第三章

新型分離技術在天然產物提取中的應用第一節樹脂吸附分離技術第三章

新型分離技術在天然產物提取中的應用第一節樹1一、吸附樹脂的種類吸附樹脂有許多品種，吸附能力和所吸附物質的種類也有區別。但其共同之處是具有多孔性，并具有較大的比表面積（主要是孔內的表面積）。吸附樹脂按其化學結構有以下幾類。（1）非極性吸附樹脂一般是指電荷分布均勻，在分子水平上不存在正負電荷相對集中的極性基團的樹脂。如由二乙烯苯（DVB）聚合而成的吸附樹脂AmberliteXAD-4（美國）、XAD-2、DaionHP-20、ADS-5（中國）等。一、吸附樹脂的種類2（2）中極性吸附樹脂此類樹脂內存在酯基一類的極性基團—COOR，具有一定的極性。（3）極性吸附樹脂此類吸附樹脂具有酰胺、亞砜、腈等基團，這些基團的極性大于酯基。（4）強極性吸附樹脂此類吸附樹脂含有極性最強的極性基團，如：吡啶基、胺基等。（2）中極性吸附樹脂此類樹脂內存在酯基一類的極性基團—C3二、吸附樹脂的結構吸附樹脂的特點主要是其多孔性。孔的結構、孔徑、孔體積及孔的表面積等是影響其性能的關鍵因素。與其他吸附劑不同的是，吸附樹脂的孔結構及各項指標可在很大的范圍內進行調整，其化學結構也有很大的變化余地。因而吸附樹脂有很多性能不同的品種規格，可以滿足多種應用領域的要求。二、吸附樹脂的結構4孔的形態結構吸附樹脂的多數品種是由懸浮聚合法制得的。孔的形成是一個漸變的過程。聚合開始后，生成的高分子鏈溶解在單體與致孔劑組成的混合體系中。當高分子鏈逐步增大后，便會從混合體系中析出，這就是“相分離”。最初分離出的聚合物形成5~20nm的微膠核，微膠核又互相聚集成60~500nm的微球。隨著聚合反應的繼續進行，微膠核與微膠核及微球與微球都互相連接在一起，而致孔劑（特別是不良溶劑）則最終殘留在核與核或微球與微球之間的孔隙中。當致孔劑被去除之后，留下的空間便是孔。根據以上孔的形成過程，可以想像孔的形狀是不規則的，孔徑大小也是不均勻的。

孔的形態結構吸附樹脂的多數品種是由懸浮聚合法制得的。孔的形成5孔的比表面積吸附樹脂的表面積很大，這是其具有良好吸附能力的基礎。樹脂顆粒的外表面積很小，一般在0.1m2/g左右。而其內部孔的表面積卻很大，多為500~1000m2/g。這就是說，若將1kg吸附樹脂的孔展開，其面積有0.5~1km2之大。孔的比表面積吸附樹脂的表面積很大，這是其具有良好吸附能力的基6孔徑和孔徑分布吸附樹脂的孔是很復雜的，因而其孔的大小也不易準確地表征。對于圓筒形孔模型來說，孔徑是指圓筒的直徑（D）或半徑(R)。由于孔的大小很不均勻，故表征孔徑時又常用平均孔徑（D或R）和孔徑分布。通常所說的吸附樹脂的孔徑實際上就是指的平均孔徑。孔體積系指孔的總體積，以ml/g表示，亦稱孔容。以孔體積占多孔樹脂總體積（包括孔體積和樹脂的骨架體積）的百分數的表征方式也常用，稱為孔隙率或孔度。吸附樹脂的孔體積多為0.5~1.1ml/g。孔徑和孔徑分布吸附樹脂的孔是很復雜的，因而其孔的大小也不易準7三、吸附樹脂的性能吸附樹脂的性能包括許多方面，如溶液中的溶質的吸附量、吸附率、吸附速度、吸附選擇性、脫附性能等。在實際應用工藝中對樹脂性的要求往往是全面的，任何一項性能的缺陷都可能成為應用工藝成敗的關鍵。三、吸附樹脂的性能吸附樹脂的性能包括許多方面，如溶液中的溶質8上述性能的基礎是吸附樹脂在吸附時所顯示的吸附平衡和吸附動力學特性。目前在這方面的研究還不多，樹脂生產廠家也往往提供不出相關樹脂的全面資料，這給使用、設計部門造成一定的困難。在吸附樹脂用于天然產物有效成分分離時，由于所涉及的體系很多，每一個體系的成分又很復雜，要想得到樹脂的各種參數幾乎是不可能的。盡管如此，了解吸附樹脂的這些基本性能，對于實際應用仍然有指導意義。上述性能的基礎是吸附樹脂在吸附時所顯示的吸附平衡和吸附動力學9四、吸附樹脂的使用方法1、吸附樹脂的預處理原因：吸附樹脂的孔體積一般來說小于其合成時所用致孔劑的體積。這就是說在生產過程或去除致孔劑的過程中出現了縮孔現象。吸附樹脂也不宜干燥，原因是易引起縮孔，使樹脂吸附性能下降。商品吸附樹脂都是含水的，在儲存過程中有可能會因失水而縮孔。另一方面，商品吸附樹脂在出廠前也未進行徹底清洗，不可避免地會殘留一些原料或副產物，因而在使用前必須進行預處理，以去除樹脂所含的雜質，合理的處理方法還可使樹脂的孔得到最大限度的恢復。四、吸附樹脂的使用方法1、吸附樹脂的預處理10方法：吸附樹脂的預處理應在樹脂柱中進行。一般是將樹脂裝至柱高的2/3處，用水進行反洗，使樹脂層松散、展開，將樹脂的微細粉末及一些機械雜質洗去。然后放出水，至水面略高于樹脂的層面。接著，用酒精以適當的流速淋洗，至流出的酒精中無油溶性雜質為止。最后用水洗出酒精即可使用。這樣可洗出小分子有機物。有時因長期存放變干，或要求更嚴格的清洗，可用水→乙醇→甲苯→乙醇→水依次淋洗，這樣不僅能洗出有機雜質，還可洗出線型聚合物。對于變干縮孔的吸附樹脂還能使其孔結構恢復至最佳狀態。方法：吸附樹脂的預處理應在樹脂柱中進行。一般是將樹脂裝至柱高11對于不同極性和不同骨架結構的吸附樹脂，可以參照上述方法進行預處理，至少應以使用時的洗脫劑洗至無雜質流出。對于不同極性和不同骨架結構的吸附樹脂，可以參照上述方法進行預12五、吸附分離裝置（1）靜態吸附

可在帶攪拌的釜或槽中進行。溶液黏度較大，懸浮物較多或分配比較大時可用此方式。如果加入吸附樹脂后不進行攪拌，這時靠近吸附樹脂的色素逐漸被吸附，離吸附樹脂較遠的色素逐漸向吸附樹脂附近擴散，這種靜止的擴散較慢，吸附樹脂的吸附速度和水的顏色變淺的速度也就較慢。若進行適當的攪拌（這仍然稱為靜態吸附），吸附的速度會大大加快。五、吸附分離裝置（1）靜態吸附13（2）固定床吸附裝置

該裝置實際上是一種常規的離子交換柱，常用的為幾百升至幾百立方米的不銹鋼或搪瓷柱，下部或上、下部裝有80目的濾網（實驗室則常用玻璃柱）。這種吸附樹脂是固定的，溶液是流動的，因而被稱為動態吸附。固定床因裝填的不均勻性、氣泡、壁效應或溝流的存在，吸附飽和層面的下移常是不整齊的，即存在所謂“偏流”現象。并且當吸附過程臨近結束，部分吸附質從柱子隨溶劑漏出時，柱子底部的樹脂層尚未達到吸附平衡，因而柱式吸附時樹脂的負載量可能會有些變化。（2）固定床吸附裝置14第三章大孔樹脂吸附分離技術課件15六、大孔樹脂的結構、組成、原理、類型與規格1.結構

大孔吸附樹脂是近20余年發展起來的，它是一種新型非離子型高分子聚合物吸附劑，一般為白色球形顆粒，粒度為20～60目。大孔樹脂的宏觀小球系由許多彼此間存在孔穴的微觀小球組成。如果把一個宏觀小球比做遠看的一簇葡萄，那么每一個微觀小球就相當于近看的一顆小葡萄，小葡萄間存在孔穴的總體積與一簇葡萄體積之比，稱為孔度，小葡萄之間的距離稱孔徑。所有小葡萄的面積之和就是一簇葡萄的表面積，亦即樹脂的表面積。如果以單位質量計算，將此表面積除以一簇葡萄的質量，即得比表面積(m2／g)。六、大孔樹脂的結構、組成、原理、類型與規格1.結構162.組成大孔吸附樹脂主要以苯乙烯、二乙烯苯等為原料，在0.5％的明膠溶液中，加入一定比例的致孔劑聚合而成。其中，苯乙烯為聚合單體，二乙烯苯為交聯劑，甲苯、二甲苯等作為致孔劑，它們互相交聯聚合形成了大孔樹脂的多孔骨架結構。2.組成173.樹脂的特性及分離原理

