1、第六章第六章 大孔树脂吸附技术大孔树脂吸附技术一、一、大孔树脂的结构、组成、原理、类型与规格大孔树脂的结构、组成、原理、类型与规格1.结构结构 大孔吸附树脂是近20余年发展起来的，它是一种新型非离子型高分子聚合物吸附剂，一般为白色球形颗粒，粒度为2060目。大孔树脂的宏观小球系由许多彼此间存在孔穴的微观小球组成。如果把一个宏观小球比做远看的一簇葡萄，那么每一个微观小球就相当于近看的一颗小葡萄，小葡萄间存在孔穴的总体积与一簇葡萄体积之比，称为孔度，小葡萄之间的距离称孔径。所有小葡萄的面积之和就是一簇葡萄的表面积，亦即树脂的表面积。如果以单位质量计算，将此表面积除以一簇葡萄的质量，即得比表面积(m
2、2g)。2.组成组成 大孔吸附树脂主要以大孔吸附树脂主要以苯乙烯、二乙烯苯苯乙烯、二乙烯苯等为原等为原料，在料，在05的明胶溶液的明胶溶液中，加入一定比例的致中，加入一定比例的致孔剂聚合而成。其中，孔剂聚合而成。其中，苯乙烯为聚合单体，二乙苯乙烯为聚合单体，二乙烯苯为交联剂，甲苯、二甲苯等作为致孔剂烯苯为交联剂，甲苯、二甲苯等作为致孔剂，它，它们互相交联聚合形成了大孔树脂的多孔骨架结构。们互相交联聚合形成了大孔树脂的多孔骨架结构。3.树脂的特性及分离原理树脂的特性及分离原理 大孔吸附树脂是通过大孔吸附树脂是通过物理吸附物理吸附从溶液中有选择从溶液中有选择地吸附有机物质，从而达到分离提纯的目的。
3、其地吸附有机物质，从而达到分离提纯的目的。其理化性质稳定，理化性质稳定，不溶于酸、碱及有机溶剂不溶于酸、碱及有机溶剂，对有，对有机物选择性较好，不受无机盐类及强离子、低分机物选择性较好，不受无机盐类及强离子、低分子化合物存在的影响。子化合物存在的影响。不同于以往使用的离子交换树脂，大孔吸附树不同于以往使用的离子交换树脂，大孔吸附树脂为脂为吸附性和筛选性原理吸附性和筛选性原理相结合的分离材料。由相结合的分离材料。由于其本身具有吸附性，能吸附液体中的物质，故于其本身具有吸附性，能吸附液体中的物质，故称之为吸附剂。树脂吸附的实质是一种物体高度称之为吸附剂。树脂吸附的实质是一种物体高度分散或表面分子受
4、作用力不均等而产生的表面吸分散或表面分子受作用力不均等而产生的表面吸附现象。附现象。大孔树脂的吸附力大孔树脂的吸附力是由于范德华力或产是由于范德华力或产生氢键的结果。其中，范德华力是一种分子间作生氢键的结果。其中，范德华力是一种分子间作用力，包括定向力、色散力、诱导力等。同时由用力，包括定向力、色散力、诱导力等。同时由于树脂的多孔性结构使其对分子大小不同的物质于树脂的多孔性结构使其对分子大小不同的物质具有筛选作用。因此，有机化合物根据吸附力的具有筛选作用。因此，有机化合物根据吸附力的不同及分子量的大小，在树脂的吸附机理和筛分不同及分子量的大小，在树脂的吸附机理和筛分原理作用下实现分离。原理作用
5、下实现分离。4 大孔树脂的性质及类型大孔树脂的性质及类型 大孔树脂按其极性大小和所选用的单体分子结构大孔树脂按其极性大小和所选用的单体分子结构不同，可分为不同，可分为非极性、中等极性、极性和强极性非极性、中等极性、极性和强极性四四种类型。种类型。(1)非极性大孔树脂非极性大孔树脂 苯乙烯、二乙烯苯聚合物，也苯乙烯、二乙烯苯聚合物，也称芳香族吸附剂。称芳香族吸附剂。(2)中等极性大孔树脂中等极性大孔树脂 聚丙烯酸酯型聚合物，以多聚丙烯酸酯型聚合物，以多功能团的甲基丙烯酸酯作为交联剂，也称脂肪族吸功能团的甲基丙烯酸酯作为交联剂，也称脂肪族吸附剂。附剂。(3)极性大孔树脂极性大孔树脂 含硫氧、酰胺基
6、团，如丙烯酰胺。含硫氧、酰胺基团，如丙烯酰胺。(4)强极性大孔树脂强极性大孔树脂 含氮氧基团，如氧化氮类。含氮氧基团，如氧化氮类。5 规格规格 大孔吸附树脂用于医药的规格品种，如美国大孔吸附树脂用于医药的规格品种，如美国Rohm和和Haas公司生产的公司生产的Amberlite XAD系列，日系列，日本三菱化成工业公司生产的本三菱化成工业公司生产的DiaionHP-10、HP-20、HP-30、HP-40、HP-50，以及中国南开大学生产，以及中国南开大学生产的的D2、D6、D8，沧州宝恩，沧州宝恩HPD系列，天津制胶厂系列，天津制胶厂生产生产Dl0l型等。它们的规格及物理特性见表型等。它们的
