Экстракция и разделение природных соединений

Экстракция и разделение природных соединений — это область фармакогнозии, занимающаяся высвобождением химических компонентов из биологического материала (растений, грибов, морских организмов и микробов) в пригодную для использования форму, а затем разделением сложных смесей на отдельные, охарактеризованные соединения. Она охватывает классические фармакопейные операции мацерации, перколяции и дистилляции, а также хроматографическое разделение и современные сверхкритические флюидные методы, и лежит в основе открытия лекарств, контроля качества растительных лекарственных средств и производства стандартизированных экстрактов.

Definition

Экстракция — это процесс массопереноса, при котором целевые компоненты растворяются из биологической матрицы в растворитель или паровую фазу; разделение — это последующее распределение полученной смеси на дискретные фракции или чистые соединения, чаще всего с помощью хроматографии или дистилляции.

Scope

Эта область охватывает начальный этап извлечения целевых молекул из матрицы (твердожидкостная и парофазная экстракция) и последующий этап их разделения и очистки (хроматография и связанные с ней фракционирование). Она рассматривает их как методологические и аналитические темы; это не производственный протокол, не фармакопейная монография и не источник инструкций по дозированию или терапии.

Sub-topics

• Хроматографическое разделение
• Дистилляция и экстракция летучих масел
• Мацерация и инфузия
• Перколяция
• Сверхкритическая флюидная экстракция

Core questions

• Какой растворитель, температура и режим контакта лучше всего высвобождают данный класс компонентов из конкретной матрицы?
• Как эффективность экстракции связана с размером частиц, диффузией и равновесием между матрицей и растворителем?
• Как можно разделить сырой экстракт на отдельные соединения без деградации термолабильных или летучих компонентов?
• Как классические методы (мацерация, перколяция, дистилляция) соотносятся с хроматографическими и сверхкритическими флюидными подходами по выходу, селективности и использованию растворителя?

Key concepts

• Твердожидкостная экстракция и массоперенос
• Полярность и селективность растворителя
• Кинетика экстракции и равновесие
• Мацерация, перколяция и дистилляция
• Хроматографическое разделение
• Сверхкритическая флюидная экстракция
• Зеленые и минимизирующие использование растворителей методы
• Биоаналитически направленное выделение

Mechanisms

Экстракция регулируется массопереносом: растворитель проникает в матрицу, растворяет растворимые компоненты, и растворенные вещества диффундируют по градиенту концентрации до достижения равновесия, поэтому выход зависит от выбора растворителя, температуры, размера частиц и времени контакта (Azmir et al., 2013; Simeonov et al., 2018, как обсуждается в тематических статьях). Разделение затем использует дифференциальные физические свойства: дифференциальное распределение между двумя фазами в хроматографии, дифференциальную летучесть в дистилляции и дифференциальную растворимость в сверхкритических флюидах. Выбор и последовательность этих операций для перехода от сырой матрицы к единому охарактеризованному соединению является центральным искусством выделения природных соединений (Sticher, 2008).

Clinical relevance

Методы в этой области позволяют получать стандартизированные экстракты, выделенные референсные соединения и эфирные масла, которые лежат в основе растительных лекарственных средств и многих перспективных препаратов, а их понимание способствует критической оценке качества фитофармацевтических препаратов. Это описательный методологический контекст того, как готовятся и характеризуются препараты природных соединений; это не клиническое руководство и не подразумевает индивидуальных диагностических или лечебных рекомендаций.

Evidence & guidelines

Фармакопейные тексты (такие как Европейская и Фармакопея США) определяют операции мацерации, перколяции и дистилляции для официальных препаратов, в то время как более широкая методологическая доказательная база представлена обзорной и первичной исследовательской литературой, сравнивающей классические и современные методы (Sticher, 2008; Azmir et al., 2013; Lefebvre et al., 2021). Эта область рассматривается здесь на справочном уровне и не является нормативным или клиническим руководством.

History

Экстракция растительных компонентов путем вымачивания, перколяции и дистилляции имеет древнюю историю и была систематизирована в фармации XIX века и ранних фармакопеях. В XX веке появилась хроматография, которая преобразовала разделение сложных смесей, а конец XX и начало XXI веков принесли сверхкритические флюидные и другие «зеленые», минимизирующие использование растворителей методы, расширив набор инструментов, обобщенный в современных обзорах по выделению (Sticher, 2008; Azmir et al., 2013).

Seminal works

• sticher-2008
• azmir-2013

Frequently asked questions

В чем разница между экстракцией и разделением?

Экстракция высвобождает целевые компоненты из биологической матрицы в растворитель или паровую фазу, тогда как разделение разделяет полученную смесь на отдельные фракции или чистые соединения, обычно с помощью хроматографии или дистилляции.

Почему необходимо несколько различных методов?

Компоненты различаются по полярности, летучести и термической стабильности, поэтому ни один метод не является оптимальным для всех; классические, хроматографические и сверхкритические флюидные методы подходят для определенных классов соединений и целей, таких как выход, селективность или сокращение использования растворителя.