浸取、萃取和超临界萃取
—— 兼论天然产物有效成分的提纯
吴卫生 博士
上海交通大学化工系
021-54747454
wuws@sjtu.edu.cn
制药工程
? 制药工程是应用生化反应或化学合成以及各种
分离单元操作，实现药物工业化生产的工程技
术。
? 制药工程包括生物制药、化学制药和中药制药。
制药过程
? 包括两个阶段：原料药生产和制剂生产
? 原料药生产：将各种原材料放入特制的设备中，
在能源的作用下，经过一系列复杂的过程，生
产出原料药。 以过程为主
? 制剂生产：在特定的环境条件下，将原料药加
工程各种制剂，经过包装，成为医药品。 以工
序为主
过程工业与加工工业的 区别
比较项目 过程工业 加工工业
物质结构和形态
实现方法
所依靠设备
产品计量
变化
各种反应及分离过程
釜、罐、塔器、泵
质量或体积（千克、吨、
升等
不变化
不同的加工工序
适当的设备
件数（片、支、粒等）
原料药的生产
原材料 药物成分的获得
（反应、发酵、提取等）
药物成分的分离纯化
（离子交换、色谱、结晶等）
原料药
?
?
?
浸取（固液萃取）的 基本原理
? 植物细胞中不同部位的目标产物，从残暴内萃
取到液相中，目标分子经历液泡和细胞器的膜
透过、细胞浆中的扩散、细胞膜和细胞壁的透
过等复杂的传质过程。
? 若细胞壁没有破裂，萃取作用是靠细胞壁的渗
透来进行，速率很慢。
? 若细胞壁被破坏，传质阻力减小，速率可以大
大加快。
浸取的 溶剂选择
? 溶剂对有效成分的溶解度大，对杂质溶解度小；
? 溶剂不能与植物成分起化学反应；
? 溶剂要经济、易得、使用安全等。
?,相似相溶”原则
? 亲水性溶剂，如水、乙醇、甲醇、丙酮等
? 亲脂性溶剂，如石油醚、乙醚、乙酸乙酯等
不同溶剂的萃取效果比较
(以茶叶中提取茶多酚为例，原料为 50g)
溶剂类型 茶多酚粗品 茶多酚精品
产量 /g 收率 /% 产量 /g 收率 /%
水
95%乙醇
95%丙酮
3.2
5.2
5.6
6.4
10.4
11.2
2.6
4.0
4.3
5.2
8.4
8.6
浸取的 操作方法
? 渗漉法
样品粉末装入渗漉器中，不断添加新鲜溶剂。提取效
率高，但溶剂消耗量大，费时长。
? 回流提取法
样品和溶剂一次性加入，加热回流一段时间后，滤出
提取液。可重复进行。溶剂消耗量仍较大，对受热易
破坏的成分不适用。
? 连续提取法（索氏提取法）
样品与溶剂分开放置，利用溶剂蒸汽进行提取。受热
时间较长，对受热易分解的成分不宜用此法。
液液萃取 —— 液相混合物的分离
? 利用各组分在两种互不相溶 （ 或部分互溶 ） 的
液相之间的分配关系来实现液体混合物的分离
或提纯
? 依据：组分在溶剂 （ 萃取剂 ） 中溶解度的差异
? 理论基础,液液相平衡 （ LLE)
? 液液萃取是分离液体混合物的一种常见手段,
但只能进行初步分离, 要得到纯物质, 仍需要
后续方法 。
较之蒸馏，液液萃取的 优势,
? 组分的相对挥发度接近 1，或者形成共沸物；
? 溶质的浓度很低，且为难挥发组分；
? 热敏体系
萃取剂的 选择
? 选择性系数
? 原溶剂与萃取剂的互溶度愈小，愈有利于萃取分
离
? 萃取相与萃余相易分层
? 萃取相与萃余相的后续分离要容易
? 萃取剂 的一般工业要求（无毒、价廉、易得等）
A
A A
BB
B
y
k x
yk
x
? ??
