本書系統(tǒng)介紹天然產物技術知識體系,簡要概述了天然產物技術和產業(yè)的基本現狀,以及天然產物制備的相關技術、工藝及工業(yè)設備;較為全面地介紹了植物、動物、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、提取及分離純化的主要技術和工藝過程;進一步介紹了活性成分的化學和生物技術途徑的衍生化基本原理和方法;最后對于天然產物生產的工藝及工程設計做了概述。各章均設置了一定量的開放性討論與思考題,配套數字課程網站同時提供小結、教學課件、知識拓展、應用案例和自測題等資源供讀者進一步學習。本書可供高等學校生物工程、生物技術、制藥工程、輕工食品、化學化工、藥學及中藥學等專業(yè)本科生和研究生使用,也適合從事相關領域基礎與應用研究的院校、研究單位和企業(yè)作為參考。
大自然賜予的天然產物一直滋養(yǎng)著人類,它們不僅是人類生存的基礎,也為人類改善生活、增強體質、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)利用這些天然產物資源的過程中,積累了豐富的經驗。天然產物之所以能夠發(fā)揮其奇妙的作用,其物質基礎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)思路指導下,利用科學、高效的手段和設備對這些活性成分進行規(guī);闹苽浜屠,無疑具有極大的經濟效益和社會意義。當人類步入21世紀之后,世界高新科技發(fā)展突飛猛進,極大地推動了相關技術水平和產業(yè)的發(fā)展,天然產物已和人類生活密不可分。
天然產物技術是高等學校生物工程、生物技術、制藥工程、輕工食品、化學化工、藥學及中藥學等專業(yè)高年級本科生和研究生應該學習的一門重要課程,尤其對于具有工科專業(yè)背景的學生,F已出版的有關天然產物或天然藥物化學的教材較少從應用、開發(fā)及工業(yè)化的角度討論相關問題。為此,作者結合自己多年教學及科研的經驗與成果,在調研、分析各類文獻的基礎上編寫了本教材,力求體現教材的系統(tǒng)性、全面性、實用性和先進性等特點;旨在讓相關專業(yè)學生通過教材和相關課程的學習,了解天然產物工業(yè)化現狀、法規(guī)政策、開發(fā)途徑和思路以及相關技術設備,初步掌握不同類別天然活性成分的結構、性質和提取分離的工藝學特征,并初步能夠依據天然活性物質的類型、來源、物性和工藝學特征,設計基本的工藝流程,把握其中關鍵工藝參數。
本教材共分為四大部分,即概論篇(第1、2章),活性成分性質、提取及分離技術篇(第3~6章),活性成分衍生化篇(第7、8章)與生產工藝設計篇(第9章)。第1章主要介紹天然產物的基本概況、產業(yè)起源與國內外現狀、開發(fā)途徑以及發(fā)展趨勢與展望;第2章介紹天然產物提取、分離和純化所需的主要技術和工藝設備之間的聯系、比較與選擇,介紹高新技術的應用以及天然產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、植物活性成分提取分離基礎上,進一步介紹對正獲得重視的海洋及具有特色的真菌生物活性成分的結構、理化性質、生物活性以及工藝學特性;第7章和第8章介紹了動、植物等來源的活性成分經過化學和生物途徑,到達活性改變或功能變化的內容,拓展天然產物制備的范疇;第9章進一步將天然藥物產物技術及工藝延伸到天然產物制造的工程及產業(yè)范疇。
1 緒論
1.1 天然產物技術概述
1.1.1 天然產物的起源及發(fā)展
1.1.2 天然產物分類及特點
1.1.3 天然產物制備技術與工程
1.2 天然產物產業(yè)興起與國內外現狀
1.2.1 天然產物產業(yè)的發(fā)展歷史
1.2.2 天然產物產業(yè)及市場的國內外現狀
1.3 天然產物的工業(yè)開發(fā)
1.3.1 天然產物生產工藝的開發(fā)
1.3.2 天然產物的中試研究及單元操作
1.4 天然產物工業(yè)中的綠色開發(fā)、綜合利用與可持續(xù)發(fā)展
1.4.1 天然產物綠色開發(fā)的原則與途經
1.4.2 天然產物的綜合利用與可持續(xù)發(fā)展
1.5 天然產物技術的發(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)的實用化
1.5.3 基于生物技術的天然產物技術研究
2 常用天然產物制備技術、工藝與設備
2.1 概述
2.1.1 天然產物的制備技術、工藝以及工程的基本概念
2.1.2 天然產物提取的一般工藝過程
2.2 原料預處理技術、工藝與設備
2.2.1 原料的基本形態(tài)及特點
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 常用天然產物提取技術、工藝與設備
