天然药物提取分离工艺学(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)

作者：金利泰

出版社：浙江大学出版社

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天然药物提取分离工艺学试读：

随着化学药合成技术和生物制药技术的不断发展，我国的中药/天然药物的原料药（有效成分或有效部位）质量与数量备受关注，成为研究的热点。一是，当今临床应用药物的三分之一是由天然产物或以天然产物为先导化合物研制而来的；二是，2005年版及2010年版《中国药典》一部在提取物品种的数量上明显增加；三是，大量的洋中药返销国内占据了中成药的高价位市场。因此，我们感到迫切需要编写一本《天然药物提取分离工艺学》教材，力求为民族医药的振兴尽一份力。

天然药物提取分离工艺学是天然药物开发和生产过程中，研究和设计高效、安全、经济的天然药物提取分离工艺，研究提取分离工艺原理及设计提取分离工艺规程，实现天然药物制药生产过程优化的一门学科。天然药物制药工艺学主要研究提取分离工艺原理、操作过程、工艺条件等，解决天然药物在提取、分离与纯化、浓缩与干燥等工艺环节中，工艺路线的确定及工艺条件的优化等问题，为中药/天然药物规模化生产提供理论基础和应用技术。

本教材分两部分：总论部分介绍实用技术的基本概念、原理和特点，方法或设备的工艺过程及技术参数，深入浅出地简述了新技术、新方法在天然药物生产中的应用；各论部分选择糖类、苯丙素类、醌类、黄酮类、萜类与挥发油、三萜及其苷、甾体及其苷和生物碱类的典型有效成分（或部位）作为实例，系统阐述了基源、近代临床与药理、化学结构与理化性质、提取分离方法的原理、操作过程与工艺条件、工艺流程图以及工艺注释等内容。重在应用基础知识，探讨天然药物提取分离工艺，突出实用性、先进性，力求简洁明了，为天然药物的现代化研究奠定理论和实践基础。本书内容新颖、实用、深入、系统，在理论与实践的结合上，达到内容创新与形式创新的统一。

本书不仅可用作高等医药院校药学类相关专业的教材，也可供相关专业的科研工作者参考使用。前　言

随着人类健康意识的提升，“回归自然，重视天然药物”正成为国际医药产业发展的趋势。天然药物防病治病的物质基础是有效成分，因此，对于天然药物有效成分提取分离方法的探讨是制备天然药物制剂的重要前提。《天然药物提取分离工艺学》分两部分：总论部分介绍实用技术的基本概念、原理和特点，方法或设备的工艺过程及技术参数，深入浅出地简述了新技术、新方法在天然药物生产中的应用；各论部分选择糖类、苯丙素类、醌类、黄酮类、萜类与挥发油类、三萜及其苷类、甾体及其苷类和生物碱类中典型有效成分或有效部位作为实例，阐述了基源、近代临床与药理、化学结构与理化性质、提取分离方法的原理、操作过程与工艺条件、工艺流程图、工艺注释等内容。具体剖析生产实例，前后呼应，完成从通性到个例的过渡。重点在于应用基础知识，深入探讨天然药物提取分离工艺，突出实用性、先进性，力求简洁明了。

本教材共15章，编写任务分别由金利泰（温州医学院，第1章）、刘岱琳（武警医学院，第2章）、陶正明（浙江省亚热带作物研究所，第3章）、王颖莉（山西中医学院，第4章、第15章）、李校堃（温州医学院，第5章）、崔健（长春中医药大学，第6章）、申允德（温州大学，第7章）、李大伟（上海中医药大学，第8章）、丛维涛（温州医学院，第3章、第9章）、关枫（黑龙江中医药大学，第10章）、华会明（沈阳药科大学，第11章）、高晓霞（广东药学院，第12章）、朱英（浙江中医药大学，第13章）、陈新（长春中医药大学，第14章）、杨云（河南中医学院，第15章）合作完成。

本书编写过程中，得到了各兄弟院校同行的热情支持和鼓励，提出了很多宝贵意见，再次表示衷心感谢！

由于科研和教学任务繁重，时间紧迫，尽管我们做出了努力，但因编者的学术水平及编写能力有限，不当之处在所难免，敬请广大师生给予批评指正。编著者2011年9月序

我国制药产业的不断发展、新药的不断发现和临床治疗方法的巨大进步，促使医药工业发生了非常大的变化，对既具有制药知识，又具有其他相关知识的复合型人才的需求也日益旺盛，其中，较为突出的是对新型制药工程师的需求。

考虑到行业对新型制药工程师的强烈需求，教育部于1998年在本科专业目录上新增了“制药工程专业”。为规范国内制药工程专业教学，教育部委托教育部高等学校制药工程专业教学指导分委员会正在制订具有专业指导意义的制药工程专业规范，已经召开过多次研讨会，征求各方面的意见，以求客观把握制药工程专业的知识要点。

制药工程专业是一个化学、药学（中药学）和工程学交叉的工科专业，涵盖了化学制药、生物制药和现代中药制药等多个应用领域，以培养从事药品制造，新工艺、新设备、新品种的开发、放大和设计的人才为目标。这类人才必须掌握最新技术和交叉学科知识、具备制药过程和产品双向定位的知识及能力，同时了解密集的工业信息并熟悉全球和本国政策法规。

高等院校药学与制药工程专业发展很快，目前已经超过200所高等学校设置了制药工程专业，包括综合性大学、医药类院校、理工类院校、师范院校、农科院校等。专业建设是一个长期而艰巨的任务，尤其在强调培养复合型人才的情况下，既要符合专业规范要求，还必须体现各自的特色，其中教材建设是一项主要任务。由于制药工程专业还比较年轻，教材建设显得尤为重要，虽然经过近10年的努力已经出版了一些比较好的教材，但是与一些办学历史比较长的专业相比，无论在数量、质量，还是在系统性上都有比较大的差距。因此，编写一套既能紧扣专业知识要点、又能充分显示特色的教材，将会极大地丰富制药工程专业的教材库。

很欣慰，浙江大学出版社已经在做这方面的尝试。通过多次研讨，浙江大学出版社与国内多所理工类院校制药工程专业负责人及一线教师达成共识，编写了一套适合于理工类院校药学与制药工程专业学生的就业目标和培养模式的系列教材，以知识性、应用性、实践性为切入点，重在培养学生的创新能力和实践能力。目前，这套由全国二十几所高校的一线教师共同研究和编写的、名为“高等院校药学与制药工程专业规划教材”正式出版，非常令人鼓舞。这套教材体现了以下几个特点：

1．依照高等学校制药工程专业教学指导分委员会制订的《高等学校制药工程专业指导性专业规范》（征求意见稿）的要求，系列教材品种主要以该规范下的专业培养体系的核心课程为基本构成。

2．突出基础理论、基本知识、基本技能的介绍，融科学性、先进性、启发性和应用性于一体，深入浅出、循序渐进，与相关实例有机结合，便于学生理解、掌握和应用，有助于学生打下坚实的制药工程基础知识。