液液萃取的 流程
? 单级萃取
? 多级错流萃取
? 多级逆流萃取
? 微分接触逆流萃取
超临界萃取的 基本原理
? 利用超临界流体作为萃取剂，从液体或固体中
萃取出待分离的组分。
? 溶质在超临界流体中的溶解度与超临界流体的
密度有关，而超临界流体的密度有决定于它的
温度和压力。
? 控制超临界流体的压力或温度，从而控制溶质
在超临界流体中的溶解和析出，达到分离之目
的。
超临界流体的 传递性质
流体类别 粘度 导热系数 扩散系数
气体 1~3 5~30 5~200
超临界流体 2~10 30~70 0.01~1
液体 10~100 70~250 0.0004~0.03
510 P a s? ? 31 0 / ( )W m K? ?
621 0 /ms?
超临界流体萃取的 过程特征
? 超临界流体萃取一般选用化学性质稳定, 无腐蚀性,
其临界温度适宜的物质作为萃取剂, 该技术特别适用
于提取或精制热敏性, 易氧化物质 。
? 超临界流体萃取剂具有良好的溶解能力和选择性, 且
溶解能力随压力增加而增大 。
? 由于超临界流体兼有液体和气体的特性, 其萃取效率
一般要高于液体溶剂萃取 。
? 选用无毒性的超临界流体 （ 如 CO2)作萃取剂, 不会引
起被萃物质的污染, 可以用于医药, 食品等工业 。
超临界流体萃取的 典型流程
? 萃取阶段 +分离阶段
? 萃取阶段,超临界流体将所需组分从原料中提
取出来 。
? 分离阶段,通过变化某个参数或其它方法, 使
萃取组分从超临界流体中 分离出来, 并使萃
取剂循环使用 。
? 按分离方法不同, 可以将超临界流体萃取流程
分为三类,等温法, 等压法 和 吸附法 。
? 天然产物中有效成分的提取与纯化, 如咖啡豆
中咖啡因的脱出, 大豆中提取都油等 。
? 化学产品的分离精制, 如醇类的分离精制 。
? 超临界 CO2处理食品原料
? 超临界萃取在生化工程中的应用
超临界流体萃取的 应用
—— 兼论天然产物有效成分的提纯
吴卫生 博士
上海交通大学化工系
021-54747454
wuws@sjtu.edu.cn
制药工程
? 制药工程是应用生化反应或化学合成以及各种
分离单元操作，实现药物工业化生产的工程技
术。
? 制药工程包括生物制药、化学制药和中药制药。
制药过程
? 包括两个阶段：原料药生产和制剂生产
? 原料药生产：将各种原材料放入特制的设备中，
在能源的作用下，经过一系列复杂的过程，生
产出原料药。 以过程为主
? 制剂生产：在特定的环境条件下，将原料药加
工程各种制剂，经过包装，成为医药品。 以工
序为主
过程工业与加工工业的 区别
比较项目 过程工业 加工工业
物质结构和形态
实现方法
所依靠设备
产品计量
变化
各种反应及分离过程
釜、罐、塔器、泵
质量或体积（千克、吨、
升等
不变化
不同的加工工序
适当的设备
件数（片、支、粒等）
原料药的生产
原材料 药物成分的获得
（反应、发酵、提取等）
药物成分的分离纯化
（离子交换、色谱、结晶等）
原料药
?
?
?
