時間:2022-12-19 03:01:54
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇提取工藝論文,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
1.1儀器日本島津高效液相色譜儀(N2000色譜工作站);UV-1700紫外分光光度計(日本島津公司);超聲波發生器(昆山市超聲儀器有限公司);HHSY21-Ni4-C型電熱恒溫水浴鍋(北京長源實驗設備廠)。
1.2材料飛蓬干燥全草(采自長白山,經長春中醫藥大學鄧明魯教授鑒定);野黃芩苷對照品,蘆丁標準品(供含量測定用)購于中國藥品生物制品檢定所;其余試劑均為分析純。
2方法與結果
2.1飛蓬總黃酮含量測定
2.1.1對照品溶液制備精密稱取干燥至恒重的無水蘆丁對照品5.05mg置于25ml容量瓶中,加適量70%的乙醇超聲處理5min,用乙醇定容至刻度,搖勻,得濃度為0.202mg/ml的對照品儲備液。
2.1.2供試品溶液制備精密稱取樣品干燥粉末1g,置于50ml容量瓶中,加適量70%的乙醇超聲處理5min,用乙醇定容至刻度,搖勻,作為供試品液。
2.1.3測定波長選擇精密吸取蘆丁對照品溶液0.5ml和樣品溶液1ml于具塞試管中,精密加入5%亞硝酸鈉溶液0.3ml,搖勻,放置6min,再加入10%硝酸鋁0.3ml,搖勻,放置6min,加4%NaOH溶液4ml,用70%的乙醇定容至10ml,搖勻,放置10~15min。以相同試劑為空白。在400~900nm波長范圍內掃描,記錄最大吸收波長為510nm,見圖1。
圖1蘆丁和飛蓬樣品最大吸收波長圖
2.1.4標準曲線制作精密吸取標準蘆丁溶液0.0,0.5,1.0,2.0,3.0,4.0,5.0ml分別加入6支具塞試管中,按照“2.1.3”項操作,于510nm處測定吸光度。并以吸光度(A)為縱坐標,蘆丁對照品溶液濃度(C,mg/ml)為橫坐標,繪制標準曲線,得回歸方程:A=11.227C-0.013,r=0.9999(n=6),見圖2。結果表明:在0.101~1.01mg范圍內蘆丁對照品顯色后的吸光度與濃度呈良好線性關系。
圖2蘆丁標準曲線圖
2.1.5供試品含量測定取供試品溶液0.2ml于具塞試管中,按照“2.1.3”項下操作,于510nm處測定吸光度,然后根據線性方程計算其總黃酮的含量。
2.2飛蓬燈盞乙素含量測定
2.2.1色譜條件ChmmasilC18柱(5μm,4.6mm×150mm);測定波長λ=335nm(依衛生部頒發的藥品標準);流動相:甲醇-0.1%磷酸(40:60);流速1.0ml/min。
2.2.2對照品溶液制備精密稱取野黃芩苷對照品1.05mg,置10ml容量瓶中,用甲醇溶解并定容至刻度,過濾,搖勻,制成濃度為0.105mg/ml的標準儲備液。
2.2.3供試品溶液制備精密稱取樣品干燥粉末1g,置于50ml容量瓶中,用甲醇溶解并定容至刻度,過濾,搖勻,作為供試品液。
2.2.4標準曲線制作精密量取對照品溶液2,4,6,8,10,12,14,16μl注入液相色譜儀,測定野黃芩苷色譜峰的面積。并以吸收峰面積(A)為縱坐標,進樣量(C,μg)為橫坐標,繪制標準曲線,得回歸方程:A=1359349.2409C-68257.6517,r=0.9999(n=8),結果表明野黃芩苷濃度在0.21~1.68μg范圍內與峰面積具有良好的線性關系。
2.2.5供試品含量測定精密吸取對照品溶液與供試品溶液各10μl,注入液相色譜儀,測定,即得,見圖3。
2.3.1提取溶劑的優選稱取100g飛蓬,分別加入14倍量不同的提取溶劑,80℃水浴恒溫提取2h,抽濾,定容,分別按“2.1”測定總黃酮含量,按“2.2”項中方法測定燈盞乙素含量,結果見表1。表1不同提取溶劑的總黃酮和燈盞乙素含量
從表1可知,堿液提取雖然得膏率很高,但是總黃酮和燈盞乙素含量低,且堿液提取加熱容易破壞黃酮類化合物的母核。用水和乙醇作為提取溶劑,雖然得膏率相同,但是水提取的總黃酮和燈盞乙素含量較低,且由于其極性大,易把蛋白質、糖類等溶于水的成分浸提出來,使得提取液存放時,易腐敗變質。乙醇提取的總黃酮和燈盞乙素含量高,因此為這3種溶劑中的最佳提取溶劑。下面的實驗均采用乙醇作為提取溶劑,分別選取乙醇浸漬法、滲漉法、回流提取法、索氏提取法、超聲波法進行提取。
2.3.2提取方法的優選稱取100g飛蓬,分別選取乙醇浸漬法、滲漉法、回流提取法、索氏提取法、超聲波法進行提取,提取液抽濾,定容,分別按“2.1”項中方法測定總黃酮含量,按“2.2”項中方法測定燈盞乙素含量。不同方法提取的飛蓬總黃酮和燈盞乙素含量測定結果見表2。表2不同提取方法的總黃酮和燈盞乙素含量
經過實驗證明,不同提取方法直接影響著醇提工藝中的總黃酮和燈盞乙素的測定結果。綜合考慮,用回流法提取飛蓬中的總黃酮和燈盞乙素是比較合適的方法。為此,設計正交,進一步優化采用乙醇回流法進行提取的最佳醇提工藝。
2.3.3正交實驗法優選飛蓬乙醇回流提取工藝根據實際情況,選擇乙醇濃度、溶媒量、提取時間、提取次數作為考察因素,每個因素選擇3個水平,因素水平表見表3。表3正交實驗設計因素水平按均勻取樣的規則取飛蓬100g,按L9(34)正交實驗表安排實驗,每組兩次平行實驗,以總黃酮和燈盞乙素含量為評價指標,測定結果取平均值。結果見表4。表4正交實驗方案與結果表5方差分析
以總黃酮提取率為考察指標,直觀分析結果表明A2>D3>C1>B2;以燈盞乙素提取率為考察指標,直觀分析結果表明A2>D3>C3>B3,方差分析(表5)結果表明A因素和D因素對總黃酮及燈盞乙素的提取均具有顯著性影響,而B因素及C因素對提取結果沒有影響,為了節省時間和能源,最終確定工藝條件為A2B1C1D3,即以70%乙醇回流提取3次,1h/次,加醇量為每次14倍量。
2.4驗證實驗稱取藥材按最佳工藝進行驗證實驗,結果表明總黃酮和燈盞乙素含量與正交實驗結果吻合,取得較好的結果,說明該工藝可行。
3討論[4]
目前,提取工藝篩選試驗中常用化學法、生物學法及有效浸出物綜合評價的方法,因此實驗中僅用一種評價指標篩選提取工藝條件往往不夠全面。而且飛蓬中含有多種黃酮類化合物,采用紫外分光光度法測得結果通常是總黃酮的含量,并不能準確反映燈盞乙素的含量,本實驗經研究建立了燈盞乙素含量測定的HPLC法,提高了準確度,穩定可靠。
在實驗中,曾試用了甲醇-0.5%磷酸溶液(45∶55)、甲醇-1%磷酸溶液(35∶65)、乙腈-1%冰醋酸(25∶75)為流動相條件,經反復比較,以正文所選流動相重復性最佳,出峰時間較快,峰形尖銳、對稱,且燈盞乙素主峰與雜質峰明顯分離。
通過L9(34)正交實驗,最終確定了飛蓬中總黃酮和燈盞乙素醇提工藝的最佳條件,并通過驗證實驗證明該工藝,穩定可靠,有效富集了飛蓬中總黃酮和燈盞乙素的含量,為進一步開發飛蓬中總黃酮有效部位奠定基礎。
【參考文獻】
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[2]吉林省中醫中藥研究所,長白山自然保護區管理局,東北師范大學生物系.長白山植物藥志[M].長春:吉林人民出版社,1982:1177.
[3]胡宇慧,張浩,張志鋒.飛蓬屬多種植物的化學成分含量研究[J].藥物分析雜志,2005,25(1):21.
[4]謝秀瓊.中藥新制劑開發與應用[M].北京:人民衛生出版社,2000:14.