3．注重学科新理论、新技术、新产品、新动态、新知识的介绍，注意反映学科发展和教学改革成果，有利于培养学生的创新思维和实践能力、有利于培养学生的工程开发能力和综合能力。

相信这套精心策划、认真组织编写和出版的系列教材会得到从事制药工程专业教学的广大教师的认可，对于推动制药工程专业的教学发展和教材建设起到积极的作用。同时这套教材也有助于学生对新药开发、药物制造、药品管理、药物营销等知识的了解，对培养具有不断创新、勇于探索的精神，具有适应市场激励竞争的能力，能够接轨国际市场、适应社会发展需要的复合型制药工程人才做出应有的贡献。姚善泾浙江大学教授教育部高等学校制药工程专业教学指导分委员会副主任高等院校药学与制药工程专业规划教材审稿专家委员会名单（以姓氏拼音为序）

蔡宝昌（南京中医药大学）

樊　君（西北大学）

梁文权（浙江大学）

沈永嘉（华东理工大学）

孙铁民（沈阳药科大学）

徐文方（山东大学）

杨　悦（沈阳药科大学）

姚善泾（浙江大学）

于奕峰（河北科技大学）

张　珩（武汉工程大学）

赵桂森（山东大学）

周　慧（吉林大学）

宗敏华（华南理工大学）

程　怡（广州中医药大学）

傅　强（西安交通大学）

楼宜嘉（浙江大学）

宋　航（四川大学）

温鸿亮（北京理工大学）

徐　溢（重庆大学）

姚日生（合肥工业大学）

尤启冬（中国药科大学）

虞心红（华东理工大学）

章亚东（郑州大学）

郑旭煦（重庆工商大学）

朱世斌（中国医药教育协会）第1章绪　论本章要点

掌握天然药物提取分离工艺学的基本概念、主要研究内容以及本课程学习方法；熟悉天然药物提取分离工艺设计思路和方法；了解天然药物提取分离工业发展现状及趋势。1.1　天然药物提取分离工艺学的内涵

天然药物提取分离工艺学是在天然药物开发和生产过程中研究和设计高效、安全、经济的天然药物提取分离工艺，研究提取分离工艺原理及设计提取分离工艺规程，实现天然药物提取分离生产过程最优化的一门学科。天然药物提取分离工艺学是一门综合性学科，是在天然药物化学的基础上衍生的分支学科。天然药物化学主要研究有效成分的结构、理化性质、提取分离方法及结构鉴定等内容。天然药物提取分离工艺学在此基础上主要研究天然药物有效成分的提取分离工艺原理、操作过程、工艺条件等内容，解决天然药物在提取、分离与纯化、浓缩与干燥等工艺环节中，工艺路线的确定以及工艺条件的优化等问题，为天然药物规模化生产提供理论基础和应用技术。

天然药物提取分离工艺学综合应用了有机化学、分析化学、天然药物化学，并结合制药化工原理、机械工程及设备等课程的专门知识，研究设计天然药物合理的、高效的提取分离工艺路线。天然药物提取分离技术是否合理运用直接关系到药材资源能否充分利用，制剂疗效能否充分发挥。在天然药物提取、分离及纯化的工艺过程中，常需通过浓缩、干燥等工艺过程，以达到作为制剂原料或半成品的要求。由于天然药物成分复杂，作用多样，工艺方法与技术繁多，以及新方法与新技术的不断涌现，不同的方法与技术所应考虑的重点、需进行研究的难点、要确定的技术参数均有可能不同，因此欲达到实现天然药物产业化生产的目的，需要进行大量的研究工作，天然药物提取分离工艺学正是为这些研究奠定基础。

在药物研究方面，据不完全统计，临床用药的三分之一以上源自天然有机产物，它们直接来自天然产物或是以天然产物的有效成分为先导进一步发展的衍生物、类似物或全合成物，而从天然产物中提取分离以获取天然药物是药物研究的第一步，因此解决提取分离过程的技术问题，尤其是药物研究和扩大生产的中间环节是规模化生产的关键。天然药物提取分离工艺研究可分为三个阶段，第一阶段为实验室工艺研究，第二阶段为中试放大研究，第三阶段为工业生产工艺研究。虽然每个阶段研究内容及解决的问题不同，但三个阶段是相互联系，缺一不可的：①实验室工艺研究（小试工艺研究或小试）阶段，主要包括基本提取分离工艺路线的设计，同时选择合适的评价指标和方法，对影响因素进行考察，同时确定工艺参数并进行工艺验证；②第二阶段的中试放大研究（中试放大或中试）是确定天然药物生产工艺的重要环节，即把实验室研究中所确定的工艺路线和工艺条件，进行工业化生产的考察、优化，为生产车间的设计、施工安装、“三废”处理、中间体质量控制、制定中间体和产物的质量要求和工艺操作规程等提供依据，并在车间试生产若干批号后，制定出生产工艺规程；③第三阶段的工业生产工艺研究是在中试研究基础上，进一步扩大生产规模。1.2　天然药物提取分离工艺学的特点1.2.1　多学科性

学科间的相互协作是科学技术发展的动力和源泉，天然药物提取分离工艺学由多学科交叉渗透，涉及的学科有：①生物化学、分子生物学、植物学及细胞学等生物学科；②有机化学、植物化学、天然药物化学等化学学科；③机械工程、化学工程及化工原理等工程学科。

天然药物提取分离是生物技术的一个重要领域。生物技术是目前最重要的高新技术领域之一，它是以生命科学（植物学、动物学、微生物学等）为基础，利用生物体（包括生物器官、组织、细胞）或其他组分（如遗传物质、酶、次生代谢产物或其他生物活性物质）的特征和功能，设计和构建具有预期性状的新物种和新品系以及利用与工程原理相结合的方法进行加工生产。生物技术是综合性技术体系，包括的主要技术范畴有发酵工程、酶工程、生化工程、基因工程、细胞工程、生物代谢及调控工程等。1.2.2　多层次性

天然药物研究的多层次性包括：①以提取优质高产提取物为主要目标的一级开发；②以有效部位作为原料药进行加工为目的的二级开发；③以深度开发原料的单体有效成分为目的的三级开发。天然药物的多层次研究开发是相辅相成的，它们之间既相互促进，又相互制约。天然药物提取产业是生物技术与化学化工技术相互交叉而成的一个产业，它是以动物、植物、微生物为加工原料，采用化学化工技术及手段，通过提取、分离、纯化以及半合成得到天然药物，还选用现代生物技术如微生物发酵、酶工程、细胞工程、基因工程等对传统化学化工技术进行创新改造，获得与天然产物等同的天然药物。1.2.3　复杂性1．生物材料组成复杂

生物材料种类繁多，一个生物材料常包括数百种甚至数千种化合物。各种化合物的分子大小、相对分子质量和理化性质均不同，其中有不少化合物迄今还是未知物质，而且在这些化合物的提取分离过程中仍不断发生化学结构或功能活性的变化。2．天然产物具有不稳定性