大孔吸附樹脂是通過物理吸附從溶液中有選擇地吸附有機物質，從而達到分離提純的目的。其理化性質穩定，不溶于酸、堿及有機溶劑，對有機物選擇性較好，不受無機鹽類及強離子、低分子化合物存在的影響。3.樹脂的特性及分離原理18不同于以往使用的離子交換樹脂，大孔吸附樹脂為吸附性和篩選性原理相結合的分離材料。由于其本身具有吸附性，能吸附液體中的物質，故稱之為吸附劑。樹脂吸附的實質是一種物體高度分散或表面分子受作用力不均等而產生的表面吸附現象。大孔樹脂的吸附力是由于范德華力或產生氫鍵的結果。其中，范德華力是一種分子間作用力，包括定向力、色散力、誘導力等。同時由于樹脂的多孔性結構使其對分子大小不同的物質具有篩選作用。因此，有機化合物根據吸附力的不同及分子量的大小，在樹脂的吸附機理和篩分原理作用下實現分離。不同于以往使用的離子交換樹脂，大孔吸附樹脂為吸附性和篩選性原194大孔樹脂的性質及類型

大孔樹脂按其極性大小和所選用的單體分子結構不同，可分為非極性、中等極性、極性和強極性四種類型。(1)非極性大孔樹脂苯乙烯、二乙烯苯聚合物，也稱芳香族吸附劑。(2)中等極性大孔樹脂聚丙烯酸酯型聚合物，以多功能團的甲基丙烯酸酯作為交聯劑，也稱脂肪族吸附劑。(3)極性大孔樹脂含硫氧、酰胺基團，如丙烯酰胺。(4)強極性大孔樹脂含氮氧基團，如氧化氮類。4大孔樹脂的性質及類型205規格大孔吸附樹脂用于醫藥的規格品種，如美國Rohm和Haas公司生產的AmberliteXAD系列，日本三菱化成工業公司生產的DiaionHP-10、HP-20、HP-30、HP-40、HP-50，以及中國南開大學生產的D2、D6、D8，滄州寶恩HPD系列，天津制膠廠生產Dl0l型等。它們的規格及物理特性見表5規格21第三章大孔樹脂吸附分離技術課件22編號極性比表面平均孔徑用途D3520非極性480~52085~90蛋白質提取，脫色、脫鹽等。D4006非極性400~44065~75酒類除去高級脂肪酸酯類等。H103非極性1000~110085~95抗生素提取分離，去除酚類、氯化物、農藥等。X-5非極性500~600290~300抗生素、中草藥分離提取，有機廢水處理，制備固定相。NKA非極性570~590200~220皂甙提取等。AB-8弱極性480~520130~140甜菊糖提取，有機物提取。NKA-9極性250~290155~165膽紅素去除，生物堿分離，黃酮類提取等。S-8極性100~120280~300有機物提取分離。南開大學樹脂編號極性比表面平均孔徑23七、大孔吸附樹脂的優缺點1.應用范圍廣大孔吸附樹脂的應用范圍比離子交換樹脂廣，表現在:其一，許多生物活性物質對pH較為敏感，易受酸堿作用而失去活性，限制了離子交換法的應用，而采用大孔吸附樹脂，既能選擇性吸附，又便于溶劑洗脫，整個過程pH不變；其二，對于存在有大量無機鹽的發酵液，離子交換樹脂受嚴重阻礙無法使用，而大孔樹脂卻能從中分離提取抗菌素等物質。七、大孔吸附樹脂的優缺點1.應用范圍廣242．理化性質穩定大孔樹脂穩定性高，機械強度好，經久耐用，且又避免了溶劑法對環境的污染和離子交換法對設備的腐蝕等不良影響。3．分離性能優良大孔樹脂對有機物的選擇性良好，分離效能高，且脫色能力強，效果不亞于活性炭。2．理化性質穩定254.使用方便大孔樹脂一般系小球狀，直徑在0.2~0.8mm之間，因此流體阻力小于粉狀活性炭，使用方便。5.溶劑用量少溶劑法是液液萃取，溶劑消耗大，回收較難，而大孔樹脂吸附法僅用少量溶劑洗脫即達到分離目的，不僅溶劑用量少，而且又避免了嚴重的乳化現象，提高了效率。4.使用方便266.可重復使用，降低成本大孔吸附樹脂再生容易，一般用水、稀酸、稀堿或有機溶劑如低濃度乙醇、丙酮對樹脂進行反復清洗，即可再生重復使用。7.其他方面大孔吸附樹脂價格較貴，吸附效果易受流速和溶質濃度的影響；品種有限，不能滿足中藥多成分、多結構的需求；操作較為復雜，對樹脂的技術要求較高6.可重復使用，降低成本27八、大孔吸附樹脂的質量要求和質量評價1.質量要求樹脂自身的規格標準與質量要求對中藥提取液的純化效果和安全性起著決定性作用，因此，在購買大孔樹脂時，應向樹脂提供方索取資料，以便充分了解各種樹脂的結構、性能和適用范圍。(1)大孔吸附樹脂規格標準標準內容應包括名稱、牌(型)號、結構(包括交聯劑)、外觀、極性，以及粒徑范圍、含水量、濕密度(真密度、視密度)、干密度(表觀密度、骨架密度)、比表面、平均孔徑、孔隙率、孔容等物理參數，還包括未聚合單體、交聯劑、致孔劑等添加劑殘留量限度等參數，寫明主要用途，并說明該規格標準的級別與相關標準文號等。八、大孔吸附樹脂的質量要求和質量評價1.質量要求28(2)使用說明書說明書內容包括：①所用樹脂性能簡介、主要添加劑種類與名稱；②未聚合單體、交聯劑、主要添加劑種類與名稱；③樹脂安全性動物實驗資料，包括樹脂及其粉碎物(XX目)、預處理前后洗脫溶劑濃縮液等樣品的規范化急性、長期毒性試驗結果，或其他能證明其安全性的資料；④使用注意事項，根據樹脂的物理化學性能及其影響吸附的因素，明確指出新樹脂的預處理、上柱吸附、洗脫、再生、貯存等正確操作方法，及可能出現異常情況的處理方法，以保障樹脂的正常使用；⑤樹脂有效使用期的參考值；⑥生產廠家及生產許可證合法證件。(2)使用說明書292.質量評價根據大孔樹脂的技術要求，對其作出相應的質量評價，主要包括以下幾方面內容。(1)殘留物總量檢查:為保證藥用樹脂的安全可靠，應對樹脂的交聯劑、致孔劑、分散劑、防腐劑及添加劑等殘留物總量進行檢查。在新藥研究時，一般應在成品中建立樹脂殘留物及裂解產物的檢測方法，制訂合理的限量，并列入質量標準正文，用以控制樹脂質量。使用苯乙烯型大孔樹脂，其殘留物檢查項目(質量分數)及限度暫定為：苯<2X10-6、甲苯<890X10-6、二甲苯<2170X10-6；苯乙烯、烷烴類、二乙烯苯類(二乙烯基)，其限量不能高于國家標準或國際通用標準。2.質量評價根據大孔樹脂的技術要求，對其作出相應的質量30(2)安全性檢查苯乙烯型大孔樹脂已經過一段時間的使用考察，且其穩定性較高，可暫不要求進行動物安全性考察。非苯乙烯型大孔樹脂使用時間相對較短，穩定性低于苯乙烯型大孔樹脂，一般情況下應進行動物安全性實驗，并根據樹脂殘留物可能產生的毒理反應，在做藥物成品的毒理學實驗時，適當延長觀察時間，增加觀察項目與指標，如神經系統、骨髓、肝臟功能等生化指標；同時對定型產品抽樣進行安全性動物實驗，以保證產品的安全性符合藥用要求。(2)安全性檢查31

大孔樹脂生產中所用致孔劑應避免使用一類溶劑。一類溶劑：苯、四氯化碳、1,1—二氯乙烷、1,1,1—三氯乙烷、1,2—二氯乙烷。慎用二類溶劑:二類溶劑：乙腈、甲醇、甲苯、二甲苯、氯苯、氯仿、環氧乙烷、二氯甲烷、N,N—二甲乙酰胺、N，N—二甲基甲酰胺、乙二醇、1,4—二噁烷、2—乙氧基乙醇、甲酰胺、正己烷、吡啶、2—甲氧基乙醇、甲基丁酮、甲基環己烷、N—甲基吡咯烷酮、硝基甲烷二氧噻吩烷、四氫萘、1，2—二氯乙烯、1,1,2-三氯乙烯、1,2—二甲基亞砜。大孔樹脂生產中所用致孔劑應避免使用一類溶劑。32若因某些原因確實需用二類溶劑，則應對相應的溶劑進行限量檢查，制訂合理的限量標準。總之，限度的規定，應是在樹脂生產工藝成熟、質量穩定的基礎上，以前處理合格的樹脂為樣品，配合安全試驗，積累數據，確定適宜的限度。

