提取和分离范文

提取和分离范文（精选11篇）

提取和分离 第1篇

生物是一门由实验支撑的科学, 其中大量的科学知识都是来自于实验。教材中的生物实验诚然有着无法超越的优点, 但是我们在学习的过程中可以不断的探索创新, 对课本中的实验进行适当的完善与优化, 更加简易的达到学习目标。

二、本实验的作用与意义

在高中生物学习中“绿叶中色素的提取与分离”是其中重要的内容之一。光合作用的知识点是高中生物学习过程中不得不重视的难点与重点[1]。叶绿体是开展光合作用的重要场合, 熟练做好叶绿体中色素的提取与离析的实验能够更加深刻的理解光合色素的种类、颜色以及作用, 提升自我对光合作用的理解。

三、“绿叶中色素的提取和分离”的实验完善

(一) 实验材料与装置的完善

1. 实验植物的完善

实验材料由原来的菠菜叶改变成为空心菜。选择空心菜的原因包括其颜色浓绿, 叶片较薄, 含水量不多, 褐变反应不明显, 色素含量高, 经过研磨后滤液十分浓稠, 并且其是一种常见的绿色植物, 在进行实验的时候取材比较方便。

2. 滤纸纸条的完善

将已经切好并且完成干燥完成的滤纸条进行进一步处理, 滤纸条的长度与宽度分别为8cm与1.5cn。在滤纸条的一端剪去两个角, 并且在距离该处的1.5cm处, 使用毛笔画出一条细线。如图1所示。

3. 层析装置的完善

在教材中是使用试管作为层析的装置。虽然试管的口径减小, 能够有效减少层析液的发挥, 但是由于试管内部空间较小, 十分容易导致滤纸条贴壁, 从而使得实验失败。现使用层析装置为简易层析瓶。首先, 选择100ml的烧杯一个;其次, 选择一圆形滤纸, 使用小刀在滤纸上刻出间隔均匀的多个缺口, 缺口主要用于固定滤纸条;然后, 使用透明胶将制作好的滤纸条固定在烧杯口上, 当做简易的盖子;最后, 在缺口中插入滤纸条。如图2所示。

(二) 实验方法的完善

1. 研磨方法的完善

基于描画滤液细线的滤液用量不多, 因此可以将5g左右的绿叶增加为8g, 10ml的无水乙醇降低使用至5ml, 以提升色素浓度。为了降低研磨石二氧化硅对色素的吸附, 因此可以选择使用白细河沙来进行替代[2]。白细河沙的粉末相对于二氧化硅更加粗大, 不易吸附色素。基于降低叶绿素水解酶活性, 让绿色能够充分释放色素以及避免无水乙醇挥发的目的, 可以使用绿色冷藏、分次研磨、分次加入的方式。使用空心菜叶在进行研磨前冷藏5-6分钟, 然后再使用7克空心菜叶再研钵中剪碎。加入CACO31/2药匙, 细河沙1/2药匙, 快速研磨至泥状, 然后在研磨后的叶泥中加入5ml的无水乙醇, 再次快速研磨至糊状, 让色素能够充分在无水乙醇中溶解, 最后将研磨液进行过滤, 过得浓绿色的滤液。

2. 画线方法的完善

在距离纸条尖端1cm的地方先使用铅笔画一条横线, 然后使用新毛笔尖端蘸取少量的滤液, 沿着铅笔线痕迹均匀的画出一条滤液线。在滤液线干了之后重复上述步骤3-5次。毛笔画线的用具简易易取, 并且可以重复使用, 其笔杆较长, 可以伸入容器内蘸取滤液, 十分便捷[3]。毛笔所画细线平直细长, 十分容易晾干, 在相同时间里可以重复多次画, 以避免画线所吸收色素不足的情况, 以使得滤液线能够有足够的色素。使用毛笔多次反复描画亦不会损害滤纸, 对于层析分离有一定的好处。

(三) 实验步骤的完善

提取绿叶中的色素:选择5g空心菜叶, 去除主叶脉, 剪碎后放入研钵进行研磨, 加入CACO31/2药匙, 细河沙1/2药匙, 快速研磨至泥状, 然后在研磨后的叶泥中加入5ml的无水乙醇, 再次研磨后进行过滤, 获得滤液。

分离绿叶中的色素:将干燥的定性滤纸按照图1的方式的处理。然后使用毛笔吸取商量的滤液沿着铅笔线均匀多次的画出细线。每次画完后要等待滤液干了之后再重复画, 以避免滤液扩散导致滤液线太宽, 影响实验结果。将层析液导入建议层析装置中, 将画好线的滤纸条插入层析液当中。在10min之后, 将滤纸条取出并风干, 仔细观察色素以及其颜色, 做好实验记录。

四、实验效果

通过实验证明空心菜叶肉质饱满, 叶肉组织发达, 选择其作为绿叶中色素的提取与分离十分合适, 满足实验材料经济优质的原则。低温冷藏绿色后能够降低酶的活性。而使用细河沙来替代二氧化硅分次研磨, 严格控制好Ca CO3以及细河沙的用量能够有效降低对色素的吸附。放弃使用试管而自制建议层析装置能够同时防止多个滤纸条, 并且可以固定位置。简易盖子还能够有效避免层析液的挥发, 避免在操作实验的过程中由于错误操作而污染层析液。使用毛笔来画线能够使得滤纸条吸收的叶绿素更加均匀, 色素分离快且平整, 能够有助于在更短的时间时间内正确认识绿叶色素的种类与含量。

参考文献

[1]苏晶晶, 韩琳, 陈德来.“绿叶中色素的提取和分离”实验材料的选择[J].中学生物教学, 2015, (08) :63.

[2]郑华.分层导学, 打造高效生物实验课堂——以“绿叶中色素的提取和分离”实验为例[J].新课程 (中学) , 2015, (03) :82-83.

绿色植物中色素的提取和分离 第2篇

一、实验的目的：

1、学习从植物中提取色素的方法。

2、学习柱色谱(层析)的原理及其操作方法。

二、实验原理

柱色谱是通过色谱柱来实现分离的。在色谱柱内装有固体吸附剂(固定相)如氧化铝或硅胶。液体样品从柱顶加入，当液体流经吸附剂时，由于吸附剂表面对液体中各组分吸附能力不同而按一定的顺序吸附。然后从柱顶加入洗脱剂(流动相)，样品中的各组分随洗脱剂按一定的顺序从色谱柱下端流出，根据不同颜色分段收集。

三、器材与试剂

氧化铝,石油醚,乙酸乙酯,色谱柱,乙醇,绿叶 ,旋转蒸发仪

四、实验步骤

菠菜色素的提取过程

取3g 新鲜菠菜叶于研钵中拌匀研磨5 分钟，残渣用20mL 的石油醚-乙醇（2:1）混合液进行提取，共提取两次。把浸取液合并过滤，滤液转移到分液漏斗中，加入等体积的水洗涤后弃去下层的水-乙醇层，石油醚层再用等体积的水洗涤两次，以除去乙醇和其它水溶性物质。石油醚层用无水Na2SO4进行干燥、浓缩为2 mL。取一半做柱层析分离，其余留作薄层层析分析。

（4）上样：将要分离的混合物用适当的溶剂溶解后，用滴管沿柱壁慢慢加入吸附剂表面。

（5）淋洗分离：当被分离物的溶液面降至吸附剂表面时，立即加入洗脱剂进行淋洗，此时可以配合薄层层析来确定各组分的分离情况。

取15-20g 中性氧化铝进行湿法装柱。填料装好后，从柱顶加入上述浓缩液，先用9:1的石油醚-丙酮进行洗脱，当第一个橙黄色色带（胡萝卜素）即将流出时，换一接收瓶接收，约需要洗脱剂40 mL。换用7:3的石油醚-丙酮进行洗脱，当第二个棕黄色色带（叶黄素）即将流出时，换一接收瓶接收。此时，继续更换洗脱剂，用3:1:1的正丁醇-乙醇-水洗脱，分别在层析柱的上端可见蓝绿色和黄绿色的两个色带，此为叶绿素a和叶绿素b。