高效液相色譜儀:LC-6AHPLC(SCL-6A系統控制器,LC-6A恒流泵,SPD-6AC紫外檢測器,威瑪龍色譜工作站);KQ218型超聲清洗器(昆山市超聲儀器有限公司);AR2140型電子分析天平(上海奧豪斯公司)。
所有中藥材由安徽省亳州市藥材總公司提供,均符合《中國藥典》2005版及相關地方標準;黃芩苷和丹酚酸B對照品由中國生物制品檢定所提供,批號分別為110715-200212和111562-200302,供含量測定用。
甲醇、乙腈為色譜純,其它試劑均為分析純。
2方法與結果
2.1醇提工藝條件的優化以藥材黃芩中有效成分黃芩苷的提取轉移率和提取液的出膏率作為測定指標,采用正交實驗的方法對乙醇提取工藝進行了優選。
2.1.1醇提液中黃芩苷的測定方法色譜條件:色譜柱為DiomandTM(200mm×4.6mm,5μm);流動相為甲醇-水-磷酸(47∶53∶0.1);紫外檢測波長280nm;柱溫為室溫;流速1ml/min;進樣量:10ml[1]。在上述色譜條件下供試品溶液中黃芩苷能與其它組分達到基線分離。
2.1.2因素水平表的設計與正交實驗取影響該提取過程的4個主要因素:乙醇濃度、溶媒量(加水倍量)、提取次數、提取時間,按L9(34)正交實驗表進行實驗,每個因素設計3個水平。因素水平表見表1。結果見表2。
表1醇提工藝的因素水平(略)
表2黃芩等醇提工藝正交實驗及結果(略)
*綜合評分為出膏率+提取率
結果分析:各因素水平之間的極差大小依次為A>D>B>C,表明乙醇濃度對實驗結果影響最大,其次是煎煮次數、溶劑用量,提取時間對實驗結果的影響最小,最佳條件為A1B3C2D3。但B3與B2相差極小,而若選擇B2可較B3節約資源,并減小需濃縮的藥液體積,大大節約能源,降低成本,故選擇A1B2C2D3作為提取過程的工藝參數。經3批驗證實驗,黃芩苷的提取率平均為95.51%,出膏率的平均為17.01%,表明該工藝基本合理可行。
2.2水提醇沉工藝的優化以藥材丹參中有效成分丹酚酸B的提取轉移率和提取液的出膏率作為評價指標,采用正交實驗的方法對水煎煮的提取工藝進行優化。
2.2.1水提液中丹酚酸B的測定方法色譜條件:色譜柱為DiomandTM(200mm×4.6mm,5μm);流動相為甲醇-乙腈-水-甲酸(30:10∶58∶2);紫外檢測波長286nm;柱溫為室溫;流速1ml/min;進樣量10μl。在上述色譜條件下供試品溶液中丹酚酸B能與其它組分達到基線分離。
2.2.2水提過程因素水平的選擇及統計結果取影響水提取工藝的3個主要因素:水的用量、提取次數、提取時間,按L9(34)正交實驗表進行實驗,每個因素設計3個水平。因素水平見表3,結果見表4,方差分析見表5。
表3丹參等水提工藝因素水平(略)
表4丹參等L9(34)水提工藝正交實驗及結果(略)
*綜合評分為出膏率+提取率
表5丹參等水提工藝實驗結果的方差分析(略)
結果分析:由表4數據可以看出,各因素對實驗影響的大小依次為C>B>A,即煎煮次數影響最大,其次為煎煮時間,最小為加水量。由表5可以看出,影響因素A和B影響不顯著,C因素影響較顯著,最佳實驗條件為A3B2C3,但A3與A2相差較小,而若選擇A2可較A3少節約水資源,并減小需濃縮的藥液體積,大大節約能源,降低成本,節省時間,故應選擇A2B2C3,即正交表實驗,丹酚酸B的提取率平均為91.36%,出膏率平均為20.37%,表明該工藝基本合理可行。
2.2.3醇沉工藝因素水平表的設計取影響該過程的3個主要因素:浸膏相對密度、醇沉液的乙醇濃度、醇沉時間,按L9(34)正交實驗表進行實驗,每個因素設計3個水平。因素水平表見表6,結果見表7~8。
表6丹參等醇沉工藝因素水平(略)
表7丹參等醇沉工藝正交實驗及結果(略)
丹酚酸B轉移率=醇沉后丹酚酸B含量醇沉前丹酚酸B的含量×100%
雜質去除率(%)=醇沉前的固體量-醇沉后的固體量醇沉前的固體量×100%
綜合評分(%)=丹酚酸B的轉移率+雜質去除率
表8丹參等醇沉工藝實驗結果的方差分析(略)
結果分析:各因素對實驗影響的大小依次為C>A>B,即醇沉時間影響最大,其次為浸膏密度,最小為乙醇濃度,最佳實驗條件為A3B2C1,但B1與B2相差極小,而若選擇B1可較B2則乙醇的用量減少,并減小需濃縮的藥液體積,大大節約能源,降低成本,節省時間,而且由方差分析結果可知,3個因素均影響不顯著,故應選擇A3B1C1,即:醇沉前的浸膏相對密度為1.20,醇沉后乙醇濃度為60%,醇沉時間為12h。經3批驗證實驗,丹酚酸B的轉移率平均為91.60%,雜質去除率的平均為41.42%,表明該工藝參數基本合理可行。
3討論
本品為中藥復方制劑,藥味多,成分復雜。根據各藥材的理化性質,將22種藥材分成3部分,分別采用醇提、水提醇沉的提取方法。
通過正交優化實驗,以有效成分轉移率和出膏率為評價指標,確定了最佳工藝參數。經過3批驗證實驗,結果合理可行,且可控性強。
【參考文獻】
關鍵詞:番茄紅素;文獻;計量分析
番茄(LycopersiconesculentumMill)又名西紅柿、番柿、洋柿子等,原產于南美西部高原,屬喜溫性蔬菜。它既可作菜熟食,又可當作水果生吃,味道甜中微酸,望之生津止渴,食之沁人脾胃,是我國人民普遍喜食的蔬菜之一[1-2]。
番茄成分很多,如番茄紅素、糖、維生素A、B、C、D以及有機酸和酶等。最近幾年番茄紅素(Lycopene)引起了人們越來越多的興趣。番茄紅素最早從番茄中提取出來,是一類非常重要的類胡蘿卜素,主要存在于番茄、南瓜、西瓜、柿子、桃、芒果、葡萄、草莓、柑桔等果實中。研究發現,番茄紅素具有優越的生理活性,可高效猝滅單線態氧、清除自由基、防止脂質過氧化、保護機體免受損傷,其抗氧化性在類胡蘿卜素物質中最強。它不僅具有抗癌防癌,預防心腦血管疾病、防止動脈硬化、抗腫瘤等功效,還可增強人體免疫系統以及延緩衰老。
筆者對我國近年出版的研究番茄紅素的文獻,就其類型、年限分布、刊物分布等方面進行計量分析。目的是通過分析番茄紅素的研究文獻狀況,了解我國番茄紅素研究的主要特點和所處現狀。
1文獻收集
有關番茄紅素的文獻是在20__年2月在清華同方《中國期刊全文數據庫》以“番茄紅素”為篇名檢索所得。這些文獻反映了我國20__年以前番茄紅素研究的主要成就和趨勢,其內容包括綜合論述、基礎研究、提取制備研究、藥理研究、分析測定、開發應用。
2文獻分析
2.1番茄紅素研究總文獻量的分析
剔除非學術性論文,共收集1975年以來的中文期刊上有關番茄紅素的文獻284篇,年平均文獻量為10.9篇,對其所涉及的學科分別進行了統計。
由表1看出,基礎、藥理研究及制取工藝研究文獻所占比例較為均衡,分別為22.54、18.66、24.30,它們在番茄紅素研究中占了主要地位。
基礎研究的側重點在生物學,文獻量占基礎研究文獻量的48.4。對番茄紅素的穩定性研究的文獻也較多,文獻量占基礎研究文獻量的32.8,為番茄紅素的應用打下了良好的基礎。
表1番茄紅素文獻在各學科中的分布
研究方向
各項
數據
基礎研究
藥理研究
制取工藝
分析測定
產品開發
綜
述
總
計
生物學
穩定性
其
他
抗氧化
抗
癌
其
他
植物提取
人工合成
分支學科文獻量(篇)
31
21
12
20
13
20
60
9
--
--
--
--
文獻量(篇)
64
53
69
26
14
58
284
分支占該科
48.4
32.8
19.8
37.7
24.6
37.7
86.9
13.1
--
--
--
--
各科占總文獻
22.54
18.66
24.30
9.15
4.93
20.42
100
在提取制備工藝研究中,側重于從果實提取,多數研究有關提取效率的影響因素,如溫度、溶劑用量、提取時間等。在提取方法上,酶法提取法[3]、超臨界二氧化碳萃取法[4-7]、微波輻射萃取法[8]、超聲波萃取法[9]等提取工藝是近幾年發展起來的,從文獻內容看,這幾種新提取工藝已運用到番茄紅素的提取中,隨著技術的不斷發展,預計它們將取代傳統提取工藝,使提取效率達到更高的水平。人工合成番茄紅素的研究文獻很少,僅9篇。
2.2番茄紅素研究文獻的年限分布
表2顯示,80年代前共發表番茄紅素12篇,占總文獻量的4.23,主要研究方向是基礎研究;90年代共發表20篇,占總文獻量的7.04,主要研究提取制備工藝;進入21世紀后,文獻量逐年增加,尤其是近3年,文獻量呈直線上升趨勢。僅20__-20__年就發表文獻252篇,占總文獻量的88.73,為80年代的21倍多,內容側重于藥理研究與提取制備的新工藝研究。究其原因,人們對番茄紅素的保健功能得到了進一步的論證,尤其是抗癌防癌作用日益被國內外所認識并開始得到廣泛研究和開發。
表2番茄紅素研究文獻的年限分布
1975—1989年
1990—1999年
20__—20__年
文獻
數(篇)
占年代段百分比()
文獻
數(篇)
占年代段百分比()
文獻
數(篇)
占年代段百分比()
基礎研究
5
41.67
4
20.0
57
22.62
藥理研究
--
--
1
5.0
52
20.63
制取工藝
--
--
5
25.0
62
24.60
分析測定
6
50
1
5.0
19
7.55
產品開發
1
8.33
1
5.0
12
4.76
綜述
--
--
8
5.0
50
19.84
總文獻量(篇)
12
20
252
占總文獻百分比()
4.23
【關鍵詞】 膽樂化瘀片;,,正交設計;,,水提工藝;,,綠原酸,,,
摘要:目的探討膽樂化瘀片的水提工藝研究。方法在茵陳水提工藝研究中,以加水量,煎煮時間,煎煮次數為因素,各取3個水平,以干膏收率,綠原酸的含量為評價指標,進行L9(34)正交實驗,篩選最佳工藝條件。結果最佳水提工藝為加8倍水,提取3次,1 h/次。結論該制劑水提工藝合理可行,有很好的重現性。
關鍵詞:膽樂化瘀片; 正交設計; 水提工藝; 綠原酸
Study on the Water Extracting Technology of Danlehuayu Tablets
Abstract:ObjectiveTo study the water extracting technology of Danlehuayupian Tablets.MethodsThree factors were selected in this water extraction process ,including the water volume,the time of decocting and the times of decocting.Each factor selected 3 different levels. And the content of chlorogenic acid,the dried decoction rate being as index, an orthogonal experiment of L9(34)was conducted to find the optimal water extraction condition.ResultsThe result showed that the optimum extracting condition was that water of eight times the amount as much as the medicinal materials was added to the the medicinal materials to decoct 3 times, each time boiling for 1h.ConclusionThe decocting technology is reasonable and practicible,with good reproducibility.