若因某些原因確實需用二類溶劑，則應對相應的溶劑33九、大孔吸附樹脂吸附分離技術要求在運用大孔樹脂進行分離精制工藝時，其大致操作步驟為：樹脂預處理→樹脂上柱→藥液上柱→樹脂的解吸→樹脂的清洗、再生。由于每一個操作單元都會影響到樹脂的分離效果，因此對樹脂的精制工藝和分離技術的要求就相對較高。九、大孔吸附樹脂吸附分離技術要求341.樹脂的預處理除去未聚合單體、致孔劑、分散劑、防腐劑等有機殘留物，提高樹脂潔凈度。經預處理的樹脂方可使用。預處理方法：取市售大孔樹脂，加丙酮或甲醇浸泡24h，加熱回流洗脫（或用改良索氏提取器加熱洗脫），視樹脂中可溶性雜質的多寡，一般為3～4d，甚至長達7～8d，洗至洗脫液蒸干后無殘留物，溶劑揮盡后保存備用。檢查：取干樹脂0.5g，加70％乙醇5ml振搖，濾液蒸干不得有殘留物。1.樹脂的預處理352.裝柱以蒸餾水濕法裝柱，并用乙醇在柱上流動清洗，檢查流出的乙醇與水混合不呈白濁色為止（取lml流出液加5ml水），然后以大量蒸餾水洗去乙醇，注意少量乙醇的存在會大大降低樹脂的吸附力。2.裝柱363.藥液的上柱吸附（1）泄漏曲線與吸附容量的考察大孔吸附樹脂的吸附作用主要是通過表面吸附、表面電性或氫鍵等，有一定吸附容量。當吸附量達到飽和時，其對化學物質吸附減弱甚至消失，此時化學成分即泄漏流出，故需要考察樹脂的泄漏曲線，為預算樹脂用量與可上柱藥液量提供依據。有人用大孔樹脂D1300精制當歸煎液時，對其泄漏曲線作了如下考察研究。

3.藥液的上柱吸附37

取D1300樹脂100ml置樹脂床上，加入濃度為0.51g/ml的藥液，并控制藥液上樣流速為24／1000(V/min，V為樹脂床體積)，徑高比為1:40，每2.0ml收集一份，薄層檢測后，選擇不同餾分定量測定當歸煎液中有效成分5-HMF(5-HMF為方中熟地黃成分)斑點的峰面積，見圖1，泄漏曲線見圖2。取D1300樹脂100ml置樹脂床上，加入濃38第三章大孔樹脂吸附分離技術課件39第三章大孔樹脂吸附分離技術課件40

掃描結果顯示，第111分峰面積高于110分峰7.48倍，明顯表現出泄露現象，按每2.0mL計算，總上樣體積220.0mL相當于110.0g生藥量，由計算公式：樹脂吸附容量＝泄露點前上柱樣品體積(m1)X樣品濃度(mg／L)可得出該樹脂對當歸煎液的吸附容量，即每lml樹脂最大吸附量為1.10g生藥。掃描結果顯示，第111分峰面積高于110分峰7.41（2）.藥液上柱前的預處理為避免大孔樹脂被污染堵塞，藥液上柱前一般需經過濾，除去較多的懸浮顆粒雜質，保證樹脂的使用完全、順利。（3）.上柱工藝條件的篩選①影響樹脂吸附性能的因素有諸多方面，其中最基本的是樹脂自身因素，包括樹脂的]骨架結構、功能基性質及其極性等。此外，樣品濃度、pH、吸附柱徑高比及上樣流速等條件，均不同程度地影響樹脂的吸附性能。

（2）.藥液上柱前的預處理42②上樣溶液pH值對吸附和分離效果至關重要，根據化合物結構特點，靈活改變溶液pH值，可使提純工作達到理想效果。一般情況下，酸性化合物在適當酸性溶液中充分被吸附，堿性化合物則在適當堿性條件下較好地被吸附，中性化合物可在大約中性的條件下被吸。③藥液濃度、流速及樹脂柱徑高比等因素也直接影響了大孔吸附樹脂的吸附性能。②上樣溶液pH值對吸附和分離效果至關重要，根據化合物結構特點434、樹脂的解吸解吸時，通常先用水，繼而以醇—水洗脫，逐步加大醇的濃度，同時配合適當理化反應和薄層層析(如硅膠薄層層析、紙層析、聚酰胺薄層層析及HLPC等)作指導，洗脫液的選擇及其濃度、用量對解吸效果有著顯著影響。如在赤芍總苷生產工藝條件研究時發現，在用大孔吸附樹脂進行分離、解析時，先用水洗脫至還原糖反應顯陰性(Molish反應檢測)，改用10％、20％、30％、50％、95％濃度的乙醇梯度洗脫，結合高效液相色譜法檢測，發現10％、20％乙醇洗脫液中均含有芍藥苷，而30％以上濃度的乙醇中未檢出，故選用30％乙醇洗脫，即可將柱上的芍藥苷全部解吸。

4、樹脂的解吸44

又如對銀杏葉提取物的生產工藝條件進行研究，發現最開始用水，后來用醇洗脫時，洗脫液的用量、濃度均對產品中黃酮含量和收率有影響。又如對銀杏葉提取物的生產工藝條件進行研究，發45

對于復方樣品，為防止同類化合物不同結構物質的漏洗，應選擇適當的洗脫液，并有相關的方法加以檢測和證明，如50％乙醇對小檗堿洗脫率為96.86％，但不能將同時存在的延胡素乙素洗脫解吸下，故復方中含同類成分不同結構的物質，宜用不同洗脫劑解吸。洗脫液可使用甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯。根據吸附力強弱選用不同的洗脫劑及濃度。對于復方樣品，為防止同類化合物不同結構物46

對非極性大孔樹脂，洗脫劑極性越小，洗脫能力越強；對于中性大孔樹脂和極性較大的化合物來說，則用極性較大的溶劑洗脫較為合適。為達到滿意的效果，可設幾種不同濃度的洗脫劑，確定洗脫濃度。實際工作中，甲醇、乙醇、丙酮應用較多，流速一般控制在0.5～5ml／min為好。根據吸附力強弱選用不同的洗脫劑及濃度。對弱堿性化合物，如生物堿類，則用酸性洗脫劑，解吸效果較為理想。例、如小檗堿的洗脫，分別以50％、70％甲醇與含0.5％硫酸的50％甲醇洗脫，用薄層色譜法檢測，表明后者有較好的洗脫、解吸能力。對非極性大孔樹脂，洗脫劑極性越小，洗脫能力越47

對弱堿性化合物，如生物堿類，則用酸性洗脫劑，解吸效果較為理想。例、如小檗堿的洗脫，分別以50％、70％甲醇與含0.5％硫酸的50％甲醇洗脫，用薄層色譜法檢測，表明后者有較好的洗脫、解吸能力。解吸效果的評價：根據洗脫曲線，選擇洗脫峰最集中的條件，如喜樹堿的不同洗脫劑的洗脫曲線見圖。對弱堿性化合物，如生物堿類，則用酸性洗脫劑，解吸效果48第三章大孔樹脂吸附分離技術課件495、樹脂的再生大孔吸附樹脂的一大優點就是可再生供重復使用。由于樹脂再生后的性能影響到下一輪的純化分離，故需建立評價樹脂再生是否合格的指標與方法，證明樹脂經多次反復再生后其純化效果保持一致。5、樹脂的再生50（1）.樹脂再生的方法一般用無水乙醇或95％乙醇洗脫至五色后，樹脂柱即已再生。然后用大量水洗去醇，可用于相同植物成分的分離。若樹脂顏色變深，可試用稀堿或稀酸溶液洗脫，最后水洗至中性。如果柱上方沉積有懸浮物，影響流速，可用水或醇從柱下進行反洗，以便把懸浮物頂出。（1）.樹脂再生的方法51樹脂經多次使用，有時柱床擠壓過緊或樹脂顆粒部分破碎而影響流速，可自柱中取出樹脂盛于燒杯中用水漂洗去太小的顆粒和懸浮的雜質，再重新裝柱使用。大孔樹脂應濕態保存，若部分顆粒暴露在空氣中，在進行水溶性雜質分離時，失水后被空氣填充的顆粒會懸浮于水面，此時將上浮樹脂用乙醇處理，將樹脂內部的空氣排出后使用。樹脂經多次使用，有時柱床擠壓過緊或樹脂顆粒部522.樹脂再生的評價指標(1)吸附殘存量(2)吸附性能、吸附容量的穩定性(3)分離性能(4)解吸性能