许多具有生物活性的化合物一旦离开机体，很容易变性或被破坏。因此，在生产过程中要小心地保护化合物的生物活性，这是天然药物生产最困难的地方。故生产这类天然药物时常选择温和的条件，尽可能在较低温度、温和条件和洁净环境下进行。

天然药物产品的制备几乎都在溶液中进行，各种参数对溶液中各组分的综合影响常无法固定，以致许多生产工艺设计理论性不强，结果有很大的经验成分。

为了保护所提取物质的生物活性及结构上的完整，生产方法多采用温和的“多阶式”，一个生物分子的分离制备常常少至几个步骤，多至十几个步骤，并选择适合的分离方法，才能达到分离纯化目的。因此，操作时间长或步骤繁杂，会给生产带来许多影响。

生物体中存在的天然药物含量较低，而且生物体是由上千种有机物组成，这就决定了必须使用现代高新技术提取天然药物，并进行分离纯化使之达到最终产品的要求。其有关方法包括：（1）物理方法：研磨、高压匀浆、超声波、过滤、离心、干燥等。（2）物理化学方法：冻溶（用于细胞破碎）透析、超滤反渗透、絮凝、萃取、吸附、色谱（吸附色谱法、分配色谱法、凝胶色谱法等）、蒸馏、电泳、等电点沉淀、盐析、结晶等。（3）化学方法：离子交换、化学沉淀、化学亲和、天然药物的结构修饰和化学合成等。（4）生物方法：生物亲和色谱、免疫色谱等。（5）近年发展的新技术：微波、超声波萃取、树脂吸附分离、微滤、超滤、纳滤、亲和膜分离、泡沫分离、超临界流体萃取、分子蒸馏、双水相分离、反胶束萃取等。（6）现代生物技术：天然产物次生代谢物的调控和生产技术，微生物工程和生物细胞组织培养工程技术生产某些次生代谢产物，如酶工程技术、基因工程技术的应用等。1.3　天然药物提取分离工艺设计思路1.3.1　生物原料生产与天然药物提取技术相结合

生物原料的生产是天然药物提取生产的“第一工厂”。植物细胞的大规模培养历史早于动物细胞，利用植物细胞培养可以产生某些珍贵植物次生代谢产物，如生物碱、甾体等化合物，有些已经产业化生产，而且能够培养高含量的天然产物原料。对原料的生产应该从整体出发，除了达到上述目标外，还应设法利用生物催化剂增加产物的产量，减少非目的产物的分泌（如色素、毒素、降解酶及其他干扰杂质等），以及赋予菌种或产物某种有益的性质以改善产物的分离特性，从而简化下游加工过程。培养基和发酵条件直接决定着输送给下游的发酵液质量，如采用液体培养基，而不用酵母膏等有色物质和杂蛋白为原料，使下游加工过程更为方便、经济，从而提高总的回收率。

材料的选择要求原料中有效成分含量高。优质材料的破碎方法和程度、选择合适的溶剂与提取参数，可以减少工艺操作的次数。产物可被直接转移至气相、液相或固相继续进行分离纯化。如挥发性成分的回收（产物转移到气相）；萃取至液相的，如乳化液膜提取酶、有机酸和抗生素等；吸附至固相的，如吸附剂、离子交换树脂吸附生物碱、氨基酸、蛋白质，工业大孔树脂吸附剂直接选择性吸附酶和皂苷（如人参皂苷）；搅拌吸附槽吸附易放大但分辨率低，而柱色谱难度大，但分辨率高，而高选择性吸附剂（如亲和吸附）以搅拌或流化床形式，操作仍有高的分辨率，有着工业化应用的潜力。1.3.2　根据生物组织结构设计提取工艺

细胞是生物组成的基本结构单元，在天然药物提取中可利用细胞的结构组成设计天然药物提取分离工艺方法。生物化学成分也决定提取工艺的方法和参数，生物是一个统一的整体，组成的物质与成分之间互相影响，生物体中分子结构及分子间相互联系的作用力十分复杂，分子骨架各原子与基团之间都以共价键结合，分子间的连接主要通过非共价键，如氢键、盐键、金属键、范德华力、疏水力、碱基堆积力，键能较弱，性质差别较大，设计提取工艺时要采用不同的方法加以隔离。1.3.3　根据天然药物的结构及理化性质设计提取工艺

天然产物的空间结构、官能团的种类、位置、数量、存在形式决定提取工艺所选用的方法，其中官能团的种类、位置、数量、存在形式是决定提取工艺的主要因素，天然产物分子是一个有机整体，所组成的各部分之间互相制约和影响，决定了提取工艺、方法、步骤。与提取工艺有关的性质主要有相对分子质量、溶解性、等电点、稳定性、相对密度、黏度、粒度、熔点、沸点等，还有官能团的解离性和化学反应的可能性。1.3.4　根据不同分离技术耦合设计天然药物提取工艺

近年来，生物化学、分析化学、天然药物化学等学科的发展已促进了天然药物分离技术与生物特性的结合，天然药物研究生产过程由多种分离、纯化技术相结合，包括传统技术与新技术的相互交叉、渗透与融合，逐渐形成融合技术或子代技术。特别是亲和相互作用与其他分离技术的耦合，出现了亲和膜分离、亲和沉淀、亲和双水相萃取、亲和选择性絮凝沉淀及亲和吸附与亲和色谱等，例如亲和错流过滤或连续亲和循环提取系统，是在混合物（匀浆液）中加入大配体或吸附剂借微滤膜截留与大分子杂质分离，随后洗脱并微滤分离出大分子产物，配体再循环。这种耦合技术克服了传统亲和柱色谱间歇操作、进料需预纯化、难放大之缺点，也克服了现有切向流微滤分辨率不高的不足，不仅纯化倍数较高，可连续化，还适于处理含细胞、碎片及大分子杂质的材料。亲和沉淀是在提取液中加入双功能大配体，与活性蛋白质键合形成配体-产物沉淀，除去清液后洗脱产物，配体再循环。匀浆液在搅拌槽或流体床中迅速被吸附于选择性吸附剂上，利用排斥或空间位阻效应使降解酶与目的蛋白质迅速隔离并富集产物，从而把匀浆液分离转化为更简单的固-固分离。

萃取已与多种分离技术耦合衍生出新型的分离技术，如溶剂浸渍树脂、萃淋树脂、膜基萃取、微胶囊萃取、凝胶萃取、乳化液膜萃取、双水相分配色谱、胶团液相色谱等。类似的耦合分离技术尚有离子交换过滤、离子吸附沉淀、膜包裹吸附剂、碟片式离心萃取机、过滤干燥器、离心薄膜蒸发器、结晶-过滤-干燥处理机、中空纤维细胞培养装置及转子膜反应器等。

上述分离技术具有选择性好、分离效率高、使下游加工过程步骤简化、能耗低、生产过程水平高等优点，是今后的主要发展方向，随着基础研究的不断深入，尚需在生产应用环节加大研究力度。1.3.5　合理有效地组合应用提取分离方法

