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中藥提取工藝技術理論教材doc(編輯修改稿)

2024-08-11 04:15 本頁面
 

【文章內容簡介】 果。常用的中藥溶媒有水、乙醇、乙醚、丙酮、氯仿、植物油等。另外溶劑的極性、黏度等物性影響到植物組織中不同物質的浸出速度和溶出度。例如水和乙醇是最常用的溶劑,不同濃度的混合溶液對中藥材的浸出效果影響很大。(1) 水 極性大,溶解范圍廣,價格便宜。藥材中的多種成分如生物堿類、苦味質、有機酸鹽、蛋白質、糖、樹膠、色素、多糖類(果膠、黏液質、菊糖、淀粉等),以及酶和少量的揮發(fā)油都能被水浸出。其缺點是選擇性差,容易浸出大量無效成分,給制劑帶來困難。浸出液難于過濾、制劑色澤不佳、易于霉變、不易儲存等。而且也能引起一些有效成分(如某些甙類)的水解或某些化學變化。 傳統(tǒng)煎煮工藝大多不加選擇地用水煎煮浸出,提取劑型主要是煎劑或稱湯劑,另有少數(shù)酒劑。藥材中有許多有效成分是非極性的脂溶性或醇溶性的化合物,其水溶解度比較低或不溶于水,這類有效成分在水煎煮或水浸的條件下很難都被浸出。特別是在處理復方制劑時,即使有一些水溶性物質的增溶作用,可以使一部分脂溶性有效成分被浸取出來,但收率不高,浪費很大。 要根據(jù)工藝要求決定水質的高低,如果生產(chǎn)浸膏、水煎劑等一些簡單提取藥物,水中的雜質有可能進入產(chǎn)品,就一定要用經(jīng)過處理的軟化水。如果生產(chǎn)注射針劑,則水質要求更高一些。如果浸出用水的雜質不能進入產(chǎn)品中,則不必要用軟化水,否則將提高生產(chǎn)成本。 (2)乙醇: 乙醇為半極性溶劑,溶解性能介于極性與非極性溶劑之間。乙醇能與水以任意比例混合,醇濃度愈高,極性越弱。各種藥材的化學成分在乙醇中的溶解度隨乙醇的濃度而變化,故經(jīng)常利用其不同濃度間選擇性地浸出有效成分。乙醇含量在90%以上時,用來浸取揮發(fā)油、有機酸、樹脂、葉綠素等;乙醇含量在50%~70%時,適于浸提生物堿、甙類等;乙醇含量50%以下,適于浸取苦味質、蒽醌類化合物;乙醇濃度在40%以上時,能延緩許多藥物的水解,增加制劑的穩(wěn)定性;乙醇含量達20%以上具有防腐作用。 作為溶媒,乙醇的缺點在于價格較貴,具揮發(fā)性、易燃性,生產(chǎn)中應注意安全防護。 (3)乙醚: 乙醚是非極性的有機溶劑,微溶于水(1:12)??膳c乙醇及其他有機溶劑任意混合,其溶解選擇性較強,能夠溶解樹脂、游離生物堿、脂肪、揮發(fā)油、某些甙類。大部分溶解于水中的有效成分在乙醚中均不溶解。極易燃燒,價格昂貴,通常用于浸取后的提純精制。 (4)氯仿: 氯仿也是非極性溶劑,在水中微溶,與乙醇、乙醚都能任意混溶。能溶解生物堿、甙類有效成分。有強烈的藥理作用,故在浸出液中應盡量除去。 (5)脂肪油:脂肪油為典型的非極性溶劑,能溶解揮發(fā)油、樹脂、油樹脂及一些醇、醛、酸類、游離生物堿等成分。脂肪油浸出范圍不廣,且黏度較大,除能溶解少數(shù)干燥藥材中的有效成分外,一般不用脂肪油作浸提溶劑。常用的有麻油、花生油、豆油及棉子油等。(6)甘油與丙二醇:甘油能與乙醇或水相混溶,不能與氯仿、乙醚及脂肪油相混溶,溶解范圍雖然不及水和乙醇,但仍為一種良好溶劑??扇芙鈮A、大多數(shù)的鹽類、鞣質等成分,也能溶解樹膠、可溶性碳水化合物、淀粉等無效物質。甘油黏度大,很少直接用于浸提藥材,將甘油加于最初的少量溶劑中(水或醇)可增加鞣質的浸出穩(wěn)定性。丙二醇的性質與甘油相似,但黏度稍小,能與水、乙醇混溶,并可溶解于乙醚或丙酮、氯仿中。刺激性與毒性甚小,是優(yōu)于甘油的常用溶劑,能溶解多種有機藥物,如性激素、維生素A或D、大多數(shù)生物堿和局部麻醉藥等。丙二醇與水等比例混合液能阻止藥物的水解,因而增加了某些藥物的化學穩(wěn)定性。