本書系統(tǒng)介紹天然產(chǎn)物技術(shù)知識(shí)體系,簡要概述了天然產(chǎn)物技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的基本現(xiàn)狀,以及天然產(chǎn)物制備的相關(guān)技術(shù)、工藝及工業(yè)設(shè)備;較為全面地介紹了植物、動(dòng)物、海洋生物與微生物菌類來源的代表性活性成分的類型、活性特點(diǎn)、提取及分離純化的主要技術(shù)和工藝過程;進(jìn)一步介紹了活性成分的化學(xué)和生物技術(shù)途徑的衍生化基本原理和方法;最后對(duì)于天然產(chǎn)物生產(chǎn)的工藝及工程設(shè)計(jì)做了概述。各章均設(shè)置了一定量的開放性討論與思考題,配套數(shù)字課程網(wǎng)站同時(shí)提供小結(jié)、教學(xué)課件、知識(shí)拓展、應(yīng)用案例和自測題等資源供讀者進(jìn)一步學(xué)習(xí)。本書可供高等學(xué)校生物工程、生物技術(shù)、制藥工程、輕工食品、化學(xué)化工、藥學(xué)及中藥學(xué)等專業(yè)本科生和研究生使用,也適合從事相關(guān)領(lǐng)域基礎(chǔ)與應(yīng)用研究的院校、研究單位和企業(yè)作為參考。
大自然賜予的天然產(chǎn)物一直滋養(yǎng)著人類,它們不僅是人類生存的基礎(chǔ),也為人類改善生活、增強(qiáng)體質(zhì)、防病治病、延年益壽等提供了源源不斷的資源。人類在開發(fā)利用這些天然產(chǎn)物資源的過程中,積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。天然產(chǎn)物之所以能夠發(fā)揮其奇妙的作用,其物質(zhì)基礎(chǔ)在于所含的各種各樣活性成分。在綠色、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的開發(fā)思路指導(dǎo)下,利用科學(xué)、高效的手段和設(shè)備對(duì)這些活性成分進(jìn)行規(guī)模化的制備和利用,無疑具有極大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)意義。當(dāng)人類步入21世紀(jì)之后,世界高新科技發(fā)展突飛猛進(jìn),極大地推動(dòng)了相關(guān)技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,天然產(chǎn)物已和人類生活密不可分。
天然產(chǎn)物技術(shù)是高等學(xué)校生物工程、生物技術(shù)、制藥工程、輕工食品、化學(xué)化工、藥學(xué)及中藥學(xué)等專業(yè)高年級(jí)本科生和研究生應(yīng)該學(xué)習(xí)的一門重要課程,尤其對(duì)于具有工科專業(yè)背景的學(xué)生,F(xiàn)已出版的有關(guān)天然產(chǎn)物或天然藥物化學(xué)的教材較少從應(yīng)用、開發(fā)及工業(yè)化的角度討論相關(guān)問題。為此,作者結(jié)合自己多年教學(xué)及科研的經(jīng)驗(yàn)與成果,在調(diào)研、分析各類文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上編寫了本教材,力求體現(xiàn)教材的系統(tǒng)性、全面性、實(shí)用性和先進(jìn)性等特點(diǎn);旨在讓相關(guān)專業(yè)學(xué)生通過教材和相關(guān)課程的學(xué)習(xí),了解天然產(chǎn)物工業(yè)化現(xiàn)狀、法規(guī)政策、開發(fā)途徑和思路以及相關(guān)技術(shù)設(shè)備,初步掌握不同類別天然活性成分的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和提取分離的工藝學(xué)特征,并初步能夠依據(jù)天然活性物質(zhì)的類型、來源、物性和工藝學(xué)特征,設(shè)計(jì)基本的工藝流程,把握其中關(guān)鍵工藝參數(shù)。
