超临界提取植物油脂进行综述,讨论了原料物性、萃取压力、萃取温度、萃取时间以及夹带剂等因素对植物油脂提取率的影响:Pando等采用超临界CO2萃取桃仁油,在温度为40~50 ℃萃取压力为15.0~19.8 MPa,乙醇为夹带剂,桃仁油的萃取得率为索式提取的70%; Poletto等采用超临界CO2从茵香籽中萃取茵香油;Fornari等采用超临界流体技术从不同的中草药植物中提取香精油,对萃取压力、温度、夹带剂及精馏方法进行了讨论。尽管超临界CO2萃取有它的优势,但它的广泛应用也存在局限,因二氧化碳的极性较弱,只适合挥发油、小分子菇类、部分生物碱的提取,对极性较大的物质提取有一定的限制。此外,超临界流体萃取的分离过程在高压下进行,设备一次性投资较大,在实际应用过程,应充分考虑其经济性能。

    (2)微波辅助萃取(Microwave assisted extraction } MAE )

    微波辅助萃取是利用微波能使得物料内部迅速被加热,使物料变结构松散的同时加快了体系的传质作用,作用时间短,在数秒至几分钟之内完成,效率高。白某等[研究了微波辅助从玉米须中提取黄酮的提取工艺,提取剂为s0%乙醇,提取温度70℃,提取8 min后,黄酮提取率可达1.13%,与加热浸提法相比,时间缩短约9/10,提取率提高约11 %; Juki某采用微波辅助从樱桃中提取花青素及酚酸类物质;Liu等采用微波辅助从丹参中提取丹参酮,使用95%乙醇为溶剂,固液比为10:1 t (mL /g),微波作用2 min,其提取效果优于传统提取24 h、超声辅助提取45 min索式提取90 min; Pan等采用微波辅助从甘草中提取甘草酸,使用50%~60%乙醇为溶剂,添加1%的氨水,微波作用时间4~5 min,并与热回流提取、索式提取以及超声辅助提取进行比较。

    (3)超声辅助萃取(Ultrasound-assisted extraction UAW)

    超声辅助萃取是利用超声的空化效应,使物质内部微气核在超声场中震动,使得细胞破裂,有效成分能更好的溶出。潘某等研究了超声辅助从豆渣中提取大豆膳食纤维,在超声温度50℃,间歇超声50 min后,提取率达92.11%,研究表明超声辅助在提高大豆膳食纤维提取率的同时,还对其加工性能有很好的改进作用;Ying等采用超声辅助从桑叶中提取多糖,超声提取条件为,超声功率60w,温度60℃、固液比15:1 (mL/g)、提取时间20 min,并与微波辅助提取进行对比,结果表明超声辅助提取多糖具有更高的提取率;Khan等研究了采用超声辅助从橘皮中提取多酚,并采用响应面法优化了提取条件,提取所得总酚含量在70.3~205.2 mg之间;Hossain等采用超声辅助从马郁兰中提取抗氧化活性成分,并用响应面曲线法优化了提取工艺。

      (4)色谱分离

    目前,基于迅速发展起来的生物技术,各种色谱分离方法先后应用于天然产物的分离研究。用于分离水溶性成分的各种离子交换树脂、大孔树脂等;由常规的柱色谱发展到应用低压的快速色谱、逆流液滴分溶色谱(DCCC)、高效液相色谱(HPLC)和气相色谱等。色谱分离所需样品量少、分离效率高,能对多组分同时分析,但一般处理量较小,对极性相差不大的组分分离效果不佳,操作周期较长。

    综上所述,尽管目前可以运用超临界、微波辅助及超声辅助等方法提高有效成分提取率,缩短提取时间,可以运用高效的分离和分析手段来分离和确定一个天然化合物的结构,并且可以通过化学合成法合成部分目标物,但仍然不能以一种非常有效、真正低成本的方式大量制备人们所需要的有效成分。因此,迫切需要开发适合于大规模生产,设备简单,低成本,高效的提取分离技术。

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