在天然药物提取分离中应选择不同分离机理单元组成一套工艺，将含量多的杂质先分离除去，尽量采用高效分离手段，并将最昂贵费时的分离单元放在最后阶段。有些杂质引起的分离纯化困难可通过前后协调巧妙解决。如萃取时常产生乳化现象，本质上这是因表面活性剂引起，而提取液中蛋白质最可能导致乳化，故可在萃取前，通过加热、絮凝、金属离子沉淀、水解酶等预先除去蛋白。选择分离操作如絮凝、沉淀、萃取、双水相萃取时，既要考虑分离剂的回收，又要考虑对后续操作及质量的影响，如反复通过匀浆阀或长时间破碎虽可提供胞内物释放率，但产生很细的碎片粒子不利于碎片分离。在纵向工艺过程中要考虑不同操作单元所用方法和操作条件的耦合，如在提取中为了除去不同的杂蛋白，可以采用不同的pH作为工艺参数处理提取液，以除去酸性蛋白或碱性蛋白，还可以采用冷热处理构成一套工艺，或阳离子和阴离子交换树脂除去杂蛋白，以提高产品的纯度。

发酵与分离耦合过程的研究是当今生物工程领域里的研究热点之一。发酵-分离耦合过程的优点是可以将终产物的反馈进行抑制，提高转化率，同时可简化产物提取过程，缩短生产周期，增加产率，收到一举多得的效果。1.3.6　从天然药物提取分离体系改性和流体流动特性设计提取工艺

天然药物提取的每一步操作主要目的是减少产品体积、提高产品纯度及增加后续操作效率。原料的选择和处理是为固液分离、初步纯化等服务的（如萃取），初步纯化是为高度纯化（如亲和色谱）提供合适的材料，减少提取分离步骤和增大单步效率是减少后期工艺难度乃至降低成本的关键。提取工艺过程的不同阶段通过各种参数存在密切的相互作用和协调、耦合来纯化天然药物，使天然药物的提取形成一套系统工艺，增加天然药物的纯度。

从天然药物提取的大系统角度探讨工艺的整体统一性，是天然药物研究的基本出发点，即以最优设计、最优控制和操作、最优规划和最优管理为出发点。若能将这些基本的方法应用到天然药物的提取分离过程中，选择适当的提取分离方法和工艺控制因素和参数，并同时考虑不同参数和操作单元的相互作用，将动态优化和静态优化相结合，高效提取分离纯化天然药物。

天然药物提取液是复杂流体，具有高黏度和依赖于生物流体的剪切力等流体力学行为，给传热和两相间的接触过程带来了特殊的问题；天然药物提取工艺的工业化需要将实验室技术进行放大，而某些专一性、高附加值的产品又需要进行过程缩小，这就需要借助化学工程中有关“放大效应”，结合天然药物分离过程的特点，研究大型天然药物分离装置中的流变学特性、热量和质量传递规律，探明在设备中的浓度、酸度、含量、温度等条件的分布情况，制定合理的操作规范，改善设备结构，掌握放大方法，达到增强分离因子、减小“放大效应”及提高分离效果的目的。例如，依据固-液两相规律的研究改善大型离子交换柱的分离效率，用流体力学的基本原理来探讨超滤装置、电渗析过程中的浓差极化现象和预防措施，从大型搅拌釜中流体流动和传热规律的模拟来判断盐析、pH调节、连续结晶和等电点沉淀等过程中有关组分的浓度和温度分布及其对过程结果的影响等。因此，从两相体系的流动特性研究来解决天然药物分离装置的设计与放大问题，经济、高效实施下游加工过程的产业化。1.4　提取分离工艺设计具体方法1.4.1　实验设计

在提取分离工艺研究过程中，工艺条件的筛选和确定，需要采用科学、客观、可量化比较的实验方法与评价指标。在具体的评价指标选择上，可结合天然药物的特点，采用多种具体实验方法，如单因素实验设计法、多因素实验设计法等，多因素实验设计法又包括了正交设计法、均匀设计法、球面对称设计法等。对于主要影响因素、水平取值的确定，一般可根据预试验结果确定。具体方法的选择应根据研究的情况、需要考察的因素等确定，但应考虑方法适用的范围、因素、水平设置的合理性，避免方法上的错误和避免各种方法的滥用和误用，例如因素、水平选择不当，样本量不符合要求，指标选择不合理，评价方法不合适，适用对象不符等，并应注意对试验结果的处理分析。对因素水平的设置，应注意结合被研究对象特点灵活选择。

由于工艺的多元性、复杂性以及研究中不可避免的实验误差，工艺优化的结果应通过重复和放大试验加以验证。在工艺的优化过程中建议尽可能有意识地引入数理实验设计的思想和方法，积极采用先进、科学的设计方法以及数据的统计分析方法等，并加强计算机辅助设计及分析手段的应用。

在提取、分离与纯化过程中，常需通过浓缩与干燥等工艺过程，达到作为制剂原料或半成品的要求。通过有针对性的试验，考察各步骤有关指标的情况，以评价各步骤工艺的合理性。对所应用方法可能的影响因素进行研究，选择合适的工艺条件，以确保工艺的可重复性和药品质量的稳定性。选择适宜的提取分离方法及合理的工艺条件与设备，对保证制剂的质量，提高提取效率与经济效益是十分重要的。为保证工艺的稳定性、减少批间质量差异，应固定工艺流程及其所用设备。评价指标的选择与提取分离工艺的合理性有很大关系，若有效成分或有效部位比较明确，评价指标应以有效成分或有效部位为主；而天然药物复方制剂较为复杂，在提取、分离与纯化方法及其指标的选择上，应考虑制剂多成分作用的特点。有效成分明确的，以有效成分为指标，但在有效成分不明确的情况下进行提取、分离与纯化，如何保证有效成分的保留、如何保证制剂的安全有效，应慎重考虑。既要重视传统用药经验，充分考虑基础研究比较薄弱、对天然药物作用的物质基础和机理不清楚的现状，不宜盲目纯化，又要尽力改善制剂状况，采用多指标综合评价，以满足临床用药要求，应对评价指标的选择作一定的探讨研究。在具体评价指标的选择上，应结合天然药物的特点和品种的具体情况，谨慎探讨能够对其安全、有效、可控作出科学合理、切合实际的评价指标，通常以多指标作为综合评价，以期得到工艺操作上既科学又合理可行，并能真正保证天然药物疗效的工艺。1.4.2　工艺路线

天然药物提取、分离与纯化的工艺路线是以保证天然药物安全、有效为前提的，根据天然药物的临床用药及组方特点，以及制剂成型要求所制定的工艺、方法、条件和程序直接影响药物的安全性、有效性，决定着制剂质量的优劣，也关系到大生产的可行性和经济效益。工艺路线的设计应以使天然药物的生产工艺具有科学性、先进性及生产的可行性为原则。鉴于天然药物所含成分的复杂性，天然药物的提取、分离与纯化、浓缩与干燥等工艺的研究，在参考药材所含成分的理化性质和药理作用的研究基础上，根据与治疗作用相关的有效成分或有效部位的理化性质，结合制剂制备上的要求、大生产的实际情况、环境保护的要求，进行工艺路线的设计，工艺方法和条件的筛选，制定出方法简便、条件确定的稳定工艺。1．提取与分离工艺

