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天然物和我们的生活息息相关，举凡日常生活中所使用的化妆品、食品添加剂、药物等，许多都源自于自然界的天然物质。天然成分或者天然产物种类繁多，不外乎源自于动物、植物、海洋生物、微生物、矿物。在众多天然物来源中，以植物萃取物的应用范围最广，本书撰写的重点着重在植物萃取物的来源。

　　本书是针对化妆品科系设计的中高阶课程易，亦可作为生物技术、医学、药学等科系的专业教材，也可作为化妆品制造企业人员的参考用书。在本书编排架构上，先针对「天然物的定义、应用及分类」进行说明，引导读者认识天然物。接着介绍「天然物在萃取及分离」的重要方法，让读者了解如何从植物中萃取和分离天然物。最后，针对天然植物或中草药之有效二次代谢成分（三萜皂苷、甾体皂苷、香豆素、黄酮类化合物、类萜化合物、木脂素、鞣质、萜类化合物及生物硷等等）的结构及分类、物质特性、分离与萃取及具有代表性的有效成分进行介绍。《天然物概论》一书，有助于您具备天然化学成分之基础知识及应用于化妆保养品活性成分配方或其他健康概念产品。
 

结构工程的基石：先进材料与计算力学 本书聚焦于现代结构工程领域的前沿进展，深度剖析支撑当代基础设施建设与未来城市发展的关键理论与技术。 它并非一部传统意义上的材料学或力学教科书，而是致力于搭建起理论基础与工程实践之间的桥梁，尤其侧重于那些对结构性能、安全性和可持续性产生决定性影响的先进概念。 第一部分：高性能结构材料的革命 本部分系统梳理了自二十世纪中叶以来，结构工程领域所经历的材料科学的深刻变革。我们不再满足于传统钢筋混凝土或标准型钢，而是深入探讨了赋予结构前所未有的韧性、耐久性和功能性的新型材料体系。 1.1 超高性能混凝土（UHPC）的微观结构与宏观性能 详细阐述了UHPC的材料组成，重点剖析了其极低的孔隙率和纤维增强机制如何赋予其卓越的抗压强度（可达150 MPa以上）和显著的延展性。章节涵盖了从矿物掺合料（如硅灰、高炉矿渣）的选择到纤维类型（钢纤维、聚合物纤维）的优化，以及不同养护条件对材料性能演化的影响。特别关注UHPC在复杂受力下的本构关系建模，以及其在预应力构件、薄壁结构和抗爆结构中的具体应用案例分析。 1.2 先进钢材与耐候性合金 本章深入研究了现代工程钢材的发展脉络，从高强度低合金钢（HSLA）到相变诱发塑性钢（TRIP钢）和马氏体钢（Martensitic Steel）。详细解析了这些钢材内部的晶体结构变化、相变过程以及其对屈服强度、韧性转变温度（DBTT）的影响。此外，对耐腐蚀性合金，如双相不锈钢（Duplex Stainless Steel）和耐候钢（Weathering Steel）的腐蚀机理、表面氧化膜的形成与保护作用进行了细致的探讨，强调了在海洋环境和高湿度地区结构设计中的选材原则。 1.3 智能与自修复材料的兴起 这是结构工程领域最具颠覆性的章节之一。我们探讨了将传感、响应和自我修复功能集成到结构材料中的最新研究成果。内容包括：形状记忆合金（SMA）在主动控制和被动减震系统中的应用原理；基于微胶囊技术和细菌诱导的钙化过程的结构自修复机制的化学动力学分析；以及光纤光栅传感器与复合材料的集成，实现对结构内部应力场和损伤的实时监测。本章强调了这些智能材料如何从根本上改变结构全生命周期的管理策略。 第二部分：计算力学与结构分析的演进 本部分将重点放在了描述和预测复杂结构行为所依赖的数学工具和数值方法上。