典型浸提剂的应用及其影响因素研究

姜 敏，黄碧捷，陈 莎，李思扬

（江汉大学 化学与环境工程学院，湖北 武汉430056）

1 引言

浸提是将溶剂加入固相或另一液相混合物中，其中所含的一种或几种组分溶出从而使混合物得到完全或部分分离的过程。随着工业技术的飞速发展，浸提技术广泛应用在各个领域。主要的浸提方法包括：单一/一次浸提法、连续/分步浸提法等。水、有机溶剂、酸、碱试剂等多种物质均可做为浸提剂，因此，如何在不同应用领域合理、高效选择并使用合适的浸提剂成为浸提技术发展的关键。

2 浸提技术的应用领域

浸提技术广泛应用于食品保健、医药、化工和环境分析领域中。食品保健领域里通常研究的是天然色素、香料、茶叶饮料的浸提。如水作为最古老的浸提剂可以用来浸提茶叶中的微量元素，随着技术的发展，采用超声波提取技术，将乙醇作为浸提剂，则可缩短提取茶叶成分的时间，增大提取率和提取纯度。

医药领域通常用浸提剂提取药材中的有效成分，水和乙醇是医药领域传统常用的浸提剂，当前越来越多的高效浸提技术应用于药材提取中，如使用超临界流体和大孔吸附树脂作为浸提剂可以更高效、安全的提取药材。

化工和环境分析领域通常利用浸提技术分析化学物质特性及其影响。如用碱试剂提取烟草中烟碱，分析碱试剂浓度、温度对提取率和浸提效果的影响；使用酸性草酸铵浸提森林土壤中Fe、Al、Mn、Si；使用乙醇、乙醚等有机溶剂浸提植物中生物碱、香豆素、苷类等；用不同浓度的浸提剂对植物根系化感效应的研究等。

3 典型浸提液的物化性质及特点

众多溶剂均可做为浸提剂使用，将水，有机溶剂，酸、碱试剂和中性盐等常用、典型浸提剂的性质，浸提介质和其浸提物质列于表1。

表1 常用浸提剂的浸提方式及其浸提物

3.1 水

水，极性大，溶解范围广而被广泛用于药物中生物碱、多糖、酶及少量挥发油的浸出，也用于化工分析中盐类、无机物、有机物的浸出，但也因水浸出范围过广，导致易浸出大量无效成分，因此常用于实验中样品的前处理。水可以和有机溶剂相结合形成不同浓度的有机浸提剂，有机溶剂之间的相互结合也可以形成溶解性更强的浸提剂。

3.2 有机溶剂

乙醇，半极性溶剂，溶解性能界于极性与非极性溶剂之间，可以溶解水溶性的某些成分，如生物碱及其盐类、甙类、糖、苦味质等；又能溶解非极性溶剂所不能溶解的一些成分，如树脂、挥发油、内酯、芳烃类化合物等，少量脂肪也可被乙醇溶解，乙醇的比热小，沸点78.2℃，气化潜热比水小，故蒸发浓缩等工艺过程耗用的热量较水少；丙酮，良好的脱脂溶剂，沸点为56.5℃，由于与水可任意混溶，所以可作为一种脱水剂，可用于新鲜动物药材的脱脂或脱水，丙酮有防腐性，挥发性和易燃性，且有一定的毒性，故不宜作为溶剂保留在制剂中；乙醚，非极性的有机溶剂，沸点34.5℃，微溶于水（1∶12），可与乙醇及其他有机溶剂任意混溶，其溶解选择性较强，可溶解树脂、游离生物碱、脂肪、挥发油、某些甙类，大多数溶解于水中的有效成分在乙醚中均不溶解，一般仅用于有效成分的提纯精制。

3.3 酸碱试剂

按照Arrhenius酸碱理论，酸可分为无氧酸和含氧酸两大类，无氧酸主要是氢卤酸、氢硫酸、氢氰酸等氢化物的水溶液；对于酸试剂浸提剂，常用来评估酸性土壤中植物对重金属元素的吸收情况，其中HAC对Cd、Co、Cr、Ni、Pb、Zn等元素的浸提效果比较好，值得注意的是，由于pH值过低，酸试剂萃取的重金属形态并不代表着植物能吸收的重金属形态；盐酸是酸式浸提剂中最常用的无机浸提剂，能将土壤中的部分颗粒态重金属溶解。按照Arrhenius酸碱理论，金属氢氧化物、氨水是碱，碱试剂的应用不如酸试剂的普遍，常用氨水作为浸提剂是因为氨水是一种挥发性弱碱，对浸提物质破坏性小。

3.4 螯合剂

螯合剂包括无机和有机两类，大多数是有机类化合物。对于螯合剂浸提剂，螯合剂能同大多数的金属离子形成稳定的水溶性螯合物，所以它常来萃取土壤和沉积物中可被植物直接吸收和利用部分的重金属元素，NTA（氨三乙酸）是一种常用的螯合剂，通常和EDTA、柠檬酸一起使用，可以用来浸提矿区土壤中的Fe、Al、Cu、Mg等重金属，EDTA能增加土壤中Zn、Cd、Ni的离子含量，EDTA、柠檬酸、NTA作为螯合剂转移土壤中的Zn、Pb、Cu很有效，也能同时转移 Cd、As、Hg等金属；用有机配体浸提重金属，可以提高浸提率，使酸溶性物质含量下降。

3.5 中性盐

中性盐是指其水溶液呈中性，即非碱性亦非酸性的盐类，它们加入化学反应系统中后可使系统的离子浓度发生变化。与其他试剂相比，中性盐对重金属的萃取结果能较好地反映重金属在土壤沉积物中的生物可利用性，二价阳离子盐浸提剂都能较好地保持土壤中的pH值。中性盐浸提剂中重金属含量较高，对实验结果分析影响较大，因此在选择中性盐提取剂是应考虑物质间的相互作用。用强酸、螯合剂和中性盐3类试剂可以更好的评估污染土壤中重金属的生物可利用性。

4 浸提剂的影响因素

浸提是一个复杂过程，浸提受很多因素影响。浸提剂温度、浓度及其pH值是其主要的影响因素。

4.1 浸提剂温度

温度对水的密度有影响，除特殊要求外，一般实验采用常温水作为浸提剂。一些有机溶剂中的溶解度与温度有依赖关系，有机溶剂的沸点较高，因此浸提实验过程中需要水浴加热。实验对无机浸提剂的温度没有特别要求，一般采用常温溶剂。温度对酶活性影响极大，因此在做酶活性实验时要求控制温度的变化。

4.2 浸提剂浓度

浸提实验对浸提剂浓度有严格要求，浸提液浓度影响浸出效率，过高和过低都不利于实验进行。如在进行硅橡胶遗传毒理的体外实验中，与细胞接触的浸提剂浓度或处理浓度极为重要。低浓度的茵陈篙（Artemisia scoparia Waldst.et kit.）浸提液促进或轻微的抑制植物幼苗生长，高浓度的茵陈篙浸提液抑制幼苗的生长。通常使用不同浓度的浸提液研究植物根部的化感效应。

4.3 浸提剂pH值

浸提剂中加酸的目的是促进生物碱的浸出，提高部分生物碱的稳定性。加碱是增加有效成分的溶解度和稳定性，如浸提甘草时在水中加入少量氨水，能使甘草酸形成可溶性盐保证甘草酸的完全浸出。酸和碱的用量不宜过多，能维持一定的pH值即可。

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