Key words:Danlehuayupian Tablets; Orthogonal design; Decocting technology; Chlorogenic acid
膽樂化瘀片是由茵陳、廣金錢草、大黃等多味中藥組成的治療肝膽疾病的復方制劑,臨床上主要用于膽石癥、膽道術后綜合癥、急、慢性膽囊炎。其中茵陳是君藥,論文對該制劑水提取工藝進行了研究。
1 儀器與材料
Waters 515 高效液相色譜儀;Water 515 二元泵;超聲震蕩器(上海超聲儀器廠);METTLER TOLEDOAT201型十萬分之一分析天平(梅特勒-托利多儀器上海有限公司);硅膠G(青島海洋化工);硅膠H(青島海洋化工);綠原酸對照品(中國藥品生物制品鑒定所);其余所有試劑為分析純。
2 方法
2.1 藥材吸水量的測定按處方比例稱取茵陳、廣金錢草、烏梅、枳殼加適量水冷浸,每隔30 min觀察1次,直至藥材不再吸水為止,共冷浸2 h達吸水飽和。故確定冷浸時間為2 h。將吸水飽和后的藥材加熱煎煮1 h,求得藥材吸水量為藥材量的2.3倍。
2.2 煎煮條件篩選加水量、煎煮時間、煎煮次數3項為影響提取的主要因素,各取3個水平,進行L9(34)正交實驗,篩選最佳工藝條件。結果見表1。
表1 煎煮工藝條件正交實驗(略)
2.3 樣品制備依處方比例稱取茵陳、廣金錢草、烏梅、枳殼各125 g,按正交實驗條件進行水提(煎煮前加水冷浸2 h,第1次加水按藥材吸水量多加水2.3倍),藥液用300目濾布濾過,濾液濃縮并定容到100 ml(1.25 g生藥/ ml)。
2.4 干膏收率測定精密量取以上樣品液25 ml,分別置于已恒重的蒸發皿中,水浴蒸干,殘渣于105℃干燥3 h,取出,置干燥器中放置30 min,稱重,計算干膏收率。結果見表2。
表2 煎煮工藝條件正交實驗(略)
2.5 綠原酸含量測定
2.5.1 色譜系統與系統適用性實驗色譜柱INERTSIL HPLC COLUMN(4 μm,4.6 mm×250 mm); 甲醇∶水∶冰醋酸(22∶78∶1)為流動相,檢測波長為328 nm,流速為1.0 ml/min,柱溫為30℃,檢測系統為Waters2487紫外檢測器。
2.5.2 對照品溶液的制備精密稱取綠原酸對照品1.16 mg,加甲醇定容至25 ml。
2.5.3 供試品溶液的制備取樣品粉末(過1號篩)1 g,精密稱定,置干燥具塞三角瓶中,準確加入50.00 ml甲醇,超聲提取30 min ,冷卻,加甲醇調至刻度,搖勻,用微孔濾膜濾過,即得。
2.5.4 標準曲線的繪制分別吸取2.5.2項下的綠原酸對照品溶液4,6,8,10,12 μl注入液相色譜儀,測定峰面積值,以進樣量為橫坐標(x),峰面積為縱坐標(y),得回歸方程: y=82 278.75x-86 712,r=0.999 8。綠原酸濃度在0.185 6~0.556 8 μg內與峰面積呈良好的線性關系。
3 結果
3.1 正交實驗結果 見表3~4。由直觀分析可知,影響提取效果因素順序為:提取次數>提取時間>加水量,以提取次數影響最大。經方差分析,加水量,提取時間對提取效果無顯著性影響,提取次數則有非常顯著性影響。可見,提取最佳工藝為A3B2C3。鑒于提取時間對提取效果無顯著性影響,因此為降低成本,節約工時,將B2調成B1,將A3調成A1。由此得提取工藝:A1B1C3,即8倍水,提取3次,1 h/次,據此條件,驗證3次。結果見表5。
3.2 水提工藝驗證實驗 從表4可見,驗證實驗結果與正交實驗結果一致,說明提取工藝條件基本穩定。
表3 干膏收率方差分析(略)
F0.05(2,2)=19.00, F0.01(2,2)=99.00,*有顯著性差異
表4 轉化率方差分析表(略)
F0.05(2,2)=19.00
F0.01(2,2)=99.00 **有非常顯著性差異
表5 驗證實驗結果(略)
4 討論
以干膏收率為考察指標,由表中極差大小顯示,各影響因素作用主次為C>B>A;方差分析結果表明:C因素有顯著性意義(P0.05),即加水量和提取時間對干膏收率影響不大,以A3B3C3為佳。以綠原酸為考察指標,由表中極差大小顯示,各影響因素作用主次為C>B>A;方差分析結果表明:C因素有非常顯著性意義(P0.05),即加水量和提取時間對綠原酸提取影響不大,以A3B2C3為佳。鑒于提取時間和加水量對提取效果無顯著性影響,因此為降低成本,節約工時,將B2調成B1,A3調成A1。由此得提取工藝:A1B1C3,即8倍水,提取3次,1 h/次。
參考文獻:
【關鍵詞】原發性痛經;延胡索乙素;水提醇沉;揮發油提取;β─環狀糊精包合
本論文的主要目的包括對處方中藥材的有效成分進行質量標準體系建構方面的研究。在研究中,基于處方中各藥味的現代藥理成分研究,將處方藥味分組提取精制,對揮發性成份采用β─環狀糊精包合技術進行包合,并以主要藥效成分為質控指標,進行制備工藝與質量標準研究,以開發出有效、質量穩定、可控的藥物,在此基礎上合成了復方延胡索片。
1儀器與材料
1.1制劑儀器和材料簡介①由于本制劑為片劑,而且處方藥味較多,為減小服用劑量,所有藥材應盡量進行提取后以干浸膏入藥。②延胡索主要有效成分為生物堿,且有明顯的活血化淤作用。③龍血竭屬樹脂類藥材,用量少。④蒲黃含有棚皮素、香蒲新苷以及異鼠李素-3-O-新橙皮昔等黃酮類化合物。
2制備工藝路線確定
2.1蒲黃、延胡索的提取工藝研究
2.1.1評價指標的選擇該配方的君藥為延胡索,延胡索含有鎮痛生物堿,同時延胡索乙素具備穿透血腦屏障的功效,能夠進入到腦組織之中,具有極強的鎮痛效果,因此也是本藥方的主要藥效成分。同時,延胡索乙素的提取總量也應該成為蒲黃以及延胡索提取工藝的衡量關鍵指標。
除此之外,干膏得率能夠決定制劑工藝的效果,同時也能夠反應乙醇對于蒲黃與延胡索的乙醇浸出效果,因此可以作為提取工藝評判的另一個重要指標。
2.1.2提取次數對于提取效率的影響在試驗中,首先對延胡索粗粉70g、蒲黃28g混合,并且采用濃度為70%的乙醇對其進行加熱回流提取,重復3次,加醇量通過設計可以為8、6和6倍。提取時間方面,第一次為2小時,后面兩次均為1.5小時。然后分別對每一次試提取之后的提取液進行收集,量取體積,然后備用。然后分別從三份提取液中取得適度的量,再按照下述的方法對其中的干膏得率以及延胡索乙素總量進行測量。詳情如下圖所示:
從上圖可知,在第三次提取液之中,兩個指標都有明顯的降低趨勢。但是,第三次提取的時間和加醇量與第二次并無區別。為了節約時間和成本,可將提取次數限定為兩次。
2.2β-環狀糊精包合工藝研究
2.2.1包合的必要性丹皮酚是一種性質并不穩定的酚類化合物,在光照條件下容易發生氧化分解。通過β─環狀糊精包合能夠避免其見光,從而有效增強其穩定性。除此之外,由于三棱、荻術、乳香、沒藥等幾味藥材之中的揮發油都具有較為強烈的刺激性氣味,通過β─環狀糊精包合能夠降低刺激性。因此,采用β─環狀糊精包合工藝是有必要的。
【關鍵詞】 茱萸湯 膠囊劑 總黃酮 制備工藝
茱萸湯出自孫思邈《備急千金要方》,臨床分別以吳茱萸:木瓜等于6:1,1:2用于防治冠心病心絞痛和胃潰瘍[1]。
本文根據文獻[2],實驗及臨床上吳茱萸:木瓜=6:1治療心血管系統疾病,用速效劑型;吳茱萸:木瓜=1:2治療胃潰瘍,用緩釋劑型,我們考慮用適宜的提取和成型方法,將6:1茱萸湯用不同的成型方法,制成膠囊劑;1:2茱萸湯制成仿胃內漂浮膠囊,利用測定黃酮溶出度來控制其質量標準。
1 材料與方法
1.1 材料 儀器:ZRS-8智能溶出試驗儀;752-紫外光柵分光光度計;分析天平。
藥品與試劑:藥材來源 吳茱萸購于貴州省銅仁地區長坪鄉。木瓜購于貴州省藥材市場。
甲醇,湯膠囊劑(自制),標準品(中國藥品生物檢定所),聚乙二醇;羧甲基纖維素鈉淀粉。
1.2 方法
1.2.1 藥材浸膏粉的制備 將吳茱萸與木瓜粉碎成粗粉,過1號篩,稱取吳茱萸426g,木瓜71g,共497g,為6:1茱萸湯膠囊劑原料,定為1號;再稱取吳茱萸166g,木瓜332g,共498g,為茱萸湯膠囊劑原料,定為2號。將1號首先按10.5g藥材:150ml 50%ETOH量在70℃下提取6h,過濾后再按10.5g藥材:90ml ETOH量在70℃下提取6h,過濾,合并濾液,在70℃下濃縮干燥研成過100目篩的細粉,即得1號藥材浸膏。將2號按10.5g藥材:150ml 50%ETOH量用滲濾法滲濾,將滲濾液按1號的濃縮干燥方法制得2號藥材浸膏粉。