(1)用10g中性氧化铝和石油醚装层析柱。

(2)将绿色植物色素浓溶液用滴管小心加到层析柱顶部。加完后打开下部活塞，让液面下降到柱面以下1mm左右关闭活塞。加入数滴石油醚，重新打开活塞使液面下降，重复几次使有色物质全部进入柱体内。

(3)依次用不同洗脱剂进行洗脱，收集各色带

五、注意事项

1.石油醚有毒，请在通风良好处使用；

2.柱中不可有空气，必要时用装在玻棒上的橡皮塞轻轻敲击柱身；

3.柱中氧化铝表面任何时候都不得露出液面，以防有空气进入；

提取和分离 第3篇

通过此实验，学生不仅掌握了提取和分离色素的具体方法，同时对绿叶中每个颜色的色素及色素的种类都有了很好的了解。通过这些实验，我们可以对教学方案进行改进，即实验让我们了解简单的过程，找出实验失败原因，以便调整实验的方案。

一、改进教材实验原型及其效果

首先，关于提取绿叶中的色素的实验步骤在教材中是这样操作的：称取5g绿叶，剪碎，放入研钵中，将无水乙醇10ml、碳酸钙和二氧化硅少许加入，然后研磨，要快速充分。研磨后，过滤研磨液，将滤液收集在密封试管中。但在实际的教学中，我们可以看到它的不足：不同的季节，新鲜绿叶有较高的含水量，由于水分较多，有机溶剂的浓度较低，色素提取浓度较低，减少了色素溶解量。因此，教材中，将5g绿叶称取，无水乙醇10ml加入，导致实验材料的浪费，加之琐碎的过滤过程，还会使色素大量流失。

因此，我们可以改进实验：将10ml绿叶称取，剪碎，放入研钵中，放入碳酸钙少许，再将无水乙醇10 ml加入，然后研磨，要快速充分，在试管中迅速加入研磨滤液，试管口及时用塞子塞严。实验操作改进后，有三个优点：一是无水乙醇的挥发少了，因为研磨过滤器的使用将研磨的时间大幅度减少；二是试剂的使用节省了，二氧化硅未加入；三是实验简单了，因为“过滤”这一实验步骤被省去。

其次，教材中关于制备滤纸条的过程是：把干燥定性滤纸一端剪去两个小角，并在距这端1cm处用铅笔画一条横线。在具体的实验过程中，不难发现较烦琐的用铅笔画的线。

与教材中的实验规定比较，我们可以改进实验：距离滤纸条一端lcm处将其对折，形成折痕后，在这端将两个小角剪去。

再次，分离绿叶中的色素实验教材中规定：在试管中倒进层析液适量，在层析液中轻轻地插入滤纸条，然后盖好培养皿。在具体的实验过程中，不难发现在层析液中插入的滤纸条靠烧杯壁很近，层析液在层析时挥发得很快，在层析液中色素容易溶解。

与教材中的实验规定比较，我们可以改进实验：用刀将一个形状为圆形的硬塑料片中间划三条缝隙，作用主要是夹滤纸条，在塑料片缝隙中，夹入干燥好的滤纸条，将层析液适量加入到层析器中，在层析液中插入滤纸条。

改进后的实验可以清晰地看到实验现象：四条色素带在滤纸条上明显地区分开，从下到上依次为：黄绿色，蓝绿色，黄色，橙黄色，即：叶绿素b，叶绿素a，叶黄素，胡萝卜素。通过更改实验设计的方案，学生做实验的严谨性得到提高，不仅如此，生物学科研的基本原则也得到了很好的体现。通过实验，学生真实清晰地看到了实验的结果，学生对知识的记忆也更加深刻。为了让学生对生物更有兴趣，使学生对生物知识可以更好地理解并且掌握，需要将教学情境创设得更加生动，这样，学生的科学思维才能得到启迪。有了科学的方法，学生的态度和价值观也会随之科学起来，生物学和学生得以共同发展。

二、对实验选择失败中的材料进行讨论

对失败的实验，我们要进行总结，其实有的实验不能顺利地完成，甚至完全失败，有很多的原因，其中选取实验材料不当是原因之一。在对材料的选择上，首先要选择相对简单的实验材料，一般是选择数量多、常见、容易取得的叶子；再次，色素的提取液浓度要高。在抽提色素实验所需的研磨材料中，应选择细胞水分少且深绿色的叶子，即表面没有或少有蜡质层。在某些植物的绿叶中，都有较高的有机酸含量，由于叶绿素性质很不稳定，若细胞破裂，叶绿素中的镁就会被细胞液内有机酸中的氢所取代，成为去镁叶绿素，颜色为褐色，从而对色素进行了破坏。对于去镁反应的发生可进行防止，因为有机酸可以被碳酸钙中和，但若碳酸钙的中和作用小于有机酸的含量，叶绿素被大量破坏的情况也会发生。例如，研磨后的筒篙、香菜叶都会出现褐变现象，且比较明显，所以在实验中，这类绿叶就不能使用。在教材中，提取和分离色素，选择的实验材料一般为菠菜。在实际操作中，有很多因素会造成提取液对色素的抽提效率降低，对层析产生不利影响。比如，菠菜不一定新鲜，叶片内有过高的含水量，叶片表面有水珠等因素。在提取及分离色素效果对比的资料中显示，采用新鲜叶片没有采用脱水叶片对比效果好。我们通过对上述情况进行多次的比较发现，对叶菜的选择上，韭菜和三叶草较为合适，取得较容易且价格不高。在进一步进行选择时，发现三叶草更具实验价值。三叶草比较常见，是一种草坪绿化植物，取得较容易，三叶草有较长的生长周期，除去隆冬和早春时节，其他季节可随时取用。另外，三叶草本身具有较发达的叶肉组织，肥厚的叶肉，浓绿的颜色，且含水量较少，色素含量较高，会出现色彩鲜艳的4条色素带。

三、改进实验后的教学设计问题

在教学中，“提取和分离绿叶中的色素”实验的重点和难点是：对叶绿体中的色素提取和分离进行探索。在学习叶绿体的结构和光合作用时，此知识点与其紧密相关，因此，“提取和分离绿叶中的色素”实验非常重要。

1. 在探索中学生疑问的提出。

教材中，具体的实验在上一节实验课时已经完成。做这个实验，很多学生的兴趣都很浓厚，做完实验后，也出现了很多问题。比如实验时，学生不能完全理解实验的过程，也有的学生做出的实验效果不明显，导致实验不理想。其中，各色素带的带宽不均匀，色素带重叠不能分开等问题比较突出。学生对其进行分析后，有一些改进的方法提出。比如：（1）能否将其他绿色植物的叶片作为实验材料？ （2）对叶绿体中色素进行分离时，分离色素用圆形滤纸，用四氯化碳代替层析液的配制，实验的效果会相同吗？学生有了这些疑问，教师可利用一节实验课，让学生将实验物品准备好，设计实验，让学生自己去发现、探索，以解答心中的疑问。

2. 教学的重点和难点。

为了将学生观察、选择、判断、分析等思维能力进一步提高，需要通过实验对学生存在的一些困惑和疑问进行解决，对科学探索的一般方法和过程进行学习，是教学的重点。学生动手操作过程中不规范、准确性较低是教学的难点。

3. 教学过程。

课前准备：根据每个班学生的具体情况、学生对问题的提出总结等将学生分组。一般是将学生分为三个大组，再将每个大组分为四个小组，设定每个小组的人数为5人，选取一个大组的组长，一个小组的组长。根据学生提出的困惑和问题，选出本组的实验项目。每个大组中的四个小组做出的实验项目是相同的。每个小组都要进行实验项目记录表的填写，在实验中可能出现的情况，进行原因分析，小组成员一同查阅资料，共同讨论，进行实验设计，教师对学生设计的实验提出指导意见。

实验过程：小组成员在小组长带领下，按照上节课学习的实验原理、步骤进行模拟，将已设计好的实验，有序安静地进行，相关的实验结果得出后，在小组间共同分析交流。各个小组及各个大组的同学相互讨论，并找出优点和不足。实验结束后，一定要将器材整理好。