天然药物的提取应尽可能多地提取出有效成分，或根据某一成分或某类成分的性质提取目标物。天然药物的纯化应依据传统用药经验或根据药物中已确定的一些有效成分的存在状态、极性、溶解性等设计科学、合理、稳定、可行的工艺，采用一系列分离纯化技术来完成。应在尽可能多地富集得到有效成分的前提下，除去无效成分。不同的提取分离方法均有其特点与使用范围，应根据与治疗作用相关的有效成分（或有效部位）的理化性质，或药效研究结果，通过试验对比，选择适宜工艺路线。2．浓缩与干燥工艺

浓缩与干燥工艺应依据制剂的要求，根据物料的性质和影响浓缩、干燥效果的因素，选择一定的方法，使提取物达到制剂原料或半成品的相对密度或含水量，以便于制剂成型，并确定主要工艺环节及其工艺条件，同时应注意在浓缩、干燥过程中可能受到的影响。如含有受热不稳定的成分，可作热稳定性考察，并对采用的工艺方法进行选择，对工艺条件进行优化。1.4.3　工艺条件

工艺路线初步确定后，对采用的工艺方法，应进行科学、合理的试验设计，对工艺条件进行优化。工艺的优选应采用准确、简便、具有代表性、可量化的综合性评价指标与合理的方法。在多数情况下，影响工艺的因素不是单一的，需要对多因素、多水平同时进行考察。对于新建立的方法，还应进行方法的可行性、可靠性研究。必要时，应对所用材料的安全性进行考察，控制可能引入的残留物。应在保证其安全、可行的情况下，用于天然药物提取分离工艺的研究。1．提取与纯化工艺条件的优化

采用的提取方法不同，影响提取效率的因素有别，因此应根据所采用的提取方法与设备，考虑影响因素的选择和提取参数的确定。一般需要对溶媒、工艺条件进行选择，优化提取工艺条件。天然药物的纯化工艺，应根据纯化的目的、可采用方法的原理和影响因素，选择适宜的纯化方法。纯化方法的选择，一般应考虑拟制成的剂型与服用量、有效成分与去除成分的性质、后续制剂成型工艺的需要、生产的可行性、环保问题等。对应用方法的可能影响因素进行研究，选择合适的工艺条件，确定工艺参数，以确保工艺的可重复性和药品质量的稳定性。通过有针对性的试验，考察各步骤有关指标的情况，以评价各步骤工艺的合理性。如选择应用较多的水醇法来进行精制，建议考虑提取液经浓缩后的相对密度、加入乙醇的方法（如乙醇加入速度、搅拌速度）、加入乙醇的浓度、加入乙醇的量或加入乙醇后的溶液含醇量、操作的温度、醇沉的时间等影响因素。2．浓缩与干燥工艺条件的优化

在药物浓缩与干燥工艺过程中应注意保持药物成分的相对稳定。由于浓缩与干燥的方法、设备、程度及具体工艺参数等因素都直接影响着药液中有效成分的稳定，在工艺研究中宜结合制剂的要求对其进行研究和筛选。1.4.4　评价指标

工艺研究过程中，选择对试验结果作出合理判断的评价指标十分重要。作为评价指标应该是客观、可量化的。在具体评价指标的选择上，应结合天然药物的特点，选择能够对具体品种的安全、有效、可控作出科学合理、切合实际评价的评价指标。需要注意的是，除了从化学成分、生物学指标方面考虑外，环保、经济问题也应该作为综合考虑的指标。1．提取与纯化工艺评价指标（1）单一有效成分制剂：单一有效成分制剂的提取、纯化目标物为单一化学成分，其评价指标的选择应围绕方法的可行性、稳定性及所得目标物的得率与纯度等。（2）有效部位制剂：有效部位制剂在选择提取、纯化方法及其评价指标时也应围绕方法的可行性与稳定性及所得有效部位的得率、纯度等，关注提取物组成成分的基本稳定。（3）单味或复方制剂（指非有效成分或有效部位的制剂）：应考虑制剂的多成分作用特点。有效成分明确的，应以有效成分为指标；有效成分不明确的，应慎重选择评价指标。2．浓缩与干燥工艺评价指标

在研究过程中，应根据具体品种的情况，结合工艺、设备等特点，选择相应的评价指标。对有效成分为挥发性及热敏性成分的药物，在浓缩与干燥过程中考察其挥发性、热敏性成分的损失情况，确定相对温和的浓缩与干燥工艺。1.5　天然药物开发利用概况及技术发展1.5.1　天然药物开发利用概况

自从有了人类社会，人们就开始利用天然产物。至18世纪末，随着科学技术水平的提高，1769年提取了有机酸，如从葡萄汁中提取得到酒石酸，柠檬汁中提取得到柠檬酸等，1773年首次由尿中取得尿素，1805年由鸦片中提取得到第一个生物碱——吗啡，这些工作吸引了成千上万有机化学家开展研究，相继阐明这些成分的化学性质、结构、功能、生物体代谢等，并通过合成加以证明。天然产物化学的研究使化学家发现了许多新的化学反应与方法，从而大大丰富了有机化学，促进了有机化学的发展。

天然产物提取分离涉及面广、行业多。据报道，20世纪90年代，美国的天然药物提取企业有1000多家，西欧有580多家，日本有300多家。近年来，虽然由于行业竞争日趋激烈，企业大幅度减少，但天然药物提取行业依然火热。

传统的天然产物提取行业主要是指抗生素（如青霉素）、制药、食品等行业，而在目前，它几乎渗透到人民生活的各个方面，如医药、保健、农业、环境、能源、材料等。同时，天然产物提取产品也得到了极大的拓展，医药方面有各种新型抗生素、干扰素、丙氨酸、苏氨酸、脯氨酸等以及各种多肽；酶制剂有160多种，主要是糖化酶、淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶、青霉素酶、过氧化氢酶等；有机酸有柠檬酸、乳酸、苹果酸、衣康酸、脂肪酸、酮戊二酸、亚麻酸、透明质酸等。天然药物原料市场主要有单体化合物和提取物。

目前，全球天然药物提取年销售额在400亿美元左右，每年以7％～8％的速度增长。从产品结构来看，天然药物提取领域生产规模范围极广，市场年需求量仅为千克级的干扰素、促红细胞生长素等昂贵产品（价格可达数万美元/克）与年需求量逾万吨的抗生素、酶、食品与饲料添加剂、日用与农业生化制品等低价位产品几乎平分秋色。高价位的产品市场份额在50％～60％，低价位的产品市场份额在40％～50％。根据近年来天然药物提取的发展趋势与人们对医药卫生的重视程度，高价位产品的发展速度高于低价位产品。