1.2.2 膠囊劑的制備 分別按不同制劑的制備方法制備相應的茱萸湯膠囊,分別為全粉末法,顆粒法,顆粒法(加淀粉),固體分散法,仿胃內漂浮片制粒法0號膠囊。
1.2.3 含量測定
1.2.3.1 對照品溶液的制備 稱取蘆丁對照品200mg,置100ml量瓶中,加甲醇70ml,水浴溶解,放冷,加甲醇稀釋至刻度,吸取10ml,置100ml量瓶中,加水稀釋即得(每1ml中含無水蘆丁0.2mg)。
1.2.3.2 標準曲線的制備 量取對照品溶液0.0,1.0,2.0,3.0,4.0,5.0與6.0ml,分別置25ml量瓶中,各加水至6ml,加5%NaNO21ml,使混勻,放置6min,加10%Al(OH)3溶液1ml,搖勻,放置6min,加0.1M NaOH溶液10ml再加水至刻度,搖勻,放置15min,照分光光度法,在503nm的波長處測定吸光度,繪制標準曲線,測定結果見表1。表1 不同濃度蘆丁標準品的吸光度以上數據回歸處理,得回歸方程A=-0.0649+12.5250C相關系數為0.9999,其濃度在0.008~0.48范圍內有良好的線性關系。
1.2.3.3 溶出度試驗 取不同成型方法制備的膠囊3粒,6粒或12粒平均分散放入三個智能溶出試驗儀的轉籃內,在轉速為100r/min,溶劑為蒸餾水,溶量為1000ml的條件下開動轉籃轉動30min。然后用取樣器抽取3ml,置25ml量瓶然后照標準曲線制備下的方法,自加水至6ml起依法測定吸光度,從標準曲線上讀出供試品溶液中黃酮的濃度,計算即得黃酮含量,結果見表2與表3。表2 不同成型方法膠囊內容物的黃酮含量 表3 仿胃內漂浮片制粒膠囊內容物的總黃酮含量 加樣回收率:取樣品3份,每份3ml,加入蘆丁標準液[3]1ml(含蘆丁0.2mg),測定吸光度,代入回歸方程計算出含量,再求出回收率,結果見表4。表4 不同成型方法膠囊的回收率
2 結果
本實驗測定出各種方法制備的每克茱萸湯膠囊在30min內總黃酮的溶出度如下:全粉末法:102.54010mg,顆粒法103.9286mg,顆粒法(加淀粉)101.5477mg,固體分散法100.8422mg,仿胃內漂浮片制粒膠囊56.0276mg,在對藥材90%提取率的基礎上,茱萸湯6:1制備各種成型方法的轉移率分別為97.91%,99.24%,96.70%,96.29%。
3 討論
從測出結果可知,茱萸湯6:1制劑成型方法中顆粒法制成的茱萸湯膠囊在30min內溶出效果最好,能達到速效的治療要求,可作為該制劑成型的最佳工藝方法,全粉末法次之,顆粒法(加淀粉)較次之,固體分散法不如以上的各種成型方法。仿胃內漂浮片制粒膠囊的總黃酮的溶出度為56.0276mg,在對藥材80%提取率的基礎上,茱萸湯1:2仿胃內漂浮膠囊的轉移率為99.48%,從測出結果我們認為,茱萸湯1:2復方改進制成仿胃內漂浮片制粒膠囊可以對胃潰瘍產生較好的治療作用,達到了我們實驗設計要求。
參考文獻
1 李江.《備急千金要方》茱萸湯治療作用機理研究.貴陽中醫學院碩士研究生論文,1997年.
2 林青.長史茱萸湯制劑提取工藝的研究.貴陽中醫學院碩士生論文,2000年.
關鍵詞:大黃藥材;制劑;藥效成分;含量;大黃蒽醌
中醫領域內對大黃藥材及其制劑的研究比較成熟,通過對蒽醌類成分的合理應用,促進了降糖脂片和清熱通腑核心方兩種制劑的形成。研究發現,對大黃藥材進行多成分含量測定,能夠對各環節進行質量控制,從而保證大黃藥材及其制劑的生產質量。本文以正交實驗方式考察乙醇濃度、乙醇用量以及提取時間等因素對大荒藥材提取率的影響,建立大黃的標準曲線及相關方式,應用一測多評法對大黃藥材進行含量測定,進一步分析其制劑藥效成分,以準確把握不同處理樣品中大黃蒽醌的含量差異,以加強大黃藥材的質量控制。
1 大黃提取工藝研究
1.1 儀器與試藥
本次實驗研究中,以高效液相色譜儀、超聲清洗器、調濕電熱套以及電子分析天平作為主要實驗儀器;選用國藥集團的硫酸試劑,選用購自背景同仁堂的大黃藥材,水位超純水,其余試劑為分析純。
1.2 方法和結果
1.2.1 實驗方法
在本次實驗研究中,在AgilentHC-C18色譜柱和保護柱條件下,以甲醇:0.1%磷酸水溶液為流動相,柱溫為25℃,檢測波長為254nm,進樣量為5μl。
精密稱取適量大黃素、大黃酸、大黃酚等對照品適量,以甲醇進行溶解定容,配制成標準濃度的對照品溶液。精密稱取大黃藥材飲片50g,置于容器內,并加入適量乙醇,加熱回流一定時間后放冷,待超聲處理后,加入三氯甲烷,回流放冷后置于分液漏斗中,分區三氯甲烷層,以酸液提取三次,合并三氯甲烷液后,減壓回收溶劑,以甲醇對其殘渣進行定容。
在此基礎上,按照標準方式制備大黃供試品,在一定色譜條件下,對大黃蒽醌類物質的含量進行準確測定,記錄其峰面積,并按照標準曲線方程計算器含量,符合中國藥店2010部相關要求。
1.2.2 多因素考察
在溶劑考察方面,以乙醇作為提取溶劑,考察乙醇濃度、乙醇用量以及提取時間及提取次數對大黃中大黃酚、大黃素等轉移率的影響。在正交試驗考察方面,將影響轉移率的多個因子進行正交優化設計,能夠在一定程度上提高大黃蒽醌類成分的提取率。研究表明,乙醇濃度、乙醇用量以及提取時間等均是影響中藥化學物質提取率的重要因素。在本次實驗研究中,以乙醇濃度、乙醇用量、提取時間以及提取次數作為主要考察因素,作正交設計的極差分析,以優選大荒蒽醌類最佳提取工藝,具體因素水平如表1所示。
在查詢統計表后,可以得出大黃酚正交極差分析的相關數據,以蒽醌類物質的轉移率作為考察指標,其參數越大,表明蒽醌類提取物的效應越好。
通過正交結果分析可知,在大黃藥材及其制劑中,影響五種蒽醌類物質提取率的最明顯因素要數提取次數。研究表明,含量測定過程中,提取指標數值無線的陡峭程度與蒽醌類物質的提取率之間存在密切的聯系,指標數值與提取率之間基本呈正相關關系,由此可知,大黃蒽醌類的最佳提取工藝為10倍量,濃度為60%乙醇,分別提取3次,每次1小時。
1.2.3 驗證試驗
結合實驗相關標準,取一定量大黃藥材后,依照上文研究中所得出的大荒蒽醌類物質最佳提取工藝,對大黃藥材及其制劑中的蒽醌類物質進行規范提取,并依照實驗標準制備樣品,對樣品含量進行測定。在這一過程中,應當嚴格依照系統適應性試驗中的色譜方法開展具體的實驗操作,以保證實驗的精準度。在此基礎上,將相關數據信息代入到標準曲線方程中,進行準確計算,最終得出大黃酚以及大黃素的相關數據結果。
1.3 討論
正交實驗設計具有一定可比性,均勻度較高,能夠對實驗各項因素之間進行科學化的對比分析。在本次實驗研究中,相關人員決定采用正交設計方法作為實驗操作的具體方式,以便優化大黃蒽醌醇提工藝中的影響參數。本次實驗研究中將極差分析表與效應曲線圖進行互補融合,從而優化最佳提取工藝,為大黃質量標準研究提供可靠的數據參考。正交設計是當前實驗研究中的一種現代化實驗方式,具有一定獨特性,其在實際應用中操作簡便,操作原理易懂,實驗結果的精準度較高。通過直觀分析可知,大黃的最佳提取工藝為:10倍量,濃度為60%乙醇,提取3次,每次1小時。
2 一測多評法的應用
由于蒽醌類成分化學結構具有相似性特點,在建立大黃5個蒽醌成分一測多評法后,對蒽醌類成分進行科學化利用,選取一種一種成分作為參照物,建立大黃中不同蒽醌成分含量的一測多評法。研究可知,中藥大黃中以大黃素為主要成分,其化學性質與其它蒽醌相比具有一定穩定性,含量適中,大黃素對照品價格低廉,來源有保證,在實驗應用中能夠更好的體現一測多評法的簡便性和易操作性。
一測多評法實際測得的蒽醌類成分含量的相對誤差在7%以內,所建立的相對校正因子的可信度較高,在實際應用中,能夠對復雜成分的中藥及復方進行質量控制,有效提高了大黃質量控制標準的水平,在中藥質量控制中值得加以推廣應用。
3 大黃制劑藥效成分分析