本教材共分為四大部分,即概論篇(第1、2章),活性成分性質(zhì)、提取及分離技術(shù)篇(第3~6章),活性成分衍生化篇(第7、8章)與生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)篇(第9章)。第1章主要介紹天然產(chǎn)物的基本概況、產(chǎn)業(yè)起源與國內(nèi)外現(xiàn)狀、開發(fā)途徑以及發(fā)展趨勢與展望;第2章介紹天然產(chǎn)物提取、分離和純化所需的主要技術(shù)和工藝設(shè)備之間的聯(lián)系、比較與選擇,介紹高新技術(shù)的應(yīng)用以及天然產(chǎn)物制備過程的高效集成化;第3章和第4章是本書的重要章節(jié),分別介紹了植物活性成分、動(dòng)物活性成分的提取、分離及純化的工藝過程;第5章和第6章是在前面動(dòng)、植物活性成分提取分離基礎(chǔ)上,進(jìn)一步介紹對(duì)正獲得重視的海洋及具有特色的真菌生物活性成分的結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)、生物活性以及工藝學(xué)特性;第7章和第8章介紹了動(dòng)、植物等來源的活性成分經(jīng)過化學(xué)和生物途徑,到達(dá)活性改變或功能變化的內(nèi)容,拓展天然產(chǎn)物制備的范疇;第9章進(jìn)一步將天然藥物產(chǎn)物技術(shù)及工藝延伸到天然產(chǎn)物制造的工程及產(chǎn)業(yè)范疇。
1 緒論
1.1 天然產(chǎn)物技術(shù)概述
1.1.1 天然產(chǎn)物的起源及發(fā)展
1.1.2 天然產(chǎn)物分類及特點(diǎn)
1.1.3 天然產(chǎn)物制備技術(shù)與工程
1.2 天然產(chǎn)物產(chǎn)業(yè)興起與國內(nèi)外現(xiàn)狀
1.2.1 天然產(chǎn)物產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷史
1.2.2 天然產(chǎn)物產(chǎn)業(yè)及市場的國內(nèi)外現(xiàn)狀
1.3 天然產(chǎn)物的工業(yè)開發(fā)
1.3.1 天然產(chǎn)物生產(chǎn)工藝的開發(fā)
1.3.2 天然產(chǎn)物的中試研究及單元操作
1.4 天然產(chǎn)物工業(yè)中的綠色開發(fā)、綜合利用與可持續(xù)發(fā)展
1.4.1 天然產(chǎn)物綠色開發(fā)的原則與途經(jīng)
1.4.2 天然產(chǎn)物的綜合利用與可持續(xù)發(fā)展
1.5 天然產(chǎn)物技術(shù)的發(fā)展趨勢和展望
1.5.1 研究方法和手段向高新方向發(fā)展
1.5.2 偏重資源開發(fā)的實(shí)用化
1.5.3 基于生物技術(shù)的天然產(chǎn)物技術(shù)研究
2 常用天然產(chǎn)物制備技術(shù)、工藝與設(shè)備
2.1 概述
2.1.1 天然產(chǎn)物的制備技術(shù)、工藝以及工程的基本概念
2.1.2 天然產(chǎn)物提取的一般工藝過程
2.2 原料預(yù)處理技術(shù)、工藝與設(shè)備
2.2.1 原料的基本形態(tài)及特點(diǎn)
2.2.2 原料的凈制及切制
2.2.3 原料的粉碎
2.2.4 原料的干燥及保存
2.3 常用天然產(chǎn)物提取技術(shù)、工藝與設(shè)備
2.3.1 浸漬
2.3.2 回流
2.3.3 滲漉
2.3.4 升華