天然药物化学的研究成果已广泛应用于医药行业，为保障人类健康提供了许多天然药物，由于天然药物化学研究所提供的活性物质结构新颖、疗效高、副作用小，所以它们始终是制药行业中新药研发的主要源泉之一，它们所显示的结构乃是新药设计的主要模型。早在20世纪50年代末我国科学家就巧妙地运用各种氧化降解方法完成了对莲子心碱与南瓜子氨基酸的化学结构的研究，并经全合成证明，又先后完成了对一叶萩碱、青风藤碱、山莨菪碱、樟柳碱、秦艽碱甲、补骨脂乙素与使君子氨酸等一批新化合物的结构研究。20世纪70年代以来随着质谱与核磁共振仪的普及以及X射线单晶衍射仪的运用，各种色谱方法的灵活应用，发现的新结构愈来愈多。近年来以每年发现近200种新化合物的速度增长，发现了一批有生物活性的新型结构，其中许多具有广阔的应用前景。我国天然药物化学研究已逐步转向对微量的、有生物活性的与有应用前景的化合物研究，许多研究工作的水平达到或接近世界先进水平。

目前，国际上常用的分离难度较大的一些植物药，如治疗高血压的利血平、抗癌药物长春新碱、子宫收缩药麦角新碱、治疗小儿麻痹症的加兰他敏、强心药西地兰和狄戈辛等，都已批量生产。近年来国际上研究甚多的抗癌新药——紫杉醇，我国也有生产。我国科学家通过对天然药物的研究阐明了许多天然药物的有效成分，创制了一批我国特有的新药，如黄连素已成为常用的治疗胃肠道炎症的良药，延胡索的有效成分延胡索乙素（即四氢巴马汀）已成为止痛镇静药物。古代用作麻醉药的麻沸汤，含有对大脑有显著镇静作用的东莨菪碱而可用作麻醉给药；从栝楼根新鲜汁液中分离得到的结晶天花粉蛋白已用于中期孕妇引产，与前列腺素等合用可用于抗早孕。从民间引产药芫花根中分离到有效成分芫花甲酯。棉酚是我国科学家发现的新型男性不育化合物，而新型抗疟疾新药青蒿素及其类似物则已引起国际重视，其他如治疗冠心病常用药丹参的有效成分之一为丹参酮，将它转化成磺酸钠即成水溶性较强的药物，已制成针剂用于治疗心绞痛，改善心电图；还有治疗慢性迁延性肝炎的垂盆草苷、五味子素等等。

天然药物是有效治疗药物的一个重要来源，在销路最好的20个非蛋白质药物中，有9个是从天然产物衍生而获得的药物。它们不仅是药物的重要来源，而且被广泛地用作药物开发的分子骨架。例如，在244个原形化学结构中，有83％来自动物、植物、微生物和矿物，仅17％是来自化合物的意外生物作用或来自化学合成。

近年兴起的保健食品也是以天然产物为物质基础，不仅需要经过人体及动物试验证明该产品具有某种生理功能，而且需要查清具有该项保健功能的功能因子以及该因子的结构、含量、作用机制和在食品中的稳定性，以开发不同形态和功能的保健食品。

近年来，我国天然药物提取产品的生产得到了大力发展，如柠檬酸产量居世界前列，工艺和技术都位于世界先进水平，乳酸、苹果酸的新工艺也已开发成功；氨基酸中赖氨酸和谷氨酸的生产工艺和产品在世界上都有一定的优势；微生物法生产丙烯酰胺已成功地实现了工业化，已建成万吨级的工业化生产装置，且总体水平达到国际领先水平；黄原胶生产在发酵设备、分离及成本等产业化方面也取得了突破性的进展；酶制剂、单细胞蛋白、纤维素酶、胡萝卜素等产品的生产开发也日益成熟，取得了阶段性的成果。

天然药物提取物的复方组合有可能成为今后一段时间内天然药物进入国际市场的最佳表现形式。众所周知，目前传统中药进入西方药品主流市场仍然十分困难，由于文化背景的巨大差异，我国传统中药自身的一些特点，要通过世界各国的药品管理法规从而以药品的身份进入各国市场还有很长的路要走，国际化的进程十分艰难。我国中成药的出口多年来徘徊不前，目前中成药的出口低于我国天然药物提取物的出口。在这种情况下，以天然药物提取物组合的全新复方方式有可能是另一个较好的表达方式，可带动我国天然药物的出口。1.5.2　天然药物提取分离技术发展现状

随着科学的发展，新技术的应用，天然药物有效成分的提取分离与应用获得了前所未有的发展，在世界范围内掀起了从天然产物特别是海洋生物等提取分离有效成分的热潮，一些天然药物有效成分的功效引起了人们的普遍兴趣，具有十分广阔的发展前景。

现代医药为人类的医药保健和生存繁衍做出了重要的贡献，但是，也面对越来越多的从理论到临床方面的问题。例如，人类疾病谱已经由过去的以传染性疾病为主转变为现代身心疾病为主，而且现代疾病对人类更具有威胁性；化学药物对多数此类疾病无能为力，其毒副作用和耐药性也常常难以克服；对于新出现的疾病，诸如艾滋病和其他一些世界疑难病症，化学药物显得力不从心；随着时代的发展，健康概念被赋予了新的内涵，亚健康及其危害引起了人们的广泛关注，而仅仅依靠化学药物解决这一问题是不够的。

现代科学技术的发展为天然药物的生产提供了更多更好的技术选择。天然药物提取分离的绿色化就是充分利用现代科学技术的理论、方法和手段，借鉴国际认可的医药标准和规范，研究、开发和生产出以“现代化”和“高新技术”为特征的“安全、高效、稳定、可控”的天然药物制剂原料，使天然药物产业实现“大品种”、“大企业”和“大市场”，成为具有强大国际竞争力的现代产业和国民经济新的增长点，扩大我国在国际市场上的份额。

天然药物原料药的现代化生产是一项复杂的系统工程，涉及许多行业和许多研究内容。采用现代科学技术，开展天然药物生产技术的现代化、工艺工程化和产业化研究，是实现天然药物制药绿色化的关键。众所周知，天然药物生产包括一系列重要操作，如提取、浓缩、分离、干燥、造粒等单元操作过程，其中，相对成熟而且比较常用的天然药物提取分离现代化生产关键技术主要有超临界流体萃取技术、超声波提取技术、微波技术等。色谱技术由常规的柱色谱发展到应用低压的快速色谱、液滴逆流色谱（DCCC）、高效液相色谱（HPLC）、分配色谱、离子色谱、亲和色谱、排阻色谱、离子交换色谱等。用于分离大分子化合物的各种凝胶，如葡聚糖凝胶（Sephadex）、聚丙烯酰胺凝胶（Bio-GelP）和琼脂糖凝胶（Bio-GelA）等；用于分离水溶性成分的有各种离子交换树脂、大孔吸附树脂等，从而使含量很低的化合物也能分离出来。如人参皂苷（ginsenoside）的分离，在早期主要采用溶剂分配法获得总皂苷，然后采用不同的溶剂系统反复柱色谱，再配合使用制备型薄层色谱获得皂苷单体，在这个技术层面上共分离到12个皂苷。近几年来在分离人参皂苷时用大孔吸附树脂、反相硅胶色谱、液相逆流色谱等分离方法，成功地分离得到几十个含量极微的皂苷成分。