4. 教学评价。

提取和分离 第4篇

通过此实验, 学生不仅掌握了提取和分离色素的具体方法, 同时对绿叶中每个颜色的色素及色素的种类都有了很好的了解。通过这些实验, 我们可以对教学方案进行改进, 即实验让我们了解简单的过程, 找出实验失败原因, 以便调整实验的方案。

一、改进教材实验原型及其效果

首先, 关于提取绿叶中的色素的实验步骤在教材中是这样操作的:称取5g绿叶, 剪碎, 放入研钵中, 将无水乙醇10ml、碳酸钙和二氧化硅少许加入, 然后研磨, 要快速充分。研磨后, 过滤研磨液, 将滤液收集在密封试管中。但在实际的教学中, 我们可以看到它的不足:不同的季节, 新鲜绿叶有较高的含水量, 由于水分较多, 有机溶剂的浓度较低, 色素提取浓度较低, 减少了色素溶解量。因此, 教材中, 将5g绿叶称取, 无水乙醇10ml加入, 导致实验材料的浪费, 加之琐碎的过滤过程, 还会使色素大量流失。

因此, 我们可以改进实验:将10ml绿叶称取, 剪碎, 放入研钵中, 放入碳酸钙少许, 再将无水乙醇10 ml加入, 然后研磨, 要快速充分, 在试管中迅速加入研磨滤液, 试管口及时用塞子塞严。实验操作改进后, 有三个优点:一是无水乙醇的挥发少了, 因为研磨过滤器的使用将研磨的时间大幅度减少;二是试剂的使用节省了, 二氧化硅未加入;三是实验简单了, 因为“过滤”这一实验步骤被省去。

其次, 教材中关于制备滤纸条的过程是:把干燥定性滤纸一端剪去两个小角, 并在距这端1cm处用铅笔画一条横线。在具体的实验过程中, 不难发现较烦琐的用铅笔画的线。

与教材中的实验规定比较, 我们可以改进实验:距离滤纸条一端1cm处将其对折, 形成折痕后, 在这端将两个小角剪去。

再次, 分离绿叶中的色素实验教材中规定:在试管中倒进层析液适量, 在层析液中轻轻地插入滤纸条, 然后盖好培养皿。在具体的实验过程中, 不难发现在层析液中插入的滤纸条靠烧杯壁很近, 层析液在层析时挥发得很快, 在层析液中色素容易溶解。

与教材中的实验规定比较, 我们可以改进实验:用刀将一个形状为圆形的硬塑料片中间划三条缝隙, 作用主要是夹滤纸条, 在塑料片缝隙中, 夹入干燥好的滤纸条, 将层析液适量加入到层析器中, 在层析液中插入滤纸条。

改进后的实验可以清晰地看到实验现象:四条色素带在滤纸条上明显地区分开, 从下到上依次为:黄绿色, 蓝绿色, 黄色, 橙黄色, 即:叶绿素b, 叶绿素a, 叶黄素, 胡萝卜素。通过更改实验设计的方案, 学生做实验的严谨性得到提高, 不仅如此, 生物学科研的基本原则也得到了很好的体现。通过实验, 学生真实清晰地看到了实验的结果, 学生对知识的记忆也更加深刻。为了让学生对生物更有兴趣, 使学生对生物知识可以更好地理解并且掌握, 需要将教学情境创设得更加生动, 这样, 学生的科学思维才能得到启迪。有了科学的方法, 学生的态度和价值观也会随之科学起来, 生物学和学生得以共同发展。

二、对实验选择失败中的材料进行讨论

对失败的实验, 我们要进行总结, 其实有的实验不能顺利地完成, 甚至完全失败, 有很多的原因, 其中选取实验材料不当是原因之一。在对材料的选择上, 首先要选择相对简单的实验材料, 一般是选择数量多、常见、容易取得的叶子;再次, 色素的提取液浓度要高。在抽提色素实验所需的研磨材料中, 应选择细胞水分少且深绿色的叶子, 即表面没有或少有蜡质层。在某些植物的绿叶中, 都有较高的有机酸含量, 由于叶绿素性质很不稳定, 若细胞破裂, 叶绿素中的镁就会被细胞液内有机酸中的氢所取代, 成为去镁叶绿素, 颜色为褐色, 从而对色素进行了破坏。对于去镁反应的发生可进行防止, 因为有机酸可以被碳酸钙中和, 但若碳酸钙的中和作用小于有机酸的含量, 叶绿素被大量破坏的情况也会发生。例如, 研磨后的筒篙、香菜叶都会出现褐变现象, 且比较明显, 所以在实验中, 这类绿叶就不能使用。在教材中, 提取和分离色素, 选择的实验材料一般为菠菜。在实际操作中, 有很多因素会造成提取液对色素的抽提效率降低, 对层析产生不利影响。比如, 菠菜不一定新鲜, 叶片内有过高的含水量, 叶片表面有水珠等因素。在提取及分离色素效果对比的资料中显示, 采用新鲜叶片没有采用脱水叶片对比效果好。我们通过对上述情况进行多次的比较发现, 对叶菜的选择上, 韭菜和三叶草较为合适, 取得较容易且价格不高。在进一步进行选择时, 发现三叶草更具实验价值。三叶草比较常见, 是一种草坪绿化植物, 取得较容易, 三叶草有较长的生长周期, 除去隆冬和早春时节, 其他季节可随时取用。另外, 三叶草本身具有较发达的叶肉组织, 肥厚的叶肉, 浓绿的颜色, 且含水量较少, 色素含量较高, 会出现色彩鲜艳的4条色素带。

三、改进实验后的教学设计问题

在教学中, “提取和分离绿叶中的色素”实验的重点和难点是:对叶绿体中的色素提取和分离进行探索。在学习叶绿体的结构和光合作用时, 此知识点与其紧密相关, 因此, “提取和分离绿叶中的色素”实验非常重要。

1. 在探索中学生疑问的提出。

教材中, 具体的实验在上一节实验课时已经完成。做这个实验, 很多学生的兴趣都很浓厚, 做完实验后, 也出现了很多问题。比如实验时, 学生不能完全理解实验的过程, 也有的学生做出的实验效果不明显, 导致实验不理想。其中, 各色素带的带宽不均匀, 色素带重叠不能分开等问题比较突出。学生对其进行分析后, 有一些改进的方法提出。比如 (:1) 能否将其他绿色植物的叶片作为实验材料? (2) 对叶绿体中色素进行分离时, 分离色茯素用圆形滤纸, 用四氯化碳代替层析液的配制, 实验的效果会相同吗?学生有了这些疑问, 教师可利用一节实验课, 让学生将实验物品准备好, 设计实验, 让学生自己去发现、探索, 以解答心中的疑问。

2. 教学的重点和难点。

为了将学生观察、选择、判断、分析等思维能力进一步提高, 需要通过实验对学生存在的一些困惑和疑问进行解决, 对科学探索的一般方法和过程进行学习, 是教学的重点。学生动手操作过程中不规范、准确性较低是教学的难点。

3. 教学过程。

课前准备:根据每个班学生的具体情况、学生对问题的提出总结等将学生分组。一般是将学生分为三个大组, 再将每个大组分为四个小组, 设定每个小组的人数为5人, 选取一个大组的组长, 一个小组的组长。根据学生提出的困惑和问题, 选出本组的实验项目。每个大组中的四个小组做出的实验项目是相同的。每个小组都要进行实验项目记录表的填写, 在实验中可能出现的情况, 进行原因分析, 小组成员一同查阅资料, 共同讨论, 进行实验设计, 教师对学生设计的实验提出指导意见。

实验过程:小组成员在小组长带领下, 按照上节课学习的实验原理、步骤进行模拟, 将已设计好的实验, 有序安静地进行, 相关的实验结果得出后, 在小组间共同分析交流。各个小组及各个大组的同学相互讨论, 并找出优点和不足。实验结束后, 一定要将器材整理好。