2.3.5 超臨界流體萃取
2.3.6 新型輔助提取技術(shù)
2.4 天然產(chǎn)物分離技術(shù)、工藝與設(shè)備
2.4.1 絮凝與沉淀法
2.4.2 液液萃取法
2.4.3 結(jié)晶法
2.4.4 膜分離
2.4.5 大孔吸附樹脂分離純化
2.4.6 色譜技術(shù)的類型及特點(diǎn)
2.4.7 制備色譜技術(shù)
2.4.8 分子蒸餾
2.5 生物技術(shù)、工藝與設(shè)備
2.5.1 微生物發(fā)酵
2.5.2 植物細(xì)胞培養(yǎng)
2.5.3 酶工程
2.6 天然產(chǎn)物制備的濃縮及干燥
2.6.1 蒸發(fā)濃縮
2.6.2 產(chǎn)品的干燥
3 植物活性成分及其制備
3.1 概述
3.1.1 植物活性成分常見結(jié)構(gòu)類型
3.1.2 植物活性成分開發(fā)現(xiàn)狀
3.2 植物活性成分的結(jié)構(gòu)及理化性質(zhì)
3.2.1 堿性成分與酸性成分
3.2.2 親水性成分與親脂性成分
3.3 活性簡介
3.3.1 抗癌活性
3.3.2 抗血栓
3.3.3 抗氧化活性
3.3.4 抗炎活性
3.3.5 抗心律失常
3.3.6 神經(jīng)系統(tǒng)活性
3.3.7 抗病毒活性
3.3.8 毒性
3.4 制備技術(shù)及工藝實(shí)例
3.4.1 酸性成分
3.4.2 堿性成分
3.4.3 親水性成分
3.4.4 親脂性成分
4 動(dòng)物活性成分及其制備
4.1 概述
4.2 動(dòng)物活性成分的分類
4.2.1 氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)與酶類
4.2.2 生物堿類
4.2.3 多糖類
4.2.4 脂質(zhì)
4.2.5 萜類
4.2.6 甾體類
4.2.7 酚、酮、酸類
4.3 動(dòng)物活性成分的提取分離原則
4.3.1 小分子活性成分的提取與分離
4.3.2 大分子活性成分的提取與分離
4.4 動(dòng)物活性成分的制備工藝
4.4.1 超氧化物歧化酶的制備
4.4.2 溶茵酶的制備
4.4.3 蚓激酶的制備
4.4.4 胸腺肽的制備
4.4.5 肝素的制備
4.4.6 透明質(zhì)酸的制備
4.4.7 膽紅素的提取
4.4.8 斑蝥素的制備
4.4.9 膽汁酸的制備
4.4.10 牛磺酸的制備
4.4.11 蜂毒肽的制備
4.4.12 水蛭素的制備
5 菌物活性成分性質(zhì)、提取及分離
5.1 概述
5.1.1 菌物及其分類
5.1.2 菌物的重要性
5.1.3 菌物生物資源的開發(fā)與利用
5.2 菌物活性成分
5.2.1 高等真菌的活性成分
5.2.2 蟲生真菌的活性成分
5.2.3 植物內(nèi)生真菌的活性成分
5.3 菌物活性成分的獲取來源
5.3.1 野生或人工栽培子實(shí)體和菌核
5.3.2 固體發(fā)酵培養(yǎng)菌質(zhì)
5.3.3 液體發(fā)酵培養(yǎng)菌絲體及發(fā)酵液
5.4 菌物活性成分的提取與分離
5.4.1 多糖的提取與分離
5.4.2 氨基酸、多肽和蛋白質(zhì)的提取與分離
5.4.3 萜類化合物的提取與分離
5.4.4 生物堿類成分的提取與分離
5.4.5 甾醇類化合物的提取與分離
5.4.6 色素類化合物的提取與分離
5.4.7 真菌中的其他類型化合物
5.4.8 高等真菌次生代謝產(chǎn)物的工業(yè)化分離提取工藝
6 海洋藥物活性成分性質(zhì)、提取及分離
6.1 概述
6.1.1 海洋藥用生物資源
6.1.2 海洋藥物活性成分的結(jié)構(gòu)分類及特點(diǎn)
6.1.3 海洋藥物活性成分的生物活性和利用價(jià)值
6.1.4 海洋藥物活性成分開發(fā)的歷史和現(xiàn)狀
6.1.5 展望
6.2 海洋藥物活性成分開發(fā)技術(shù)
6.2.1 海洋藥用資源的采集和預(yù)處理