2.樹脂再生的評價指標53十、大孔樹脂吸附法在天然產物提取分離中的應用1、大孔樹脂規格的選擇正確選擇和使用符合規格要求的大孔樹脂是實現分離純化目的要求的首要條件。在篩選大孔樹脂型號與規格時，要求供應方提供樹脂有關技術要求的資料，并結合以下因素考慮樹脂的合理選擇。十、大孔樹脂吸附法在天然產物提取分離中的應用54

(1)吸附物質的性質與樹脂極性的關系遵從類似物吸附類似物的原則，根據吸附物質的極性大小選擇不同類型的樹脂。極性較大的化合物一般適用于在中極性的樹脂上分離；極性小的化合物適用于在非極性的樹脂上分離。極性大小是一個相對概念，要根據分子中極性基團(如羥基、羰基等)與非極性基團·(如烷基、苯環、環烷母核等)的數量與大小來確定；對于未知化合物，可通過一定的預試驗及TLC、PC而大致確定。(1)吸附物質的性質與樹脂極性的關系55

如甜葉菊苷分子中含有極性部分葡萄糖基，同時含有非極性部分二萜母核，這樣的結構使其在水中有一定的溶解度，同時疏水性二萜母核的存在，使其在非極性大孔吸附樹脂上較好的被吸附，而極性較大的葡萄糖則難以在非極性樹脂上被吸附，從而實現了甜菊苷的分離，故現在多采用Dl01大孔吸附樹脂來純化甜菊苷。又如茶多酚由于含有多個酚羥基，故選用含有酚羥基的大孔樹脂有利于其吸附分離。如甜葉菊苷分子中含有極性部分葡萄糖基，同時含56

(2)吸附質的分子大小與樹脂孔徑的關系大孔吸附樹脂是多孔性物質，其孔徑特性可用比表面積(S)、孔體積(V)和計算所得的平均孔半徑(r)來表征。假定孔道為圓柱形，則三者關系r＝2V/S。吸附質通過樹脂的孔道面擴散到樹脂的內表面被吸附，其吸附能力大小除取決于比表面積外，還與吸附質的分子量和構型有關。樹脂孔徑的大小，直接影響不同大小的分子自由出入，從而使樹脂具有選擇性。因此，只有當孔徑對于吸附質足夠大時，比表面積才能充分發揮作用。以頭孢素C為例，用AmberliteXAD-4和SIP—7300型進行比較，盡管前者比表面積高，但平均孔徑小，因此吸附速度較慢，解吸不夠集中，雜質的分離效果也較差。

(2)吸附質的分子大小與樹脂孔徑的關系57(3)樹脂的強度大孔吸附樹脂強度與孔隙率有直接關系，也和制備工藝有關。這類樹脂在酸堿中體積變化不大，在溶媒中則有一定程度的溶脹。一般樹脂孔隙率越高，孔體積越大，則強度越差。樹脂的強度直接影響了樹脂的使用壽命，從而影響著樹脂法工藝的成本。(4)根據方藥的功能主治需要和成分性質選擇樹脂的種類、型號。

(3)樹脂的強度大孔吸附樹脂強度與孔隙率有直接關58

綜上所述，大孔樹脂的選擇，必須根據所分離化合物的大致結構特征來確定。首先，要知道所需分離化合物分子體積的大小，如多糖類、皂苷類、取代苯類等，它們分子體積的大小相差明顯，一般通過預試驗或文獻資料查閱可獲得所選用的適當孔徑的樹脂；其次，要知道分子中是否存在酚羥羧基或堿性氮原子，由此確定樹脂的型號。綜上所述，大孔樹脂的選擇，必須根據所分離化合物的大致結構特592.樹脂純化效果的因素及工藝條件的考查(1)樹脂性質如前所述，樹脂的理化性質對吸附的影響很大，一般要求吸附容量大，吸附速度快和機械強度好。由于樹脂的孔度、孔徑、比表面積及極性不同，故性質亦異，使用時必須根據情況加以選擇。凡要吸附分子量小的物質，則選擇比表面積高及孔徑較小的吸附劑。2.樹脂純化效果的因素及工藝條件的考查60(2)藥液pH值由于pH值影響某些藥物的解離度，亦即影響該化合物與溶劑的親和力，從而影響到被大孔樹脂吸附的難易程度。一般情況下，酸性物質易在酸性溶液中被吸附，堿性物質在堿性溶液中被吸附。(3)藥液濃度吸附量與藥液濃度符合Frendich和Angmur經典吸附式，即藥液濃度增加吸附量增加，但藥液濃度增加有一定限度，即不能超過樹脂的吸附容量。(2)藥液pH值由于pH值影響某些藥物的解離度，亦即影響61(4)上柱液溫度由于吸附過程為一放熱反應，溫度太高會影響吸附效果，經實踐證明，室溫對實驗幾乎無影響，超過50攝氏時，吸附量明顯下降，故應注意上柱液溫度。(5)鹽濃度無機鹽的加入降低了吸附質在介質內的溶解度，從而有利于大孔樹脂的吸附。有人通過靜態吸附量的實驗比較，認為無機鹽的濃度為3.5％(W/V)時，大孔樹脂對人參總皂苷的吸附能力最強。(4)上柱液溫度由于吸附過程為一放熱反應，溫度太62(6)樹脂柱徑高比樹脂柱內徑與其柱高的比例也是影響樹脂吸附效果的因素之一。合適的徑高比可為分離提供較高的柱效，從而更有利于大孔樹脂的吸附與分離。(7)樹脂柱的清洗化合物經樹脂吸附后在樹脂表面或內部殘留有許多非極性物質，或吸附雜質成分，必須在清洗過程中洗除，非吸附性成分一般用水即可洗除，而吸附性雜質根據情況可用一定濃度的酸或堿液除去(0.1～lmol／L氫氧化鈉或鹽酸)，一般情況下洗至近無色即可。(6)樹脂柱徑高比樹脂柱內徑與其柱高的比例也是影響樹63(8)洗脫液的選擇及解吸根據被吸附物的性質及吸附環境選擇適宜的洗脫液進行洗脫和解吸。①常用的方法是用低級醇、酮或其水溶液解吸，如甲醇、乙醇、丙醇、丙酮、水等等。所選用的溶劑應符合兩種要求：一種要求溶劑應能使大孔網狀吸附劑溶脹，這樣可減弱溶質與吸附劑之間的吸附力；另一種則要求所選用的溶劑應容易溶解吸附物。因為解吸時不僅需克服吸附力，而且當溶劑分子擴散到吸附中心后，應能使溶質很快溶解。

(8)洗脫液的選擇及解吸根據被吸附物的性質及吸附環境選擇64②對弱酸性物質可用堿來解吸，對弱堿性物質則宜在酸性溶劑中解吸。③吸附若在高濃度鹽類溶液中進行時，則常常僅用水洗就能解吸。④對于易揮發溶質可用熱水或蒸汽解吸。②對弱酸性物質可用堿來解吸，對弱堿性物質則宜在酸性溶劑中解吸65十一、大孔吸附樹脂應用中存在的問題及解決辦法盡管大孔樹脂純化技術是天然產物制藥工業中頗具發展前景的實用新技術之一，但它在天然產物及其復方制劑的分離精制方面尚存在一些問題，如純化條件的規范性、應用于復方天然產物的等效性、技術評價的科學性以及安全性等。十一、大孔吸附樹脂應用中存在的問題及解決辦法66(一)純化條件的規范為使樹脂分離條件合理用于天然產物的純化，在理論與實踐中不斷完善，保證研制的新藥安全、可靠、有效，在實際應用中，應根據分離純化對象和樹脂分離純化工序規范樹脂的純化工藝技術。1、樹脂前處理與樹脂再生的合理方法和合格標準(一)純化條件的規范67

(1)樹脂的前處理及檢查方法①有機物限量的檢查對于不揮發性有機殘留物的檢查，可參照美聯邦條例第170—199部分3卷21條(1998年修訂)，以洗脫液中有機殘留物總量(重量法)為指標，進行限量檢查。具體方法為：用蒸餾水、95％乙醇、5％乙酸以350～400ml／h的流速依次洗脫處理，棄去1L初洗液，收集2L續洗液，揮干，于105攝氏度干燥至恒重，稱定質量(浸出物重)，再于850攝氏度灼燒至完全灰化且恒重后，稱定質量(灰分質量)，此前后兩次質量之差即為有機物殘留量。(1)樹脂的前處理及檢查方法68