7、规格及物理特性见表型号型号HPD-100 HPD-100A主要用途主要用途 人参皂甙、三七皂甙、绞股蓝皂甙、薯蓣皂甙、罗汉果甜甙、黄芪皂甙、积雪草甙、红景天甙、蒺藜皂甙、刺五加甙、栀子甙、淫羊霍黄酮甙，灯盏花素、蜕皮激素，栀子黄、辣椒红、紫苏色素、紫薯色素、紫甘蓝色素、红曲色素、高粱红、黑米红、黑豆红，石蒜生物碱的提取国内外对应牌号国内外对应牌号XAD-2 HP-20型号型号HPD-300主要用途主要用途广泛应用于各种皂甙、色素提取广泛应用于各种皂甙、色素提取国内外对应牌号国内外对应牌号XAD-4型号型号HPD-400 HPD-400A主要用途主要用途 中药复方药物提取，尿激酶、氨基酸、蛋白中
8、药复方药物提取，尿激酶、氨基酸、蛋白质提纯，甜菊糖、生物碱的提取质提纯，甜菊糖、生物碱的提取国内外对应牌号国内外对应牌号AB-8型号型号HPD-450主要用途主要用途 银杏黄酮内酯、绿原酸、橙皮甙、柚皮甙、银杏黄酮内酯、绿原酸、橙皮甙、柚皮甙、甘草酸、茶多酚等的提取甘草酸、茶多酚等的提取国内外对应牌号国内外对应牌号DM130型号型号HPD-600主要用途主要用途银杏黄酮、大豆异黄酮、山楂黄酮、沙棘黄酮、银杏黄酮、大豆异黄酮、山楂黄酮、沙棘黄酮、葛根素、竹叶黄酮、甜菊甙、茶多酚、黄芪甙、葛根素、竹叶黄酮、甜菊甙、茶多酚、黄芪甙、尿激酶、喜树碱提取尿激酶、喜树碱提取国内外对应牌号国内外对应牌号型号
9、型号HPD-700 HPD-750主要用途主要用途大豆异黄酮、银杏黄酮、原花青素提取。维大豆异黄酮、银杏黄酮、原花青素提取。维生素生素B12及抗生素提取，辅酶精制及抗生素提取，辅酶精制 国内外对应牌号国内外对应牌号编号 极性 比表面 平均孔径 用途D3520 非极性 480520 8590 蛋白质提取，脱色、脱盐等。D4006 非极性 400440 6575 酒类除去高级脂肪酸酯类等。H103 非极性 10001100 8595 抗生素提取分离，去除酚 类、氯化物、农药等。X-5 非极性 500600 290300 抗生素、中草药分离提取，有机废水处理，制备固定相。NKA 非极性 570590
10、 200220 皂甙提取等。AB-8 弱极性 480520 130140 甜菊糖提取，有机物提取。NKA-9 极性 250290 155165 胆红素去除，生物碱分离，黄酮类提取等。S-8 极性 100120 280300 有机物提取分离。南开大学树脂南开大学树脂二、二、大孔吸附树脂的优缺点大孔吸附树脂的优缺点1.应用范围广应用范围广 大孔吸附树脂的应用范围比离子交换树脂广，大孔吸附树脂的应用范围比离子交换树脂广，表现在，其一，许多生物活性物质对表现在，其一，许多生物活性物质对pH较为敏感，较为敏感，易受酸碱作用而失去活性，限制了离子交换法的易受酸碱作用而失去活性，限制了离子交换法的应用，而采
11、用大孔吸附树脂，既能选择性吸附，应用，而采用大孔吸附树脂，既能选择性吸附，又便于溶剂洗脱，整个过程又便于溶剂洗脱，整个过程pH不变；其二，对于不变；其二，对于存在有大量无机盐的发酵液，离子交换树脂受严存在有大量无机盐的发酵液，离子交换树脂受严重阻碍无法使用，而大孔树脂却能从中分离提取重阻碍无法使用，而大孔树脂却能从中分离提取抗菌素等物质。抗菌素等物质。2 理化性质稳定理化性质稳定 大孔树脂稳定性高，机械强度好，经久耐用，大孔树脂稳定性高，机械强度好，经久耐用，且又避免了溶剂法对环境的污染和离子交换法对且又避免了溶剂法对环境的污染和离子交换法对设备的腐蚀等不良影响。设备的腐蚀等不良影响。3分离性
12、能优良分离性能优良 大孔树脂对有机物的选择性良好，分离效能大孔树脂对有机物的选择性良好，分离效能高，且高，且脱色能力强脱色能力强，效果不亚于活性炭。，效果不亚于活性炭。4.使用方便使用方便 大孔树脂一般系小球状，直径在大孔树脂一般系小球状，直径在0.20.8mm之之间，因此流体阻力小于粉状活性炭，使用方便。间，因此流体阻力小于粉状活性炭，使用方便。5.溶剂用量少溶剂用量少 溶剂法是液液萃取，溶剂消耗大，回收较难，溶剂法是液液萃取，溶剂消耗大，回收较难，而大孔树脂吸附法仅用少量溶剂洗脱即达到分离而大孔树脂吸附法仅用少量溶剂洗脱即达到分离目的，不仅溶剂用量少，而且又避免了严重的乳目的，不仅溶剂用量
13、少，而且又避免了严重的乳化现象，提高了效率。化现象，提高了效率。6.可重复使用，降低成本可重复使用，降低成本 大孔吸附树脂再生容易，一般用水、稀酸、大孔吸附树脂再生容易，一般用水、稀酸、稀碱或有机溶剂如低浓度乙醇、丙酮对树脂进稀碱或有机溶剂如低浓度乙醇、丙酮对树脂进行反复清洗，即可再生重复使用。行反复清洗，即可再生重复使用。7.其他方面其他方面 大孔吸附树脂价格较贵，吸附效果易受流大孔吸附树脂价格较贵，吸附效果易受流速和溶质浓度的影响；品种有限，不能满足中速和溶质浓度的影响；品种有限，不能满足中药多成分、多结构的需求；操作较为复杂，对药多成分、多结构的需求；操作较为复杂，对树脂的技术要求较高。