通過大黃制劑TLC鑒別試驗可知,清熱通腑方制劑中樣品總蒽醌含量與處方中大黃含量有關,表明大黃制劑中所含的化學物質會影響蒽醌類的穩定性。通過大黃中試研究可知,噴霧粉總蒽醌含量低會影響大黃藥材總蒽醌含量。以大黃提取液作為考察對象,中試與小試三批提取液的提取率均在60%以上。在實驗研究中,以同批大黃藥材提取液作為研究對象,按照標準操作方式重新制備供試液后,結果顯示,三批提取液的提取率均在50%左右,RSD
結束語
在本次研究中,通過對大黃藥材及其制劑蒽醌類進行韓玲測定進行分析,得出重要的醫學數據,為大荒藥材及其制劑的臨床推廣應用提供可靠的數據參考及理論依據,從而推進中藥學的進步。通過本次研究可知,對大黃藥材中的有效成分進行含量研究,并開展中試含量測定,能夠保證實驗結果的重復性,進一步全面把握大黃藥材的實際藥用價值。中試與小試結果表明,大黃藥材及其制劑中有效成分的含量測定方式并不會對含量測定結果產生較為明顯的影響,但總蒽醌含量存在一定差異性,其具體原因仍有待進一步探討。
參考文獻
[1]李樹翠.大黃藥材及其制劑藥效成分研究[D].成都:成都中醫藥大學,2014.
【摘要】乙酸乙烯作為化工原料,在有機化工原料中有重要作用。就目前來看,市場對乙酸乙烯的需求量呈上升趨勢。在這種情況下,一些化工企業為了更好的滿足市場需求,開始結合自身實際情況,采取新的乙酸乙烯精餾工藝方法。用這種精餾工藝法來提取乙酸乙烯,不僅能節省能源,同時也能提高產品質量,提高化工企業效益,促進化工企業發展。本文主要從乙酸乙烯精餾工藝優化必要性、乙酸乙烯精餾新方法方面出發,對乙酸乙烯精餾工藝的優化與節能進行相應探討。
【關鍵詞】乙酸乙烯精餾工藝;優化;節能
隨著經濟的發展,人們生活水平的提高,原有的乙酸乙烯提純工藝已經不能滿足現代化需求。現代化市場要求化工廠不僅要提取更多乙酸乙烯產品,同時也要保證產品質量并達到節能目的。在這種情況下,化工廠就應該根據市場需求采取新方法對乙酸乙烯提純工藝進行優化,使其更好的滿足現實需求。如何使精餾工藝法更好的發揮其作用,提取更多的乙酸乙烯并能達到節能優化的目的,已經成為相應化工廠值得思索的事情。
1 乙酸乙烯精餾工藝優化必要性
對于能源消耗來說,其一直是企業關注的焦點。畢竟能源消耗的高低與企業效益有直接關系。企業能源利用率高,企業成本才能下降,企業才能獲得更多利益,才能在市場競爭中占有有利地位。隨著各種能源技術不斷的進步,節能工作步伐也在不斷的加快,相關化工企業也不例外。就目前來看,化工企業中乙酸、乙烯精餾工藝方法已經不能更好的滿足現代化發展需求。原來乙酸乙烯精餾工藝是以酯化設備為主的生產工藝,其生產工藝流程為酯化塔、脫水塔、精制塔及回收塔四部分組成。正常情況下,乙酸乙烯從酯化塔底部持續進入后酯化塔后,塔頂就會持續采出乙酸乙酯、乙醇和水,當其冷卻之后就會分相,上層有機相中乙酸乙酯、乙醇和水一部分分水后會直接進入另一個脫水塔中,之后脫水塔塔底物就會流進精制塔,在精制塔頂端會分離出乙酸乙烯,塔底重新組分以酯化塔頂部脫水塔分出來的還有少量水、乙酸乙烯和乙醇組成的水相一起進入回收塔。回收塔塔頂的有機相就會返回酯化塔,塔釜中的廢水也會排出。因此,這種工藝歷程是利用乙酸乙烯、乙醇和水組成的恒沸物與常溫下互溶度的差別進行的精餾、冷凝和回流脫水的。然而,乙酸乙烯、乙醇和水組成的恒沸物所含的水量及常溫下部分互溶的含水量畢竟相差較小,這就使得回流酯的帶水能力較差容易造成酯化塔和回流塔回流過大,而使乙酸乙烯生產能耗變高。從上述敘述中可以看出,原有的乙酸乙烯蒸餾工藝不僅工藝流程繁瑣,其消耗的能耗也比較高,這些對化工企業來說是非常不利的,不僅不能提高能源利用率,降低成本,反而會消耗更多能源,增加不必要的成本,降低企業效率,甚至會使化工廠在市場競爭中處于不利地位。在這種情況下,有必要對原有的乙酸乙烯精餾工藝進行優化,以便更好的滿足當下企業和市場需求。
2 乙酸乙烯精餾新方法
2.1 促進劑萃取精餾法
在乙酸乙烯書體重加入適量的促進度,這樣不僅能使乙酸乙烯更好與水分離,同時也能減少水中乙酸乙酯含量,減少回收能耗。在提取乙酸乙酯的過程中,可以采用CM或是CL萃取液來提取,用這兩種萃取液對其進行乙酸乙酯進行提取的好處是能對酯化塔頂組進行冷卻分層,分層后能經過萃取柱萃取脫水,之后在進入酯化塔回流脫水或進入脫水塔。正常情況下萃取比為0.5,經過三級錯流萃取后能從有機相中提出濃度為89.7%提高至98.6%,能將水的濃度降至0.6%,水中的乙酸乙酯容量也會降至2.56%。在此基礎上,采用熱量衡算可以知道這種分離方法與傳統工藝放比較,能節省40%左右的能耗,同時其工藝相對穩定,其中的促進劑也容易回收,是現在乙酸乙烯工藝最佳選擇。
2.2 機溶劑萃取法
機溶法最大的好處就是在萃取乙酸乙烯的過程中能避免設備腐蝕,不僅能耗低,其產品濃度也相對較高。在這里機溶劑是以多元醇為主的有機萃取劑,用這種多元醇為主的有機萃取劑,效果比較好。不管是乙二醇、丙三醇,還是一丙二醇、一丁二醇,其都能將有溶解性的乙酸乙烯中水和乙酸乙烯進行分層。這種方法的主要工藝是萃取塔和三個精餾塔,在萃取過程中,能將其水、乙醇、乙酸乙烯組成三元共沸物,其比例為6%、7%、87%。這種方法能從塔頂或是塔底將萃取劑送入萃取塔中,萃取塔定就能采取相應酯相,從塔底取相并將相應酯相送入相應精餾塔中,其塔頂就能提出純度為99.1%的乙酸乙酯產品,在這以后,應該從塔釜中取出微量水和乙醇,再將其與萃取劑混合并重復利用,最后將萃取塔的萃相送回塔中進行真空操作,但是操作的過程中必須保證其壓力在6.56×106~1.32×106pa之間。只有在這種情況下,才能將塔釜中的純粹劑返回利用并將塔頂的產物送到乙醇回收塔中。當塔釜出水的時候,水、乙醇、乙酸乙烯組成三元共沸物就會返回萃取塔中,塔中下部就會提取96%左右的乙醇。
2.3 恒沸劑恒沸蒸餾法
恒沸劑恒沸蒸餾法是在恒沸物利用本身存在的恒沸劑消耗高,提取乙酸乙烯純度低等問題不能更好的提取產品的基礎上研究出來的。恒沸劑恒沸蒸餾法在使用的過程中會加入一種恒沸劑,這種恒沸劑在提取產品過程中不會與乙酸乙烯產生相應恒沸物,卻能提出高濃度的乙酸乙烯產品,同時減少工藝流程中不必要環節。一般情況下恒沸劑中會包含二氯甲烷、二氯乙烷、三氯乙烷、單氯代丁烷等。這些恒沸劑最大特點就是不與乙酸乙醇產生恒沸物。在這種情況下,恒沸劑與乙醇和水形成的恒沸物要比乙酸乙烯與水形成的沸點要低得多。因此,容易分離。這種方法的工藝流程是兩個蒸餾塔構成的。其中一個塔中部會連續進入乙酸乙烯、水、乙醇及適當的恒沸劑,在塔底偏上的地方能采取乙酸乙烯,塔頂蒸出恒沸物,其冷卻后會分相,處在底層含有少量乙醇乙烯、水及恒沸劑會直接回流,此時其頂部是乙醇和水相,少量恒沸劑會從塔的中上部進入另外一個塔中。之后另外一個塔中回收的恒沸劑會返回第一個塔中和原來的材料混合在一起,實現其循環利用。回收的恒沸劑進入第一個塔中,在其中下部就能采取濃度為95%的乙醇,同時塔釜會出水。這種方法不僅工藝流程簡單,乙酸乙烯回收率及純度也比較高,都能達到95%以上。
結束語:
隨著經濟的發展,用到乙酸乙烯產品的地方越來越多,對其質量要求也越來越高,化工產業的競爭也越來越激烈。而乙酸乙烯酯化反應作為一個可逆反應,在其反應平衡時,就應該將產物中的水清除,以提高乙酸乙烯產率。然而,傳統的精餾法因能耗高和產品率低等缺點,不能提出更多純度高的乙酸乙烯產品。在這種情況下,化工廠家要想在激烈的市場競爭環境下,占有有力地位,就應該對原有的精餾法進行改進并在此基礎上采取新的精餾法,以便更好的滿足時展需求。
參考文獻
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關鍵詞:植物產品加工工藝學;產學研;教學模式
產學研即產學研合作教育,即充分利用學校和企業、科研單位等多種不同教學環境和教學資源以及在人才培養方面的各自優勢,把書本知識和實踐能力為主的生產、實際經驗、科研實踐結合的教育形式,是現代社會的新型教育模式。教育的宗旨是培養社會所需要的應用型人才,使學生走向社會、適應企業或其他用人單位的要求,擔當起責任,使學生在學期間,就有機會和時間進入生產實際領域 [1]。