②殘留物限量的檢查方法一，將樹脂研成細粉，加入一定量乙醇振搖數次，棄去乙醇，再加三倍量乙醇反復浸泡，至等量純水不渾濁。方法二，對于苯、甲苯、二甲苯等含共軛雙鍵的殘留物，可用紫外吸收作為指標進行檢查。方法三，可利用氣相色譜法檢查揮發性殘留物。如D101型大孔樹脂苯系列殘留物的分析研究中，用氣相色譜法，以二乙烯苯含量為指標，從動、靜兩種狀態出發，用乙醇、酸、堿處理至無殘留物檢出為止。

②殘留物限量的檢查69

(2)樹脂再生合格的檢測指標可用比吸附量、洗脫量或吸附容量的穩定性作為其衡量和控制指標，純化同一品種的樹脂，當其吸附分量下降30％以上，則應視為不宜使用。(2)樹脂再生合格的檢測指標可用比吸附量、洗脫量或吸附702.藥液的上柱吸附分離樹脂純化工藝的主要工序為：上柱→吸附→洗脫。每一步工序的條件均能影響樹脂分離純化的效果，故應建立規范其工藝技術的合理的評價指標。(1)上柱終點的判斷泄漏曲線的考察。(2)水洗終點的判斷TLC檢視、理化檢視及水洗成分的測定。(3)解吸終點的判斷洗脫曲線的考察。2.藥液的上柱吸附分離71

(4)復方的比上柱量的確定當大孔樹脂用于復方的分離純化時·，由于復方中多成分的共存，會引起相互競爭吸附位點。因此若以單方中某一有效成分(部位)的比吸附量或比上柱量來預算復方的有效成分(部位)的樹脂用量，常常會造成復方成分的泄露等問題，如在同一樹脂及相同純化條件下，某復方中小檗堿、大黃蒽醌保留率為80％～85％，單味藥材中此二者成分保留率幾乎達100％，可見相同的工藝條件在單方中吸附容量高于復方。(4)復方的比上柱量的確定72

(5)不同解吸部位的考察為保證解吸過程中，沒有成分殘留及漏洗，同時保證樹脂的再生符合要求，需要對樹脂的不同洗脫解吸進行考察。例如，在大孔樹脂用于川草烏提取分離的實際研究中，考察了大孔樹脂不同解吸部位的固體總量與總生物堿量。方法如下：精密量取40mL樣品液，以最佳工藝條件(AB-8型樹脂、pH5)上柱，以水、80％乙醇洗脫，分別收集水洗液、80％乙醇洗液及樹脂再生所用的堿洗液、95％乙醇洗液，測定各自的總固體質量分數與總生物堿含量。(5)不同解吸部位的考察為保證解吸過程中，沒有成分殘留73選擇80％乙醇進行洗脫，生物堿從樹脂上解吸下來的量遠遠大于水洗脫部分，且總固體質量分數小于水洗脫部分，說明解吸下來的雜質更少；當樹脂再生時選擇95％乙醇作洗脫劑進行樹脂的清洗，總固體質量分數略高于堿水洗脫，說明清洗下來的雜質略多，效果稍好。選擇80％乙醇進行洗脫，生物堿從樹脂上解吸下742.建立切實可行的評價指標與方法（1）樹脂的質量評價指標與方法如前所述，對于樹脂的質量評價及其評價方法，從殘留物總量檢查、樹脂安全性考察及樹脂再生能力考察等幾方面入手，保證藥用樹脂的安全、可靠、有效。

2.建立切實可行的評價指標與方法752.樹脂純化工藝合理性評價指標與方法(1)純化效果的數量評價用比上柱量、比吸附量、比洗脫量、保留率、純度等樹脂吸附特性參數，或其他能相應標志吸附純化效果量變的參數與方法來評價上柱、吸附、洗脫三個主要分離純化過程的效果、質量、效益。2.樹脂純化工藝合理性評價指標與方法76①沉降速度(Sedimentationdensity)②比上柱量(Saturationratio)③比吸附量(Absorptionratio)④比洗脫量(Eluationratio)⑤保留率(Reservationratio)⑥純度(Purity)

(2)純化效果的質量評價①上柱前藥液的藥效比較(等效性)，②上柱后藥液的安全性、可靠性比較，③上柱前后藥液的成分比較。①沉降速度(Sedimentationdensity)77用樹脂分離純化天然產物及天然產物復方已成為一種發展趨勢，但應明確純化的目的，充分考慮采用樹脂純化的必要性和方法的合理性，尤其是復方混合提取的上柱純化。一般情況下，僅用一個指標、一種洗脫溶劑是不足以說明純化效果的。因此應根據處方組成、復方成分，盡可能以每味藥的主要有效成分為指標監控各步純化分離過程。有時，在理化指標難以保證其“質”的情況下，還應配合主要的藥效學對比實驗進行控制和評價，以保證純化分離前后藥物的等效性。用樹脂分離純化天然產物及天然產物復方已成為一種發展78作業：1、樹脂吸附分離技術的優缺點。2、大孔樹脂吸附分離技術的操作技術要點有哪些？

作業：79第三章

新型分離技術在天然產物提取中的應用第一節樹脂吸附分離技術第三章

新型分離技術在天然產物提取中的應用第一節樹80一、吸附樹脂的種類吸附樹脂有許多品種，吸附能力和所吸附物質的種類也有區別。但其共同之處是具有多孔性，并具有較大的比表面積（主要是孔內的表面積）。吸附樹脂按其化學結構有以下幾類。（1）非極性吸附樹脂一般是指電荷分布均勻，在分子水平上不存在正負電荷相對集中的極性基團的樹脂。如由二乙烯苯（DVB）聚合而成的吸附樹脂AmberliteXAD-4（美國）、XAD-2、DaionHP-20、ADS-5（中國）等。一、吸附樹脂的種類81（2）中極性吸附樹脂此類樹脂內存在酯基一類的極性基團—COOR，具有一定的極性。（3）極性吸附樹脂此類吸附樹脂具有酰胺、亞砜、腈等基團，這些基團的極性大于酯基。（4）強極性吸附樹脂此類吸附樹脂含有極性最強的極性基團，如：吡啶基、胺基等。（2）中極性吸附樹脂此類樹脂內存在酯基一類的極性基團—C82二、吸附樹脂的結構吸附樹脂的特點主要是其多孔性。孔的結構、孔徑、孔體積及孔的表面積等是影響其性能的關鍵因素。與其他吸附劑不同的是，吸附樹脂的孔結構及各項指標可在很大的范圍內進行調整，其化學結構也有很大的變化余地。因而吸附樹脂有很多性能不同的品種規格，可以滿足多種應用領域的要求。二、吸附樹脂的結構83孔的形態結構吸附樹脂的多數品種是由懸浮聚合法制得的。孔的形成是一個漸變的過程。聚合開始后，生成的高分子鏈溶解在單體與致孔劑組成的混合體系中。當高分子鏈逐步增大后，便會從混合體系中析出，這就是“相分離”。最初分離出的聚合物形成5~20nm的微膠核，微膠核又互相聚集成60~500nm的微球。隨著聚合反應的繼續進行，微膠核與微膠核及微球與微球都互相連接在一起，而致孔劑（特別是不良溶劑）則最終殘留在核與核或微球與微球之間的孔隙中。當致孔劑被去除之后，留下的空間便是孔。根據以上孔的形成過程，可以想像孔的形狀是不規則的，孔徑大小也是不均勻的。