14、树脂的技术要求较高。三、三、大孔吸附树脂的质量要求和质量评价大孔吸附树脂的质量要求和质量评价1.质量要求质量要求 树脂自身的规格标准与质量要求对中药提取树脂自身的规格标准与质量要求对中药提取液的纯化效果和安全性起着决定性作用，因此，液的纯化效果和安全性起着决定性作用，因此，在购买大孔树脂时，应向树脂提供方索取资料，在购买大孔树脂时，应向树脂提供方索取资料，以便充分了解各种树脂的结构、性能和适用范围。以便充分了解各种树脂的结构、性能和适用范围。(1)大孔吸附树脂规格标准大孔吸附树脂规格标准 标准内容应包括名称、标准内容应包括名称、牌牌(型型)号、结构号、结构(包括交联剂包括交联剂)、外观、极性，
15、以及、外观、极性，以及粒径范围、含水量、湿密度粒径范围、含水量、湿密度(真密度、视密度真密度、视密度)、干、干密度密度(表观密度、骨架密度表观密度、骨架密度)、比表面、平均孔径、比表面、平均孔径、孔隙率、孔容等物理参数，还包括未聚合单体、孔隙率、孔容等物理参数，还包括未聚合单体、交联剂、致孔剂等添加剂残留量限度等参数，写交联剂、致孔剂等添加剂残留量限度等参数，写明主要用途，并说明该规格标准的级别与相关标明主要用途，并说明该规格标准的级别与相关标准文号等。准文号等。(2)使用说明书使用说明书 说明书内容包括：所用树脂性能简介、主说明书内容包括：所用树脂性能简介、主要添加剂种类与名称；未聚合单体、
16、交联剂、要添加剂种类与名称；未聚合单体、交联剂、主要添加剂种类与名称；树脂安全性动物实验主要添加剂种类与名称；树脂安全性动物实验资料，包括树脂及其粉碎物资料，包括树脂及其粉碎物(XX目目)、预处理前后、预处理前后洗脱溶剂浓缩液等样品的规范化急性、长期毒性洗脱溶剂浓缩液等样品的规范化急性、长期毒性试验结果，或其他能证明其安全性的资料；使试验结果，或其他能证明其安全性的资料；使用注意事项，根据树脂的物理化学性能及其影响用注意事项，根据树脂的物理化学性能及其影响吸附的因素，明确指出新树脂的预处理、上柱吸吸附的因素，明确指出新树脂的预处理、上柱吸附、洗脱、再生、贮存等正确操作方法，及可能附、洗脱、再生
17、、贮存等正确操作方法，及可能出现异常情况的处理方法，以保障树脂的正常使出现异常情况的处理方法，以保障树脂的正常使用；树脂有效使用期的参考值；生产厂家及用；树脂有效使用期的参考值；生产厂家及生产许可证合法证件。生产许可证合法证件。2.质量评价质量评价 根据大孔树脂的技术要求，对其作出相应的质根据大孔树脂的技术要求，对其作出相应的质量评价，主要包括以下几方面内容。量评价，主要包括以下几方面内容。(1)残留物总量检查残留物总量检查，为保证药用树脂的安全可靠，为保证药用树脂的安全可靠，应对树脂的交联剂、致孔剂、分散剂、防腐剂及应对树脂的交联剂、致孔剂、分散剂、防腐剂及添加剂等残留物总量进行检查。在新药
18、研究时，添加剂等残留物总量进行检查。在新药研究时，一般应在成品中建立树脂残留物及裂解产物的检一般应在成品中建立树脂残留物及裂解产物的检测方法，制订合理的限量，并列入质量标准正文，测方法，制订合理的限量，并列入质量标准正文，用以控制树脂质量。使用苯乙烯型大孔树脂，其用以控制树脂质量。使用苯乙烯型大孔树脂，其残留物检查项目残留物检查项目(质量分数质量分数)及限度暂定为：苯及限度暂定为：苯2X10-6、甲苯、甲苯890X10-6、二甲苯、二甲苯2170X10-6；苯；苯乙烯、烷烃类、二乙烯苯类乙烯、烷烃类、二乙烯苯类(二乙烯基二乙烯基)，其限量不，其限量不能高于国家标准或国际通用标准。能高于国家标准
19、或国际通用标准。(2)安全性检查安全性检查 苯乙烯型大孔树脂已经过一段时间的使用考苯乙烯型大孔树脂已经过一段时间的使用考察，且其稳定性较高，可暂不要求进行动物安全察，且其稳定性较高，可暂不要求进行动物安全性考察。性考察。非苯乙烯型大孔树脂使用时间相对较短，稳非苯乙烯型大孔树脂使用时间相对较短，稳定性低于苯乙烯型大孔树脂，一般情况下应进行定性低于苯乙烯型大孔树脂，一般情况下应进行动物安全性实验，并根据树脂残留物可能产生的动物安全性实验，并根据树脂残留物可能产生的毒理反应，在做药物成品的毒理学实验时，适当毒理反应，在做药物成品的毒理学实验时，适当延长观察时间，增加观察项目与指标，如神经系延长观察时