6.2.2 海洋生物活性物質(zhì)的提取、分離、純化技術(shù)
6.2.3 海洋藥物及保健品的制劑技術(shù)
6.2.4 海洋生物樣品的活性篩選技術(shù)
6.2.5 海洋生物資源綜合利用
6.3 海洋動(dòng)物活性成分性質(zhì)、提取和分離
6.3.1 海參類
6.3.2 珊瑚類
6.3.3 貝類
6.3.4 魚類
6.3.5 甲殼動(dòng)物類
6.4 海洋植物活性成分性質(zhì)、提取和分離
6.4.1 底棲藻類
6.4.2 浮游藻類
6.5 海洋微生物活性成分提取和分離
7 天然活性成分半合成與衍生化
7.1 概述
7.2 天然活性成分半合成及結(jié)構(gòu)改造的目的
7.3 常見的衍生化反應(yīng)
7.3.1 水解反應(yīng)
7.3.2 氧化還原反應(yīng)
7.3.3 糖基化(成苷)反應(yīng)
7.3.4 酯化(;)反應(yīng)
7.3.5 鹵代反應(yīng)
7.3.6 縮合反應(yīng)
7.3.7 醚化反應(yīng)
7.3.8 重排反應(yīng)
7.4 常見類型天然活性成分的半合成與衍生化
7.4.1 含氮化合物
7.4.2 萜類化合物
7.4.3 木脂素類
7.4.4 香豆素
7.4.5 醌類化合物
7.4.6 黃酮及色原酮類化合物
7.4.7 甾體類化合物
8 天然活性成分生物轉(zhuǎn)化及合成
8.1 概述
8.1.1 基本概念
8.1.2 生物合成基本要素
8.1.3 基本調(diào)控機(jī)制
8.1.4 天然活性成分的生物合成代謝途徑
8.2 生物技術(shù)途徑獲得天然活性成分的來源
8.2.1 微生物發(fā)酵
8.2.2 植物細(xì)胞培養(yǎng)
8.2.3 異源生物轉(zhuǎn)化
9 天然產(chǎn)物制備工程及其設(shè)計(jì)
9.1 天然產(chǎn)物制備工程
9.1.1 天然產(chǎn)物制備工程的內(nèi)容及作用
9.1.2 天然產(chǎn)物生產(chǎn)的質(zhì)量管理與控制
9.1.3 天然產(chǎn)物生產(chǎn)的自動(dòng)化控制
9.2 天然產(chǎn)物制備工程設(shè)計(jì)概述
9.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容、階段與規(guī)劃
9.3.1 天然產(chǎn)物制備工程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容
9.3.2 天然產(chǎn)物制備工程設(shè)計(jì)的過程點(diǎn)階段
9.4 工藝與設(shè)備設(shè)計(jì)
9.4.1 工藝流程設(shè)計(jì)
9.4.2 工藝設(shè)備設(shè)計(jì)
9.4.3 車間布置設(shè)計(jì)
9.4.4 管道設(shè)計(jì)
9.4.5 安全與防護(hù)設(shè)計(jì)
9.5 潔凈廠房設(shè)計(jì)
9.5.1 潔凈廠房的環(huán)境控制
9.5.2 潔凈廠房對(duì)設(shè)施的要求
9.5.3 潔凈廠房的節(jié)能設(shè)計(jì)
9.6 非工藝設(shè)計(jì)
9.6.1 土建設(shè)計(jì)
9.6.2 給排水設(shè)計(jì)
9.6.3 采暖通風(fēng)設(shè)計(jì)
9.7 CMP設(shè)計(jì)審核
9.7.1 GMP設(shè)計(jì)審核的作用及流程
9.7.2 GMP設(shè)計(jì)審核
9.8 天然產(chǎn)物生產(chǎn)工廠的設(shè)計(jì)示例
9.8.1 設(shè)計(jì)依據(jù)
9.8.2 生產(chǎn)工藝的設(shè)計(jì)
9.8.3 總平面設(shè)計(jì)與車間平面設(shè)計(jì)
9.8.4 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析