天然產(chǎn)物提取工藝學(xué)簡介：資源、環(huán)境與持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略問題已成為人類社會所面臨的全球性熱點問題，要求精細(xì)、高效利用生物資源。吾國生物資源豐富，每種生物又由多種物質(zhì)組成，它們都屬于動物、植物、昆蟲、海洋生物及微生物主代謝和次代謝的化學(xué)物質(zhì)，也叫天然產(chǎn)物，這就構(gòu)成了豐富多彩的天然產(chǎn)物資源。

  常溫超高壓技術(shù)

  高壓生物化學(xué)研究已經(jīng)證明：壓力達(dá)到一定值，蛋白質(zhì)、多糖（淀粉、纖維素）等有機大分子會發(fā)生變性，但生物堿、低聚糖、甾、萜、苷、揮發(fā)油、維生素等小分子物質(zhì)則不發(fā)生任何變化。

  在高壓生物化學(xué)的研究中還證明了：高壓滅菌的機理是，壓力作用于微生物，使細(xì)胞壁變性、破裂，細(xì)胞內(nèi)容物外泄，從而使微生物致死。在肉、魚、水果、蔬菜的高壓加工中也證實了細(xì)胞的這種變化。

  超高壓提取就是利用了超高壓對生物材料的這種作用實現(xiàn)有效成分提取的。植物細(xì)胞壁上有很多微孔，因此我們可以把植物細(xì)胞壁看作是由許多微孔組成的薄膜。當(dāng)植物細(xì)胞處于溶劑中時，溶劑將通過這些微孔進入細(xì)胞內(nèi)部。

  超聲波提取技術(shù)

  超聲波是一種高頻率的機械波。超聲場主要通過超聲空化向體系提供能量。頻率范圍在15-60kHz的超聲，常被用于過程強化和引發(fā)化學(xué)反應(yīng)，超聲波在天然產(chǎn)物有效成分提取等方面已有了一定作用。其原理主要是利用超聲的空化作用對細(xì)胞膜的破壞，有助于有效成分的溶出與釋放，超聲波使提取液不斷震蕩，有助于溶質(zhì)擴散，同時超聲波的熱效應(yīng)使水溫基本在57℃，對原料有水浴作用。超聲波提取與傳統(tǒng)的回流提取、索氏提取發(fā)比較，具有提取速度快、時間短、收率高、無需加熱等優(yōu)點。已被許多天然產(chǎn)物分析過程選為供試樣處理的手段。

  微波輔助提取技術(shù)

  微波是一種非電離的電磁輻射。微波輔助提取（Microwave Assisted Extraction，MAE）是利用微波能來提高萃取率的新發(fā)展起來的技術(shù)。被提取的極性分子在微波電磁場中快速轉(zhuǎn)向及定向排列，從而產(chǎn)生撕裂和相互摩擦引起發(fā)熱，可以保證能量的快速傳遞和充分利用，易于溶出和釋放。微波輔助提?。ㄒ韵潞喎Q微波提?。┑难芯勘砻鳎⒉ㄝ椛湔T導(dǎo)萃取技術(shù)具有選擇性高、操作時間短、溶劑耗量少、有效成分收率高的特點，已被成功應(yīng)用在藥材的浸出、中藥活性成分的提取方面。它的原理是利用磁控管所產(chǎn)生的每秒24.5億次超高頻率的快速震動，使藥材內(nèi)分子間相互碰撞、擠壓，這樣有利于有效成分的浸出，提取過程中，藥材不凝聚，不糊化，克服了熱水提取易凝聚、易糊化的缺點。

  微波萃取技術(shù)有一定的局限性，只適宜于對熱穩(wěn)定的產(chǎn)物。

  酶法提取技術(shù)