随着计算能力的飞速提升，传统的线性分析方法已不足以应对现代工程中遇到的非线性和多物理场耦合问题。 2.1 有限元法（FEM）的高级应用与挑战 对标准线性有限元框架进行了回顾，随后重点转向了非线性分析的复杂性。深入剖析了材料非线性（如塑性、蠕变、疲劳累积）和几何非线性（大变形、接触问题）的数值实现。详细介绍了单元选择的策略（如常应变单元的奇异性、高阶单元的优势），以及收敛性问题（如牛顿-拉夫逊迭代法的稳定性、弧长法在极限点处的应用）。本章特别强调了在分析复合材料层合板和裂纹扩展问题时，如何选择合适的本构模型和单元技术（如XFEM——扩展有限元法）。 2.2 结构动力学与主动/被动控制 本章全面覆盖了结构在时变载荷作用下的响应分析。从自由振动、模态分析到随机振动理论，确保读者对结构的固有特性有清晰的认识。核心内容聚焦于先进的振动控制技术： 被动控制： 针对粘滞阻尼器、粘弹性阻尼器和调谐质量阻尼器（TMD）的等效力学建模，及其在降低高层建筑风振响应中的优化设计。 主动控制： 探讨基于传感器反馈的力/位移控制系统，包括反馈控制器的设计（如LQR最优控制理论在结构控制中的应用），以及对半主动控制系统（如电流控制的磁流变阻尼器MRD）的建模与仿真。 2.3 多场耦合与损伤力学 这是理解复杂环境（如火灾、地震、极端温度）下结构行为的关键。本部分详细介绍了热-力耦合分析（Thermo-Mechanical Coupling），特别是混凝土在高温下的材料退化模型。此外，对断裂力学进行了深入的拓展，从经典的应力强度因子理论过渡到能量释放率方法（如J积分）。重点讨论了疲劳裂纹扩展的Paris-Erdogan定律的修正形式，以及如何利用内聚力模型（Cohesive Zone Model, CZM）来模拟界面分离和材料层间的脱层现象，这在分析复合材料结构和焊接接头失效时至关重要。 第三部分：可持续性与结构优化设计 本部分将理论与工程实践导向未来，关注如何在满足严格安全标准的同时，最大限度地减少结构对环境的影响，并提高其经济效率。 3.1 结构全生命周期评估（LCA）与绿色设计 系统介绍LCA方法论在结构工程中的应用，从原材料的开采、运输、施工、运营维护直至最终拆除的各个阶段，量化结构的环境足迹（如碳排放、能源消耗）。探讨了如何利用低碳胶凝材料替代传统水泥，以及推广使用可回收和高再利用价值的结构构件的设计策略。 3.2 拓扑优化与参数化设计 介绍先进的结构优化算法，如基于密度的拓扑优化（Topology Optimization）和形貌优化（Shape Optimization）。通过数值迭代过程，自动确定材料的最佳分布，以最小化结构自重或应变能，同时满足预设的载荷和刚度约束。重点讨论了如何将优化结果转化为可施工的几何形态，并探讨了增材制造（3D打印）技术对复杂优化结构实现的潜在推动作用。 3.3 韧性化设计（Resilience Engineering） 超越传统的“抗力”设计，韧性化设计关注结构在遭受极端事件后快速恢复其核心功能的“快速响应”能力。本章分析了冗余度、可修复性、分散性和适应性等韧性指标，并探讨了在地震和风灾设计中，如何通过选择具有高恢复潜力的连接节点和模块化设计，来量化和提高结构的整体韧性水平。 --- 本书的读者群体 主要面向结构工程、土木工程、材料科学等相关专业的研究生、博士生以及寻求专业知识更新的资深工程师和研究人员。它要求读者具备扎实的结构力学和材料力学基础，旨在引导他们进入当前学术和工业界研究的最前沿领域。本书的深度和广度，确保了它能成为理解和推动现代结构工程技术发展的必备参考资料。