20、间，增加观察项目与指标，如神经系统、骨髓、肝脏功能等生化指标；同时对定型产统、骨髓、肝脏功能等生化指标；同时对定型产品抽样进行安全性动物实验，以保证产品的安全品抽样进行安全性动物实验，以保证产品的安全性符合药用要求。性符合药用要求。供药用的大孔树脂生产过程中所用致孔剂应避供药用的大孔树脂生产过程中所用致孔剂应避免使用一类溶剂。免使用一类溶剂。一类溶剂：苯、四氯化碳、一类溶剂：苯、四氯化碳、1,1二氯乙烷、二氯乙烷、1,1,1 三氯乙烷、三氯乙烷、1,2二氯乙烷。二氯乙烷。慎用二类溶剂慎用二类溶剂二类溶剂：乙腈、甲醇、甲苯、二甲苯、氯苯、二类溶剂：乙腈、甲醇、甲苯、二甲苯、氯苯、氯仿、环氧乙烷、
21、二氯甲烷、氯仿、环氧乙烷、二氯甲烷、N,N二甲乙酰胺、二甲乙酰胺、N，N二甲基甲酰胺、乙二醇、二甲基甲酰胺、乙二醇、1,4二噁烷、二噁烷、2乙氧基乙醇、甲酰胺、正己烷、吡啶、乙氧基乙醇、甲酰胺、正己烷、吡啶、2甲甲氧基乙醇、甲基丁酮、甲基环己烷、氧基乙醇、甲基丁酮、甲基环己烷、N甲基吡咯甲基吡咯烷酮、硝基甲烷二氧噻吩烷、四氢萘、烷酮、硝基甲烷二氧噻吩烷、四氢萘、1，2二二氯乙烯、氯乙烯、1,1,2-三氯乙烯、三氯乙烯、1,2二甲基亚砜。二甲基亚砜。若因某些原因确实需用二类溶剂，则应对相应若因某些原因确实需用二类溶剂，则应对相应的溶剂进行限量检查，制订合理的限量标准。的溶剂进行限量检查，制订合理
22、的限量标准。总之，限度的规定，应是在树脂生产工艺总之，限度的规定，应是在树脂生产工艺成熟、质量稳定的基础上，以前处理合格的树成熟、质量稳定的基础上，以前处理合格的树脂为样品，配合安全试验，积累数据，确定适脂为样品，配合安全试验，积累数据，确定适宜的限度。宜的限度。三、三、大孔吸附树脂吸附分离技术要求大孔吸附树脂吸附分离技术要求 在运用大孔树脂进行分离精制工艺时，其大在运用大孔树脂进行分离精制工艺时，其大致操作步骤为：致操作步骤为：树脂预处理树脂预处理树脂上柱树脂上柱药液上药液上柱柱树脂的解吸树脂的解吸树脂的清洗、再生树脂的清洗、再生。由于每一。由于每一个操作单元都会影响到树脂的分离效果，因此对
23、个操作单元都会影响到树脂的分离效果，因此对树脂的精制工艺和分离技术的要求就相对较高。树脂的精制工艺和分离技术的要求就相对较高。1.树脂的预处理树脂的预处理 为除去树脂中未聚合单体与致孔剂、分散剂、为除去树脂中未聚合单体与致孔剂、分散剂、防腐剂等有机残留物，提高树脂洁净度，需对市防腐剂等有机残留物，提高树脂洁净度，需对市售树脂进行预处理。售树脂进行预处理。预处理方法预处理方法：取市售大孔树脂，加：取市售大孔树脂，加丙酮丙酮或或甲醇甲醇浸泡浸泡24h，加热回流洗脱，加热回流洗脱(或用改良索氏提取器加热或用改良索氏提取器加热洗脱洗脱)，视树脂中可溶性杂质的多寡，一般为，视树脂中可溶性杂质的多寡，一般
24、为34d，甚至长达甚至长达78d，洗至洗脱液蒸干后无残留物，溶，洗至洗脱液蒸干后无残留物，溶剂挥尽后保存备用。剂挥尽后保存备用。检查：取干树脂检查：取干树脂0.5g，加，加70乙醇乙醇5ml振摇，滤液振摇，滤液蒸干不得有残留物。蒸干不得有残留物。经预处理的树脂方可使用。经预处理的树脂方可使用。2.装柱装柱 以蒸馏水湿法装柱，并用乙醇在柱上流动以蒸馏水湿法装柱，并用乙醇在柱上流动清洗，检查流出的乙醇与水混合不呈白浊色为清洗，检查流出的乙醇与水混合不呈白浊色为止止(取取lml流出液加流出液加5ml水水)，然后以大量蒸馏水，然后以大量蒸馏水洗去乙醇，注意少量乙醇的存在会大大降低树洗去乙醇，注意少量乙
25、醇的存在会大大降低树脂的吸附力。脂的吸附力。3.药液的上柱吸附药液的上柱吸附（1）泄漏曲线与吸附容量的考察泄漏曲线与吸附容量的考察 大孔吸附树脂的吸附作用主要是通过大孔吸附树脂的吸附作用主要是通过表面吸表面吸附、表面电性或氢键附、表面电性或氢键等，有一定吸附容量。当吸等，有一定吸附容量。当吸附量达到饱和时，其对化学物质吸附减弱甚至消附量达到饱和时，其对化学物质吸附减弱甚至消失，此时化学成分即泄漏流出，故需要考察树脂失，此时化学成分即泄漏流出，故需要考察树脂的泄漏曲线，为预算树脂用量与可上柱药液量提的泄漏曲线，为预算树脂用量与可上柱药液量提供依据。有人用大孔树脂供依据。有人用大孔树脂D1300精
