分子蒸餾技術在天然藥物分離純化中的應用

魏胄

摘要：目的 介紹國內分子蒸餾技術在天然藥物分離純化中的應用狀況。

方法 依據文獻資料，討論分子蒸餾在國內天然藥物分離純化中的應用。

結果 分子蒸餾在國內天然藥物分離純化上得到了越來越廣泛的應用。

結論 分子蒸餾作為液-液熱敏分離及高提純的專用技術，其在天然藥物分離純化中的應用前景非常看好。

關鍵詞： 分子蒸餾；天然藥物；分離純化

分子蒸餾 （molecular distillation ） 又叫短程蒸餾 （short pathdistillation） 是一種非平衡蒸餾， 它依據不同物質分子運動平均自由程的差別在高真空（壓強一般小于5Pa ）下實現物質間的分離。它具有真空度高，蒸餾溫度低，受熱時間短，分離程度高等特點， 因此能大大降低高沸點物料的分離成本， 能極好地保護熱敏物料的品質， 特別適用于高沸點、熱敏性及易氧化物質的分離純化， 它能解決大量用常規蒸餾技術分離難于解決的問題。此技術已經廣泛應用于高純物質的分離純化， 特別適合天然物質的分離。目前分子蒸餾技術已成功應用于石油化工、精細化工、食品、塑料、醫藥等行業[1]。近年來分子蒸餾技術己逐漸成為中藥現代化生產的關鍵技術之一。

1.分子蒸餾的原理與特點

1.1基本原理

常規蒸餾是建立在氣液相平衡的基礎上， 根據組分間的相對揮發度不同而進行的分離， 分離操作是在混合物的沸點溫度下進行的。而分子蒸餾的分離是依據不同物質分子運動平均自由程的差別，在高真空下（壓強一般小于5Pa）實現物質間的分離。分子蒸餾屬于高真空蒸餾，分離操作在低于物質沸點下進行， 它既不同于簡單蒸餾，也不同于一般的蒸發，是一種完全非平衡蒸餾過程。當冷凝表面與蒸發表面有溫度差時， 就能進行 離操作。 在分子蒸餾操作過程中，輕組分分子的平均自由程大， 重組分分子的平均自由程小，若在離蒸發面小于輕組分分子的平均自由程而大于重組分分子平均自由程處設置一冷凝面， 使得輕組分分子落 在冷凝面上被冷凝，從而破壞其分子運動的動態平衡使其連續不斷地逸出，而重組分分子因達不到冷凝面而返回原來液面，很快趨于動態平衡，從而混合物中的不同組分就被分離開來。分子蒸餾原理如圖1所示。

分子蒸餾過程一般可分為五步：（1）物料在加熱面上形成液膜；（2）組分分子在液膜表面上的自由蒸發；（3）組分分子從加熱面向冷凝面的運動；（4）組分分子在冷凝面上的冷凝；（5）餾出物和殘留物的收集。

1.2分子蒸餾技術優點和局限性

由分子蒸餾原理得知，分子蒸餾操作必須滿足三個必要條件：（1）輕、重組分的分子運動平 均自由程必須要有差別；（2）蒸發面與冷凝面間的距離要小于輕組份的分子運動平均自由程；（3）必須有極高真空度。分子蒸餾與常規蒸餾相比具有許多突出的優點，但同時也存在一定的局限性，由于分子蒸餾要求在高真空下進行分離 ，所需要的設備成本過高，結構復雜，設計技術要求高，相應的配套設備也多，投資過大，國內尚未見大規模運用；分子蒸餾受設備結構和加熱面積 的限制，設備體積比常規蒸餾設備體積大，在大規模生產應用中有不少困難。