孔的形態結構吸附樹脂的多數品種是由懸浮聚合法制得的。孔的形成84孔的比表面積吸附樹脂的表面積很大，這是其具有良好吸附能力的基礎。樹脂顆粒的外表面積很小，一般在0.1m2/g左右。而其內部孔的表面積卻很大，多為500~1000m2/g。這就是說，若將1kg吸附樹脂的孔展開，其面積有0.5~1km2之大。孔的比表面積吸附樹脂的表面積很大，這是其具有良好吸附能力的基85孔徑和孔徑分布吸附樹脂的孔是很復雜的，因而其孔的大小也不易準確地表征。對于圓筒形孔模型來說，孔徑是指圓筒的直徑（D）或半徑(R)。由于孔的大小很不均勻，故表征孔徑時又常用平均孔徑（D或R）和孔徑分布。通常所說的吸附樹脂的孔徑實際上就是指的平均孔徑。孔體積系指孔的總體積，以ml/g表示，亦稱孔容。以孔體積占多孔樹脂總體積（包括孔體積和樹脂的骨架體積）的百分數的表征方式也常用，稱為孔隙率或孔度。吸附樹脂的孔體積多為0.5~1.1ml/g。孔徑和孔徑分布吸附樹脂的孔是很復雜的，因而其孔的大小也不易準86三、吸附樹脂的性能吸附樹脂的性能包括許多方面，如溶液中的溶質的吸附量、吸附率、吸附速度、吸附選擇性、脫附性能等。在實際應用工藝中對樹脂性的要求往往是全面的，任何一項性能的缺陷都可能成為應用工藝成敗的關鍵。三、吸附樹脂的性能吸附樹脂的性能包括許多方面，如溶液中的溶質87上述性能的基礎是吸附樹脂在吸附時所顯示的吸附平衡和吸附動力學特性。目前在這方面的研究還不多，樹脂生產廠家也往往提供不出相關樹脂的全面資料，這給使用、設計部門造成一定的困難。在吸附樹脂用于天然產物有效成分分離時，由于所涉及的體系很多，每一個體系的成分又很復雜，要想得到樹脂的各種參數幾乎是不可能的。盡管如此，了解吸附樹脂的這些基本性能，對于實際應用仍然有指導意義。上述性能的基礎是吸附樹脂在吸附時所顯示的吸附平衡和吸附動力學88四、吸附樹脂的使用方法1、吸附樹脂的預處理原因：吸附樹脂的孔體積一般來說小于其合成時所用致孔劑的體積。這就是說在生產過程或去除致孔劑的過程中出現了縮孔現象。吸附樹脂也不宜干燥，原因是易引起縮孔，使樹脂吸附性能下降。商品吸附樹脂都是含水的，在儲存過程中有可能會因失水而縮孔。另一方面，商品吸附樹脂在出廠前也未進行徹底清洗，不可避免地會殘留一些原料或副產物，因而在使用前必須進行預處理，以去除樹脂所含的雜質，合理的處理方法還可使樹脂的孔得到最大限度的恢復。四、吸附樹脂的使用方法1、吸附樹脂的預處理89方法：吸附樹脂的預處理應在樹脂柱中進行。一般是將樹脂裝至柱高的2/3處，用水進行反洗，使樹脂層松散、展開，將樹脂的微細粉末及一些機械雜質洗去。然后放出水，至水面略高于樹脂的層面。接著，用酒精以適當的流速淋洗，至流出的酒精中無油溶性雜質為止。最后用水洗出酒精即可使用。這樣可洗出小分子有機物。有時因長期存放變干，或要求更嚴格的清洗，可用水→乙醇→甲苯→乙醇→水依次淋洗，這樣不僅能洗出有機雜質，還可洗出線型聚合物。對于變干縮孔的吸附樹脂還能使其孔結構恢復至最佳狀態。方法：吸附樹脂的預處理應在樹脂柱中進行。一般是將樹脂裝至柱高90對于不同極性和不同骨架結構的吸附樹脂，可以參照上述方法進行預處理，至少應以使用時的洗脫劑洗至無雜質流出。對于不同極性和不同骨架結構的吸附樹脂，可以參照上述方法進行預91五、吸附分離裝置（1）靜態吸附

可在帶攪拌的釜或槽中進行。溶液黏度較大，懸浮物較多或分配比較大時可用此方式。如果加入吸附樹脂后不進行攪拌，這時靠近吸附樹脂的色素逐漸被吸附，離吸附樹脂較遠的色素逐漸向吸附樹脂附近擴散，這種靜止的擴散較慢，吸附樹脂的吸附速度和水的顏色變淺的速度也就較慢。若進行適當的攪拌（這仍然稱為靜態吸附），吸附的速度會大大加快。五、吸附分離裝置（1）靜態吸附92（2）固定床吸附裝置

該裝置實際上是一種常規的離子交換柱，常用的為幾百升至幾百立方米的不銹鋼或搪瓷柱，下部或上、下部裝有80目的濾網（實驗室則常用玻璃柱）。這種吸附樹脂是固定的，溶液是流動的，因而被稱為動態吸附。固定床因裝填的不均勻性、氣泡、壁效應或溝流的存在，吸附飽和層面的下移常是不整齊的，即存在所謂“偏流”現象。并且當吸附過程臨近結束，部分吸附質從柱子隨溶劑漏出時，柱子底部的樹脂層尚未達到吸附平衡，因而柱式吸附時樹脂的負載量可能會有些變化。（2）固定床吸附裝置93第三章大孔樹脂吸附分離技術課件94六、大孔樹脂的結構、組成、原理、類型與規格1.結構

大孔吸附樹脂是近20余年發展起來的，它是一種新型非離子型高分子聚合物吸附劑，一般為白色球形顆粒，粒度為20～60目。大孔樹脂的宏觀小球系由許多彼此間存在孔穴的微觀小球組成。如果把一個宏觀小球比做遠看的一簇葡萄，那么每一個微觀小球就相當于近看的一顆小葡萄，小葡萄間存在孔穴的總體積與一簇葡萄體積之比，稱為孔度，小葡萄之間的距離稱孔徑。所有小葡萄的面積之和就是一簇葡萄的表面積，亦即樹脂的表面積。如果以單位質量計算，將此表面積除以一簇葡萄的質量，即得比表面積(m2／g)。六、大孔樹脂的結構、組成、原理、類型與規格1.結構952.組成大孔吸附樹脂主要以苯乙烯、二乙烯苯等為原料，在0.5％的明膠溶液中，加入一定比例的致孔劑聚合而成。其中，苯乙烯為聚合單體，二乙烯苯為交聯劑，甲苯、二甲苯等作為致孔劑，它們互相交聯聚合形成了大孔樹脂的多孔骨架結構。2.組成963.樹脂的特性及分離原理

大孔吸附樹脂是通過物理吸附從溶液中有選擇地吸附有機物質，從而達到分離提純的目的。其理化性質穩定，不溶于酸、堿及有機溶劑，對有機物選擇性較好，不受無機鹽類及強離子、低分子化合物存在的影響。3.樹脂的特性及分離原理97不同于以往使用的離子交換樹脂，大孔吸附樹脂為吸附性和篩選性原理相結合的分離材料。由于其本身具有吸附性，能吸附液體中的物質，故稱之為吸附劑。樹脂吸附的實質是一種物體高度分散或表面分子受作用力不均等而產生的表面吸附現象。大孔樹脂的吸附力是由于范德華力或產生氫鍵的結果。其中，范德華力是一種分子間作用力，包括定向力、色散力、誘導力等。同時由于樹脂的多孔性結構使其對分子大小不同的物質具有篩選作用。因此，有機化合物根據吸附力的不同及分子量的大小，在樹脂的吸附機理和篩分原理作用下實現分離。不同于以往使用的離子交換樹脂，大孔吸附樹脂為吸附性和篩選性原984大孔樹脂的性質及類型