“植物產品加工工藝學”是關于植物產品加工工藝的重要學科。課程目標是幫助學生學習和掌握植物產品加工的基本原理和最新工藝流程,系統掌握現代植物產品加工的基本工藝;通過生化分離工藝、植物產品工藝加工,尤其是精深加工工藝的學習,了解植物產品加工發展現狀;具備植物資源開發、植物產品開發與加工利用知識及專業綜合技能[2]。課程實踐性強,教學過程如果能結合產學研教育可更好地實現課程目標。本論文在分析課程內容和教學方法特點的基礎上,探索產學研相結合的教學模式,以期為“植物產品加工工藝學”教學提供一定的參考。
一、課程教學內容和要求
“植物產品加工工藝學”課程設置總學時為54 學時,其中理論課36學時,實驗課18 學時。
1.教學內容
理論課以植物活性成分提取、分離及產品加工工藝為教學主要內容,包括植物有機化合物的提取和分離純化與濃縮干燥技術,天然食用色素生產工藝,香料生產工藝,甜味劑、鮮味劑與辣味劑生產工藝,天然抗氧化劑生產工藝,重要功能因子生產和中藥有效成分提取與制劑等。通過學習,掌握主要植物產品加工的基本原理和現代植物產品加工的基本工藝,以及最新工藝流程,為植物資源的有效利用和可持續開發提供堅實的理論基礎。實驗教學主要包括以糖類、磷脂類、色素的提取分離以及果蔬加工生產工藝為主的綜合實驗內容。
2.教學要求
通過本課程的各個教學環節,達到以下基本要求:①熟練掌握主要植物活性成分提取純化工藝原理和方法;②學習和了解部分植物主要產品加工工藝及其重要生理作用、生物工程發酵產品提取純化工藝、植物食品添加劑提取加工和制備工藝;③了解一些重要植物產品活性成分作用和用途及相關法律法規。通過學習本課程,應具備以下能力:①掌握植物產品活性成分提取和純化常規方法;②具備植物主要產品生產加工的能力。
二、課程教材及教學方法分析
1.課程及教材分析
“植物產品加工工藝學”是近年來各類高等院校生物科學、植物科學與技術、農業科學等專業開設的一門新專業課程,是近些年隨著相關工藝技術的發展以及植物活性成分日益廣泛使用而發展起來的,專業方向性強,要求學生在學習之前,具有微生物學、生物化學、植物學和生物技術等學科的知識。課程開設時間短,教學內容和方式都在探索之中,目前甚至還沒有全國“十一五”規劃使用教材以及相關的教學大綱,國內各大專院校的相關專業使用的教材也各異。很多院校選用的教材也都是為了適合本校專業人才方案的培養。例如,吉首大學(以下簡稱“我校”)植物科學與技術專業的培養目標為“掌握現代植物科學與技術基本理論與方法,具備植物資源開發、植物產品開發與加工利用知識及專業綜合技能,能在植物天然產物加工企業、生物制藥企業以及各類農業企事業單位等從事植物資源開發與利用、技術研發與推廣及產品質量安全管理等工作,具有較強創新能力的應用復合型高級科學技術人才”。依據專業人才培養方案,選用教材為《植物精深產品加工工藝學》(趙墾田主編,東北吉林大學出版社,2010)、《生物工程產品工藝學》(胡洪波、彭華松、張雪洪主編,高等教育出版社,2009);教材參考書包括《生物資源中活性物質的開發與利用》《生物資源開發利用》《植物功能性食品》《農產品加工》等國內相關的一些中文教材;實驗教材為《生化工藝學實驗教程》(陳來同,科學出版社,2007)。
2.教學方法分析
教學內容上,以大綱要求為基礎,講解教材。教學形式為課堂教學與實驗教學相結合的方法,教案方式采用多媒體講授,每一章節輔助相對數量的思考題。理論教學全部采用多媒體授課,以多媒體課件的演示的教學方法,提高學生對知識的理解和興趣,盡可能多地采用表格、圖片、動畫等手段,將抽象的教學內容生動化、直觀化,幫助學生理解授課內容。共享多媒體課件,使學生可以隨時拷貝以便學習和查看。此外,還利用課堂教學和課外閱讀相結合的方式,鞏固學生對理論的理解和掌握,對每一章節,指定一些科技文獻,采用課外閱讀、課堂討論的形式,提高學生專業理論水平。
三、產學研合作教學模式探索[1-3]
由以上的課程特點分析不難看出,課程教學內容主要為功能性的植物活性成分,已基本實現了商業生產化,教學中易于聯系實踐。筆者認為,課程教學如能在以下幾方面進行改革,實現產學研合作教學模式,將有利于課程目標的實現,拓展學生思維,提高能力。有利于培養社會所需要的應用型人才,使學生走向社會后能適應企業或其他用人單位的要求。
1.依據課程內容知識歸類講解,使學生學習有系統性
以我校選用的《植物精深產品加工工藝學》教材為例,講授的內容包括食用色素、植物香料、甜味劑、鮮味劑、辣味劑、天然抗氧化劑、增稠劑、膠姆糖基礎劑、被膜劑以及重要功能因子和中藥有效成分等。依據活性成分制備方法及其重要作用,大致可包括:由易揮發成分組成植物香料,通過蒸餾法制備產品;作為天然食品添加劑用途的食用色素、甜味劑、鮮味劑、辣味劑、增稠劑、膠姆糖基礎劑、被膜劑活性成分加工;具有重要藥用作用的重要功能因子;以工藝講解為主的重要中藥材中有效成分制備。通過系統的分類講解,使學生深入了解這些功能性的植物活性成分重要作用,熟知其重要的市場前景和商業價值。更重要的是系統掌握課程知識體系,啟發學習興趣。
2.典型產品工藝分析,產學研合成教學
本課程以植物為學習對象,學生對此熟知,也易提起學生興趣,只有學生對課程產生了興趣和求知欲望才能達到事半功倍的效果。因此,教學設計典型的產品工藝,以引導學生對課程學習由抽象轉變為具體。例如,我們在教學中,為引發學生,開篇即展示武陵山區最大的黃柏藥材生產基地的情況,通過介紹當地大型知名企業對黃柏中藥用成分黃連素的提取及其產品加工,聯系實際的典型產品工藝分析,使學生掌握植物產品加工工藝知識。并安排相應的課程實踐環節,通過“參觀學習”或“實際體驗”,使學生在生產實踐中了解生產原理,消化所學知識,在實踐中強化學習的知識點。
3.增加實踐課程學習時間,采用項目設計式教學引導學生自主學習
實踐教學是高校教育教學工作中非常重要的一個模塊,是培養大學生創新精神、專業技能和實踐能力的關鍵環節。畜產品工藝學是一門實踐性和應用性很強的課程,因此,加大實踐教學在教學計劃中的比重,顯得尤為重要。本門課程是一門綜合性應用學科,對學生知識的靈活應用及綜合能力要求較高,可考慮將教學時間的1/5~1/4課時用于實踐課程教學和學生項目設計。通過實踐課程學習,教師提供部分項目設計題目供學生參考,學生也可自主選題,分成若干項目組自行完成文獻檢索、項目工藝設計、多媒體匯報課件等具體工作,以上環節可采用課內外完成方式。教師指導,最終在課堂上每組學生派出代表對項目立題依據、研究進展、工藝路線設計等方面進行系統講解匯報,其他學生提出問題,小組學生回答。最后授課教師進行講解與評價,指出亮點與不足,提出改進意見及建議并答疑解惑,引領學生自主學習,使學生從理論學習進入模擬實戰,不但使學生掌握了工藝設計的程序,而且幫助學生將所學的點滴知識串連成線,拓展思維,提高了學生的實踐及創新能力。
4.優化教學方式
“植物產品加工工藝學”的學科特點決定了本門課授課內容與工業化生產實踐密切相關。授課教師應多方面收集、整理植物有效成分生產線的錄像,制作成圖文并茂的多媒體課件給學生觀看,為學生創造一種身臨其境的感覺,使工業化生產路線及工藝深入人心。引用近兩年的科技文獻,力爭讓學生了解本門課程研究領域的最新研究動態。選擇合適的最新教材,根據大綱要求,針對我國該研究領域的現狀,補充近三年來主要核心期刊上的科技研究成果和論述,以保證教學內容的新穎性和時效性。利用課堂教學和課外閱讀相結合的方式,鞏固學生對理論的理解和掌握。
合理的教學方式是提高教學質量的一劑良方,本課程采用產學研合作教學模式,在充分利用學校和企業、科研單位等多種不同教學環境和教學資源以及在人才培養方面的各自優勢,把書本知識和實踐能力為主的生產、實際經驗、科研實踐結合的教育形式,是一種現代社會的新型教育模式。它不僅能夠激發學生的學習興趣,有利于培養學生的自主學習能力,符合教育教學發展要求,同時也提高了學生的綜合素質,符合專業素質教育發展要求,更有利于培養社會所需要的全能型、應用型人才,使學生走上社會、適應企業或其他用人單位的要求,擔當起責任的重要舉措。
參考文獻:
[1]高夢祥,嚴奉偉,王 辰,江洪波. 食品科學與工程產學研合作教育課程體系改革[J].教學研究,2009,32(4):57—60.