除此之外,尚有丙酮、石油醚也可作為輔助溶媒使用,常用于藥材的脫水或脫脂,都具有較強揮發(fā)性和易燃性,且有一定的毒性,故應從最后制劑中除去。 浸提輔助劑:為提高浸提效能,增加浸提成分的溶解度,增加制劑的穩(wěn)定性,以及去除或減少某些雜質,特于浸提溶劑中加入浸提輔助劑。常用的浸提輔助劑有酸、堿、甘油及表面活性劑等。(1) 酸:浸提溶劑中加酸的主要目的,一是促進生物堿的浸出,提高部分生物堿的穩(wěn)定性;二是使有機酸游離,便于用有機溶劑浸提,除去酸不溶性雜質等。常用的酸有硫酸、鹽酸、醋酸、酒石酸、枸櫞酸等。通常使用10%以下的稀酸操作,在于維持需要的pH值,否則會導致成分的破壞或水解。為發(fā)揮加酸的最好效能,較好地控制其用量,往往能將酸一次加于最初的少量浸出溶劑中。當酸化溶劑用完后,繼續(xù)使用單純的溶劑,完成浸的操作。例如,%枸椽酸所制得的黃連流浸膏中,小檗堿含量、穩(wěn)定性優(yōu)于單用水浸提者。動物生化制劑浸提時,pH值的影響更為顯著。(2)堿:堿的應用不如酸普遍,加堿的目的是增加皂甙、有機酸、黃酮、蒽醌和某些酚性成分的溶解度和穩(wěn)定性。在含有生物堿的浸取液中加堿可以使生物堿游離,便于后續(xù)的萃取。例如在浸提甘草時加入少許氨水,能使甘草酸形成可溶性銨鹽,保證甘草酸的完全浸出。再如浸提遠志時,若在水中加入少量氨水,可以防止遠志酸性皂甙水解,產(chǎn)生沉淀。但堿性水溶液亦能溶解樹脂酸、某些蛋白質,使雜質增加。加堿操作與加酸相同。常用的堿為氫氧化銨(氨水),因為它是弱堿,對成分的破壞較弱,易于控制其用量,且加熱后即可除去,不產(chǎn)生殘留。有時也選用碳酸鈣、氫氧化鈣、碳酸鈉等。碳酸鈣為不溶性的堿劑,能除去很多雜質,如鞣質、有機酸、樹脂、色素等,使用比較安全,在浸提生物堿或皂甙時常用。氫氧化鈣與碳酸鈣作用相似,只是微溶于水,而且堿性稍強。碳酸鈉有較強的堿性,只限用于某些穩(wěn)定的有效成分的浸提。(3)表面活性劑:適宜的表面活性劑能潤濕增溶,降低藥材與溶劑間的界面張力,使?jié)櫇窠亲冃?,促進溶媒對藥材的潤濕滲透。表面活性劑非離子型、陽離子型、陰離子型幾種,選用原則視藥材與溶媒而定。非離子型表面活性劑,與藥物有效成分不起化學反應,且毒性較小;陽離子型表面活性劑的鹽酸鹽等有助于生物堿的浸出;陰離子型表面活性劑對生物堿有沉淀作用,故不適于生物堿的浸取。對表面活性劑的研究與使用是現(xiàn)階段中藥現(xiàn)代化的重要內容之一,能比較明顯地提高浸出效果,但也使浸出液中雜質增加,總體上還是新興技術,對浸取的影響有待于進一步地研究。 浸出條件: 概述:在傳統(tǒng)中藥的制劑要求中,無論是規(guī)模生產(chǎn)還是家庭用藥,都經(jīng)常遇到這樣的煎煮工藝要求,規(guī)定將組方中各種飲片予以粉碎,然后置于鍋內煎煮若干次,通常為2~3次,第一次1h,第二次半小時,第三次20min,三次煎出液合并后過濾濃縮成膏。在這個過程中沒有明確飲片粉碎到什么程度?煎煮時具體用多少水?為什么煎煮2~3次?其有效成分或煎出浸出物收率有多少?這實際上是根據(jù)傳統(tǒng)工藝經(jīng)驗所做的規(guī)定,缺乏科學實驗依據(jù),在現(xiàn)代大規(guī)模中藥浸取生產(chǎn)要求下,應通過浸出工藝實驗選擇浸出條件。在浸出生產(chǎn)過程中,各種浸出條件,如浸出溫度、浸出時間、操作壓力、浸出液的流速、浸出方法、浸出液系數(shù)等,每項操作、每項參數(shù)都要力爭在最好的或較好的條件下進行浸出生產(chǎn),才能確保使生產(chǎn)能得到高收率和高質量的產(chǎn)品。選擇工藝條件,一要根據(jù)被生產(chǎn)的品種處方,查閱有關的文獻資料,要根據(jù)各種藥材的器官組織和細胞組織特性,藥材的主要組成成分和成分的物理化學性質,各種藥材和相關處方的前人浸出工藝的實驗研究報告,選擇較佳的物料參數(shù)和工藝參數(shù)制定生產(chǎn)工藝,但這只是較好而不是最好的工藝條件;二要對某些浸出條件進行實驗研究,在實驗研究的基礎上,篩選最優(yōu)浸出條件,制定最理想的浸出工藝流程。 