26、制右归煎液时，精制右归煎液时，对其泄漏曲线作了如下考察研究。对其泄漏曲线作了如下考察研究。取取D1300树脂树脂100ml置树脂床上，加入浓度为置树脂床上，加入浓度为0.51g/ml的药液，并控制药液上样流速为的药液，并控制药液上样流速为241000(V/min，V为树脂床体积为树脂床体积)，径高比为，径高比为1:40，每，每2.0ml收集一份，薄层检测后，选择不同馏分定量收集一份，薄层检测后，选择不同馏分定量测定右归煎液中有效成分测定右归煎液中有效成分5-HMF(5-HMF为方中熟为方中熟地黄成分地黄成分)斑点的峰面积，见图斑点的峰面积，见图1，泄漏曲线见图，泄漏曲线见图2。扫描结果显示，第
27、扫描结果显示，第111分峰面积高于分峰面积高于110分峰分峰7.48倍，明显表现出泄露现象，按每倍，明显表现出泄露现象，按每2.0mL计算，总上计算，总上样体积样体积220.0mL相当于相当于110.0g生药量，由计算公式：生药量，由计算公式：树脂吸附容量泄露点前上柱样品体积树脂吸附容量泄露点前上柱样品体积(m1)X样品浓度样品浓度(mgL)可得出该树脂对右归煎液的吸附容量，即每可得出该树脂对右归煎液的吸附容量，即每lml树脂最大吸附量为树脂最大吸附量为1.10g生药。生药。2.药液上柱前的预处理药液上柱前的预处理 为避免大孔树脂被污染堵塞，药液上柱前一般为避免大孔树脂被污染堵塞，药液上柱前一
28、般需经过滤，除去较多的悬浮颗粒杂质，保证树脂需经过滤，除去较多的悬浮颗粒杂质，保证树脂的使用完全、顺利。的使用完全、顺利。3.上柱工艺条件的筛选上柱工艺条件的筛选 影响树脂吸附性能的因素有诸多方面，其中最影响树脂吸附性能的因素有诸多方面，其中最基本的是基本的是树脂自身因素树脂自身因素，包括，包括树脂的树脂的骨架结构骨架结构、功能基性质及其极性功能基性质及其极性等。此外，等。此外，样品浓度样品浓度、pH、吸附柱径高比及上样流速吸附柱径高比及上样流速等条件，均不同程度地等条件，均不同程度地影响树脂的吸附性能。影响树脂的吸附性能。上样溶液上样溶液pH值对吸附和分离效果至关重要，根值对吸附和分离效果至
29、关重要，根据化合物结构特点，灵活改变溶液据化合物结构特点，灵活改变溶液pH值，可使提值，可使提纯工作达到理想效果。纯工作达到理想效果。一般情况下，酸性化合物一般情况下，酸性化合物在适当酸性溶液中充分被吸附，碱性化合物则在在适当酸性溶液中充分被吸附，碱性化合物则在适当碱性条件下较好地被吸附，中性化合物可在适当碱性条件下较好地被吸附，中性化合物可在大约中性的条件下被吸。大约中性的条件下被吸。药液浓度、流速及树脂柱径高比等因素也直接药液浓度、流速及树脂柱径高比等因素也直接影响了大孔吸附树脂的吸附性能。影响了大孔吸附树脂的吸附性能。四、四、树脂的解吸树脂的解吸 解吸时，通常先用水，继而以醇解吸时，通常
30、先用水，继而以醇水洗脱，逐步水洗脱，逐步加大醇的浓度，同时配合适当理化反应和薄层层加大醇的浓度，同时配合适当理化反应和薄层层析析(如硅胶薄层层析、纸层析、聚酰胺薄层层析及如硅胶薄层层析、纸层析、聚酰胺薄层层析及HLPC等等)作指导，洗脱液的选择及其浓度、用量作指导，洗脱液的选择及其浓度、用量对解吸效果有着显著影响。如在赤芍总苷生产工对解吸效果有着显著影响。如在赤芍总苷生产工艺条件研究时发现，在用大孔吸附树脂进行分离、艺条件研究时发现，在用大孔吸附树脂进行分离、解析时，先用水洗脱至还原糖反应显阴性解析时，先用水洗脱至还原糖反应显阴性(Molish反应检测反应检测)，改用，改用10、20、30、5
31、0、95浓度的乙醇梯度洗脱，结合高效液相色谱法检测，浓度的乙醇梯度洗脱，结合高效液相色谱法检测，发现发现10、20乙醇洗脱液中均含有芍药苷，而乙醇洗脱液中均含有芍药苷，而30以上浓度的乙醇中未检出，故选用以上浓度的乙醇中未检出，故选用30乙醇乙醇洗脱，即可将柱上的芍药苷全部解吸。洗脱，即可将柱上的芍药苷全部解吸。又如对银杏叶提取物的生产工艺条件进行研究，又如对银杏叶提取物的生产工艺条件进行研究，发现最开始用水，后来用醇洗脱时，洗脱液的用发现最开始用水，后来用醇洗脱时，洗脱液的用量、浓度均对产品中黄酮含量和收率有影响。量、浓度均对产品中黄酮含量和收率有影响。对于复方样品，为防止同类化合物不同结构