作者简介

张效铭

　　现职
　　大同大学生物工程系博士后研究员

　　学历
　　大同大学生物工程所博士

　　经历
　　台北城市科技大学生物技术系兼任助理教授
　　东方设计学院化妆品应用及管理系兼任助理教授
　　台北城市科技大学化妆品应用及管理系兼任助理教授
 

作者序

第一章 绪论   
第一节　天然物的定义
第二节　天然物的应用
第三节　天然物的生物合成
第四节　天然物成分的分类

第二章 天然有效成分的萃取及分离   
第一节　天然物有效成分的萃取方法
第二节　天然物有效成分的分离方法
第三节　天然物有效成分的干燥方法

第三章 糖及糖苷   
第一节　糖的分类
第二节　糖的物质特性
第三节　糖的萃取分离
第四节　具有代表性的糖

第四章 皂类化合物   
第一节　皂类化合物
第二节　三萜皂
第三节　甾体皂

第五章 甾体类化合物   
第一节　甾体化合物的分类
第二节　甾体化合物的物质特性
第三节　甾体激素及胆汁酸
第四节　强心

第六章 黄酮类化合物   
第一节　结构与分类
第二节　黄酮化合物的物质特性
第三节　黄酮化合物的萃取分离
第四节　黄酮化合物的应用

第七章 香豆素和木脂素   
第一节　香豆素
第二节　木脂素

第八章 类化合物   
第一节　类化合物的分类
第二节　类化合物的物质特性
第三节　类化合物的萃取分离
第四节　代表性的类天然物

第九章 生物硷类化合物   
第一节　生物硷的分类
第二节　生物硷的物质特性
第三节　生物硷的萃取与分离
第四节　具代表性的生物硷

第十章 类及挥发油类化合物   
第一节　类化合物的分类
第二节　类化合物的物质特性
第三节　类化合物的萃取分离
第四节　挥发油

第十一章 其他类型天然产物   
第一节　有机酸
第二节　鞣质
第三节　胺基酸、蛋白质和
第四节　植物激素、昆虫激素和农用天然产物
第五节　海洋天然产物

附　录 天然物有效成分的萃取与分离技术   
单元一：回流萃取技术
单元二：超音波萃取技术
单元三：微波萃取技术
单元四：超临界流体（SFE）萃取分离法
单元五：溶剂萃取分离技术
单元六：大孔吸附树酯分离技术
单元七：两水相萃取分离法
单元八：薄膜分离技术
单元九：超过泸技术
单元十：浓缩技术
单元十一：喷雾干燥技术
单元十二：冷冻干燥技术330
索　引   
 

作者序

　　天然物和我们的生活息息相关，举凡日常生活中所使用的化妆品、食品添加剂、药物等，许多都源自于自然界的天然物质。虽然化学工业进步，使人们可借由化学合成大量制造生活必需品，但伴随着技术发展，也逐渐意识到化学品对人类所造成的负面影响。在受到崭新健康生活方式的引导、对化学药物的反弹以及对于基因改造产品的反抗等市场需求因素的影响，使得强调对人体自然无害之「天然萃取产品」，在全球市场上逐渐走红。天然萃取物的应用广泛，可以作为食品、化妆品及清洁用品、药品的原料。天然成分或者天然产物种类繁多，不外乎源自于动物、植物、海洋生物、微生物、矿物。在众多天然物来源中，以植物萃取物的应用范围最广，故本书撰写的重点着重在植物萃取物的来源为主。

　　本书是接续化妆品相关科系的基础课程，系针对化妆品科系设计的中高阶课程。本书同时可以做为生物技术、医学及药学科系的专业教材，亦可以做为化妆品生产企业制造人员的参考用书。在本书编排架构上，先针对「天然物的定义、应用及分类」进行说明，引导读者认识天然物。接着介绍「天然物在萃取及分离」的重要方法，让读者了解如何由天然物来源萃取和分离得到天然物。最后，针对天然植物或中草药之有效二次代谢成分（三萜皂苷、甾体皂苷、香豆素、黄酮类化合物、类萜化合物、木脂素、鞣质、萜类化合物及生物硷等）的结构及分类、物质特性、分离与萃取及具有代表性的有效成分，在各章节中逐一详细介绍。科学发展日新月异，资料之取舍难免有遗漏，尚祈国内外专家学者不吝指正。《天然物概论》一书有助于您具备天然化学成分之基础知识，并应用于化妆保养品活性成分配方，或其他健康概念产品之技能。
 

