典型浸提劑的應用及其影響因素研究

姜 敏，黃碧捷，陳 莎，李思揚

（江漢大學 化學與環境工程學院，湖北 武漢430056）

1 引言

浸提是將溶劑加入固相或另一液相混合物中，其中所含的一種或幾種組分溶出從而使混合物得到完全或部分分離的過程。隨著工業技術的飛速發展，浸提技術廣泛應用在各個領域。主要的浸提方法包括：單一/一次浸提法、連續/分步浸提法等。水、有機溶劑、酸、堿試劑等多種物質均可做為浸提劑，因此，如何在不同應用領域合理、高效選擇并使用合適的浸提劑成為浸提技術發展的關鍵。

2 浸提技術的應用領域

浸提技術廣泛應用于食品保健、醫藥、化工和環境分析領域中。食品保健領域里通常研究的是天然色素、香料、茶葉飲料的浸提。如水作為最古老的浸提劑可以用來浸提茶葉中的微量元素，隨著技術的發展，采用超聲波提取技術，將乙醇作為浸提劑，則可縮短提取茶葉成分的時間，增大提取率和提取純度。

醫藥領域通常用浸提劑提取藥材中的有效成分，水和乙醇是醫藥領域傳統常用的浸提劑，當前越來越多的高效浸提技術應用于藥材提取中，如使用超臨界流體和大孔吸附樹脂作為浸提劑可以更高效、安全的提取藥材。

化工和環境分析領域通常利用浸提技術分析化學物質特性及其影響。如用堿試劑提取煙草中煙堿，分析堿試劑濃度、溫度對提取率和浸提效果的影響；使用酸性草酸銨浸提森林土壤中Fe、Al、Mn、Si；使用乙醇、乙醚等有機溶劑浸提植物中生物堿、香豆素、苷類等；用不同濃度的浸提劑對植物根系化感效應的研究等。

3 典型浸提液的物化性質及特點

眾多溶劑均可做為浸提劑使用，將水，有機溶劑，酸、堿試劑和中性鹽等常用、典型浸提劑的性質，浸提介質和其浸提物質列于表1。

表1 常用浸提劑的浸提方式及其浸提物

3.1 水

水，極性大，溶解范圍廣而被廣泛用于藥物中生物堿、多糖、酶及少量揮發油的浸出，也用于化工分析中鹽類、無機物、有機物的浸出，但也因水浸出范圍過廣，導致易浸出大量無效成分，因此常用于實驗中樣品的前處理。水可以和有機溶劑相結合形成不同濃度的有機浸提劑，有機溶劑之間的相互結合也可以形成溶解性更強的浸提劑。

3.2 有機溶劑

乙醇，半極性溶劑，溶解性能界于極性與非極性溶劑之間，可以溶解水溶性的某些成分，如生物堿及其鹽類、甙類、糖、苦味質等；又能溶解非極性溶劑所不能溶解的一些成分，如樹脂、揮發油、內酯、芳烴類化合物等，少量脂肪也可被乙醇溶解，乙醇的比熱小，沸點78.2℃，氣化潛熱比水小，故蒸發濃縮等工藝過程耗用的熱量較水少；丙酮，良好的脫脂溶劑，沸點為56.5℃，由于與水可任意混溶，所以可作為一種脫水劑，可用于新鮮動物藥材的脫脂或脫水，丙酮有防腐性，揮發性和易燃性，且有一定的毒性，故不宜作為溶劑保留在制劑中；乙醚，非極性的有機溶劑，沸點34.5℃，微溶于水（1∶12），可與乙醇及其他有機溶劑任意混溶，其溶解選擇性較強，可溶解樹脂、游離生物堿、脂肪、揮發油、某些甙類，大多數溶解于水中的有效成分在乙醚中均不溶解，一般僅用于有效成分的提純精制。