32、物质对于复方样品，为防止同类化合物不同结构物质的漏洗，应选择适当的洗脱液，并有相关的方法的漏洗，应选择适当的洗脱液，并有相关的方法加以检测和证明，如加以检测和证明，如50乙醇对小檗碱洗脱率为乙醇对小檗碱洗脱率为96.86，但不能将同时存在的延胡素乙素洗脱解，但不能将同时存在的延胡素乙素洗脱解吸下，故复方中含同类成分不同结构的物质，宜吸下，故复方中含同类成分不同结构的物质，宜用不同洗脱剂解吸。洗脱液可使用甲醇、乙醇、用不同洗脱剂解吸。洗脱液可使用甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯。根据吸附力强弱选用不同的洗丙酮、乙酸乙酯。根据吸附力强弱选用不同的洗脱剂及浓度。脱剂及浓度。对非极性大孔树脂，洗脱剂极性越小
33、，洗脱对非极性大孔树脂，洗脱剂极性越小，洗脱能力越强；对于中性大孔树脂和极性较大的化合能力越强；对于中性大孔树脂和极性较大的化合物来说，则用极性较大的溶剂洗脱较为合适。物来说，则用极性较大的溶剂洗脱较为合适。为为达到满意的效果，可设几种不同浓度的洗脱剂，达到满意的效果，可设几种不同浓度的洗脱剂，确定洗脱浓度。实际工作中，甲醇、乙醇、丙酮确定洗脱浓度。实际工作中，甲醇、乙醇、丙酮应用较多，流速一般控制在应用较多，流速一般控制在0.55mlmin为好。为好。根据吸附力强弱选用不同的洗脱剂及浓度。对根据吸附力强弱选用不同的洗脱剂及浓度。对弱碱性化合物，如生物碱类，则用酸性洗脱剂，弱碱性化合物，如生物
34、碱类，则用酸性洗脱剂，解吸效果较为理想。例、如小檗碱的洗脱，分别解吸效果较为理想。例、如小檗碱的洗脱，分别以以50、70甲醇与含甲醇与含0.5硫酸的硫酸的50甲醇洗脱，甲醇洗脱，用薄层色谱法检测，表明后者有较好的洗脱、解用薄层色谱法检测，表明后者有较好的洗脱、解吸能力。吸能力。对弱碱性化合物，如生物碱类，则用酸性洗脱对弱碱性化合物，如生物碱类，则用酸性洗脱剂，解吸效果较为理想。例、如小檗碱的洗脱，剂，解吸效果较为理想。例、如小檗碱的洗脱，分别以分别以50、70甲醇与含甲醇与含0.5硫酸的硫酸的50甲醇甲醇洗脱，用薄层色谱法检测，表明后者有较好的洗洗脱，用薄层色谱法检测，表明后者有较好的洗脱、解
35、吸能力。脱、解吸能力。解吸效果的评价解吸效果的评价：根据洗脱曲线，选择洗脱峰：根据洗脱曲线，选择洗脱峰最集中的条件，如喜树碱的不同洗脱剂的洗脱曲最集中的条件，如喜树碱的不同洗脱剂的洗脱曲线见图。线见图。五、五、.树脂的再生树脂的再生 大孔吸附树脂的一大优点就是可再生供重复使大孔吸附树脂的一大优点就是可再生供重复使用。由于树脂再生后的性能影响到下一轮的纯化用。由于树脂再生后的性能影响到下一轮的纯化分离，故需建立评价树脂再生是否合格的指标与分离，故需建立评价树脂再生是否合格的指标与方法，证明树脂经多次反复再生后其纯化效果保方法，证明树脂经多次反复再生后其纯化效果保持一致。持一致。1.树脂再生的方法
36、树脂再生的方法 一般用无水乙醇或一般用无水乙醇或95乙醇洗脱至五色后，乙醇洗脱至五色后，树脂柱即已再生。然后用大量水洗去醇，可用于树脂柱即已再生。然后用大量水洗去醇，可用于相同植物成分的分离。若树脂颜色变深，可试用相同植物成分的分离。若树脂颜色变深，可试用稀碱或稀酸溶液洗脱，最后水洗至中性。如果柱稀碱或稀酸溶液洗脱，最后水洗至中性。如果柱上方沉积有悬浮物，影响流速，可用水或醇从柱上方沉积有悬浮物，影响流速，可用水或醇从柱下进行反洗，以便把悬浮物顶出。下进行反洗，以便把悬浮物顶出。树脂经多次使用，有时柱床挤压过紧或树脂树脂经多次使用，有时柱床挤压过紧或树脂颗粒部分破碎而影响流速，可自柱中取出树脂
37、盛颗粒部分破碎而影响流速，可自柱中取出树脂盛于烧杯中用水漂洗去太小的颗粒和悬浮的杂质，于烧杯中用水漂洗去太小的颗粒和悬浮的杂质，再重新装柱使用。大孔树脂应湿态保存，若部分再重新装柱使用。大孔树脂应湿态保存，若部分颗粒暴露在空气中，在进行水溶性杂质分离时，颗粒暴露在空气中，在进行水溶性杂质分离时，失水后被空气填充的颗粒会悬浮于水面，此时将失水后被空气填充的颗粒会悬浮于水面，此时将上浮树脂用乙醇处理，将树脂内部的空气排出后上浮树脂用乙醇处理，将树脂内部的空气排出后使用。使用。2.树脂再的评价指标树脂再的评价指标 (1)吸附残存量吸附残存量 (2)吸附性能、吸附容量的稳定性吸附性能、吸附容量的稳定性