浸取（固液萃取）的 基本原理
? 植物细胞中不同部位的目标产物，从残暴内萃
取到液相中，目标分子经历液泡和细胞器的膜
透过、细胞浆中的扩散、细胞膜和细胞壁的透
过等复杂的传质过程。
? 若细胞壁没有破裂，萃取作用是靠细胞壁的渗
透来进行，速率很慢。
? 若细胞壁被破坏，传质阻力减小，速率可以大
大加快。
浸取的 溶剂选择
? 溶剂对有效成分的溶解度大，对杂质溶解度小；
? 溶剂不能与植物成分起化学反应；
? 溶剂要经济、易得、使用安全等。
?,相似相溶”原则
? 亲水性溶剂，如水、乙醇、甲醇、丙酮等
? 亲脂性溶剂，如石油醚、乙醚、乙酸乙酯等
不同溶剂的萃取效果比较
(以茶叶中提取茶多酚为例，原料为 50g)
溶剂类型 茶多酚粗品 茶多酚精品
产量 /g 收率 /% 产量 /g 收率 /%
水
95%乙醇
95%丙酮
3.2
5.2
5.6
6.4
10.4
11.2
2.6
4.0
4.3
5.2
8.4
8.6
浸取的 操作方法
? 渗漉法
样品粉末装入渗漉器中，不断添加新鲜溶剂。提取效
率高，但溶剂消耗量大，费时长。
? 回流提取法
样品和溶剂一次性加入，加热回流一段时间后，滤出
提取液。可重复进行。溶剂消耗量仍较大，对受热易
破坏的成分不适用。
? 连续提取法（索氏提取法）
样品与溶剂分开放置，利用溶剂蒸汽进行提取。受热
时间较长，对受热易分解的成分不宜用此法。
液液萃取 —— 液相混合物的分离
? 利用各组分在两种互不相溶 （ 或部分互溶 ） 的
液相之间的分配关系来实现液体混合物的分离
或提纯
? 依据：组分在溶剂 （ 萃取剂 ） 中溶解度的差异
? 理论基础,液液相平衡 （ LLE)
? 液液萃取是分离液体混合物的一种常见手段,
但只能进行初步分离, 要得到纯物质, 仍需要
后续方法 。
较之蒸馏，液液萃取的 优势,
? 组分的相对挥发度接近 1，或者形成共沸物；
? 溶质的浓度很低，且为难挥发组分；
? 热敏体系
萃取剂的 选择
? 选择性系数
? 原溶剂与萃取剂的互溶度愈小，愈有利于萃取分
离
? 萃取相与萃余相易分层
? 萃取相与萃余相的后续分离要容易
? 萃取剂 的一般工业要求（无毒、价廉、易得等）
A
A A
BB
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液液萃取的 流程
? 单级萃取
? 多级错流萃取
? 多级逆流萃取
? 微分接触逆流萃取
超临界萃取的 基本原理
? 利用超临界流体作为萃取剂，从液体或固体中
萃取出待分离的组分。
? 溶质在超临界流体中的溶解度与超临界流体的
密度有关，而超临界流体的密度有决定于它的
温度和压力。
? 控制超临界流体的压力或温度，从而控制溶质
在超临界流体中的溶解和析出，达到分离之目
的。
超临界流体的 传递性质
流体类别 粘度 导热系数 扩散系数
气体 1~3 5~30 5~200
超临界流体 2~10 30~70 0.01~1
液体 10~100 70~250 0.0004~0.03
510 P a s? ? 31 0 / ( )W m K? ?
621 0 /ms?
超临界流体萃取的 过程特征
? 超临界流体萃取一般选用化学性质稳定, 无腐蚀性,
其临界温度适宜的物质作为萃取剂, 该技术特别适用
于提取或精制热敏性, 易氧化物质 。
? 超临界流体萃取剂具有良好的溶解能力和选择性, 且
溶解能力随压力增加而增大 。
? 由于超临界流体兼有液体和气体的特性, 其萃取效率
一般要高于液体溶剂萃取 。
? 选用无毒性的超临界流体 （ 如 CO2)作萃取剂, 不会引
起被萃物质的污染, 可以用于医药, 食品等工业 。
超临界流体萃取的 典型流程
? 萃取阶段 +分离阶段
? 萃取阶段,超临界流体将所需组分从原料中提
取出来 。
? 分离阶段,通过变化某个参数或其它方法, 使
萃取组分从超临界流体中 分离出来, 并使萃
取剂循环使用 。
? 按分离方法不同, 可以将超临界流体萃取流程
分为三类,等温法, 等压法 和 吸附法 。
? 天然产物中有效成分的提取与纯化, 如咖啡豆
中咖啡因的脱出, 大豆中提取都油等 。
? 化学产品的分离精制, 如醇类的分离精制 。
? 超临界 CO2处理食品原料
? 超临界萃取在生化工程中的应用
超临界流体萃取的 应用