大孔樹脂按其極性大小和所選用的單體分子結構不同，可分為非極性、中等極性、極性和強極性四種類型。(1)非極性大孔樹脂苯乙烯、二乙烯苯聚合物，也稱芳香族吸附劑。(2)中等極性大孔樹脂聚丙烯酸酯型聚合物，以多功能團的甲基丙烯酸酯作為交聯劑，也稱脂肪族吸附劑。(3)極性大孔樹脂含硫氧、酰胺基團，如丙烯酰胺。(4)強極性大孔樹脂含氮氧基團，如氧化氮類。4大孔樹脂的性質及類型995規格大孔吸附樹脂用于醫藥的規格品種，如美國Rohm和Haas公司生產的AmberliteXAD系列，日本三菱化成工業公司生產的DiaionHP-10、HP-20、HP-30、HP-40、HP-50，以及中國南開大學生產的D2、D6、D8，滄州寶恩HPD系列，天津制膠廠生產Dl0l型等。它們的規格及物理特性見表5規格100第三章大孔樹脂吸附分離技術課件101編號極性比表面平均孔徑用途D3520非極性480~52085~90蛋白質提取，脫色、脫鹽等。D4006非極性400~44065~75酒類除去高級脂肪酸酯類等。H103非極性1000~110085~95抗生素提取分離，去除酚類、氯化物、農藥等。X-5非極性500~600290~300抗生素、中草藥分離提取，有機廢水處理，制備固定相。NKA非極性570~590200~220皂甙提取等。AB-8弱極性480~520130~140甜菊糖提取，有機物提取。NKA-9極性250~290155~165膽紅素去除，生物堿分離，黃酮類提取等。S-8極性100~120280~300有機物提取分離。南開大學樹脂編號極性比表面平均孔徑102七、大孔吸附樹脂的優缺點1.應用范圍廣大孔吸附樹脂的應用范圍比離子交換樹脂廣，表現在:其一，許多生物活性物質對pH較為敏感，易受酸堿作用而失去活性，限制了離子交換法的應用，而采用大孔吸附樹脂，既能選擇性吸附，又便于溶劑洗脫，整個過程pH不變；其二，對于存在有大量無機鹽的發酵液，離子交換樹脂受嚴重阻礙無法使用，而大孔樹脂卻能從中分離提取抗菌素等物質。七、大孔吸附樹脂的優缺點1.應用范圍廣1032．理化性質穩定大孔樹脂穩定性高，機械強度好，經久耐用，且又避免了溶劑法對環境的污染和離子交換法對設備的腐蝕等不良影響。3．分離性能優良大孔樹脂對有機物的選擇性良好，分離效能高，且脫色能力強，效果不亞于活性炭。2．理化性質穩定1044.使用方便大孔樹脂一般系小球狀，直徑在0.2~0.8mm之間，因此流體阻力小于粉狀活性炭，使用方便。5.溶劑用量少溶劑法是液液萃取，溶劑消耗大，回收較難，而大孔樹脂吸附法僅用少量溶劑洗脫即達到分離目的，不僅溶劑用量少，而且又避免了嚴重的乳化現象，提高了效率。4.使用方便1056.可重復使用，降低成本大孔吸附樹脂再生容易，一般用水、稀酸、稀堿或有機溶劑如低濃度乙醇、丙酮對樹脂進行反復清洗，即可再生重復使用。7.其他方面大孔吸附樹脂價格較貴，吸附效果易受流速和溶質濃度的影響；品種有限，不能滿足中藥多成分、多結構的需求；操作較為復雜，對樹脂的技術要求較高6.可重復使用，降低成本106八、大孔吸附樹脂的質量要求和質量評價1.質量要求樹脂自身的規格標準與質量要求對中藥提取液的純化效果和安全性起著決定性作用，因此，在購買大孔樹脂時，應向樹脂提供方索取資料，以便充分了解各種樹脂的結構、性能和適用范圍。(1)大孔吸附樹脂規格標準標準內容應包括名稱、牌(型)號、結構(包括交聯劑)、外觀、極性，以及粒徑范圍、含水量、濕密度(真密度、視密度)、干密度(表觀密度、骨架密度)、比表面、平均孔徑、孔隙率、孔容等物理參數，還包括未聚合單體、交聯劑、致孔劑等添加劑殘留量限度等參數，寫明主要用途，并說明該規格標準的級別與相關標準文號等。八、大孔吸附樹脂的質量要求和質量評價1.質量要求107(2)使用說明書說明書內容包括：①所用樹脂性能簡介、主要添加劑種類與名稱；②未聚合單體、交聯劑、主要添加劑種類與名稱；③樹脂安全性動物實驗資料，包括樹脂及其粉碎物(XX目)、預處理前后洗脫溶劑濃縮液等樣品的規范化急性、長期毒性試驗結果，或其他能證明其安全性的資料；④使用注意事項，根據樹脂的物理化學性能及其影響吸附的因素，明確指出新樹脂的預處理、上柱吸附、洗脫、再生、貯存等正確操作方法，及可能出現異常情況的處理方法，以保障樹脂的正常使用；⑤樹脂有效使用期的參考值；⑥生產廠家及生產許可證合法證件。(2)使用說明書1082.質量評價根據大孔樹脂的技術要求，對其作出相應的質量評價，主要包括以下幾方面內容。(1)殘留物總量檢查:為保證藥用樹脂的安全可靠，應對樹脂的交聯劑、致孔劑、分散劑、防腐劑及添加劑等殘留物總量進行檢查。在新藥研究時，一般應在成品中建立樹脂殘留物及裂解產物的檢測方法，制訂合理的限量，并列入質量標準正文，用以控制樹脂質量。使用苯乙烯型大孔樹脂，其殘留物檢查項目(質量分數)及限度暫定為：苯<2X10-6、甲苯<890X10-6、二甲苯<2170X10-6；苯乙烯、烷烴類、二乙烯苯類(二乙烯基)，其限量不能高于國家標準或國際通用標準。2.質量評價根據大孔樹脂的技術要求，對其作出相應的質量109(2)安全性檢查苯乙烯型大孔樹脂已經過一段時間的使用考察，且其穩定性較高，可暫不要求進行動物安全性考察。非苯乙烯型大孔樹脂使用時間相對較短，穩定性低于苯乙烯型大孔樹脂，一般情況下應進行動物安全性實驗，并根據樹脂殘留物可能產生的毒理反應，在做藥物成品的毒理學實驗時，適當延長觀察時間，增加觀察項目與指標，如神經系統、骨髓、肝臟功能等生化指標；同時對定型產品抽樣進行安全性動物實驗，以保證產品的安全性符合藥用要求。(2)安全性檢查110

大孔樹脂生產中所用致孔劑應避免使用一類溶劑。一類溶劑：苯、四氯化碳、1,1—二氯乙烷、1,1,1—三氯乙烷、1,2—二氯乙烷。慎用二類溶劑:二類溶劑：乙腈、甲醇、甲苯、二甲苯、氯苯、氯仿、環氧乙烷、二氯甲烷、N,N—二甲乙酰胺、N，N—二甲基甲酰胺、乙二醇、1,4—二噁烷、2—乙氧基乙醇、甲酰胺、正己烷、吡啶、2—甲氧基乙醇、甲基丁酮、甲基環己烷、N—甲基吡咯烷酮、硝基甲烷二氧噻吩烷、四氫萘、1，2—二氯乙烯、1,1,2-三氯乙烯、1,2—二甲基亞砜。大孔樹脂生產中所用致孔劑應避免使用一類溶劑。111若因某些原因確實需用二類溶劑，則應對相應的溶劑進行限量檢查，制訂合理的限量標準。總之，限度的規定，應是在樹脂生產工藝成熟、質量穩定的基礎上，以前處理合格的樹脂為樣品，配合安全試驗，積累數據，確定適宜的限度。

若因某些原因確實需用二類溶劑，則應對相應的溶劑112九、大孔吸附樹脂吸附分離技術要求在運用大孔樹脂進行分離精制工藝時，其大致操作步驟為：樹脂預處理→樹脂上柱→藥液上柱→樹脂的解吸→樹脂的清洗、再生。由于每一個操作單元都會影響到樹脂的分離效果，因此對樹脂的精制工藝和分離技術的要求就相對較高。九、大孔吸附樹脂吸附分離技術要求1131.樹脂的預處理除去未聚合單體、致孔劑、分散劑、防腐劑等有機殘留物，提高樹脂潔凈度。經預處理的樹脂方可使用。預處理方法：取市售大孔樹脂，加丙酮或甲醇浸泡24h，加熱回流洗脫（或用改良索氏提取器加熱洗脫），視樹脂中可溶性雜質的多寡，一般為3～4d，甚至長達7～8d，洗至洗脫液蒸干后無殘留物，溶劑揮盡后保存備用。檢查：取干樹脂0.5g，加70％乙醇5ml振搖，濾液蒸干不得有殘留物。1.樹脂的預處理1142.裝柱以蒸餾水濕法裝柱，并用乙醇在柱上流動清洗，檢查流出的乙醇與水混合不呈白濁色為止（取lml流出液加5ml水），然后以大量蒸餾水洗去乙醇，注意少量乙醇的存在會大大降低樹脂的吸附力。2.裝柱1153.藥液的上柱吸附（1）泄漏曲線與吸附容量的考察大孔吸附樹脂的吸附作用主要是通過表面吸附、表面電性或氫鍵等，有一定吸附容量。當吸附量達到飽和時，其對化學物質吸附減弱甚至消失，此時化學成分即泄漏流出，故需要考察樹脂的泄漏曲線，為預算樹脂用量與可上柱藥液量提供依據。有人用大孔樹脂D1300精制當歸煎液時，對其泄漏曲線作了如下考察研究。

3.藥液的上柱吸附116

取D1300樹脂100ml置樹脂床上，加入濃度為0.51g/ml的藥液，并控制藥液上樣流速為24／1000(V/min，V為樹脂床體積)，徑高比為1:40，每2.0ml收集一份，薄層檢測后，選擇不同餾分定量測定當歸煎液中有效成分5-HMF(5-HMF為方中熟地黃成分)斑點的峰面積，見圖1，泄漏曲線見圖2。取D1300樹脂100ml置樹脂床上，加入濃117第三章大孔樹脂吸附分離技術課件118第三章大孔樹脂吸附分離技術課件119

掃描結果顯示，第111分峰面積高于110分峰7.48倍，明顯表現出泄露現象，按每2.0mL計算，總上樣體積220.0mL相當于110.0g生藥量，由計算公式：樹脂吸附容量＝泄露點前上柱樣品體積(m1)X樣品濃度(mg／L)可得出該樹脂對當歸煎液的吸附容量，即每lml樹脂最大吸附量為1.10g生藥。掃描結果顯示，第111分峰面積高于110分峰7.120（2）.藥液上柱前的預處理為避免大孔樹脂被污染堵塞，藥液上柱前一般需經過濾，除去較多的懸浮顆粒雜質，保證樹脂的使用完全、順利。（3）.上柱工藝條件的篩選①影響樹脂吸附性能的因素有諸多方面，其中最基本的是樹脂自身因素，包括樹脂的]骨架結構、功能基性質及其極性等。此外，樣品濃度、pH、吸附柱徑高比及上樣流速等條件，均不同程度地影響樹脂的吸附性能。