浸出溫度:浸出溫度越高,則藥材中化學成分的擴散速度越快。因為溫度升高能使植物組織軟化,促進膨脹,增加可溶性成分的溶解的擴散速度。而且溫度適當升高,可使細胞內蛋白質凝固破壞,殺死微生物,有利于浸出制劑的穩(wěn)定性。但是中藥材中有效成分大多是不耐熱成分或揮發(fā)性成分,生物活性極易受到破壞,浸取溫度高會使之分解、變質或揮發(fā)散失。例如浸取鞣質時,若溫度超過100186。C,部分鞣質分解,收率反而降低。同時高溫度浸取時無效雜質增多,冷卻后會出現(xiàn)沉淀或渾濁,影響制劑質量和穩(wěn)定性。因此浸提過程中,浸出溫度以較低度為好。近年來新中藥制劑已廣泛使用新型提取方法,例如超聲提取、微波提取、冷滲濾法等,但是傳統(tǒng)劑型的浸出還是以煎煮者為多,絕大部分都是在水的沸點100186。C下煎煮,需要根據(jù)具體情況加以改進。實踐證明,在用水做浸出溶劑時,把浸出溫度控制在60~80186。C的范圍內最為適當,因為:①在這樣的溫度條件下可使藥材細胞內的原生質變性凝固,易于浸出;②能抑制微生物的生命活動,避免微生物的污染和發(fā)酵;③最主要的是增加被浸出物的浸出速度。單從增加被浸出物的分子動能來看,浸出溫度越高越好,但是溫度過高又要產(chǎn)生上述有效成分被破壞的不利后果。同時過多的大分子物質會進入浸出液,當溫度達到80 186。C以上時,它就會水解成可溶性膠體物質進入浸出液,增加浸出液的黏度,給后續(xù)分離過濾造成很大的困難。如果被浸出的是新鮮藥材,更需要控制浸出溫度。因為中藥材大部分是植物的營養(yǎng)器官或儲藏器官,其有效成分實際上是以溶液的形式存在于細胞內的,細胞的外圍是由一層主要由纖維素、半纖維素和果膠質組成的細胞壁,壁內是原生質和細胞液,藥材的有效成分也都在其中。當在溫度加熱到60~80186。C進行浸出時,細胞中的原生質便脫水收縮,凝聚變性,脫離細胞壁,從而失去其生理功能。這時有效成分和許多水溶性物質極易滲透到細胞外的浸出液中,產(chǎn)生了有利于浸出的條件。有兩種方法選擇浸出溫度。一是在查閱了有關資料的基礎上,根據(jù)藥材有效成分的穩(wěn)定性和物理化學性質選擇,有效成分不穩(wěn)定的和在浸出溶劑中溶解度高的,或容易被浸出的,要使用冷浸法或低溫浸取法,對有效成分遇熱比較穩(wěn)定或在低溫下難以浸出的要用加熱浸出的方法。二是進行實驗研究,根據(jù)浸出速度、浸出物的純度、質量及其成本情況,做出科學選擇。一般中藥的浸出溫度都在100186。C以下,同時浸出溫度還受溶劑沸點限制。在藥材耐熱允許的情況下,一般在沸點溫度下或接近于沸點的溫度條件下進行比較有利。因為在無攪拌時,沸騰狀態(tài)下,固液兩相具有較高的相對運動速度,使得擴散邊界層更薄或更新較快,從而有利于加速浸出速度。但是在逆流浸出的條件下,沸騰狀態(tài)下使固液兩要產(chǎn)生無規(guī)則運動,結果產(chǎn)生了“返混”現(xiàn)象,對浸出過程不利。 浸出時間的選擇:浸出是一個溶劑滲透進藥材的細胞組織、產(chǎn)生可溶物質的溶解和可溶物質向藥材外或細胞外溶劑中擴散的過程。當細胞內溶液和藥材外或細胞外溶劑中的溶質濃度達到平衡狀態(tài)時,即已達到擴散平衡的狀態(tài),達到擴散平衡狀態(tài)的過程就是一次浸出過程的完成。這個過程所需要的時間,就是浸出所需要的時間。這個時間的長度應該由實驗來測定。浸出條件越好,則這個時間越短,浸出速度越快。被浸出物質在不同的浸出時間內其浸出量是不同的。開始時由于藥材內部和浸出溶劑之間的濃度差比較大,擴散速度快、浸出速度也較快。隨著時間的延長,濃度差趨于縮小,浸出速度逐漸降低,最終達到擴散平衡狀態(tài),浸出也就停止了。