3 分子蒸餾技術在天然藥物分離純化中的應用

3.1天然藥物的特點

天然藥物是存在于動植物、海洋生物和微生物體內的各類物質組分，在應用中主要是利用在藥理學和生物學角度具有生物活性的物質，被稱作為有效成分。而天然藥物中的有效成分往往需要從成分復雜的天然藥物原料中提取出來，然后通過分離和除去各種雜質以達到純化和精制的目的，才能作為藥品應用。另一方面相當多的天然藥物中的有效成分是熱敏性、易氧化和分解， 這就要求在提取分離精制過程中盡量避免有效成分的氧化分解，保持其生物活性。如藥用的揮發油，主要成分為醛、酮、醇類，其沸點高， 屬熱敏性物質，采用一般蒸餾方法進行精制時極易引起成分的氧化、分解聚合而受到破壞。而采用分子蒸餾方法進行精制， 由于在高真空、低溫下進行， 能有效地避免有效成分的氧化、分解、聚合，在提純同時還可以除臭和脫色，大大地提高產品的質量。例如通過分子蒸餾精制，廣藿香油中的廣藿香醇和廣藿香酮的含量由原來30%提高到 60%-90%，山蒼子油中的檸檬醛含量由40%上升到90%以上，大蒜油中的大蒜素含量由0.5%提高到 8.0%-10%，澳大利亞茶樹油中松油醇含量由30%提高到60%-80% ，而桉葉油素由15%降至1%以下。因此這說明分子蒸餾方法進行精制天然藥物是非常適宜的。

3.2 分子蒸餾技術在天然藥物分離純化中的應用主要包括以下幾個方面：

（1）天然藥物中揮發油的純化。

（2）天然藥物提取物的精制。

（3）天然藥物標準品的制備。

（4）天然藥物新藥開發的新方法。

（5）天然藥物中殘留農藥和有害重金屬的脫除。

4 分子蒸餾技術在天然藥物提取分離過程中的應用

4.1 姜等有效成分的提取分離

以姜為原料， 采用二氧化碳（CO2）超臨界萃取技術，并聯合分子蒸餾技術，提取姜中重要功能成分姜精油，使姜精油萃取率達到3.04%，姜精油中主要萜烯類化合物含量提高到80%，其中姜烯含量達到50%。王發松等 [2] 利用分子蒸餾技術對超臨界CO2萃取所得的干姜油進行了分離純化后的化學組成分析，結果姜油中的萜類和姜辣素類組分中姜烯酚類化合物的含量達到86%，（6）-姜酚的含量達到約60%，分離出萜類成分中的（1）-姜烯和丁香烯的含量分別達到55%和20%。

4.2 蒼術油有效部位的分離

高英等[3]用分子蒸餾技術對超臨界萃取的蒼術油進行有效部位的分離，以HPLC法和GC-MS技術對各水平精制的蒼術油進行蒼術素含量及分離后的剩余物測定。結果在溫度為105 ℃、真空度 為100 Pa的條件下，蒼術油中的蒼術素含量為52.17%，達到有效部位用藥的要求。

4.3 毛葉木姜子果油的分離純化

王發松等[4]用分子蒸餾技術開展了從毛葉木姜子果油中分離純化檸檬醛的工藝研究，結果所得到的檸檬醛的純度達到95%，產率為53%（檸檬醛/毛葉木姜子果油），檸檬醛的損失率僅15%。毛葉木姜子的干燥成熟果實在我國湖北西部等地作畢澄茄入藥，其揮發油中所含的化學組成與山蒼子果實揮發油相似，后者是重要的香精和工業原料檸檬醛的天然資源。

4.4獨活有效分成的提取

古維新等[5]用分子蒸餾法對獨活超臨界CO2萃取物進行分離，并對其提取物和蒸出物進 行GC-MS分析，結果從超臨界CO2萃取物和蒸出物中分別得到37種和29種成分。

5.結束語

綜上所述，分子蒸餾技術應用于天然藥物分離純化具有獨特的優勢。隨著人類回歸自然、追求天然潮流的發展，以及我國中藥現代化進展， 分子蒸餾在天然藥物分離純化上得到了越來越廣泛的應用； 特別是分子蒸餾技術與傳統提取分離技術、超臨界萃取技術相結合用于中藥產業， 應用前景誘人，分子蒸餾技術將越來越廣泛地用于中藥有效成分的分離純化。

參考文獻

[1] Burrow s G. Molecular Distillation [M]. Oxford： Clarendon Press， 1960.

[2]王發松，胡海燕，黃世亮，等.姜油的分子蒸餾純化與化學成分分析[J].中國醫藥工業雜志，2003，34（3）：125-127.