1、浸提
将溶剂加入固相或另一液相混合物中,使其中所含的一种或几种组分溶出,从而使混合物得到完全或部分分离的过程,冲程溶剂萃取。液体溶剂对固体混合物和液体混合物进行的溶质萃取过程分别称为固液萃取和液液萃取。
2、溶剂选择
溶质在溶剂中溶解符合“相似相溶”规律,待提取成分与溶剂的分子极性越相似,其溶解度越大。物质的极性与其分子结构和分子大小有关,一般而言,分子中功能基的极性越大或极性功能基数量越多,整个分子的极性就越大,亲水性越强;分子的非极性部分越大或碳链越长,则极性越小,亲脂性越强。例如甲醇、乙醇分子较小,有羟基基团,与水的结构相近,是亲水性较强的溶剂,能与水任意互溶;而丁醇和戊醇分子中虽然有羟基团,但分子逐渐加大,虽然能与水彼此互溶,但达到饱和状态之后会出现分层。对于待提取分离的成分,可根据其分子结构判断其极性,选择适合的溶剂,同时,也要注意选用对杂质溶解度小,不能与提取的物质起化学反应,并且是安全无毒的溶剂。常见的溶剂按极性大小顺序依次排列:水>甲酸甘油二甲基亚砜甲醇乙醇正丙醇丙酮乙醛醋酸乙酸乙酯蓖麻油乙醚氯仿植物油四氯化碳液体石蜡,大致可分为极性溶剂、半极性溶剂和非极性溶剂。
(1)极性溶剂:极性溶剂有水。甘油、二甲基亚砜。水是最常见的强极性溶剂,甘油和二甲基亚砜在食品工业中应用较少,一般用于药剂提取。水能与乙醇、甘油、丙二醇等溶剂以任意比例混合,能溶解无机盐、生物碱盐、糖类、苷类、鞣质、氨基酸、蛋白质、有机酸盐、树胶、酸类及色素等。有时为了增加溶解度,也常采用碱水货酸水作为提取溶剂。酸水提取可使、生物碱生成盐类而溶出,碱水提取可使有机酸、黄铜、蒽醌、内酯、香豆素、酚类等成分溶出,然而水提取物不易稳定,易染菌,此外含有果胶、粘液质类成分的谁提取物难于过滤,高淀粉成分的沸水提取液会因淀粉糊化二造成过滤困难。
(2) 半极性溶剂 半极性溶剂有乙醇、丙酮、丙二醇等,乙醇是最常用溶剂,乙醇可与水、甘油、丙二醇等溶剂任意比例混合,能溶解生物碱及其盐类、苷类、挥发油、树脂、内酯、脂肪油、鞣质、有机酸、色素等。含量20%以上的乙醇即有防腐作用,乙醇与水混合时由于水合作用而产生热效应使得体积缩小。因此,用水稀释乙醇时,应冷却室温后再调整到规定浓度。丙酮是良好的脱脂剂,也用作脱水剂,常用于脂溶性物质的提取盒分离,也具有防腐作用,易挥发燃烧,具有一定毒性。丙二醇可与水、乙醇、甘油等溶剂任意比例混合,能溶解许多化合物,并且能防止许多物质的水解,其溶解液稳定性好,但价格较贵。另外,聚乙二醇也可用作溶剂,对易水解的物质也有一定的稳定作用。
(3)非极性溶剂 非极性溶剂有乙醚石油氯仿脂肪油乙酸乙酯液体石蜡等,这些溶剂选择性强,溶解亲脂性物质,透入能力较弱,需较长时间反复提取。乙醚能与乙醇货其他非极性溶剂互溶,能溶解脂肪、挥发油树脂蜡质以及游离生物碱等,大多能溶于水的物质在乙醚中均不溶解。氯仿能与乙醇和乙醚互溶,能溶解游离生物碱、脂肪油、挥发油、树脂、苷类等,碱处理后的氯仿提取液含较多较纯净的生物碱或皂苷。脂肪油能溶解油溶性物质如激素、挥发油、游离生物碱和许多芳香族物质,脂肪油易酸败,遇碱发生皂化反应二影响稳定性。液体石蜡能溶解生物碱、挥发油、及一些非极性物质,化学性质稳定,但接触空气易氧化。乙酸乙酯、肉豆蔻酸异丙酯等用作溶剂能溶解易挥发油。甾体物质以及其他油溶性物质。
提取方法
(1)煎煮法 煎煮法即将原料加水煎煮取汁的方法。将原料适当的切碎或粉碎,置事宜煎煮器中,加适量水浸没原料,充分浸泡后加热至沸,保持微沸浸出一定时间,一般煎煮2~3次。分离并收集各次煎出液,经离心分离或沉淀过滤后,浓缩至规定浓度。若以乙醇作为浸出溶剂时,应采用回流提取法以免乙醇损失。
