篇总论

第1章林源活性物质提取技术

1.1林源活性物质

森林生物资源中拥有种类繁多的林源活性物质，但因林源活性物质通常含量较低，体系复杂，且对热敏感，因而分离纯化十分困难？随着我国以林源活性物质为重要物质基础的林业生物制剂产业的快速发展，林源活性物质的需求量与日俱增，林源活性物质分离已是林源活性物质高效利用的技术瓶颈，急需研制高效分离的产业化创新技术，以促进我国林源活性物质提取业的快速发展？

1.1.1林源

森源是指来源于森林资源的物质？我国的森林资源既包括林区的生物资源，也包括沙区的生物资源，统称为森林资源？森林资源的重要特征之一就是以植物物种为主体？

1.1.2活性物质

由于我国森林和沙区的生境类别繁多，生态条件多样，因此形成的植物种类十分丰富，特别是一些特殊的生境环境，促使植物在初级代谢和次级代谢过程中产生大量的生物小分子，大分子和高分子，具体包括构成植物体内的物质除水分？糖类？蛋白质类？脂肪类等必要物质外，其次生代谢产物(如萜类？黄酮？生物碱？甾体？木质素？矿物质等)？这些生物分子除了用作自身生长发育的物质基础以外，还在与其他生命有机体产生相互作用过程中在化学上形成位点，具有靶点效应，对人类及各种生物具有生理促进作用，我们称这类物质称为活性物质？

1.1.3林源活性物质

林源活性物质是森林生物资源中的植物？动物和微生物在生理代谢过程中形成的一类能与其他生命体的生物分子相互作用并具有保持机体健康或控制疾病功效的生物分子，将其以物理？化学和生物学等手段分离？纯化而形成的以生物小分子和高分子为主体的植物产品，它和以动物为原料制成的生化制剂，以及应用基因工程手段制成的生物工程产品一样，是以生物质为原料生产生物产品的生物产业的重要组成部分，目前被广泛应用于医药？食品添加剂？功能食品？日用化学品？植物农药和植物兽药等生产领域？

1.1.4目的活性物质

组成植物体的全部生物分子是以混合物的形式存在于植物有机体中，其中包括众多的活性物质，当人类加以利用某一活性物质时，我们将其称为目的活性物质？

1.2分离方法选择

在现代社会生活中，为了强化目的活性物质的功效，通常采用技术手段将某一目的活性物质成分从相应的混合物中移出，我们将这个过程称之为分离过程？

1.2.1分离

分离是利用混合物中各组分在物理性质或化学性质上的差异，通过适当的装置或方法，使各组分分配至不同的空间区域或在不同的时间依次分配至同一空间区域的过程，它包括提取和纯化两个方面？提取是指通过溶剂处理？蒸馏？脱水？经受压力或离心力作用，或通过其他化学或机械工艺等过程从原料中制取有用成分;纯化是指即由多种物质的聚集体，通过物理？化学或生物方面的方法作用，变成一类或一种物质的过程？分离的形式主要有两种:一种是组分离;另一种是单一物质的分离？组分离有时也称为族分离，它是将性质相近的一类组分从复杂的混合物体系中分离出来？单一物质的分离是将某种物质以纯物质的形式从混合物中分离出来，以及从混合物中获得特定的目标物等都属于这一类？

综上所述，分离可分为提取和纯化两个主要过程？提取，是指将混合物中的杂质(即非目的活性物质)通过物理或化学方法除掉而得到所需物质(目的活性物质)的过程;纯化，即由多种物质的聚集体，通过物理？化学或生物方面的方法作用，变成一类或一种物质的过程？

林源活性物质分离过程就是通过物理？化学或生物等手段，或将这些方法结合，将目标活性物质从植物材料中提取，并进一步从提取的混合物体系中纯化获得相对纯的目标活性物质的过程？林源活性物质分离过程贯穿在整个生产工艺过程中，是获得终产品的重要手段，在提取工业中需要通过适当的技术手段与装备，耗费一定的能量来实现目标活性物质的分离纯化过程？生物体化学组成成分极其复杂，化合物种类很多，包括初生物质和次生物质，如糖类？核酸？油脂？蛋白质？挥发油？色素？有机酸？鞣质？植物胶？生物碱？甾体？黄酮？苷类等多种成分，且含量变化较大，而目标活性物质只是其中的一部分，因此研究？筛选并优化目标活性物质分离工艺过程是林源活性物质分离的必需途径？