（2）.藥液上柱前的預處理121②上樣溶液pH值對吸附和分離效果至關重要，根據化合物結構特點，靈活改變溶液pH值，可使提純工作達到理想效果。一般情況下，酸性化合物在適當酸性溶液中充分被吸附，堿性化合物則在適當堿性條件下較好地被吸附，中性化合物可在大約中性的條件下被吸。③藥液濃度、流速及樹脂柱徑高比等因素也直接影響了大孔吸附樹脂的吸附性能。②上樣溶液pH值對吸附和分離效果至關重要，根據化合物結構特點1224、樹脂的解吸解吸時，通常先用水，繼而以醇—水洗脫，逐步加大醇的濃度，同時配合適當理化反應和薄層層析(如硅膠薄層層析、紙層析、聚酰胺薄層層析及HLPC等)作指導，洗脫液的選擇及其濃度、用量對解吸效果有著顯著影響。如在赤芍總苷生產工藝條件研究時發現，在用大孔吸附樹脂進行分離、解析時，先用水洗脫至還原糖反應顯陰性(Molish反應檢測)，改用10％、20％、30％、50％、95％濃度的乙醇梯度洗脫，結合高效液相色譜法檢測，發現10％、20％乙醇洗脫液中均含有芍藥苷，而30％以上濃度的乙醇中未檢出，故選用30％乙醇洗脫，即可將柱上的芍藥苷全部解吸。

4、樹脂的解吸123

又如對銀杏葉提取物的生產工藝條件進行研究，發現最開始用水，后來用醇洗脫時，洗脫液的用量、濃度均對產品中黃酮含量和收率有影響。又如對銀杏葉提取物的生產工藝條件進行研究，發124

對于復方樣品，為防止同類化合物不同結構物質的漏洗，應選擇適當的洗脫液，并有相關的方法加以檢測和證明，如50％乙醇對小檗堿洗脫率為96.86％，但不能將同時存在的延胡素乙素洗脫解吸下，故復方中含同類成分不同結構的物質，宜用不同洗脫劑解吸。洗脫液可使用甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯。根據吸附力強弱選用不同的洗脫劑及濃度。對于復方樣品，為防止同類化合物不同結構物125

對非極性大孔樹脂，洗脫劑極性越小，洗脫能力越強；對于中性大孔樹脂和極性較大的化合物來說，則用極性較大的溶劑洗脫較為合適。為達到滿意的效果，可設幾種不同濃度的洗脫劑，確定洗脫濃度。實際工作中，甲醇、乙醇、丙酮應用較多，流速一般控制在0.5～5ml／min為好。根據吸附力強弱選用不同的洗脫劑及濃度。對弱堿性化合物，如生物堿類，則用酸性洗脫劑，解吸效果較為理想。例、如小檗堿的洗脫，分別以50％、70％甲醇與含0.5％硫酸的50％甲醇洗脫，用薄層色譜法檢測，表明后者有較好的洗脫、解吸能力。對非極性大孔樹脂，洗脫劑極性越小，洗脫能力越126

對弱堿性化合物，如生物堿類，則用酸性洗脫劑，解吸效果較為理想。例、如小檗堿的洗脫，分別以50％、70％甲醇與含0.5％硫酸的50％甲醇洗脫，用薄層色譜法檢測，表明后者有較好的洗脫、解吸能力。解吸效果的評價：根據洗脫曲線，選擇洗脫峰最集中的條件，如喜樹堿的不同洗脫劑的洗脫曲線見圖。對弱堿性化合物，如生物堿類，則用酸性洗脫劑，解吸效果127第三章大孔樹脂吸附分離技術課件1285、樹脂的再生大孔吸附樹脂的一大優點就是可再生供重復使用。由于樹脂再生后的性能影響到下一輪的純化分離，故需建立評價樹脂再生是否合格的指標與方法，證明樹脂經多次反復再生后其純化效果保持一致。5、樹脂的再生129（1）.樹脂再生的方法一般用無水乙醇或95％乙醇洗脫至五色后，樹脂柱即已再生。然后用大量水洗去醇，可用于相同植物成分的分離。若樹脂顏色變深，可試用稀堿或稀酸溶液洗脫，最后水洗至中性。如果柱上方沉積有懸浮物，影響流速，可用水或醇從柱下進行反洗，以便把懸浮物頂出。（1）.樹脂再生的方法130樹脂經多次使用，有時柱床擠壓過緊或樹脂顆粒部分破碎而影響流速，可自柱中取出樹脂盛于燒杯中用水漂洗去太小的顆粒和懸浮的雜質，再重新裝柱使用。大孔樹脂應濕態保存，若部分顆粒暴露在空氣中，在進行水溶性雜質分離時，失水后被空氣填充的顆粒會懸浮于水面，此時將上浮樹脂用乙醇處理，將樹脂內部的空氣排出后使用。樹脂經多次使用，有時柱床擠壓過緊或樹脂顆粒部1312.樹脂再生的評價指標(1)吸附殘存量(2)吸附性能、吸附容量的穩定性(3)分離性能(4)解吸性能

2.樹脂再生的評價指標132十、大孔樹脂吸附法在天然產物提取分離中的應用1、大孔樹脂規格的選擇正確選擇和使用符合規格要求的大孔樹脂是實現分離純化目的要求的首要條件。在篩選大孔樹脂型號與規格時，要求供應方提供樹脂有關技術要求的資料，并結合以下因素考慮樹脂的合理選擇。十、大孔樹脂吸附法在天然產物提取分離中的應用133

(1)吸附物質的性質與樹脂極性的關系遵從類似物吸附類似物的原則，根據吸附物質的極性大小選擇不同類型的樹脂。極性較大的化合物一般適用于在中極性的樹脂上分離；極性小的化合物適用于在非極性的樹脂上分離。極性大小是一個相對概念，要根據分子中極性基團(如羥基、羰基等)與非極性基團·(如烷基、苯環、環烷母核等)的數量與大小來確定；對于未知化合物，可通過一定的預試驗及TLC、PC而大致確定。(1)吸附物質的性質與樹脂極性的關系134

如甜葉菊苷分子中含有極性部分葡萄糖基，同時含有非極性部分二萜母核，這樣的結構使其在水中有一定的溶解度，同時疏水性二萜母核的存在，使其在非極性大孔吸附樹脂上較好的被吸附，而極性較大的葡萄糖則難以在非極性樹脂上被吸附，從而實現了甜菊苷的分離，故現在多采用Dl01大孔吸附樹脂來純化甜菊苷。又如茶多酚由于含有多個酚羥基，故選用含有酚羥基的大孔樹脂有利于其吸附分離。如甜葉菊苷分子中含有極性部分葡萄糖基，同時含135

(2)吸附質的分子大小與樹脂孔徑的關系大孔吸附樹脂是多孔性物質，其孔徑特性可用比表面積(S)、孔體積(V)和計算所得的平均孔半徑(r)來表征。假定孔道為圓柱形，則三者關系r＝2V/S。吸附質通過樹脂的孔道面擴散到樹脂的內表面被吸附，其吸附能力大小除取決于比表面積外，還與吸附質的分子量和構型有關。樹脂孔徑的大小，直接影響不同大小的分子自由出入，從而使樹脂具有選擇性。因此，只有當孔徑對于吸附質足夠大時，比表面積才能充分發揮作用。以頭孢素C為例，用AmberliteXAD-4和SIP—7300型進行比較，盡管前者比表面積高，但平均孔徑小，因此吸附速度較慢，解吸不夠集中，雜質的分離效果也較差。

(2)吸附質的分子大小與樹脂孔徑的關系136(3)樹脂的強度大孔吸附樹脂強度與孔隙率有直接關系，也和制備工藝有關。這類樹脂在酸堿中體積變化不大，在溶媒中則有一定程度的溶脹。一般樹脂孔隙率越高，孔體積越大，則強度越差。樹脂的強度直接影響了樹脂的使用壽命，從而影響著樹脂法工藝的成本。(4)根據方藥的功能主治需要和成分性質選擇樹脂的種類、型號。

(3)樹脂的強度大孔吸附樹脂強度與孔隙率有直接關137

綜上所述，大孔樹脂的選擇，必須根據所分離化合物的大致結構特征來確定。首先，要知道所需分離化合物分子體積的大小，如多糖類、皂苷類、取代苯類等，它們分子體積的大小相差明顯，一般通過預試驗或文獻資料查閱可獲得所選用的適當孔徑的樹脂；其次，要知道分子中是否存在酚羥羧基或堿性氮原子，由此確定樹脂的型號。綜上所述，大孔樹脂的選擇，必須根據所分離化合物的大致結構特1382.樹脂純化效果的因素及工藝條件的考查(1)樹脂性質如前所述，樹脂的理化性質對吸附