(2)浸渍法 浸渍法是将原料用适当的溶剂在常温或温热条件下浸泡出有效成分的一种方法,取适量粉碎后的原料,置于有盖容器中,加入适量的溶剂密盖,搅拌或振荡,浸渍至规定时间使有效成分浸出,倾取上清液、过滤、压榨残渣、合并滤液和压榨液,过滤浓缩至适宜浓度。浸渍法有冷渍和热渍之分,冷渍适用于提取遇热易被破坏的物质及含淀粉、树胶、果胶、粘液质的样品,热渍由于提高提取成分的溶解度故提取效果冷渍好。
浸渍法事宜于黏性的、无组织结构的、新鲜易于膨胀的原料的浸取,尤其适用于有效成分遇热易破坏的原料,但操作时间长,浸出溶剂用量大,往往浸出率差,不易完全浸出。若以水作溶剂夏季易霉变。浸渍法也不适用于有效成分含量低的原料。
(3)渗漉法 渗漉法是将原料粉末湿润膨胀后装于渗漉器内,浸出溶剂从渗漉器上部添加,溶剂渗过原料层往下流动过程中将成分浸出的方法。不断加入新溶剂,可以连续收集浸提液,由于原料不断与新溶剂或含有低浓度提取物的溶剂接触,始终保持一定的浓度差,浸提效果要比浸渍法高,提取也较完全,但溶剂用量大,对原料的粒度及工艺要求较高,并且肯呢个造成堵塞而影响正常工作。
(4)水蒸气蒸馏法 将原料粗粉或碎片浸泡湿润后,加热蒸馏或通过水蒸气蒸馏,也可在多功能提取其中边煎边蒸馏,原料中挥发成分随水蒸气蒸馏带出,经冷凝后分层收集。该法适用于具有挥发性,能随水蒸气蒸馏而不被破坏、难溶或不溶于水的化学成分的提取分离。
影响提取效果的因素
溶剂提取的效果主要取决于选择合适的溶剂和提取方法。此外,原料的粉碎度、提取温度、浓度差、提取时间、操作压力、原料与溶剂的相对运动等因素也不同程度地影响提取效果。
(1)原料的粉碎粒度 原料经粉碎后粒度变小,表面能增加,进出速度加快,但粉碎度过高,样品粉粒表面积过大,吸附作用增强,反而影响扩散速度,并不利于浸出,许多不溶性高分子物质微粒浸出液中给过滤造成困难。样品过细在渗漉过程中易堵塞,渗漉法浸提时,原料粒度过细造成溶剂流经原料层的空隙过小,造成溶剂流动阻力大,影响传至。一般而言,粒度以20~60木为适。
(2)浸出温度 温度增加可增大可溶性成分的溶解度、扩散系数。扩散速度加快有利于浸提,并且温度适当升高,可使原料中的蛋白凝固、酶破坏而增加浸提液的稳定性,但温度过高会破坏不耐热的成分,并且导致浸提液的品质劣变。提取的杂质含量增高,给后道精致工序带来困难,一般浸出温度控制在60~100℃。
(3)浓度差 浓度差是原料组织内的浓度与外周溶液的浓度差异。浓度差越大,扩散推动力越大,越有利于提高浸出效率。当内外浓度达到平衡时,扩散停止,成分不再浸出。在浸出过程中不断搅拌、更换新溶剂或 采取流动溶剂的渗漉法,可以增大扩散层中有效成分的浓度差,提高浸提效果。
(4)浸提时间 原料中的成分随提取时间延长,提取的得率增加,但时间过长,杂志成分溶解也随之增加,给后续提纯精致造成困难,一般而言,热提1~3h,乙醇加热回流提取1~2h.
此外,对已一些组织结实的原料,浸出溶剂较难浸润时,往往施加一定的压力,增大压力对扩散速度没有影响,但在压力作用下使某些原料组织细胞壁破坏,有利于有效成分的溶解。近年来,超声波、电磁场、电磁振动、脉冲技术等应用于浸提工艺中获得了良好效果。
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青岛捷世康生物科技有限公司技术部
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