4. 教学评价。

绿叶中色素的提取和分离的实验报告 第5篇

一、实验目的 1.学会提取和分离叶绿体中色素的方法。2.比较、观察叶绿体中四种色素：理解它们的特点及与光合作用的关系

二、实验原理 光合色素主要存在于高等植物叶绿体的基粒片层上，而叶绿体中的色素能溶于有机溶剂 中。故要提取色素，要破坏细胞结构，破坏叶绿体膜，使基粒片层结构直接与有机溶剂接 触，使色素溶解在有机溶剂中。叶绿体中的色素有四种，不同色素在层析液(脂溶性强的有机溶剂)中的溶解度不同，因而随层析液的扩散速度也不同。

三、材料用具 取新鲜的绿色叶片、定性滤纸、烧杯、研钵、漏斗、纱布、剪刀、小试管、培养皿、毛细吸管、量筒、有机溶剂、层析液(20份石油醚、2份丙酮、1份苯混合)、二氧化硅、碳酸钙。

四、实验过程（见书Ｐ54）1.提取色素： 2.制备滤纸条： 3.色素分离，纸层析法。（不要让滤液细线触及层析液）4.观察： 层析后，取出滤纸，在通风处吹干。观察滤纸条上出现色素带的数目、颜色、位置和宽窄。结果是：4条色素带从上而下依次是：胡萝卜素(橙黄色)、叶黄素(黄色)、叶绿素a(蓝绿色)、叶绿素b(黄绿色)。

提取和分离 第6篇

目前,国内外学者在微多普勒曲线分离和特征提取方面做了很多有益的尝试。文献[2]首先采用了S变换对微多普勒效应进行了时频分析,得到时频曲线,然后采用维特比算法(VA)对时频图进行曲线分离,但是该方法并未考虑微多普勒信号的正弦调制,导致容易产生错误;文献[3,4]采用Hough变换进行曲线分离和特征提取,但是不能分离非正弦曲线;文献[5,6]采用EMD进行曲线分离和特征提取,但是计算量十分巨大,实时性较差;文献[7,8]采用了最临近数据算法(NNDA)进行曲线分离和特征提取,但由于在杂波密度大的环境下,该算法极易出错,所以实用性不强。

基于上述研究现状,为了能有效地对时间距离像进行分离,进而提取出特征参数,本文尝试采用基于距离最近原则方法对时间距离像进行处理,通过仿真验证了它的有效性,为目标识别提供了有效途径。

1 滑动散射点微多普勒建模

双基地雷达弹道目标滑动散射点模型如图1所示。坐标系OXYZ为本地坐标系,锥形弹道目标底面半径为l,锥高为h,半锥角为α,角速度为ωc。质心O与底面中心O'的距离为a,与发射雷达和接收雷达的径向距离分别为RT和RR,锥旋轴OOc初始时刻在XOY平面上的投影与X轴的夹角为ф0,与Z轴的夹角为εc[9]。

雷达发射线性调频信号形式表达式为:

式(1)中,rect(·)是矩形窗函数,|tk|≤Tp/2时,rect(tk/Tp)=1,|tk|>Tp/2时,rect(tk/Tp)=0。Tp为脉冲宽度,μ为调频率,带宽B=μTp,fc是载频。慢时间tm=m Tp(m=0,1,2,…),快时间为tk,全时间t=tk+tm。

弹道目标第i个散射点在tm时刻与发射雷达和接收雷达的径向距离和为Ri(tm),电磁散射系数为σi,回波信号经过拉伸和相位补偿处理后表达式为:

从式(2)可知,经处理后回波信号在tm时刻的波形是sinc函数的尖脉冲,峰值频率,则:

由式(3)知,锥顶散射点A产生的微多普勒曲线按标准的正弦规律变化,由式(4)、式(5)知锥底边缘散射点D和E产生的微多普勒曲线是由多个正弦曲线叠加而成的,按非正弦的规律变化。

2 基于距离最近原则的曲线分离和参数提取

2.1 Hough变换剔除锥顶正弦曲线

Hough变换利用图像空间和参数空间的对偶关系,把曲线检测问题转化为参数求解问题。

用式(6)表示时间距离像上的锥顶的微多普勒正弦曲线:

将时间距离像平面上的正弦曲线检测问题转化为(A,ωc,θ0,d)空间上的峰值检测问题,具体过程如下:

首先,建一个离散累积器数组T(A,ωc,θ0,d),其中A∈[Amin,Amax]、ωc∈[ωc min,ωc max]、θ0∈[θ0 min,θ0 max]、d∈[dmin,dmax]分别为预期的取值范围;

其次,在慢时间距离像上,对所有超过门限值的点计算其在参数空间里的对应曲线(A',ω'c,θ'0,d'),并将相应的累加器加1。

最后,找出参数空间(A,ωc,θ0,d)里的局部最大值,该值的坐标提供了时间距离像平面上正弦曲线的参数,这样便可以将时间距离像上满足正弦曲线的采样点去掉,达到剔除锥顶正弦曲线的目的。

2.2 锥底微多普勒曲线的分离和特征提取

由上面的分析可以知道,锥顶的微多普勒曲线是一条正弦曲线,采用Hough变换可以将它从时间距离像上剔除,这样时间距离像上只剩下锥底微多普勒曲线,然后对时间距离像进行平滑和二值化处理,并提取骨架。定义采样点之间的距离为:

由于同一条微多普勒曲线上相邻两点之间的距离是最小的,计算下一时刻与起始点之间的距离s,与起始点距离最短的点肯定是曲线上的点,同时将这个点作为新的起始点,不断循环,便可以得到曲线上的全部点,从而达到分离微多普勒曲线的目的,对分离出的锥底微多普勒曲线求最大值和最小值计算出振幅。

2.3 微多普勒曲线分离与特征提取步骤

综上所述,基于距离最近原则的微多普勒曲线分离与特征提取的主要步骤如下:

Step1:通过Hough变换剔除时间距离像上的微多普勒正弦曲线;

Step2:对处理后的时间距离像平滑二值化,并提取骨架;

Step3:计算初始采样点与下一时刻采样点之间的距离,将与初始采样点距离最近的点作为新的起始点,不断循环,直到分离出非正弦曲线;

Step4:根据曲线的最大值和最小值计算出振幅。

3 仿真验证

参考坐标系原点在雷达坐标系中的初始位置为(8 000,8 000,8 000),发射雷达坐标为(132 500,0,0),接收雷达坐标为(0,152 500,0)。线性调频信的载频为10 GHz,脉宽Tp=0.01μs,脉冲重复频率为1 000 Hz,带宽为4 GHz。

图2为仿真得到的散射点的时间距离像,由图2可知锥顶散射点A的时间距离像是标准的正弦曲线,D和E点的时间距离像是由多条正弦曲线叠加而成,按非正弦规律变化。图3为剔除正弦曲线后的时间距离像,图4是曲线的骨架,图5是曲线分离后的结果,由图可知曲线分离效果较好。散射点D和E振幅的理论值分别为0.250 5 m和0.210 9 m,将分离的非正弦曲线进行自相关运算求出周期,根据最大值和最小值计算振幅,提取到的曲线参数如表1所示,由表可知提取出的D散射点的振幅为0.262 5 m,E散射点的振幅为0.206 2 m,与理论值十分接近,验证了该方法的有效性。

图6给出了加性高斯白噪声的背景下,信噪比为-10 d B时的时间距离像,图7为剔除正弦曲线后的时间距离像,图8是曲线的骨架,图9是曲线分离后的结果,由图可知曲线分离效果理想,相应的特征参数提取结果如表2所示。由图9可以看出,在噪声的条件下,该方法还是能有效地分离曲线,但是曲线吻合程度有一定的降低,振幅提取值的准确度也有所降低。

4 结语

本文首先分析了双基地雷达滑动散射点的时间距离像,然后采用Hough变换剔除了正弦曲线,利用距离最近原则分离出了锥底微多普勒非正弦曲线,并且提取出了有效的幅值值,验证了算法的有效性,为雷达目标的识别与成像提供了依据。

摘要：为了分离微动目标的微多普勒曲线,提取有效的特征参数,提出了一种基于距离最近原则的微多普勒曲线分离和特征提取方法。首先建立了双基地雷达滑动散射点的微动模型,分析了微多普勒特性,然后采用Hough变换剔除锥顶正弦曲线,通过距离最近原则分离出锥底散射点的非正弦微多普勒曲线,对分离出的非正弦曲线求最大值和最小值计算出振幅。通过仿真,验证了该方法的有效性。