第一章

绪　论

天然物和我们的生活息息相关，举凡日常生活中所使用的化妆品、食品添加物、药物等，许多都源自于自然界的天然物质。虽然化学工业的进步使人们可借由化学合成的技术大量制造生活必需品，但在意识到化学品对于人类所造成的负面影响后，及受到健康生活方式的引导、人们对化学药物的反弹，以及对于基因改造产品的反抗等市场需求因素的影响，使得强调对人体自然无害的「天然萃取产品」，渐渐在全球市场上走红。

第一节　天然物的定义

一、天然物的定义

（一）广义的定义

自然界的所有物质都应称为天然产物。天然萃取物应用于日常生活的例子非常多，而萃取物的来源也非常广泛，常见之天然萃取物及其来源如下：

• 动物来源之天然萃取物：透明质酸（玻尿酸）、胶原蛋白、明胶。
• 植物来源之天然萃取物：香料、色素、精油、植物激素。
• 海洋生物来源之天然萃取物：甲壳素、藻胶、胶原蛋白、DHA。
• 矿物来源之天然萃取物：矿物质。
• 微生物来源之天然萃取物：酵素、抗生素。

（二）狭义的定义

在化学学科内，天然产物专指由动物、植物及海洋生物和微生物体内分离出来的生物二次代谢产物，及生物体内源性生理活性化合物，这些物质也许只在一个或几个生物物种中存在，也可能分布极为广泛。

天然产物化学提以各类生物为研究对象，以有机化学为基础，化学和物理方法为手段，研究生物二次代谢产物的萃取、分离、结构、功能、生物合成、化学合成与修饰及其用途的一门科学，是生物资源开发利用的基础研究。目的是希望从天然物中获得医治严重危害人类健康之疾病的防治药物、医用及农用抗菌素，并开发高效低毒农药以及植物生长激素或其他具有经济价值的物质。

第二节　天然萃取物的应用

天然萃取物目前主要可作为食品、化妆品及清洁用品、药品的原料。在各种商品化的天然萃取产品中，其成分不外乎源自于动物、植物、海洋生物、微生物、矿物。

一、天然萃取物应用分析

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格非常具有辨识度，它不是那种冰冷、客观的陈述，而是充满了人文关怀和科学热情。作者在撰写时，仿佛是将自己对天然物世界的深厚感情融入其中，使得文字充满了生命力。我能够感受到作者在编写这本书时所付出的努力和心血，这种真诚的态度让我非常感动。例如，在描述某个具有特殊药用价值的天然物时，作者会加入一些关于这种植物在当地民间传说中的故事，或者关于发现这种植物的科学家的感人经历。这些细节的加入，让枯燥的科学知识变得有温度，也让我对这些天然物有了更深层次的理解和情感共鸣。我感觉这本书不仅仅是关于天然物的科学知识，更是一部关于探索、发现和对生命敬畏的赞歌。

评分☆☆☆☆☆

最让我印象深刻的是，作者在阐述科学原理时，总是能够巧妙地融入一些趣味性的内容。比如，在介绍某些天然物的特殊性质时，会讲述一些与之相关的神话传说或者民间故事，这些故事不仅增加了阅读的乐趣，还能够帮助我更深刻地理解该天然物的独特性。我记得有一个关于某种植物如何被发现具有神奇疗效的故事，情节曲折，引人入胜。这些故事性的元素，让原本可能枯燥的科学知识变得生动有趣，大大提升了阅读体验。它们就像是为严肃的科学研究披上了一层童话的外衣，但内核却依然是严谨的科学原理。这样的处理方式，让我在学习知识的同时，也能感受到科学的魅力和人文的温度，这对于我来说是非常宝贵的。