38、 (3)分离性能分离性能 (4)解吸性能解吸性能 六、六、大孔吸附树脂技术在中药生产中的应用大孔吸附树脂技术在中药生产中的应用(一一)、大孔吸附树脂分离纯化中药的可行性研究大孔吸附树脂分离纯化中药的可行性研究1.基础性研究基础性研究 中草药中活性成分大多数是具有不同亲水性中草药中活性成分大多数是具有不同亲水性功能基团的酚类衍生物，故有人进行了有关大孔功能基团的酚类衍生物，故有人进行了有关大孔吸附树脂对亲水性酚类衍生物吸附作用的研究。吸附树脂对亲水性酚类衍生物吸附作用的研究。实验表明，不同类型的大孔树脂均能从极稀水溶实验表明，不同类型的大孔树脂均能从极稀水溶液中富集微量亲水性酚类衍生物，且易脱附
39、。液中富集微量亲水性酚类衍生物，且易脱附。吸附作用随吸附对象的结构不同而有所差异，对吸附作用随吸附对象的结构不同而有所差异，对于母核相同的化合物，一般树脂吸附量随化合物于母核相同的化合物，一般树脂吸附量随化合物极性或水溶性增大而减小。同时，大孔树脂的骨极性或水溶性增大而减小。同时，大孔树脂的骨架结构和功能基团对吸附也产生重要作用，具有架结构和功能基团对吸附也产生重要作用，具有酚基和醚键的酚基和醚键的NKA树脂对苯酚及其衍生物显示出树脂对苯酚及其衍生物显示出特殊吸附功能。因此，若使吸附和洗脱达到最佳特殊吸附功能。因此，若使吸附和洗脱达到最佳结果，对大孔树脂的选择性应从以下几方面考虑。结果，对大孔
40、树脂的选择性应从以下几方面考虑。适当孔径下，应有较高的比表面积；适当孔径下，应有较高的比表面积；比重较大，这不仅有利于水相操作，且可提比重较大，这不仅有利于水相操作，且可提高单位体积湿树脂的有效表面积；高单位体积湿树脂的有效表面积；具有适宜的极性；具有适宜的极性；与被吸附物质有相似的功能基。与被吸附物质有相似的功能基。此项基础工作的研究，不仅充分证明了大此项基础工作的研究，不仅充分证明了大孔吸附树脂技术是中草药中亲水性成分分离精孔吸附树脂技术是中草药中亲水性成分分离精制的有效可行的方法，同时也为合理地选用大制的有效可行的方法，同时也为合理地选用大孔树脂进行吸附分离提供了一定的理论和实验孔树脂进
41、行吸附分离提供了一定的理论和实验依据依据2.大孔吸附树脂的实际应用研究大孔吸附树脂的实际应用研究实例实例1：三棵针生物碱的提取：三棵针生物碱的提取实例实例2：赤芍中芍药苷与糖的分离：赤芍中芍药苷与糖的分离实例实例3：甜叶菊苷的提取分离：甜叶菊苷的提取分离 实例实例4：甘草甜素的提纯研究：甘草甜素的提纯研究实例实例5：麦迪霉素的提取研究：麦迪霉素的提取研究实例实例6 茶多酚提取分离工艺茶多酚提取分离工艺 3.中药生产中树脂分离纯化技术的应用中药生产中树脂分离纯化技术的应用（1）大孔树脂规格的选择大孔树脂规格的选择 正确选择和使用符合规格要求的大孔树脂是正确选择和使用符合规格要求的大孔树脂是实现分
42、离纯化目的要求的首要条件。在筛选大实现分离纯化目的要求的首要条件。在筛选大孔树脂型号与规格时，要求供应方提供树脂有孔树脂型号与规格时，要求供应方提供树脂有关技术要求的资料，并结合以下因素考虑树脂关技术要求的资料，并结合以下因素考虑树脂的合理选择。的合理选择。(1)吸附物质的性质与树脂极性的关系吸附物质的性质与树脂极性的关系 遵从类似物吸附类似物的原则，根据吸附物遵从类似物吸附类似物的原则，根据吸附物质的极性大小选择不同类型的树脂。极性较大的质的极性大小选择不同类型的树脂。极性较大的化合物一般适用于在中极性的树脂上分离；极性化合物一般适用于在中极性的树脂上分离；极性小的化合物适用于在非极性的树脂
43、上分离。极性小的化合物适用于在非极性的树脂上分离。极性大小是一个相对概念，要根据分子中极性基团大小是一个相对概念，要根据分子中极性基团(如羟基、羰基等如羟基、羰基等)与非极性基团与非极性基团(如烷基、苯环、如烷基、苯环、环烷母核等环烷母核等)的数量与大小来确定；对于未知化的数量与大小来确定；对于未知化合物，可通过一定的预试验及合物，可通过一定的预试验及TLC、PC而大致而大致确定。确定。如甜叶菊苷分子中含有极性部分葡萄糖基，同如甜叶菊苷分子中含有极性部分葡萄糖基，同时含有非极性部分二萜母核，这样的结构使其在时含有非极性部分二萜母核，这样的结构使其在水中有一定的溶解度，同时疏水性二萜母核的存水中
44、有一定的溶解度，同时疏水性二萜母核的存在，使其在非极性大孔吸附树脂上较好的被吸附，在，使其在非极性大孔吸附树脂上较好的被吸附，而极性较大的葡萄糖则难以在非极性树脂上被吸而极性较大的葡萄糖则难以在非极性树脂上被吸附，从而实现了甜菊苷的分离，故现在多采用附，从而实现了甜菊苷的分离，故现在多采用Dl01大孔吸附树脂来纯化甜菊苷。又如茶多酚由大孔吸附树脂来纯化甜菊苷。又如茶多酚由于含有多个酚羟基，故选用含有酚羟基的大孔树于含有多个酚羟基，故选用含有酚羟基的大孔树脂有利于其吸附分离。脂有利于其吸附分离。(2)吸附质的分子大小与树脂孔径的关系吸附质的分子大小与树脂孔径的关系 大孔吸附树脂是多孔性物质，其孔