关键词：时间距离像,距离最近原则,曲线分离,特征提取

参考文献

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提取和分离 第7篇

1材料

1.1 药物与试剂

大黄饮片(广州中药饮片公司提供);柱层析硅胶(青岛海洋化工厂);大黄酸对照品(批号:0757-200206)、大黄素对照品(批号:110756-200110),均由中国药品生物制品检定所提供,供含量测定用;甲醇、磷酸均为色谱纯,乙醇、氯仿、甲醇、稀硫酸等为分析纯。

1.2 仪器

高效液相色谱系统包括美国的Waters 公司的600E泵、Waters公司的PDA检测器、Waters公司的Millennium32数据处理系统、Waters公司的自动进样器;电子天平(日本 SHIMADZU ORPORATION), SHB-3循环水式真空泵(上海申生),层析缸(5 cm×15 cm),层析柱25 mm×350 mm,2 000 ml分液漏斗,2 000 ml回流装置。

1.3 色谱条件

Diamonsil C18色谱柱:(4.6 mm×250 mm,5 μm);柱温:30℃;进样量:10 μl;流动相:甲醇-0.1%磷酸溶液(85:15);流速:1.0 ml/min;检测波长254 nm;对照品、样品及其阴性对照色谱图见图1,由图1可见大黄素色谱峰处无干扰。

2实验方法

2.1 蒽醌苷元的提取

将决明子饮片干燥打粉,称取200 g于2 000 ml圆底烧瓶中,加15%硫酸溶液400 ml润湿5 d,然后再加入氯仿1 000 ml回流提取3 h,稍放冷后抽滤,残渣弃去,将氯仿提取液转入分液漏斗中,待分出酸水层,然后用蒸馏水洗涤氯仿提取液3次,每次150 ml,得氯仿提取液。

2.2 分离

将氯仿提取液置2 000 ml分液漏斗中,用PH8.0缓冲液反复萃取,每次约300 ml,然后用10 ml三角瓶取样,用硅胶G板跟踪检测,对照品为大黄酸(用氯仿配成1 mg/ml的标准液),日光下观察,直到氯仿液中大黄酸斑点消失为止。再将余下的氯仿液置2 000 ml分液漏斗中,用0.2%NaOH反复萃取,每次约400 ml,每次萃取后用10 ml三角瓶取样,用硅胶G板跟踪检测,对照品为大黄素(用氯仿配成1 mg/ml的标准液),日光下观察,直到氯仿液中大黄素斑点消失为止。然后将几次0.2%氢氧化钠萃取液合并于2 000 ml烧杯中,在搅拌下滴加盐酸至PH3,待沉淀析出完全后,抽滤,用少量蒸馏水洗涤呈中性,沉淀物自然干燥获大黄素粗品(备用)。

2.3 柱层析分离及纯化

称取上一步得到的大黄素粗品0.2g于蒸发皿中, 加适量丙酮溶解,加5 g柱层析用的硅胶,搅拌均匀,通风橱挥干(备用)。称取40g硅胶加石油醚-乙酸乙酯(28:1)搅拌均匀,装于直径25 mm×350 mm的层析柱中,干法上样,用石油醚-乙酸乙酯洗脱,收集黄色色带,每份20 ml,以硅胶G板检查每一流份,用大黄素为对照品(用氯仿配成1 mg/ml的标准液),合并含单一大黄素斑点的流份,稍稍浓缩,放置析晶,收集晶体,再重复一次柱层析分离,用分析纯的丙酮反复多次重结晶,得纯度高达98%以上的大黄素。

2.4 含量测定与结果

2.4.1 线性关系考察

精密称取大黄素对照品10.6 mg置100 ml容量瓶中加甲醇至刻度,为标准液储备液。精密量取1.0、2.0、3.0、5.0、10.0 ml,分别置20 ml容量瓶中加甲醇至刻度,摇匀,按上述色谱条件分别进样20 μl,测定峰面积,以浓度C(μg/ml)对峰面积(A)进行回归,得回归方程 A=1814.62C-1.51 ,r=0.9999。实验结果表明,大黄素在0.106～1.06 μg/ml范围内有良好的线性关系。

A对照品;B样品; C空白

2.4.2 精密度试验

按“2.4.1”方法项下于同日配制成0.212、0.318、0.530 mg/ml 3种不同浓度的大黄素对照品溶液,考察其日内精密度及其3日之内的日间精密度,结果详见表1

2.4.3 加样回收率试验

准确称取大黄素结晶15 mg,置于20 ml容量瓶中,加甲醇至刻度,精密量取3 ml,置于10 ml容量瓶中,得浓度为0.225 mg/ml的溶液,再精密移取1 ml上述溶液加入浓度分别为0.212、0.318、0.530 mg/ml的大黄素溶液1 ml,摇匀,测定大黄素峰面积,并计算加样回收率。结果见表2。

2.4.4 稳定性实验

取同一供试液,按色谱条件,进样10 μl,在0、1、2、4、8、12、24 h内分别测定大黄素的峰面积,结果表明供试品溶液在24 h内稳定,RSD=1.43%。

2.4.5 样品含量测定

称取上述所得的大黄素样品10.20 mg于25 ml量瓶,用甲醇稀释至刻度摇匀,精密量取1.00 ml置5 ml容量瓶中加甲醇至刻度,摇匀,取5 μl进样,以标准曲线计算含量,结果样品含量为98.1%,RSD=1.67%。

3讨论

本实验先用15%硫酸溶液润湿,放置时间长些,以使蒽醌苷水解更完全,得到大黄素的量比直接加稀硫酸回流得到大黄素的量多,利用游离蒽醌苷元可溶于热氯仿的性质,用氯仿将总蒽醌苷元提取出来,用PH8.0萃取,将氯仿液中的大黄酸除去, 然后用0.2%氢氧化钠将大黄素从氯仿液中萃取出来,再用硅胶柱层析将它很好地分离,根据大黄素易溶于热丙酮而微溶于冷丙酮的性质,用丙酮重结晶得到高纯度的大黄素。 对其含量测定方法参考了很多文献,并经多次实践,选用流动相:甲醇-0.1%磷酸溶液(85:15)较为适宜,效果好,且10 min左右即完成1次进样后的色谱分析,本文所有实验实用性强, 操作简便快速,重现性好,成本低,毒性小,适用于大量制备高纯度的大黄素以及含量测定,为更好地开发和利用大黄素提供科学的方法依据。

摘要：目的寻求获得高纯度大黄素的可行性。方法先用稀硫酸溶液将蒽醌苷水解成苷元,再用热氯仿将苷元提取出来,然后用PH8.0缓冲液将大黄酸从氯仿液中除去,再用0.2%NaOH反复萃取将大黄素从氯仿液中提取出来,用层析柱法将大黄素分离纯化,经用丙酮反复多次重结晶可得纯度较高的大黄素。结果本方法提纯得到的大黄素的纯度达到98.1%以上。结论该方法操作简单、实用性强、成本低、可以推广应用。

关键词：大黄素,柱层析,提取,分离,纯化

参考文献

[1]苗明三,李振国.现代实用中药质量控制技术.人民卫生出版社,2000:450.