3.3 酸堿試劑

按照Arrhenius酸堿理論，酸可分為無氧酸和含氧酸兩大類，無氧酸主要是氫鹵酸、氫硫酸、氫氰酸等氫化物的水溶液；對于酸試劑浸提劑，常用來評估酸性土壤中植物對重金屬元素的吸收情況，其中HAC對Cd、Co、Cr、Ni、Pb、Zn等元素的浸提效果比較好，值得注意的是，由于pH值過低，酸試劑萃取的重金屬形態并不代表著植物能吸收的重金屬形態；鹽酸是酸式浸提劑中最常用的無機浸提劑，能將土壤中的部分顆粒態重金屬溶解。按照Arrhenius酸堿理論，金屬氫氧化物、氨水是堿，堿試劑的應用不如酸試劑的普遍，常用氨水作為浸提劑是因為氨水是一種揮發性弱堿，對浸提物質破壞性小。

3.4 螯合劑

螯合劑包括無機和有機兩類，大多數是有機類化合物。對于螯合劑浸提劑，螯合劑能同大多數的金屬離子形成穩定的水溶性螯合物，所以它常來萃取土壤和沉積物中可被植物直接吸收和利用部分的重金屬元素，NTA（氨三乙酸）是一種常用的螯合劑，通常和EDTA、檸檬酸一起使用，可以用來浸提礦區土壤中的Fe、Al、Cu、Mg等重金屬，EDTA能增加土壤中Zn、Cd、Ni的離子含量，EDTA、檸檬酸、NTA作為螯合劑轉移土壤中的Zn、Pb、Cu很有效，也能同時轉移 Cd、As、Hg等金屬；用有機配體浸提重金屬，可以提高浸提率，使酸溶性物質含量下降。

3.5 中性鹽

中性鹽是指其水溶液呈中性，即非堿性亦非酸性的鹽類，它們加入化學反應系統中后可使系統的離子濃度發生變化。與其他試劑相比，中性鹽對重金屬的萃取結果能較好地反映重金屬在土壤沉積物中的生物可利用性，二價陽離子鹽浸提劑都能較好地保持土壤中的pH值。中性鹽浸提劑中重金屬含量較高，對實驗結果分析影響較大，因此在選擇中性鹽提取劑是應考慮物質間的相互作用。用強酸、螯合劑和中性鹽3類試劑可以更好的評估污染土壤中重金屬的生物可利用性。

4 浸提劑的影響因素

浸提是一個復雜過程，浸提受很多因素影響。浸提劑溫度、濃度及其pH值是其主要的影響因素。

4.1 浸提劑溫度

溫度對水的密度有影響，除特殊要求外，一般實驗采用常溫水作為浸提劑。一些有機溶劑中的溶解度與溫度有依賴關系，有機溶劑的沸點較高，因此浸提實驗過程中需要水浴加熱。實驗對無機浸提劑的溫度沒有特別要求，一般采用常溫溶劑。溫度對酶活性影響極大，因此在做酶活性實驗時要求控制溫度的變化。

4.2 浸提劑濃度

浸提實驗對浸提劑濃度有嚴格要求，浸提液濃度影響浸出效率，過高和過低都不利于實驗進行。如在進行硅橡膠遺傳毒理的體外實驗中，與細胞接觸的浸提劑濃度或處理濃度極為重要。低濃度的茵陳篙（Artemisia scoparia Waldst.et kit.）浸提液促進或輕微的抑制植物幼苗生長，高濃度的茵陳篙浸提液抑制幼苗的生長。通常使用不同濃度的浸提液研究植物根部的化感效應。

4.3 浸提劑pH值

浸提劑中加酸的目的是促進生物堿的浸出，提高部分生物堿的穩定性。加堿是增加有效成分的溶解度和穩定性，如浸提甘草時在水中加入少量氨水，能使甘草酸形成可溶性鹽保證甘草酸的完全浸出。酸和堿的用量不宜過多，能維持一定的pH值即可。

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