1)提取

提取操作过程是利用物质溶解于某种介质(一般为液体)，将选定的某种介质加入到提取原料中，因原料不同组分在同种溶剂中的溶解度不同，而选择性地从承载的基质上分离出来？

提取是林源活性物质分离纯化的重要过程，根据提取过程的扩散传质理论，此过程一般可分为浸润渗透？解吸溶解？扩散和溶剂置换三个阶段？阶段:浸润渗透:让溶剂浸润物料，渗入植物组织和细胞中;第二阶段:解吸溶解:溶剂溶解植物组织中的有效成分，使其游离于组织或细胞中;第三阶段:扩散和溶剂置换:利用细胞内外有效成分的浓度差，形成内高外低的渗透压，使有效成分脱离组织或细胞间隙，进入溶媒？

2)纯化

纯化就是利用不同物质的性质差异进行分离[1]？纯化方案的设计是纯化工作的前提，也是决定纯化工作成败的关键，其中包括根据纯化对象选择方法，即了解待处理对象的物质组成，熟悉物质的理化性质;尽可能了解目的活性物质的化学结构及其理化性质，确立目的活性物质的检测目标物方法;纯化对目的，包括科研？生产;纯化量，各种方法处理量不同;实验条件，包括了解和熟练掌握各种纯化技术，明确各方法的应用范围和优缺点，满足以上条件基础上选择廉价纯化方法？

丁明玉将可用于物质分离的性质归结如表1.1[2]？

表1.1可用于分离纯化的物质性质

1.2.2分离过程

分离方法开始主要用于化工行业中化工产品的分离，但是随着生物工程技术下游技术的不断发展，结合传统的化工分离方法，新的高效的分离方法被人们高度重视起来？常用分离方法有:盐析？提取分离法(包括溶剂提取？胶团提取？双水相提取？超临界流体提取？固相提取？固相微提取？溶剂微提取等)？膜分离方法(包括渗析？微滤？超滤？纳滤？反渗透？电渗析？膜萃取？膜吸收？渗透汽化？膜蒸馏等)？层析方法(离子交换层析？尺寸排阻层析？疏水层析？固定离子交换层析IMAC？亲和层析等)？

1.2.2.1前处理

样品前处理的目的是消除基质干扰，保护仪器，提高方法的度？精密度？选择性和灵敏度？样品前处理工序一般包括样品原料的挑选？洗涤？干燥？粉碎等？样品前处理所需时间较长，约占整个分析时间的三分之二？通常检测一个样品只需几分钟至几十分钟，而样品处理却要几小时？因此样品的前处理是实验过程中一个较为重要的步骤，样品前处理过程的先进与否，也关系到分析方法的优劣？由于样品前处理过程的重要性，样品前处理方法和技术的研究已经引起了分析化学家的广泛关注？

1.2.2.2提取

目前常用的提取技术有液相提取？液相微提取？固相提取？固相微提取？超声提取？超临界提取？凝胶渗透色谱？加速溶剂提取？微波辅助提取等？

1.固相提取是20世纪70年代后期发展起来的提取技术，它利用固体吸附剂将目标化合物吸附，使之与样品的基体及干扰化合物分离，然后用洗脱液洗脱或加热解脱，从而达到分离和富集目标化合物的目的，该项技术具有回收率和富集倍数高？有机溶剂消耗量低？操作简便快速？费用低等优点，易于实现自动化并可与其他分析仪器联用？在很多情况下，固相提取作为制备液体样品优先考虑的方法取代了传统的液-液提取法？

2.液相微提取的原理是利用待测物在两种不混溶的溶剂中溶解度和分配比的不同而进行提取的方法？该项技术集提取？净化？浓缩？预分离于一体，具有提取效率高？消耗有机溶剂少，快速？灵敏等优点，是一种较环保的提取方法？

3.固相提取是20世纪70年展起来的一种技术，80年代后开始结合GC用于药残分析？固相提取是液固提取和液相色谱柱技术相结合的发展的产物？其基本原理是利用固体吸附剂对液体样品中目标物质的吸附，选用合适强度的洗脱溶剂，使目标化合物选择性地洗脱或保留在柱上，与样品基体和干扰物分离，从而达到分离和富集的目的？

4.固相微提取由Pawhszyn等人在1989年提出并发展的，是在固相提取技术上发展起来的一种新型前处理技术，其过程包括吸附和解吸？在吸附过程中，待测物在提取纤维涂层与样品之间遵循相似相溶原则？