传统提取方法存在提取效率低、提取时间长等问题，尤其是对微量化学成分的提取效果并不理想，而新理论、新材料、新方法给提取分离技术带来了巨大的发展，不仅提高了天然药物提取分离效率，而且可保护环境，提倡“绿色”天然药物的概念。高新技术工程化使传统天然药物产业升级为现代产业。1.6　我国医药工业现状和发展前景1.6.1　我国医药工业的现状

医药行业是我国国民经济的重要组成部分，主要包括化学原料药及制剂、中药材、中药饮片、中成药、天然药物提取物、原料及制剂、抗生素、生物制品、生化药品、放射性药品、医疗器械、卫生材料、制药器械、药用包装材料及医药商业。

改革开放以前，主要是通过仿制解决一些常用的大宗药品的国产化问题。改革开放以来，随着人民生活水平的提高和对医疗保健需求的不断增长，医药工业一直保持着较快的发展速度，生产技术和工艺水平也不断提高，医药工业产值以年均16.6％的速度持续增长，成为国民经济中发展最快的行业之一。医药外向型经济逐步形成，医药行业实现了效益增长快于总量增长的局面。

我国医药工业已基本形成以公有制经济为主体、多种所有制经济共同发展的工业体系。新技术、新工艺、新设备的应用使一批重大医药产品的技术水平有了明显提高，我国可以生产化学原料药近2000种，化学原料药产量仅次于美国，占世界第二位；医药制剂生产发展迅速，规格品种繁多，能生产几十个剂型数千个品种。我国已成为世界瞩目的制药大国。1.6.2　我国医药工业存在的主要问题

目前我国仅是制药大国，而不是制药强国。我国医药工业存在的主要问题表现为：1．医药生产企业存在“一小、二多、三低”现象“一小”是大多数生产企业规模小；“二多”是企业数量多，产品重复多；“三低”是大部分生产企业科技含量低、管理水平低、生产能力利用率低。全国现有医药工业企业几千家，其中大型企业不足20％。大部分企业品种雷同，缺乏特色和名牌产品，低水平重复研究、重复生产、重复建设。我国医药工业总体竞争能力较低，实力不强。多数重大原料药生产技术水平不高，生产装备陈旧，劳动生产率低，产品质量和成本缺乏国际市场竞争力。2．我国尚无国际型的制药公司

我国制药企业现存的主要问题是技术力量和科研力量薄弱，新药研究开发能力很低，几乎没有能进入国际市场的名牌产品。在我国，最大的化学制药企业的年销售额仅为50亿元人民币，而世界排名前10位的制药公司的年销售额均在100亿美元以上。在生产规模不断扩大的同时，向少数企业集中是当前中国医药经济发展的必然，即在现有大型企业集团的基础上，通过股票上市、兼并、联合、重组等方式，培养年销售额在100亿元以上的大型医药企业集团，是企业结构调整的目标之一。3．新药的创制体系有待进一步加强

新药创新基础薄弱，新药研究开发和产业化尚未形成良性循环，以企业为中心的技术创新体系尚未形成，创新药物研究与开发费用投入不足。近年来我国生产的873种化学原料药中97.4％的品种是“仿制”产品，缺少具有我国自主知识产权的新产品，产品更新慢、重复严重。加入世界贸易组织（World Trade Organization, WTO）后，形势更为严峻。天然药物在产品开发生产方面主要表现在拳头产品老化，技术含量低，单品种生产规模小，高质量有效部位、有效成分少，名优产品深层次开发力度不够，缺乏具有自主知识产权的产品。4．制剂品种单调，生产技术比较落后

我国已是原料药生产大国，但是对天然药物提取分离和药物制剂技术开发研究的水平低，大多数制剂产品质量低于国际同品种水平，难以进入国际市场。分离、纯化和制剂技术落后，新产品开发缺乏工程化研究，产业化进程缓慢。我国制药企业的GMP改造、建立环境保护与经济发展并重的医药生产新秩序尚待完善。医药产品结构不能满足医药产业发展和临床的需要，特别是缺少具有自主知识产权、安全、有效、质量稳定、国际市场畅销的新产品、新制剂。

医药行业是我国最早对外开放的行业之一，也是利用外资比较成功的行业，医药行业一直在挑战和机遇中寻求发展。我国制药企业大多是产品型企业，投资大，新产品形成的周期长。要提高我国制药企业的竞争力，应着眼于现有药品生产过程的优化与改造，研究探索消耗少、污染少的新型制药工艺；不断提高企业的应变能力，以适应医药市场品种多、更新快的特点和需求；向小剂量、毒副作用少、小批量等精良方向发展，适时推出新产品去引导市场。我国制药企业一定要依靠自身实力，通过自主创制新药、降低成本等措施，提高自身素质，只有这样才能与国际化制药企业进行竞争，并在激烈竞争中快速壮大。1.6.3　我国医药工业的发展前景

21世纪的世界经济形态正处于深刻转变之中，以消耗原料、能源和资本为主的工业经济，正在向以知识和信息的生产、分配、使用的知识经济转变。这也为医药产业的发展提供了良好的机遇和巨大的空间。在国民经济和社会发展承前启后、继往开来的重要历史时期，是完成以产业结构、企业组织结构和产品结构调整为主要内容的医药经济结构调整的关键阶段。贯彻“科教兴药”的伟大战略，运用自然科学基础研究的最新成就和世界技术革命丰硕成果，实施技术创新工程，支持自主创新药物的研究开发，发展医药高新技术及其产业，开拓医药经济发展的新的增长点，加强医药产业关键技术开发和应用，使一批重点医药产品生产技术接近或达到世界先进水平。

我国医药行业在加入WTO后，融入了全球经济一体化，面临着严峻的挑战和发展机遇。从长远来看，加入WTO，有利于我国医药管理体制与国际接轨，有利于医药新产品的研究与开发及知识产权保护，有利于获得我国医药发展所需的国际资源，有利于我国比较具有优势的化学原料药、天然药物原料药、常规医疗器械进一步扩大国际市场份额，也有利于我国医药企业转化经营机制与创新体制，总之，有利于提高医药行业的整体素质和国际竞争力。综观当前世界制药业发展的新形势，我国医药行业的发展方向是：依靠创新，提高竞争力，加快由医药大国向医药强国的目标迈进。我国医药行业的发展与结构调整的指导思想是以发展为主题，以结构调整为主线，以市场为导向，以企业为主体，以技术进步为支撑，以特色发展为原则，以保护和增进人民健康、提高生活质量为目的，加快医药行业的发展。

