当前课程知识点：植物纤维化学 > 第四章 提取物 > 4.4 提取物的分布、提取和分离 > 4.4 提取物的分布、提取和分离
同学们，通过我们前面的学习，了解到提取物很重要
那么提取物是如何能提取、分离出来？今天我们就来讲解下提取物的提取分离
第四节 木材提取物的分布、提取、分离和定性
一 木材提取物的分布
提取物存在于木材的边材薄壁细胞中
当木质化阶段一经结束，木纤维和管胞就死亡
而横向和纵向薄壁细胞(占木材体积4-50%)却一直维持很多年还是生活着的
这些细胞作为水和无机盐类传导的通道，维持新陈代谢进程和贮藏养料
经过一定时间后死亡，并逐渐形成心材
在此过程中，木材内部发生各种变化
形成大量提取物沉积在细胞壁或填充在细胞腔和一些细胞组织中
针叶木的有机溶剂抽出物含量高，主要是含有松香酸、萜烯类化合物、脂肪族化合物及不皂化物
主要存在于树脂道和射线薄壁细胞中，一般心材大于边材
阔叶木的抽出物成分含量少，一般在1%以下
主要是游离及酯化的脂肪酸不含或只含少量的松香酸
主要存在于射线薄壁细胞和木薄壁细胞中
草类原料的乙醚抽出物不仅含量少，而且其化学组成也与木材的成分不同
其主要成分为脂肪与蜡，草类原料的苯醇抽出物含量也较高
一般为3-6%，有的高达8%，原因是除脂肪与蜡外，还有单宁、红粉及色素
总量除若干树种外，提取物一般约占绝干材的2-5%
在心边材中分布
边材中较多糖类、脂肪酸、灰分，心材中较多酚类、树脂酸
在细胞中分布：树脂道和木射线细胞、木薄壁细胞较多
细胞间隙及细胞壁较少
二、提取
提取物的提取采用相似相溶原理
所用方法有三种：升华法、水蒸汽蒸馏法、溶剂法
升华法：被提取的物质是固体，把原料加热到一定温度
里面的固体物质受热直接气化，导出后遇冷又凝固为固体化合物，称为升华
例如茶叶中的咖啡碱在178℃以上就能升华而不分解
因此可以利用升华法提取出来
但因为升华法加热的温度高
有些物质会受热分解或发生化学变化，因此该方法不经常用
水蒸汽蒸馏法
水蒸气蒸馏法
水蒸气蒸馏是利用P水+P物=1个大气压的原理
把在100℃下具有挥发性的物质蒸馏出来，主要有
萜烯类、酚类、烃类和木酯素类，我们闻到的香味就是这部分物质散发出来的
溶剂法：依据相似相溶原理，用溶剂把极性相似的成分提取出来
溶剂极性及提取能力
提取物质按极性由小到大顺序
烃<环烃<苯<醚<酯<酮<醛<醇<羧酸<水
溶剂选择按极性由小到大顺序
脂肪烃<环己烷<四氯化碳<三氯甲烷<甲苯<苯
<乙醚<乙酸乙酯<丙酮<丁醇<乙醇<甲醇<乙酸<水
水提取物：包括原料中的部分无机盐类、糖、植物碱、单宁、色素及多糖类物质
如树胶、粘液、淀粉、果胶质等成分
稀碱除溶出原料中能被水溶出的物质外
还可溶出部分木素、聚戊糖、树脂酸、糖醛酸等
也可一定程度上检查原料变质、腐朽的程度
有机溶剂：通常包括乙醚、苯、丙酮、乙醇、苯一醇混合液、石油醚等
有机溶剂能溶出的物质包括脂肪、脂肪酸、树脂、树脂酸、植物甾醇
萜烯、酚类化合物、蜡、可溶性单宁、香精油、色素等等
由于溶剂的性质不同和溶解能力不同，不同溶剂所抽提出的提取物的量及组分是不同的
乙醚能溶解试样中的脂肪、脂肪酸、树脂、植物甾醇、蜡及不挥发的碳氢化合物
且由于乙醚能和少量的水混和，故适于抽提含有水分的试样
但由于乙醚的沸点低，约35℃，抽提过程易挥发、散失，乙醚又能使人麻醉
又由于乙醚在长期贮存或见光时易生成过氧化物
抽提完毕进行蒸发时易发生爆炸，故较少使用
苯溶解树脂、蜡、脂肪及香精油的能力甚强，但苯不溶于水
对含水试样的渗透性较差，酒精对脂肪、蜡的溶解能力较小
但能与水相混溶，能溶解单宁、色素、部分碳水化合物和微量的木素等
故通常以苯和乙醇混合液为溶剂进行抽提
我们国家标准测定时就是用2：1苯和乙醇混合液抽提的
国外现已不用苯醇了，因为苯的毒性大，现已改为二氯甲烷抽提
溶剂提取法又分为浸渍法、渗漉法、回流法、连续回流法
超声波提取、微波提取、超临界流体萃取
常用新型辅助提取方法
超声波提取
超声波提取技术是指以超声波辐射压强产生的骚动效应、空化效应和热效应
引起机械搅拌、加速扩散溶解的一种新型的利用外场介入的溶剂强化提取方法