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
2.4 天然產物分離技術、工藝與設備
2.4.1 絮凝與沉淀法
2.4.2 液液萃取法
2.4.3 結晶法
2.4.4 膜分離
2.4.5 大孔吸附樹脂分離純化
2.4.6 色譜技術的類型及特點
2.4.7 制備色譜技術
2.4.8 分子蒸餾
2.5 生物技術、工藝與設備
2.5.1 微生物發(fā)酵
2.5.2 植物細胞培養(yǎng)
2.5.3 酶工程
2.6 天然產物制備的濃縮及干燥
2.6.1 蒸發(fā)濃縮
2.6.2 產品的干燥
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構類型
3.1.2 植物活性成分開發(fā)現狀
3.2 植物活性成分的結構及理化性質
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 神經系統(tǒng)活性
3.3.7 抗病毒活性
3.3.8 毒性
3.4 制備技術及工藝實例
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 動物活性成分及其制備
4.1 概述
4.2 動物活性成分的分類
4.2.1 氨基酸、多肽、蛋白質與酶類
4.2.2 生物堿類
4.2.3 多糖類
4.2.4 脂質
4.2.5 萜類
4.2.6 甾體類
4.2.7 酚、酮、酸類
4.3 動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 ;撬岬闹苽
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、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體和菌核
5.3.2 固體發(fā)酵培養(yǎng)菌質
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物的工業(yè)化分離提取工藝
6 海洋藥物活性成分性質、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構分類及特點
6.1.3 海洋藥物活性成分的生物活性和利用價值
6.1.4 海洋藥物活性成分開發(fā)的歷史和現狀
6.1.5 展望
6.2 海洋藥物活性成分開發(fā)技術
6.2.1 海洋藥用資源的采集和預處理
6.2.2 海洋生物活性物質的提取、分離、純化技術
6.2.3 海洋藥物及保健品的制劑技術
6.2.4 海洋生物樣品的活性篩選技術
6.2.5 海洋生物資源綜合利用
6.3 海洋動物活性成分性質、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 甲殼動物類
6.4 海洋植物活性成分性質、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構改造的目的
7.3 常見的衍生化反應
7.3.1 水解反應
7.3.2 氧化還原反應
7.3.3 糖基化(成苷)反應
7.3.4 酯化(酰化)反應
7.3.5 鹵代反應
7.3.6 縮合反應
7.3.7 醚化反應
7.3.8 重排反應
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 基本調控機制
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 植物細胞培養(yǎng)
8.2.3 異源生物轉化
9 天然產物制備工程及其設計
9.1 天然產物制備工程
9.1.1 天然產物制備工程的內容及作用
9.1.2 天然產物生產的質量管理與控制
9.1.3 天然產物生產的自動化控制
9.2 天然產物制備工程設計概述
9.3 設計內容、階段與規(guī)劃
9.3.1 天然產物制備工程設計的主要內容
9.3.2 天然產物制備工程設計的過程點階段
9.4 工藝與設備設計
9.4.1 工藝流程設計
9.4.2 工藝設備設計
9.4.3 車間布置設計
9.4.4 管道設計
9.4.5 安全與防護設計
9.5 潔凈廠房設計
9.5.1 潔凈廠房的環(huán)境控制
9.5.2 潔凈廠房對設施的要求
9.5.3 潔凈廠房的節(jié)能設計
9.6 非工藝設計
9.6.1 土建設計
9.6.2 給排水設計
9.6.3 采暖通風設計
9.7 CMP設計審核
9.7.1 GMP設計審核的作用及流程
9.7.2 GMP設計審核
9.8 天然產物生產工廠的設計示例
9.8.1 設計依據
9.8.2 生產工藝的設計
9.8.3 總平面設計與車間平面設計
9.8.4 技術經濟分析