超滤法提取分离甘蔗叶多糖的研究 第8篇

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 材料和试剂

甘蔗由广西作物遗传改良生物技术重点开放实验室提供。

超滤膜[切割分子量(MWCO)为50 000、30 000、10 000和5 000的高分子复合膜,滤膜的有效面积为0.4m2]由上海摩速科学器材有限公司提供。

1.1.2 仪器

AL-204型电子精密仪器天平,上海梅特勒-托得多仪器有限公司;TU-1810紫外可见分光光度计,北京普析通用仪器有限责任公司;LGJ-10冷冻真空干燥机,北京四环科学仪器四厂。

1.2 方法

1.2.1 甘蔗叶多糖的提取

将甘蔗叶经植物粉碎机粉碎后用80%乙醇浸泡洗涤2次,残渣风干。称干粉取500g,按固液比5∶1加入蒸馏水,于90℃水浴恒温搅拌浸提6h,过滤,滤渣以相同条件重复提取2次,合并滤液后采用0.5μm膜微滤得到甘蔗叶多糖提取液。

1.2.2 甘蔗叶多糖的测定

采用蒽酮-硫酸法[6]测定甘蔗叶多糖的含量,包括制作标准曲线和测定实验样品甘蔗叶多糖含量两部分。

1.2.3 甘蔗叶提取液的分级超滤纯化过程

2 结果与分析

2.1 超滤法分离纯化甘蔗叶的相关运行参数

2.1.1 操作压力对膜渗透通量的影响

无论超滤膜的切割分子量(MWCO)大小,在操作压力低于0.15MPa内,UF膜的渗透通量迅速升高,高于0.15MPa后无明显变化,趋于平缓,这是由于在较高的操作压力下,膜被压密,导致渗透通量不再增加。图2为操作压力与超滤膜渗透通量关系图。

2.1.2 溶液温度对膜渗透通量的影响

浓缩分离过程的溶液温度对UF膜的渗透性能有显著影响,见图3。

溶液的温度是对膜渗透量主要的影响因素之一,这是因为温度不仅影响膜本身的工作性能,且对膜分离过程传质效果的促进、膜面沉积-凝胶阻力的削弱有着较大影响,从图3中可以看到,随着药液温度上升,UF膜渗透通量明显增加。但当温度达到45℃时,膜渗透通量有下降趋势,可能溶液中含有未完全除净的蛋白质、鞣质、淀粉等物质,它们极易吸附、沉积在滤膜表面,当温度升高,有可能促成膜面上这层流动性很差的吸附、沉积物质变性与凝胶化,故在膜浓缩过程中,温度应控制在30℃~40℃左右。

2.1.3 膜面流速对膜渗透通量的影响

流速是指料液在膜表面流动的线速度,是膜分离系统中一项重要的操作参数。在操作压力和进料流量一定的情况下,图4为膜面流速与对UF渗透通量影响的关系图。

分离膜的渗透通量都是随着膜面的料液流速增大而增加。对于依据膜的孔径大小分离组分比较复杂并且是高含量、高浓度的物料时,提高膜面流速可以显著地降低浓度极化,减轻料液组分对膜表面的污染,改进膜的渗透通量。

2.2 多糖溶液中相对分子质量的分布

在室温0.15MPa下,把甘蔗叶多糖的提取液依次用截留相对分子质量为50 000、30 000、10 000和5 000的滤膜进行渗滤,多糖溶液则被分为5份,然后用硫酸-蒽酮法测定每段溶液中总糖的含量,提取液中糖的相对分子质量分布见图5。相对分子质量为50 000以上的多糖约占总糖的17.2%,而相对分子质量5 000以下的寡糖和单糖约占35.5%。超滤分级纯化可以很方便得到甘蔗叶多糖的相对分子质量分布,对多糖纯化及药理研究都有指导意义。

3 讨论

从天然产物中分离提取多糖的传统工艺,如水提醇析、薄膜浓缩法、冻干法等,工艺复杂,生产周期长,从而增大了生产成本,使工业化生产和大规模临床应用受到限制。20世纪80年代中后期至90年代初,一些热门的新型分离技术如凝胶分离、柱层析、超滤等陆续被尝试用于多糖的分离,为多糖的应用带来新的发展前景。其中,超滤分离颗粒的允许粒度范围为0.1~0. 001μm ,而多糖的粒度是0.002~0.01μm。人们已开始将超滤膜分离技术运用于天然多糖的分离纯化。例如,采用两种超滤陶瓷膜将香菇粗多糖分级成三部分Le1、Le2和Le3,同时采用凝胶过滤色谱测定了多糖分子量,13C NMR和IR光谱、气相色谱法等技术对其进行了鉴定[7];韩永萍等[8]采用微滤串联不同截留分子量的超滤对姬松茸多糖进行分级纯化,将姬松茸多糖按分子量分成四个等级。

本文采用超滤法对甘蔗叶的多糖进行分离与纯化,工作条件为:温度30℃~40℃,压力差0.15MPa,膜面流速20m/s,该法分离效率高、能耗低、设备简单;测得相对分子质量为50 000以上的多糖约占总糖的17.2%,而相对分子质量5 000以下的寡糖和单糖约占35.5%,为甘蔗多糖的深入研究和全面开发利用甘蔗奠定基础。

摘要：目的:应用超滤技术对甘蔗叶多糖进行提取分离。方法:采用切割分子量为50000、30000、10000和5000的滤膜对甘蔗提取液进行提取分离,蒽酮-硫酸法测定多糖的含量。结果:甘蔗叶多糖的超滤法最佳分离纯化参数为温度30℃40℃,压力差0.15MPa,膜面流速20m/s,相对分子质量为50000以上的多糖约占总糖的17.2%,而相对分子质量5000以下的寡糖和单糖约占35.5%。

关键词：甘蔗叶,超滤,多糖,提取分离

参考文献

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中药提取分离技术的研究进展 第9篇

1 中药提取分离新技术

1.1 超临界流体萃取技术 (supercritical fluid extraction, SFE)

超临界流体萃取技术是20世纪60年代初发展起来的一种提取分离技术, 也是最近几年被广泛关注的技术[1]。它是利用超临界流体如CO2把有效成分从植物中分离出来, 其分离的原理是利用超临界流体在不同压力和温度下的溶解度不同, 在其温度和压力高于正常情况下, 将超临界流体与待分离的物质充分接触, 而在温度和压力恢复正常时, 使其有选择性将溶解在流体中的有效成分依次萃取出来, 通过控制温度和压力达到有目的性地提取分离不同类型的化合物。超临界流体萃取技术是以超临界流体代替常规有机溶剂对目标组分进行萃取和分离。超临界流体是指处于不同温度和压力时, 物理性质呈现出气体、液体、固体三种不同状态之间的流体, 它既具有气体易扩散、黏度低的特点, 又有液体易溶解、密度高的特点[2]。目前常用的超临界流体是CO2, 由于CO2不仅价格便宜、纯度高、没有毒性、不容易爆燃, 而且有较低的临界压力和温度, 从而可以很好地达到中药提取和分离的效果。超临界CO2萃取法与其他提取方法相比, 最大的优点是可以提取分离不同沸点、不同极性的化合物, 而且不会破坏其有效成分, 有机溶剂不残留在其中。因此, 采用该方法提取分离中药, 可以大大提高其有效成分的纯度、生产率, 并且操作步骤比较简单、节省能量消耗。

超临界流体萃取技术已被广泛地应用于中药的提取分离中, 曾虹燕[3]在对超临界提取法和水蒸气蒸馏法提取荷叶挥发油的回收率做了比较, 结果发现超临界流体萃取技术比水蒸气蒸馏法的回收率高出了近2.6倍。YUAN Haibin等[4]将超临界提取技术与水蒸气蒸馏法对野艾篙中挥发油中化学成分提取结果进行比较, 超临界流体萃取技术提取所得的有效成分含量比水蒸气蒸馏法高很多。王化田等[5]将传统的乙醇常温浸提法和超临界提取法相结合, 对红景天与苷元酪醇之间有效成分进行了很好地提取分离。

超临界流体萃取技术在中药提取分离技术的应用中非常广泛, 如香豆素、挥发油、黄酮、醌、萜内酯、生物碱类等有效成分提取分离。但超临界萃取技术也存在一些缺点, 该技术要求设备能耐高压 (50 MPa以上) , 设备一次性投资大、成本高, 较难普及, 再者该技术不适用于极性物质的分离。因此, 有必要加强超临界流体提取工业化设备的研究, 必要时需添加适当的夹带剂以助于中药的提取和分离, 将该技术逐步完善, 实现一些中药的现代化规模生产。

1.2 超声提取技术

超声提取也是20世纪60年代开始用于提取研究的方法, 是利用 (2.0×104~3.0×108) Hz超声波来产生空化效应和引发化学反应, 立即形成瞬间空化高温和局部高压使中药有效成分快速溶出。此外, 由于超声波具有的机械振动、击碎、乳化、扩散等作用, 可以加快药物有效成分的扩散, 并且可以与有机溶剂进行充分混合而有利于药物提取分离。超声提取技术的最大优点是:所需温度低、生产时间短、产率高。该方法为中药现代化生产的提取分离提供合理的生产工艺、流程及参数。由于超声波提取的过程属于物理过程, 不发生化学反应, 保持了中药有效成分的化学性质和活性[6]。