45、径特性可用大孔吸附树脂是多孔性物质，其孔径特性可用比表面积比表面积(S)、孔体积、孔体积(V)和计算所得的平均孔半径和计算所得的平均孔半径(r)来表征。假定孔道为圆柱形，则三者关系来表征。假定孔道为圆柱形，则三者关系r2V/S。吸附质通过树脂的孔道面扩散到树脂的内表面被吸吸附质通过树脂的孔道面扩散到树脂的内表面被吸附，其吸附能力大小除取决于比表面积外，还与吸附，其吸附能力大小除取决于比表面积外，还与吸附质的分子量和构型有关。树脂孔径的大小，直接附质的分子量和构型有关。树脂孔径的大小，直接影响不同大小的分子自由出入，从而使树脂具有选影响不同大小的分子自由出入，从而使树脂具有选择性。因此，只有当孔
46、径对于吸附质足够大时，比择性。因此，只有当孔径对于吸附质足够大时，比表面积才能充分发挥作用。以头孢素表面积才能充分发挥作用。以头孢素C为例，用为例，用AmberliteXAD-4和和SIP7300型进行比较，尽管前型进行比较，尽管前者比表面积高，但平均孔径小，因此吸附速度较慢，者比表面积高，但平均孔径小，因此吸附速度较慢，解吸不够集中，杂质的分离效果也较差。解吸不够集中，杂质的分离效果也较差。(3)树脂的强度树脂的强度 大孔吸附树脂强度与孔隙率有直大孔吸附树脂强度与孔隙率有直接关系，也和制备工艺有关。这类树脂在酸碱中接关系，也和制备工艺有关。这类树脂在酸碱中体积变化不大，在溶媒中则有一定程度的
47、溶胀。体积变化不大，在溶媒中则有一定程度的溶胀。一般树脂孔隙率越高，孔体积越大，则强度越差。一般树脂孔隙率越高，孔体积越大，则强度越差。树脂的强度直接影响了树脂的使用寿命，从而影树脂的强度直接影响了树脂的使用寿命，从而影响着树脂法工艺的成本。响着树脂法工艺的成本。(4)根据方药的功能主治需要和成分性质选择树根据方药的功能主治需要和成分性质选择树脂的种类、型号。脂的种类、型号。综上所述，大孔树脂的选择，必须根据所分离化综上所述，大孔树脂的选择，必须根据所分离化合物的大致结构特征来确定。首先，要知道所需合物的大致结构特征来确定。首先，要知道所需分离化合物分子体积的大小，如多糖类、皂苷类、分离化合物
48、分子体积的大小，如多糖类、皂苷类、取代苯类等，它们分子体积的大小相差明显，一取代苯类等，它们分子体积的大小相差明显，一般通过预试验或文献资料查阅可获得所选用的适般通过预试验或文献资料查阅可获得所选用的适当孔径的树脂；其次，要知道分子中是否存在酚当孔径的树脂；其次，要知道分子中是否存在酚羟羧基或碱性氮原子，由此确定树脂的型号。羟羧基或碱性氮原子，由此确定树脂的型号。2.影响树脂纯化效果的因素及工艺条件的考查影响树脂纯化效果的因素及工艺条件的考查 (1)树脂性质树脂性质 如前所述，树脂的理化性质对吸如前所述，树脂的理化性质对吸附的影响很大，一般要求吸附容量大，吸附速度附的影响很大，一般要求吸附容量
49、大，吸附速度快和机械强度好。由于树脂的孔度、孔径、比表快和机械强度好。由于树脂的孔度、孔径、比表面积及极性不同，故性质亦异，使用时必须根据面积及极性不同，故性质亦异，使用时必须根据情况加以选择。凡要吸附分子量小的物质，则选情况加以选择。凡要吸附分子量小的物质，则选择比表面积高及孔径较小的吸附剂。择比表面积高及孔径较小的吸附剂。(2)药液药液pH值值 由于由于pH值影响某些药物的解离度，值影响某些药物的解离度，亦即影响该化合物与溶剂的亲和力，从而影响到亦即影响该化合物与溶剂的亲和力，从而影响到被大孔树脂吸附的难易程度。一般情况下，酸性被大孔树脂吸附的难易程度。一般情况下，酸性物质易在酸性溶液中被
50、吸附，碱性物质在碱性溶物质易在酸性溶液中被吸附，碱性物质在碱性溶液中被吸附。液中被吸附。(3)药液浓度药液浓度 吸附量与药液浓度符合吸附量与药液浓度符合Frendich和和Angmur经典吸附式，即药液浓度增加吸附量增加，经典吸附式，即药液浓度增加吸附量增加，但药液浓度增加有一定限度，即不能超过树脂的但药液浓度增加有一定限度，即不能超过树脂的吸附容量。吸附容量。(4)上柱液温度上柱液温度 由于吸附过程为一放热反应，温度由于吸附过程为一放热反应，温度太高会影响吸附效果，经实践证明，室温对实验太高会影响吸附效果，经实践证明，室温对实验几乎无影响，超过几乎无影响，超过50摄氏时，吸附量明显下降，摄氏