一、工程碩士培養課程內容體系的建立
課程體系建設是保證工程碩士培養質量的關鍵。在建立工程碩士課程體系時,既要遵循研究生教育的普遍性原則,又要突出工程碩士教育的特殊性與實用性。筆者所在單位根據工程碩士生的來源、經歷、知識結構等特點,對課程體系進行綜合考慮,設置了通識課程、專業基礎課程和與企業需求相結合課程的三個模塊。
(一)通識課程的設置
工程碩士通識課程包括政治理論、外語和知識產權等課程。政治理論課程可以教育學生熱愛祖國、遵紀守法,具備良好的職業道德,積極為我國經濟建設和社會發展服務;外語課程可以訓練學生較熟練地閱讀外文資料,提高其獲得知識和信息及畢業后繼續學習的能力;知識產權課程可以使學生較系統地掌握如何保護企業的自主創新成果,如何合法借助國內外的現有成果,更好地為企業服務。
(二)專業基礎課程的設置
專業課的設置重在拓寬學生的專業基礎,要選擇與本學科關系密切、能夠補充和發展本學科專業知識、技術且體現學科間交叉、滲透、融合的課程。在強調專業知識的基礎性和寬廣性的同時,要注重知識的綜合性,在各個培養環節上強化創新意識,為工程碩士今后的研究工作打下堅實的理論基礎。
(三)與企業需求相結合課程的設置
制定工程碩士培養方案時既要考慮學生應該掌握的基礎理論知識,更要側重工程應用能力的培養,充分體現工程碩士教育的工程針對性。校企間的密切合作可以使課程設置更加合理、有效,針對企業的需要,開設或增設一些實用的、具有前瞻性的專業選修課程,對工程碩士進行“訂單式”培養,使工程碩士成為企業所需要的復合型、應用型人才。
二、工程碩士實踐教學環節的建設
評價工程碩士培養質量的關鍵在于他們能否為企業解決生產過程中遇到的實際問題。實際培養工作中,除了設置相關基礎課程外,更重要的是培養他們的實際應用能力和創新能力。下文以吉林大學制藥工程專業碩士的培養為例探討實踐教學環節的建設。
(一)搭建適合工程碩士培養的實踐教學平臺
1.實踐教學平臺的建設。充分利用吉林大學國家級實驗教學示范中心、國家生命科學與技術人才培養基地和分子酶學工程教育部重點實驗室的優質資源,搭建適合工程碩士培養的實踐教學平臺(圖1)。圖1制藥工程碩士實訓工藝路線
2.實訓工藝路線的設計。重點建設“細胞培養、基因工程制藥、生物藥物分離純化和藥物制劑及質量檢驗”等實訓工藝路線(圖2)。圖2制藥工程碩士實踐教學平臺以上實訓路線均起到了較好的校企銜接作用,具有良好的“工程”實用價值。
(二)構建適合工程碩士培養的實踐教學內容體系
工程碩士多為企業技術骨干,工作和學習任務較重,學習時間有限,設計實踐教學內容時要充分準備在有限學時內訓練較多的實驗技術和方法。
1.加強實驗技術和方法的科學綜合。如以“啤酒酵母分離純化、發酵培養和蔗糖酶的提取、分離純化、性質鑒定及反應動力學實驗”作為工程碩士生化綜合大型實驗,從微生物發酵到酶的提取、分離純化、分析鑒定,綜合了8種實驗技術和9種實驗方法,不僅培養了學生的動手操作能力,而且培養了學生綜合分析、解決問題的能力。
2.注重與科研、工程和實際應用的結合。例如將技術成熟、方法穩定、重復性強的國家自然科學基金“腺嘌呤脫氨酶基因工程菌的構建、蛋白的表達、純化及鑒定”項目引入實驗教學;將“藥物的制劑、分析檢測及藥效、藥理學實驗”作為專業大實驗,使學生不僅掌握了制藥工程相關技術、方法,而且了解了制藥的新知識、新技術和新方法。
(三)采用適合工程碩士培養的實踐教學方法
1.建立集中與開放相結合的實踐教學模式。一是根據學生“入校不脫崗”的特點,將實驗相關理論知識、技術原理和操作方法集合在一起,集中統一講授;二是實驗操作基礎部分集中講解,如實驗技術操作和儀器操作,統一講授注意事項并示范操作;三是實驗室對工程碩士學生開放,儀器設備、藥品準備齊全,學生可隨時進行實驗操作;四是實驗完成后,學生獨立撰寫實驗報告;五是教師評閱實驗報告后,與學生進行討論,交流心得。
2.加強現代化教學手段的運用。實踐理論教學與實驗方案要求采用多媒體課件講授背景知識、實驗原理和操作方法,利用多媒體所包含的文字、圖片、動畫等豐富元素使教學更直觀、形象、生動,有利于學生理解和掌握實踐內容。實踐教學還利用國家級實驗教學示范中心的網絡平臺,建立了網絡實驗課程,用于工程碩士生的實驗預習、模擬實驗、問題答疑、師生互動、擴展知識面等,有利于學生的自主學習和研究性學習,同時拉近了師生間的距離,建立交流平臺,進行個性化教育。
三、把好工程碩士畢業論文質量關
工程碩士學位論文的選題直接來源于企業的生產實際,具有明確的生產背景和應用價值。高校培養工程碩士的質量直接體現在他們的學位論文是否能為企業解決了生產中的實際困難,是否產生了良好的社會和經濟效益。
(一)雙導師制
在工程碩士培養工程中,實行校企雙導師制,正導師從既有較高的理論水平,又有工程實踐經驗,具有教授職稱的教師中選聘;副導師由企業里具有高級技術職稱的人員擔任。正導師除全面負責外,側重培養計劃的制定,對選題的科學意義、先進性及論文的學術水平和寫作質量予以把關;副導師從實際應用的角度出發,利用自己豐富的工程實踐經驗,促進學生學位論文與企業生產的緊密結合,著重解決生產中的技術難題。
當前,中藥工業存在的最主要問題是提取分離工藝粗放、裝備落后、質量控制手段貧乏、缺乏系統集成優化、自動化水平低,直接導致中成藥質量和療效不穩定、服用劑量大等問題,這是造成我國中藥工業至今落后于世界天然藥物制造業水平的主要原因。
“**公司”自20**年成立以來,致力于制約中藥產業發展的三大領域(提取、分離純化和質量控制)八項技術的研究。一方面成功地將超臨界CO2萃取技術、大孔樹脂吸附分離技術、分子蒸餾等新型提取分離技術應用于中藥新產品的研究及其產業化。另一方面通過開展項目合作,逐步在中藥生產的關鍵工藝、技術和裝備等方面形成自身的優勢和特色,并進行推廣應用。**公司的建設成績及發展構想,得到了國家發展改革委員會的贊同。按照這個思路,**公司走出了一條注重自主創新,促進現代中藥產業化的高新技術企業發展之路。
一、充分發揮優勢技術作用,打造技術品牌,確立學科地位
超臨界CO2萃取技術、以罐組動態逆流提取技術-大孔樹脂吸附分離技術作為我公司的核心技術,在全國處于領先地位。通過“現代中藥提取、分離、純化高技術產業化示范工程”項目的建設,成功實現了高新技術、先進制藥設備與大產品的完美結合和創新,在中國制藥企業起到示范推廣作用。
(一)超臨界CO2萃取技術為核心的中藥提取分離成套新技術
該技術是**公司優勢較強且較為成熟的技術。“八五”以來,廣藥集團一直從事超臨界CO2萃取技術在中藥中的應用研究與開發,承擔了國家“八五”、“九五”、“十五”科技攻關及廣東省、**市重點科技攻關項目10項;在國內率先對近70多種中藥開展超臨界CO2提取工藝的系統研究,證明了該技術可用于中藥領域,提出并總結了該技術在中藥中應用的優勢,并對設備的結構進行改進;在中間體、單味或復方中藥的提取及新藥開發、中成藥的二次開發等方面積累了大量的數據和豐富的經驗;發表有關該技術應用于中藥的論文70余篇;已授權發明專利2項;成果獎勵6項。有關的論文、成果和技術推廣極大地推動了該技術在全國中藥領域的應用。目前,該技術在中藥領域的應用處于國內領先水平。并形成了以葛發歡教授為學科帶頭人的人才梯隊。