  天然植物的細(xì)胞壁由纖維素構(gòu)成，其中的有效成分往往是包裹在細(xì)胞壁內(nèi)。酶法就是利用纖維素酶、果膠酶、蛋白酶等（主要是纖維素酶），破壞植物的細(xì)胞壁，以利于有效成分大限度溶出的一種方法。酶反應(yīng)可以較溫和的將植物組織分解，從而大幅度提高提取效率。

  分子蒸餾技術(shù)

  分子蒸餾技術(shù)出現(xiàn)于20世紀(jì)30年代，目前在許多國家工業(yè)上得到了規(guī)?；瘧?yīng)用。中國的分子蒸餾技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)成功運用于醫(yī)藥、精細(xì)化工、油脂化工、食品添加劑等行業(yè)中，在中藥產(chǎn)業(yè)正逐步得到重視。

  在高真空度下，液體分子只需很小的能量就能克服液體內(nèi)部引力，離開液面而蒸發(fā)。分子蒸餾是在極高的真空度下，依靠混合物分子運動平均自由程的差異，是液體在遠(yuǎn)低于其沸點的溫度下迅速得到分離。

  分子運動自由程指一個分子與其它分子相鄰兩次碰撞之間所走過的路程。某時間間隔內(nèi)自由程的平均值稱為分子運動平均自由程。在壓力和溫度一定的條件下，不同種類的分子由于分子有效直徑的不同，其分子平均自由程也不同。從統(tǒng)計學(xué)觀點來看，不同種類的分子逸出液面后不與其他分子碰撞的飛行距離是不同的，輕分子的平均自由程大，重分子的平均自由程大小。如果冷凝面與蒸發(fā)面的間距小于輕分子的平均自由程，而大于重分子的平均自由程，這樣輕分子可達(dá)到冷凝面被冷卻收集，重分子因達(dá)不到冷凝面相互碰撞而返回液面，從而實現(xiàn)了混合物料的分離。

  超臨界流體萃取技術(shù)

  超臨界流體萃取（Supercritical Fluid Extraction， SFE）技術(shù)是20世紀(jì)60年代興起的一種新型分離技術(shù)。20世紀(jì)80年代中期以來，由于其選擇分離、提取率高、產(chǎn)物沒有有機溶劑殘留、有利于熱敏性物質(zhì)和易氧化物質(zhì)的萃取等特點SFE技術(shù)逐漸被運用到天然產(chǎn)物有效成分的提取分離上，并且與GC、IR、GC-MS、HPLC等聯(lián)用形成有效的分離技術(shù)。

  超臨界流體（Supercritical Fluid，SF）是指在臨界溫度（Tc）和臨界壓力（Pc）以上，以流體形式存在的物質(zhì)，目前研究較多、chang用的超臨界流體是二氧化碳。在超臨界狀態(tài)下將SF與待分離的物質(zhì)接觸，使其有選擇性地溶解其中的某些組分。SF的密度和介電常數(shù)隨著密閉體系壓力的增加而增加，因此利用程序升壓可將不同極性的成分進行分步提取。然后通過減壓、升溫或吸附的方法使超臨界流體變成普通氣體，讓被萃取物質(zhì)分離析出，從而達(dá)到分離提純的目的，這就是超臨界流體萃取的基本原理。

  目前，超臨界萃取技術(shù)的分離主要用于揮發(fā)油、生物堿類、香dou素和木脂素類、黃酮類、萜類、苷類、醌類等天然產(chǎn)物活性成分提取。

  大孔樹脂吸附

  大孔吸附樹脂是20世紀(jì)60年代開發(fā)出的一類新型高分子分離材料，是一種高聚物吸附劑，根據(jù)其孔徑、比表面積及構(gòu)成類型分為許多型號。20世紀(jì)70年代末我國有學(xué)者開始用來進行天然產(chǎn)物有效成分的分離純化研究。

  大孔吸附樹脂分離技術(shù)的應(yīng)用原理主要是利用特殊的吸附劑——大孔吸附樹脂的吸附性和分子篩相結(jié)合的原理，從天然產(chǎn)物提取液中有選擇的吸附住其中的有效成分，去除雜質(zhì)。特別是非極性吸附樹脂，在吸附提取液中的有效成分時，主要是物理結(jié)構(gòu)（如比表面積、孔徑等）在起吸附作用。