在實際浸取過程中要控制浸出時間,不一定要達到完全擴散平衡狀態(tài)才結束,因為一方面浸出時間越長,則浸出物的浸出越充分、越徹底,從表面上看似乎是有利的,另一方面,當藥材中被浸出物的含量降低到一定程度后仍然延長浸取過程,則此后實際得到的有效物質是極少的,反而使各方面消耗增加,設備利用率降低。有效成分長時間受熱會導致生物活性的破壞,大量雜質成分溶出,結果得不償失。因此浸出時間要控制適當,要根據(jù)具體情況而有所伸縮。要選擇有效成分的擴散接近平衡狀態(tài)時,即結束浸出,重新加入溶劑進行下一次浸出。浸出時間的長短制約生產(chǎn)設備的利用率、生產(chǎn)周期、設備的生產(chǎn)能力等很多方面。傳統(tǒng)中藥的煎煮浸出和浸漬浸出時間較長是中藥提取生產(chǎn)速度低、設備周轉速度慢、經(jīng)濟效益差的重要因素之一。提高浸出速度是提高生產(chǎn)能力的主要因素,如果使用科學方法,經(jīng)過實驗研究,選擇適當?shù)闹兴幉姆鬯槎?,使所用的溶劑和浸出溫度等各種浸出生產(chǎn)條件的匹配比較合適,可以使浸出生產(chǎn)流水線化,可以大大提高浸出生產(chǎn)的速度和能力。 浸出的操作壓力:傳統(tǒng)中藥生產(chǎn)采用的煎煮是在常壓沸點下進行的。對溶劑較難于滲進藥材內部的浸出(大部分中藥用于這類情況),提高壓力有利于浸出過程。在較高壓力下,可能使藥材內部的某些細胞壁破壞,加速潤濕滲透過程,使藥材組織內部的毛細孔更快地充滿溶劑,從而有利于后續(xù)的溶質擴散,形成濃浸出液,與周圍的溶劑之間產(chǎn)生濃度差。但對易于滲透的藥材,也就是藥材組織內易于充滿溶劑,浸出過程主要由擴散過程所控制,在這種條件下,加大壓力對提高浸出速度的作用就不那么顯著。另一方面,有些場合減壓操作有利于浸出。某些中藥材組織內部的毛細孔內可能有惰性氣體難于排出,此時減壓反而有利于這些氣體的排除和溶劑的浸潤滲透,提高藥材浸潤度。減壓操作還可以降低溶液的沸點,在相對低的溫度下獲得溶液的沸騰狀態(tài),取得浸取時要求的擾亂邊界層的特殊效果,在一些回流浸取方法下可以采用,但此時需視溶媒性質而定。 溶媒用量與提取次數(shù):溶媒選定后,溶媒用量和提取次數(shù)對提取效果也有很大影響,對浸取物的質量和收率以及能耗有極大影響。溶媒用量的原則如下:① 要保證有效成分的充分浸出,即收率要高,而且要使不同批號的同品種藥品浸取液質量趨于一致;② 出液系數(shù)盡量小。否則因為浸出液體積大,將會增加生產(chǎn)設備容積和廠房空間和面積,增加動力消耗,后續(xù)分離濃縮的能耗過大,提高生產(chǎn)成本。在中藥浸出生產(chǎn)過程中,要用最少量的溶劑,得到最高的浸出藥量。通過固定藥液量控制加水量,即藥液量=加水量—方藥總吸水量—蒸發(fā)量,所以只要解決方藥總吸水量和蒸發(fā)量再由固定的煎藥液量,就可得出提取時的加水量,首次提取時的藥液量應大于有效溶質溶解所需的液量。對于具體的提取設備,單位時間的水蒸發(fā)量是可知的,單位方藥飲片的吸水量也可通過實驗測定。顯然,在定量溶媒的情況一,多次提取較一次提取可提高浸出率。但不適當?shù)卦黾哟螖?shù)對生產(chǎn)又將增加能耗,而且溶媒用量和提取次數(shù)還受藥材性質和狀態(tài)的影響。如人參提取3次,總固體物已達95%以上,五味子不粉碎提3次,總固體物量還不如粉碎后提1次。溶媒用量和提取次數(shù)對不同的藥材是需要用實驗來確定的。 提取操作的pH值:浸的過程中,除根據(jù)各種被浸出物質的理化性質選擇適宜的溶劑外,提取溶劑的pH值與浸提效果有密切關系。在中藥材浸提過程中,往往根據(jù)需要調整浸取溶劑的pH值,以利于某些有效成分的提取,如用酸性溶媒提取
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