评分☆☆☆☆☆

让我感到惊喜的是，这本书的内容组织非常清晰，逻辑性极强。从宏观到微观，从历史到现代，每一个章节的过渡都非常自然。作者在开篇就设定了一个清晰的框架，然后循序渐进地展开，让读者能够逐步构建起对天然物世界的完整认识。在介绍某个大类天然物时，它会先给出这个大类的基本特征和重要性，然后细分到具体的子类，再深入到每个子类的代表性化合物。这种层层递进的讲解方式，让我很容易抓住重点，并且能够对不同类别的天然物有一个清晰的区分。而且，书中还使用了大量的图表和流程图，这些图表非常直观地展示了复杂的化学反应过程或者分类关系，极大地帮助了我理解和记忆。我特别喜欢那些结构式图，绘制得非常规范，让我能够清晰地看到每个分子的构造。这种清晰的结构和直观的图示，让我在阅读过程中很少感到迷茫，总能够跟上作者的思路。

评分☆☆☆☆☆

这本书的参考价值也非常高。书中引用了大量的文献和研究成果，并且在每章的结尾都列出了详细的参考文献列表。这对于想要进一步深入研究某个领域的读者来说，是非常有用的资源。我可以根据书中的线索，去查找相关的原始文献，获取更详细的信息。而且，书中对一些经典的研究成果也进行了深入的解读，让我能够理解这些成果是如何奠定该领域的基础的。我注意到，作者在引用文献时，非常严谨，并且对不同的观点也进行了客观的分析。这使得这本书不仅具有知识性，更具有学术的严谨性，是一本值得信赖的参考书。

评分☆☆☆☆☆

这本书在内容上的丰富程度，超出了我的预期。我原本以为它会是一个相对基础的入门读物，但没想到它深入探讨了许多非常细节的问题。例如，在分析某个天然产物的结构时，不仅仅是给出化学式，还会详细讲解其分析方法，如光谱学、色谱学等。对于一些复杂的生物合成路径，它也会给出清晰的图示和详细的步骤说明。而且，书中还涉及了许多最新的研究成果和发展趋势，让我了解到这个领域最新的动态。我甚至在书中看到了关于基因工程在天然物生产中的应用，这让我感到非常惊叹。这种内容的深度和广度，让我觉得即使是专业人士，也能从中获益匪浅。它不仅仅是提供基础知识，更是在拓展我的视野，让我对天然物世界有一个更全面的认识。

评分☆☆☆☆☆

从这本书中，我获得了一种全新的视角来看待自然界。它让我明白，我们身边看似普通的植物、微生物，甚至是动物，都蕴藏着无穷的宝藏。这些天然产物不仅仅是化学物质，它们是生命演化的智慧结晶，是生态系统中相互作用的媒介，更是人类健康和生活的重要来源。书中对天然物在医药、食品、化妆品等领域的广泛应用进行了详细的介绍，让我对这些日常用品的背后原理有了更深的理解。我开始重新审视那些我曾经忽视的植物，想象它们体内可能隐藏着哪些我们尚未发现的奇妙分子。这种视角上的转变，让我觉得对自然充满了敬畏和好奇，也更加珍惜身边的每一个生命。

评分☆☆☆☆☆

我在阅读过程中，最欣赏的一点是它所传达的知识的广度和深度。这本书并没有像许多同类书籍那样，仅仅停留在对某种特定天然产物的简单罗列，而是试图构建一个更为宏观和深入的认知体系。它不仅仅是介绍“有什么”，更重要的是解释“为什么”，以及“如何认识”。比如说，在介绍某些具有药用价值的天然物时，它会深入到其化学结构、生物合成途径，甚至作用机制的层面，让你理解这些物质是如何在生物体内发挥作用的。而且，它还会联系到这些天然物在不同文化、不同历史时期的应用，这就为知识增添了人文的维度，读起来就更有味道。我尤其喜欢那些关于天然物发现史的部分，很多故事都充满了传奇色彩，让我对前人的智慧和探索精神肃然起敬。它没有回避科学研究中的挑战和困难，而是以一种相对客观的态度，展现了科学家们是如何一步步揭开天然物的神秘面纱的。这不仅丰富了我的知识储备，更重要的是，它培养了我对科学探究过程的理解和欣赏。我感觉通过这本书，我不仅仅是在学习知识，更是在学习一种思维方式，一种认识世界和解决问题的角度。