目前, 超声提取技术主要用于单味中药材有效成分的提取和少量复方药材成分的提取。用于提取的化学成分有生物碱、挥发油类、多糖类、苷类、黄酮类、醌类、萜类、氨基酸[7]类等。采用超声波技术提取人参皂苷, 其提取速度是常规溶剂浸提法的3倍, 由于提取所需温度较低, 得到的人参皂苷的有效成分没有被破坏, 活性比传统方法高。利用超声波方法提取大豆异黄酮, 20 min便可以把有效成分很好的提取分离出来, 且提取物的活性比传统提取法高。丁洁等[8]对乙醇-超声波提取豆酱中大豆苷元的技术做了研究, 发现了最佳的提取工艺。

1.3 半仿生提取技术

半仿生提取技术是为经消化道给药的中药制剂设计的一种新提取分离工艺, 其原理是模拟口服给药, 药物经胃肠道转运。半仿生提取技术首先将中药材用一定p H值的酸性溶液提取, 然后再用一定p H值的碱性溶液提取, 两次提取液经过滤、浓缩等方法制成中药制剂。半仿生提取法的主要优点有: (1) 这种提取分离方法符合人体消化吸收的原理, 可更好地对中药进行了提取; (2) 在工艺条件上, 可以加快中药提取的速度, 缩短药物生产周期, 降低所需的成本, 不经过有机溶剂的处理, 可以保留更多的有效成分。

目前半仿生提取法仍有一些缺点, 如提取所需温度较高, 中药中许多不耐热成分容易被破坏, 因此降低药效, 还有就是人结构复杂, 工业提取不可能完全模仿。所以, 一些学者认为应将药物提取所需温度降低, 并在提取液中加入一定量消化酶, 使其提取分离更接近药物在人体内的过程。林慧彬等[9]采用半仿生提取法对黄连解毒汤的最佳药材组合方式进行了筛选, 以所得到的黄芩苷、栀子苷、小檗碱、总黄酮、总生物碱的量作为衡量标准, 结果表明黄连解毒汤以黄连、黄柏与栀子合煎, 黄芩单煎的提取方式最佳。

1.4 微波提取技术

微波提取技术是在微波反应器中, 利用合适的溶剂从中药中提取各种有效化学成分的技术。该技术的原理是用电磁波对植物细胞撕裂和相互摩擦引起细胞发热, 使其温度迅速升高, 持续的高温使其内部压力远超过细胞空间膨胀能力, 使细胞破裂, 胞内有效成分自由流出。这种技术的优点在于微波的穿透力较强, 可使反应物迅速、均匀的受热, 生产所需时间短, 成本低, 溶剂用量较少, 产生的废物少, 同时可以使提取率和提取物的纯度大大提高。

微波提取技术在天然产物的提取方面应用非常广泛, 为药物资源的有效利用和合理开发提供科学的指导意义。卞杰松等[10]利用微波提取技术从马鞭草中提取黄酮类化合物, 该方法是一种快速、高效、节能、环保的绿色提取工艺, 具有效率高、选择性强、节省时间、节省溶剂、能耗低、污染小等优点。王小华等[11]利用微波提取技术对贯叶连翘中黄酮类化合物进行提取分离, 结果发现这种方法回收率比其它方法高很多。

1.5 高速逆流色谱分离技术

高速逆流色谱分离技术 (highspeed countercurrent chromatography, HSCCC) 是一种液-液分配色谱技术, 不需要任何支撑体或载体, 因而不存在载体对样品的吸附和污染。该技术具有分离效率高, 提取物纯度高, 生产量大, 溶剂消耗少等优点。有人利用高速逆流色谱分离技术, 以正己烷-乙酸乙酯-甲醇-水 (7∶3∶5∶5) 作为两相溶剂体系, 经一步逆流分离可以从补骨脂粗提取物中分离得到补骨脂素和异补骨脂素, 可以使二者纯度分别高达到99.4%和99.1%, 该技术可以用于大量药物提取分离, 回收率也非常高。

高速逆流色谱分离技术不仅适用于各种类型化合物的分离, 还可以对中药粗提物进行各组分的分离和纯化。该方法可以用于药物的分析, 对药物质量进行研究, 也有可能会成为中药制剂生产的一种新技术。

1.6 分子蒸馏技术

分子蒸馏是一种特殊的液-液分离技术, 它不是依靠沸点差分离, 而是靠不同物质分子运动平均自由程的差别进行分离。它具有操作温度低、受热时间短、分离效率高、蒸馏压强低的特点, 适用于高沸点、热敏性及易氧化药物的提取分离。该技术主要用于天然维生素、色素的提取与分离[12]。也可与超临界流体萃取技术联用, 用于对极性物质的提取, 也可用于对提取物的进一步纯化、精制。张静菊[13]利用分子蒸馏技术提取丰花玫瑰鲜花中的玫瑰精油并对其成分进行分析研究。

1.7 大孔吸附树脂技术

大孔吸附树脂是一类不含离子集团的网状结构高分子聚合物吸附树脂。其原理是采用特殊的吸附剂, 使中药复方煎液中有选择地吸附有效成分, 去除无效成分, 是一种物理方法。该技术具有吸附性强、机械强度好、可以重复使用、不浪费材料, 价廉等优点, 大孔吸附树脂提取分离技术已经慢慢应用于现代药物的提取分离, 将会有很好的发展前景, 李鹏[14]、侯杰荣等[15]总结了大孔吸附树脂技术在现代中药提取分离研究中的应用, 并对此技术作了很高的评价。

2 展望

提取和分离 第10篇

中药的提取分离,是制剂过程中必不可少的关键工序,是改进药物剂型,提高产品质量,增加药物新品种,提高产品在市场上竞争力的关键环节, 超临界流体萃取技术(Supercritical Fluid Extraction,简称SFE)作为一种清洁、高效及较好的选择性的新型分离方法,在天然产物有效成分提取与分离,生产高经济附加值产品方面展现出勃勃生机。

一、概述

超临界流体是指超临界温度(Tc)和临界压力(Pc)状态下的高密度流体,例如:二氧化碳、氨气、乙烯、丙烷、丙烯、水等。与常温常压下的气体和液体比较,超临界流体具有两个特性:其一,密度接近于液体,具有类似液体的高密度;其二,粘度又接近于气体,具有类似气体的低黏度。因此扩散系数约比普通液体大100倍。由于同时具有类似液体的高密度和类似气体的低黏度,故超临界流体既具有液体对溶质溶解度较大的特点,又具有气体易于扩散和运动的特性,其传质速率大大高于液相过程。中药中的许多成分都能被其溶解,并且随着压力的增大,溶解度增加。超临界流体可以是单一的,也可以是复合的。添加适量的夹带剂可以大大增加其溶解性和选择性。在能作为超临界流体的化合物中,CO2由于其性质稳定、无毒、不易燃易爆、价廉以及较低的临界压力(7.37MPa)和较低的临界温度(31.05℃),在医药行业已经得到广泛的应用。

二、在中药提取分离中的优势

用超临界CO2进行中药研究开发及产业化,和中药传统方法相比,具有许多独特的优点:

一是提取完全,能充分利用中药资源。由于超临界CO2的溶解能力和渗透能力强,扩散速度快,且是在连续动态条件下进行,萃取出的产物不断地被带走,因而提取较完全,这一优势在挥发油提取中表现得非常明显。同时,随着超临界CO2技术的不断进步,全氟聚醚碳酸铵(PFPE)的应用,把超临界CO2扩展到水溶液体系,使得难以提取的强极性化合物如蛋白质等的提取已成为可能。

二是超临界CO2临界温度低,操作温度低,能较完好地保存中药有效成分不被破坏,不发生次生化。因此,特别适合那些对热敏感性强、容易氧化分解破坏的成分的提取,能最大程度地保持各组分的原有特性。