能够更有效地提高有效部位提取率，瞬间稳定升高温度
对热不稳定成分影响较小
超声波发生器→超声波振动系统→装有恒温箱的反应器→出料器
优点：提取时间短、提取方法简单、提取率高、提取温度低
避免高温高压对有效成分的破坏
缺点：容器要求较高、噪声、设备放大问题
微波提取
利用微波快速加热原理提取的方法
在微波场中物质吸收微波能力有差异，某些组分能被选择性加热，被萃取
优点：提取时间短、设备简单、投资较少
缺点：会产生局部过热、破坏物质结构
超临界萃取
超临界流体萃取技术是近三四十年发展起来的一种新型高效分离技术
目前尚属前沿技术
超临界流体萃取技术是指在临界温度和临界压力以上
以接近临界点状态下的流体作为萃取溶剂
利用其在超临界状态下兼有液体和气体的双重性质选择性地溶解其他物质
先将某一组分溶解，然后通过控制温度和压力(降压或升温)
使超临界流体变成普通气体，被溶物便会析出，从而从混合物中得以分离
目前，超临界流体萃取技术多采用CO2作萃取剂
它的工艺流程是CO2经压缩机→超临界流体→与夹带剂混合预热→
萃取器→节流阀(或预热器)→分离器→收料器
特点：萃取和分离挥发性成分、脂溶性物质、高热敏性物质以及贵重药材
温度低、保留有效成分、无溶剂残留、纯度高、操作简单
缺点：需要高压设备、一次性投资较大、运行成本高
分离方法
提取得到的物质仍然是一个混合物
要想得到纯的物质或进行结构鉴定，必须进行分离、提纯
常用方法有四种
重结晶法：即利用被提取物质在加热时溶解度大、杂质溶解度小
冷却时被提取物溶解度小、杂质溶解度大的原理，加热过滤去除杂质的方法
萃取法：利用物质在不同溶剂中的溶解度不同，通过溶剂分层进行分离的方法
层析法：利用混合物中各组分在不相混溶的两相（流动相和固定相）之间吸附
或溶剂（分配）的能力不同，在流动过程中各组分以不同速度移动而分离的方法
常用的有薄层色谱、柱色谱及纸色谱
薄层层析和纸色谱层析主要依据Rf值判定
Rf=a/b，其中 a表示分离物质随溶剂走的高度，b表示溶剂走的高度
膜分离
定义：利用膜按照分子量的大小对物质进行分离
分类：微滤0.02～10μm：除掉大分子物质
超滤&纳滤：1～20nm：主要分离分子级的
反渗透：0.1～1nm：除掉小分子物质（水）
优点：
高效的分离效果，按分子量分离
低能耗、环保、无相变化
接近室温的工作温度、纯物理过程
工艺比较简单，连续化操作
缺点：膜污染
使用一定时间以后要进行更换
应用
水处理：除去水中悬浮物、胶体和微生物、污水处理、除去城市污水病毒
海水和苦咸水淡化、纯水和超纯水制备
中药提取、除去高分子杂质、提高药液澄明度
食品：茶多酚和速溶茶粉、果汁分离浓缩、啤酒回收啤酒渣、白啤除菌
回收乳清蛋白质
酶制剂的生产
小结
提取物主要存在于薄壁细胞中，针叶材的提取物含量大于阔叶材
提取采用：相似相溶原理
方法：溶剂法、升华法和水蒸汽蒸馏法
分离：重结晶法、萃取法、层析法及膜分离法
下节课我们将一起学习提取物对木材加工利用的影响
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-绪论
--绪论
-讨论
-1.1 植物纤维原料形成与分类
-1.1 植物纤维原料形成与分类--作业
-1.2 木材的宏观结构
--木材的宏观结构
-1.2 木材的宏观结构
-1.3 针叶材与阔叶材的显微构造
-1.3 针叶材与阔叶材的显微构造--作业
-1.4 非木材原料的宏观与显微结构
-1.4 非木材原料的宏观与显微结构--作业
-1.5 纤维细胞壁超微结构
-1.5 纤维细胞壁超微结构--作业
-1.6 纤维形态学因素
-1.6 纤维形态学因素--作业
-讨论
-图文
-课程思政--中国文化自信案例1
--纸的故事（一）
-本章总结
-2.1 植物纤维原料的化学组成
-2.1 植物纤维原料的化学组成--作业
-2.2 与纤维素相关的概念及化学组成对制浆造纸的影响
-2.2 与纤维素相关的概念及化学组成对制浆造纸的影响--作业
-2.3 常用植物纤维原料的化学组成
-2.3 常用植物纤维原料的化学组成--作业
-讨论
-图文
-本章总结
-3.1水分存在形式