评分☆☆☆☆☆

这本书在提供信息的同时，也激发了我极大的思考。它并没有给出所有问题的最终答案，而是留下了许多引人深思的空间。例如，在探讨某种天然物的生物活性时，它会列举不同的研究结果，并鼓励读者去思考这些结果之间的差异可能原因，以及未来研究的方向。它不仅仅是在传递“已知”的事实，更是在引导我们去探索“未知”的可能性。我经常在读完某个章节后，会不由自主地去联想，这些知识是否可以应用于其他领域，或者是否还有其他隐藏的价值。书中也提到了一些正在进行中的前沿研究，这让我对这个领域的发展充满了好奇。它让我意识到，我们对天然物的认识还远远不够，还有无数的秘密等待着我们去发掘。这种启发性，让我觉得这本书不仅仅是一本知识的载体，更是一本激发我求知欲的“启迪之书”。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计真的挺让我惊喜的，拿在手里沉甸甸的，封面采用的是一种哑光材质，摸上去有点像高级纸张的质感，不会轻易留下指纹。封面上的插画，虽然我不太确定具体是什么植物，但看起来非常有艺术感，色彩搭配也很和谐，没有那种廉价的印刷感。书脊的设计也很稳固，翻阅起来很顺畅，感觉这是一本可以陪伴我很久的书。刚开始翻阅的时候，就有一种被它所吸引的冲动。内页的纸张质感也相当不错，不是那种容易泛黄的劣质纸，白度适中，摸起来也比较厚实，即使是长期翻阅，也不用担心它会变得皱巴巴的。排版方面，字体大小适中，行间距也恰到好处，长时间阅读眼睛不会觉得疲劳。每章的开头都有一个小引文或者小故事，这一点我很喜欢，它能够快速地将我带入到本章的主题中，而不是一开始就面对枯燥的理论。甚至在章节之间，还穿插了一些精美的插图，这些插图的细节处理得非常到位，不是那种敷衍了事的图，很多甚至可以单独拿出来当作艺术品欣赏。封底的介绍语也写得很吸引人，没有过于夸张的宣传，而是用一种相对沉静但充满内涵的语言，勾勒出了这本书的内容大致方向，让我对即将展开的阅读之旅充满期待。它给我的第一印象就是一本非常用心制作的书，从外到内都透着一股认真的劲儿。

评分☆☆☆☆☆

这本书的叙述风格也令我印象深刻。它不像我之前读过的一些学术专著那样，语言晦涩难懂，充满了专业术语，让人望而生畏。相反，这本书的语言非常平实，甚至可以说是通俗易懂。作者在讲解复杂的概念时，总是能够找到恰当的比喻或者类比，让一些原本抽象的概念变得生动形象。例如，在解释某个化合物的立体化学时，作者就用到了“左手和右手”的比喻，一下子就让我这个非专业人士明白了其中的道理。而且，书中还穿插了一些小故事和案例，这些故事都非常有启发性，让我能够更好地理解理论知识的实际应用。我记得其中有一个关于某种植物如何被古代文明用于治疗疾病的例子，让我对古人的智慧感到由衷的赞叹。这种叙述方式，让阅读过程变得轻松愉快，仿佛是在和一位博学的朋友聊天，而不是在枯燥地啃一本教科书。即使我遇到一些不太熟悉的领域，也不会感到沮丧，因为作者总是能够引导我一步步地理解。