  采用大孔吸附樹脂分離純化操作的基本程序大多是：天然產(chǎn)物提取液?通過大孔樹脂吸附有效成分?乙醇溶液梯度洗脫?回收溶劑?得到提取液浸膏?干燥?半成品。

  大孔吸附樹脂工藝對于富集天然產(chǎn)物中的黃酮類、生物堿類、苷類等有效成分是卓有成效的。

  膜分離技術(shù)

  膜分離技術(shù)（Membrane Separation Technique，MST）是一項新興的高效分離技術(shù)，已被國ji公認(rèn)為是20世紀(jì)末到21世紀(jì)中期有發(fā)展前途的一項重大高新生產(chǎn)技術(shù)。是利用天然或人工合成的具有選擇透過性的薄膜，以外界能量或化學(xué)位差為推動力，對雙組分或多組分體系進行分離、分級、提純或富集的技術(shù)。膜分離技術(shù)（以下簡稱膜技術(shù)）包括超濾、微濾、納濾和反滲透等。

  目前該技術(shù)也被廣泛應(yīng)用于中藥制劑的生產(chǎn)方面，尤其是超濾技術(shù)自20世紀(jì)90年代以來以其高效、節(jié)能和綠色等特點，在中藥制劑中的應(yīng)用越來越多。

  膜分離技術(shù)的應(yīng)用原理近似機械篩，是以壓力為推動力，實現(xiàn)溶質(zhì)與溶劑的分離，溶劑（水）和其它小分子量溶質(zhì)透過具有不對稱微孔結(jié)構(gòu)的濾膜，大分子溶質(zhì)和微粒（如蛋白質(zhì)、病毒、細(xì)菌、膠體等）被濾膜阻留，從而達(dá)到分離、提純和濃縮產(chǎn)品的目的。在常溫下操作，無相變，能耗低。

  采用超濾技術(shù)可以濾除天然產(chǎn)物水提液中的相對分子量大于幾萬的雜質(zhì)（無效成分），如纖維素、黏液質(zhì)、樹膠、果膠、淀粉、鞣質(zhì)、蛋白質(zhì)（少數(shù)藥材除外）、樹脂等成分。

  澄清技術(shù)

  近年來，一些新材料、新技術(shù)開始應(yīng)用于天然產(chǎn)物提取液的澄清。不僅可降低成本、縮短生產(chǎn)周期，也能保證制劑穩(wěn)定性及有效成分的含量。如101果汁澄清劑、甲殼素、ZTC天然澄清劑等在提取液澄清方面的應(yīng)用，很大程度上解決了經(jīng)典乙醇沉淀法引起的餓問題。101果汁澄清劑是水溶性膠狀物質(zhì)，安全，不引入雜質(zhì)并可隨沉淀后的不溶性物質(zhì)一同除去。甲殼素類（如殼聚糖）帶正電荷，可沉降提取液中帶負(fù)電荷的懸浮物。ZTC天然澄清劑可出去鞣質(zhì)、蛋白質(zhì)、膠體等不穩(wěn)定成分，且對有效成分影響不大。

  分子印跡技術(shù)

  分子印跡技術(shù)（Molecular Imprinting Technology，MIT）是20世紀(jì)末出現(xiàn)的一種高選擇性分離技術(shù)，這種技術(shù)是選用能與印跡分子產(chǎn)生特定相互作用的功能性單體，在印跡分子周圍與交聯(lián)劑進行聚合，形成三位交聯(lián)的聚合物網(wǎng)絡(luò)，然后，通過合適的溶劑除去印跡分子，在聚合物網(wǎng)絡(luò)中形成空間和化學(xué)功能與印跡分子互補的空穴。整個聚合過程可分為三步：印跡、聚合、去除印跡分子