三是提取时间快、生产周期短。超临界CO2提取循环一开始,分离便开始进行。一般提取10min便有成分分离析出,2—4h左右便可完全提取。同时,它不需浓缩等步骤,即使加入夹带剂,也可通过分离功能除去或只是简单浓缩。

四是超临界CO2提取,操作参数容易控制,因此,有效成分及产品质量稳定。

五是超临界CO2还具灭菌作用,有利于保证和提高产品质量。

六是超临界流体萃取应用于分析或与GC、IR、MS、LC 等联用成为一种高效的分析手段。能够实现中药有效成分的高效、快速、准确分析。

七是与其他超临界流体相比,CO2临界压力适中,在实际操作中,其使用压力范围有利于工业化生产。

三、在中药提取分离中的应用

近年来,超临界流体萃取研究开发仍主要集中于单味药,而复方的研究与开发仅有少量报道。

(一)在单味药提取分离中的应用

西德Saarland大学的Stahl教授对许多药用植物采用SFE法对其有效成分(如各种生物碱,芳香性及油性组分)实现了满意的分离。日本学者宫地洋等从药用植物蛇床子、桑白皮、甘草根、紫草、红花、月见草中提取了有效成分。目前为实现对中药的生物碱、黄酮、皂苷类等极性大的有效成分的提取,添加夹带剂及增加压力而改善流体溶解性质的研究亦受到重视。

(二)在复方提取分离中的应用

传统中医药理论是以整体观念为指导思想,中药在临床上应用主要以复方形式给药,复方应混合提取。复方中有效成分或有效部位组成复杂,提取难度较大,鉴别困难,如何将超临界流体萃取应用到中药复方的提取过程中还有一系列问题待进一步研究和探讨。葛发欢等研究了复方丹参、降香的超临界CO2萃取方法。郁威等研究了在不同工艺条件下用超临界CO2萃取法分别对单味当归、单味川芎和复方当归川芎进行萃取,结果发现复方产物的提取率明显高于单味产物的提取率之和。

四、在中药提取分离中的产业化应用

最早将超临界CO2萃取技术应用于大规模生产的是美国通用食品公司,之后法、英、德等国也很快将该技术应用于大规模生产中。上世纪90年代初,中国开始了超临界萃取技术的产业化工作,发展速度很快。实现了超临界流体萃取技术从理论研究、中小水平向大规模产业化的转变,使中国在该领域的研究、应用已同国际接轨,在某些方面达到了国际领先水平。目前,超临界萃取技术已应用于部分中药材大批量萃取生产。现在国内已广泛应用超临界萃取技术从沙棘籽中萃取沙棘油,并有数个厂家形成年产20t以上沙棘油的生产能力。

五、结语

超临界萃取技术具有传统提取方法无法比拟的优势,可以比较容易地从中药中发现新成分,从而发现新的药理活性成分,开发新药。如能进一步加强在中药复方制剂中的运用与开发,结合药效物质基础研究,推进超临界提取工艺标准的制定,相信,超临界流体萃取技术在中药领域中将具有更广阔的发展前景。

提取和分离 第11篇

1.1 超临界流体提取技术

超临界流体提取技术简称为“SFE”。超临界流体具有良好的溶剂特性, 既具有气体的穿透性, 同时又具有液体的溶解性, 其最大的优势在于克服了传统提取方式效率低、污染严重等缺点, 同时消除了活性成分中的有害物质, 使得天然有机活性成分的提取更加简单高效。其中二氧化碳是最主要的超临界流体, 其临界压力和温度都较低, 因此在提出精油和植物油等非极性和中等极性的活性物质中运用广泛。在提取高极性物质时, 则可以加入甲醇、乙醇等物质起到辅助作用。

1.2 生物酶解提取技术

酶作为一种特殊的生物催化剂, 可以在常温、常压下分解植物的细胞壁。生物酶解提取技术就是利用酶的第一特性, 根据所要提取的活性成分的性质, 选择相应酶, 破坏细胞壁的结构, 以达到提取的目的。比如在提取含有蛋白质的天然植物时, 就可以加入蛋白酶提取出其中的蛋白质。

1.3 超声波提取技术

超声波提取技术简称为“UAE”。当特定频率和强度的超声波通过所需提取的溶剂时, 会产生超声空化效应并会使得空化泡的周围的温度和气压瞬间升高, 溶剂渗透到细胞中, 传质效果提升。另外, 超声空化效应也会产生冲击波和微射流, 使得溶剂中固态液体的边界层被削弱, 传质的效率也能提高。冲击波和微射流同时也会产生剪切力, 迫使天然产物中的细胞壁破裂, 细胞内部物质被释放出来。“UAE”提取技术较为简单, 但是其提取的效率相对其他方法偏低。

1.4 微波辅助提取技术

微波辅助提取方法简称为“MAE”“MAE”的提取原理是通过微波的特性提高传热和传质的作用。相对于超声波提取技术而言, 微波提取技术效率更好, 对活性物质的保存也更好, 且能够一次性提取多种样品, 更加经济环保。微波辅助提取技术被广泛应用于多酚类、糖类、皂苷类等物质的提取中。

2 天然产物活性成分分离提纯技术

天然产物的活性成分在采用特定手段提取后, 仍然含有许多杂质, 因此, 就需要采取一定措施对其进行进一步的加工, 以获取更加精纯的活性成分。

2.1 大孔吸附树脂分离提纯技术

大孔吸附树脂是一种吸附剂, 其功能类似于活性炭, 其原理是利用分子中含有的氢键、偶极离子等对天然矿物活性成分进行进一步的分离提纯。在实际操作中, 可根据需要分离物质的分子的大小, 选择特定规格的大孔吸附树脂进行分离提纯。

2.2 高速逆流色谱分离技术

高速逆流色谱分离技术最大的优势就在于不需要依托任何形式的载体, 可以有效避免载体对所需提纯物质的污染等, 且分离效果良好, 回收利用高。在实际操作中, 正己烷-乙酸乙酯-甲醇-水体系为最为常用的溶剂体系, 能够满足天然物质活性成分分离的基本需求。该技术对分离样品的要求低, 且无系统压力, 在与其他技术联用时能够达到较好的效果。

2.3 制备型超临界流体色谱分离技术

制备超临界流体色谱分离技术其原理在于利用不同化合物之间不同的分配系数对化合物进行分离。它以吸附在载体上的高聚物作为固定的色谱, 而超临界流体则为其流动相, 其优势在于可以获取品质较高的色谱, 亦可利用改变流动相的温度、压力等外部条件来改变色谱分离的特性。因此, 同一流动相可以被运用于多种天然产物活性成分的分离工作, 提高分离的效率, 同时分离的质量也有保证。

2.4 制备色谱分离技术

在众多天然产物活性物质分离技术中, 该技术为最成熟且运用最广泛的技术。它拥有如紫外检测、蒸发光散检测等检测技术, 能够对不同理化性质的活性成分进行不同的检测, 具有可连续自动化操作、收集能力强等优势。在实际操作中, 制备色谱分离技术拥有多种分离技术, 包括了反相色谱、正相色谱、离子交换色谱等技术, 能够根据天然产物活性物质的不同物理性质选择不同的色谱柱。

3 结语

以上为笔者根据多年工作经验总结得出的天然产物活性物质提取和分离技术, 其中提取技术包括了超临界流体技术、超声波技术、生物酶技术、微波辅助等, 分离技术则包括了制备色谱技术、制备超临界流体色谱技术、大孔吸附树脂技术、高速逆流色谱等。以上观点为笔者拙见, 不足之处, 还望相关专家学者指教。当然, 随着科技的发展, 相信将会有更多天然产物活性物质提取分离技术的诞生。因此, 也希望更多专家学者深入到该课题的研究中来。

摘要：随着对天然产物活性成分作用研究的不断深入, 其食用和药用价值不断被发掘, 人们开始越来越关注其提纯和分离技术的研究。传统的天然产物活性成分提取和分离技术存在着效率低、流失多、工艺复杂等问题, 因而被一批新型的提取分离技术所取代。就天然产物活性成分的提取技术和天然产物活性成分的分离技术进行了简单的分析。

关键词：天然产物,活性成分,提取技术,分离技术,初探

参考文献

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