天然药物作为直接源于自然界的“绿色药品”越来越受到世界各地消费者的青睐以及医药生产与研究机构的高度重视，已逐渐发展成为繁荣兴旺的医药新产业。天然药物包括治疗用药品和保健营养品两大类，但实际上许多畅销国际市场的植物制剂均为兼有药品与食品双重功能的产品。医药产业是国际公认的朝阳产业，天然药物产业作为我国医药经济的重要组成部分，既是独具特色和优势的我国传统产业，又是当今快速发展的新兴产业，随着我国社会主义市场经济新体制的逐步建立，知识产权监管力度的加强，随着《药品管理法》和《新药审批办法》的完善，随着国家基本医疗保险制度改革、卫生体制改革和医药流通体制改革的不断深化，我国医药经济将进一步与国际市场全面接轨和融合，我国医药行业面临着前所未有的严峻挑战和千载难逢的发展机遇。1.7　学习本课程的要求和方法

根据专业培养目标，本门课程为药学类、中药类专业的专业课，要求学习者在学习有机化学、分析化学及天然药物化学等学科的基础上，进行本课程的学习。要求掌握天然药物提取分离工艺原理，熟悉天然药物生产工艺路线及工艺条件，熟悉天然药物生产工艺的一般规律，了解生产工艺规程的内容和作用。本课程是实践性较强的学科，应注重理论与实践相结合，注重多学科交叉渗透。通过本课程的学习，使学生提高设计天然药物提取分离工艺的能力，为我国医药工业培养实用性人才。【思考题】

1．简述天然药物提取分离工艺学基本概念和内容。

2．简述天然药物提取分离工艺学基本设计思路和方法。

3．请制订针对本课程的学习计划。【参考资料】

［1］姚新生．天然药物化学（第3版）［M］．北京：人民卫生出版社，2001

［2］肖崇厚．中药化学［M］．上海：上海科学技术出版社，1997

［3］吴立军．实用天然有机产物化学［M］．北京：人民卫生出版社，2007

［4］王兰明．创新药物研究的专利策略［J］．中国医药工业杂志，1998，29（5）：229-231

［5］赵临襄．化学制药工艺学［M］．北京：中国医药科技出版社，2009

［6］刘成梅，游海．天然药物有效成分的分离与应用［M］．北京：化学工业出版社，2003

［7］匡海学．中药化学［M］．北京：中国中医药出版社，2003

［8］张珩，杨艺虹．绿色制药技术［M］．北京：化学工业出版社，2006

［9］张绪峤．药物制剂设备与车间工艺设计［M］．北京：中国医药科技出版社，2008

［10］徐怀德．天然药物提取工艺学［M］．北京：中国轻工业出版社，2008

［11］吴继洲，孔令义．天然药物化学［M］．北京：中国医药科技出版社，2008第2章天然药物的传统提取分离方法本章要点

掌握天然药物提取和分离方法的原理、操作和适用范围；熟悉原料药材的前处理方法；了解原料来源、原料的组织构造及细胞结构之间的密切关系。2.1　原料与提取工艺特性2.1.1　原料细胞结构与天然药物提取工艺特性

天然药物的原料来源主要分为植物来源、动物来源、海洋生物来源以及微生物来源四大类。根据其各自细胞组织构造的不同、有效成分的不同，确定不同的提取工艺。1．植物原料细胞组织构造与天然药物提取工艺特性

植物药是天然药物中最主要的组成部分。植物的根、茎、叶、花、果实等不同的器官均可入药，根据其组织构造的不同，采取不同的提取工艺。（1）以根为入药部位的天然药物及其提取工艺特性：根是植物体生长在地下的营养器官，同时也是植物体重要的贮藏器官，除贮藏大量的营养物质外，还有许多具有药用价值的有效成分，如人参根中的人参皂苷，甘草中的甘草酸、甘草素，粉防己的粉防己碱等。天然药物中的根类药材比较多，根据具体的药材入药部位又分为根类药材和根皮类药材，如桑白皮和牡丹皮。

根类原料其内部构造主要由表皮、皮层以及维管束构成，含有丰富的薄壁组织及大量的导管、筛管等输导组织。这些组织内部蕴含丰富的植物生长所需的营养物质（如淀粉、蛋白质）及具有药用价值的有效成分。其细胞壁和细胞膜易于被破坏，有效成分易于穿透细胞壁被浸出，同时淀粉、蛋白质也易于浸出。确定提取工艺时利用相似相溶原理，根据根类药材中有效成分类型，选择适宜的溶剂进行提取。如生物碱类成分，可以采用酸水溶液作为溶剂进行提取；皂苷类成分多数采用乙醇水溶液作为溶剂提取。在确定根类原料的提取工艺时，将药材粉碎成块状进行提取即可；对于淀粉含量高的根类药材尤其是块根药材如首乌、山药等应避免将药材粉碎过细，且避免用水作溶剂加热进行提取，否则原料粉末在水中加热会导致淀粉糊化而难以过滤，而用冷水浸提不能破坏细胞壁和细胞膜，提取效果非常不好，在这种情况下最好采用有机溶剂如乙醇等浸提。（2）以茎为入药部位的天然药物及其提取工艺特性：茎是植物体在地上的营养器官，是联系根、叶，输送水分和营养物质的轴状结构。茎由表皮、皮层和维管束构成。单子叶植物的茎通常只有初生构造，无形成层，只有韧皮部、木质部，中央无髓。双子叶植物的茎在初生构造的基础上形成了次生构造，维管束由韧皮部、形成层、木质部组成，中央含有大量的髓细胞。根据原料的来源将茎类药材原料又分为木质茎、根茎、块茎、球茎和鳞茎五类原料。

1）木质茎原料：又分为树皮、木材和树枝三类：①树皮类原料入药的药材通常来源于裸子植物或被子植物（主要是双子叶植物）茎的形成层以外的部分，组织构造由内向外分为次生和初生韧皮部、皮层和周皮，由木栓细胞、纤维、石细胞、薄壁细胞和分泌细胞构成，富含生物活性物质。常见的树皮类药材有肉桂、杜仲、合欢皮、黄柏和秦皮等。这些原料的表皮具有角质层，且木栓细胞、纤维和石细胞的壁多木化，提取有效成分时应将药材粉碎再浸提，利于有效成分的浸出。有些树皮类原料中含有大量的油细胞，其有效成分主要是挥发油类成分，例如肉桂，提取时应针对挥发油采用特定的提取设备。有些树皮构造中含有大量黏液细胞，从而成分中含有大量树胶类物质，用水加热浸提会遇到困难，这种原料应采用有机溶剂如乙醇浸出。②木材类原料作为药材入药的并不多，可能与木材中纤维素、半纤维素、木栓组织含量高，而有效成分较少有关。这类药材主要有苏木、樟、降香等，由于细胞构造多木化，质地坚硬，细胞壁主要由纤维素组成，提取时将药材进行粉碎即可浸出有效成分。③树枝类和藤茎类原料较常见，如桑枝、钩藤、桂枝等。这些原料具有植物茎的各种组织构造。木质茎的枝条作为原料入药，其质地比较坚硬，虽然组织内部具有很多输导组织，但是原料的有效成分在不粉碎的情况下不易被浸出，必须通过粉碎扩大其提取的表面积。

2）根茎类原料：根茎是植物地下茎的变态，又称根状茎，肉质膨大呈根状。根状茎具有与地上茎一样的特点：先端有顶芽、明显的

试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]

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