-3.1水分存在形式--作业
-3.2 水分对木材的影响
-3.2 水分对木材的影响--作业
-讨论
-图文
-课程思政——木材水分与干缩湿胀实例
-本章总结
-4.1木材提取物的定义、分类、结构和性质
-4.1木材提取物的定义、分类、结构和性质--作业
-4.2 芳香族化合物
-4.2 芳香族化合物--作业
-4.3 脂肪族化合物和无机物
-4.3 脂肪族化合物和无机物--作业
-4.4 提取物的分布、提取和分离
-4.4 提取物的分布、提取和分离--作业
-4.5 提取物对加工利用的影响
-4.5 提取物对加工利用的影响--作业
-讨论
-课程思政——提取物的高效利用实现绿水青山就是金山银山
--松脂采集
--松脂加工利用案例
-本章总结
-5.1糖化学基础
-5.1糖化学基础--作业
-5.2纤维素的存在、结构、性质
-5.2纤维素的存在、结构、性质--作业
-5.3纤维素物理结构
-5.3纤维素物理结构--作业
-5.4纤维素晶体结构
-5.4纤维素晶体结构--作业
-5.5纤维素结晶度及测定方法
-5.5纤维素结晶度及测定方法--作业
-5.6 纤维素润胀、溶解
-5.6 纤维素润胀、溶解--作业
-5.7 纤维素双电层及热解
-5.7 纤维素双电层及热解--作业
-5.8 纤维素酸水解和碱降解
-5.8 纤维素酸水解和碱降解--作业
-5.9 纤维素的氧化
-5.9 纤维素的氧化--作业
-5.10 纤维素酶降解
-5.10 纤维素酶降解--作业
-5.11纤维素酯化
-5.11纤维素酯化--作业
-5.12 纤维素醚化
-5.12 纤维素醚化--作业
-5.13纤维素接枝共聚与交联
-5.13纤维素接枝共聚与交联--作业
-5.14纤维素物理改性
-5.14纤维素物理改性--作业
-5.15细菌纤维素
-5.15细菌纤维素--作业
-讨论1
-讨论2
-图文
-拓展学习资料
--纸张结构
--纤维角质化定义
--纤维角质化机理
-课程思政--文化自信案例2（中国古名纸）
-课程思政——国家能源战略：生物质能源
-课程思政——文化自信案例3（纤维素与纺织）
-本章总结
-思维导图
-6.1半纤维素的命名、存在
-6.1半纤维素的命名、存在--作业
-6.2半纤维素提取
-6.2半纤维素提取--作业
-6.3半纤维素分离及糖基测定
-6.3半纤维素分离及糖基测定--作业
-6.4半纤维素的化学性质
-6.4半纤维素的化学性质--作业
-6.5半纤维素与纸张的关系
-6.5半纤维素与纸张的关系--作业
-6.6半纤维素利用
-6.6半纤维素利用--作业
-讨论
-图文
-拓展学习-功能性低聚糖
--功能性低聚糖
--常见功能性低聚糖
--木糖醇的食用
-本章总结
-7.1 绪论-木素的研究现状
-7.1 绪论-木素的研究现状
-7.2 木素的存在及其生物合成
-7.2 木素的存在及其生物合成--作业
-7.3 木素概念及化学结构
-7.3 木素概念及化学结构
-7.4 木素的分离
-7.4 木素的分离--作业
-7.5 木素碳水化合物复合体
-7.5 木素碳水化合物复合体
-7.6 木素化学结构的研究方法
-7.6 木素化学结构的研究方法
-7.7 木素的紫外及红外光谱
-7.7 木素的紫外及红外光谱
-7.8 木素的显色反应
-7.8 木素的显色反应
-7.9 木素化学结构与化学反应的关系
-7.9 木素化学结构与化学反应的关系
-7.10 木素的亲核反应1-氢氧化钠脱木素
-7.10 木素的亲核反应1-氢氧化钠脱木素
-7.11 木素的亲核反应2-硫酸盐法脱木素
-7.11 木素的亲核反应2-硫酸盐法脱木素
-7.12 木素的亲核反应3-亚硫酸盐法脱木素
-7.12 木素的亲核反应3-亚硫酸盐法脱木素
-7.13 木素的亲电反应
-7.13 木素的亲电反应
-7.14 木素的物理性质及特性
-7.14 木素的物理性质及特性
-7.15 木素的利用
-7.15 木素的利用
-讨论1
-讨论2
-图文
-植物纤维化学实验资料
--植物纤维化学实验
-课程思政——文化自信案例3：中国造纸技术的贡献
-本章总结
-考试