國家工程研究中心建成了國內領先的2×300L超臨界二氧化碳萃取生產線(萃取系統采用自動化控制、萃取設備的工作壓力設計在國產工業化裝置中最高,萃取系統采用集成優化技術,集成了結晶、干燥等技術,與后處理設備形成了超臨界萃取-結晶-干燥成套技術生產線),陸續將青蒿素、成熟品種成套技術進行產業化示范推廣。
(二)以罐組動態逆流提取技術-大孔樹脂吸附分離技術為核心的中藥提取分離成套新技術
國家工程研究中心通過與股東單位的強強聯合,成功對中藥水提-濃縮-干燥過程的關鍵技術和裝備進行了系統的研究和開發,克服了傳統水提醇沉存在的“用水量大、能耗高、勞動強度大”等缺點,同時重點解決了中藥浸膏噴霧干燥出現“粘壁”的技術難題,其技術工藝及裝備在全國處于領先水平,已先后在15個省市35個中藥生產企業得到應用推廣。并起草和制定了全國僅有的三項中藥浸膏工藝裝備標準,填補了我國中藥工業生產無裝備標準的空白,具備實現產業化的技術要求。
通過與四川中藥研究所等單位的技術合作,對大孔樹脂吸附分離技術進行了大孔樹脂尤其適用于中藥復方有效成分的精制分離。
國家工程研究中心建成了具有國內領先水平的1600噸/年罐組動態逆流提取技術-大孔吸附樹脂分離技術成套生產線(二罐套用提取技術、全程自動化控制、關鍵工段實現閉路監控、有CIP自動清洗、自動報警、自動跟蹤功能),并將成熟的品種及成套技術進行推廣應用。
二、在發揮成熟技術優勢同時,進行新技術的研究,形成技術儲備
密切關注國內外新興技術的研究,選取適合應用于中藥、天然藥物提取分離的新型技術進行研究,建立技術儲備,形成技術梯隊。
傳統的中藥提取由于存在很多問題,急待升級。隨著技術的發展,許多提取分離新技術在其它行業得到廣泛應用,這些技術各具優勢。**公司選擇了有應用前景關鍵性技術、共性技術、適用性技術進行研究,包括:超聲提取技術、分子蒸餾技術、在線檢測技術、指紋圖譜技術等等。通過承擔國家、省、市各級別科研項目,提高科研水平,實現可持續發展。
三、以**醫藥集團為依托,結合企業產業化的需要實現創新成果的轉化
高技術企業發展很容易陷入過于追求高技術含量,而不重視產業化需要的困境,其后果是在盲目“燒錢”的同時,卻收不到應有的經濟效益,最終導致企業走向衰退,作為廣藥集團下屬中藥企業重大產品研發平臺,**公司的最主要任務就是為廣藥集團下屬企業的產品升級,提高其產品科技競爭力,因此決定了公司創新的最終目標是實現產業化。我們在注重提升科研水平的同時,也充分考慮企業生產需要。我們已經成功地通過應用高新技術為廣藥集團下屬企業**星群藥業股份有限公司、**奇星藥業股份有限公司解決生產中的實際難題。通過與**潘高壽藥業股份有限公司共同成立“潘高壽戰略發展技術合作委員會”,圍繞企業“打造上呼吸道用藥第一品牌”的發展目標,全面負責潘高壽藥業的新產品研發、名優品種二次開發、新工藝與新劑型研究與應用、傳統制藥設備的技術改造與技術升級等工作。在名優品種二次開發和新技術應用方面,**公司已與**敬修堂藥業股份有限公司合作,對名優大品種——清熱消炎寧進行全面的研究和開發,將指紋圖譜技術、近紅外在線檢測技術應用于該產品的質量控制和工業化大生產。在為企業服務的同時,也實現了自我提升,受到企業的好評,也使得我們更加明確了發展定位:立足企業發展,實現技術升級。
四、實現高附加值產品的自主產業化,為公司的良性發展提供經濟保障
企業的最終目標是為了贏利,有穩定的經濟效益,才能保證公司的各項發展,所以,我公司在保證科研任務的同時,為了我公司的可持續發展,我們也選擇一部分高附加值的成熟產品實現自主產業化,實現“青蒿素”、“廣藥牌靈芝孢子油軟膠囊”的產業化,實現“自我造血”,為公司的發展及新產品開發提供經濟保障。
被稱為首創綠色提取青蒿素的具有自主知識產權的“超臨界二氧化碳萃取法提取青蒿素”于20**年10月已成功投產。該品種今年可實現銷售收入1500萬,20**年預計銷售收入6000萬。并按照**醫藥集團的青蒿素產業鏈戰略部署,開展青蒿素系列衍生物的研究,該產品群將成為廣藥集團“十一五”新的經濟增長點。
**公司獨立研制開發的“廣藥牌靈芝孢子油軟膠囊”成功產業化。**公司除擁有自主的知識產權外,還就該產品的提取工藝申請了3項專利,利用核心提取技術將產品質量標準提高,成功阻斷了行業內企業同類產品的注冊,使“廣藥牌靈芝孢子油軟膠囊”成為國家食品藥品監督管理局目前唯一批準的靈芝孢子油類產品。該產品已實現銷售收入1000萬元,預計明年銷售收入達3000萬元。
利用已建成的2×300L超臨界二氧化碳萃取設備及將建成的注射用蛋黃卵磷脂專用后理生產線將實施藥用輔料注射用蛋黃卵磷脂的產業化。成功解決進口產品注射用蛋黃卵磷脂國產化問題。
充分發揮中藥提取分離技術優勢,為社會同行提供高技術含量的中藥標準提取物。利用建成的罐組動態逆流提取—大孔吸附樹脂-噴霧干燥的示范生產線已成功完成陳李濟藥廠風濕平提物的試生產。
五、利用自身優勢,為廣東省中醫藥振興計劃的實施發揮作用
廣東省委、省政府高瞻遠矚,提出并制定“建設中醫藥強省”的中醫藥振興計劃,給廣東中醫藥企業提供了明確的指導方針和良好的社會環境,我公司結合省政府的有關要求,依照本公司的技術優勢及實際情況,將在以下幾個方面發揮特色,取得突破:
(一)工程技術的研究開發及其推廣技術平臺:發展新型單元技術、在線檢測與質量監控技術、自動控制技術、系統集成與優化技術及裝備;融合傳統和新型提取分離技術,提供現代中藥提取分離成套實用技術;加速推進現代提取分離新技術在中藥新產品中的應用,促進傳統提取分離工藝及裝備的技術升級;實現工程化驗證、產業化示范和推廣應用,不斷為工業化生產提供工程化研究成果。積極進行國際合作與交流,加速引進、消化吸收國內外先進的提取分離技術,在中試和產業化規模上推出國產化的裝備。為廣東省醫藥產業的發展提供新型適用的技術及裝備。
(二)中藥新藥研究及名優中成藥二次開發的服務平臺:利用自身優勢,在多項工程技術研究成果的基礎上,進行中藥新藥、天然植物藥的深層次研究開發和應用及名優品種的二次開發。二次開發的重點放在廣藥集團名優品種上,目標是建立與國際接軌的現有產品的質量控制標準等,努力使廣藥集團的產品進入世界醫藥市場,提高產品的科技含量。為廣東省的醫藥產業提供高檔次中藥品種。
(三)成為高素質工程技術人才的培訓基地:利用國家工程中心已建立的專業培訓機構,作為中藥提取分離現代化工程技術應用、技術改造、產業管理的人員培訓基地。同時與國內外一批著名的大專院校聯合培養中藥工程技術方面的高素質人才,以適應中藥現代化發展的需要。為廣東省醫藥產業的發展提供中藥提取分離現代化工程技術方面的人才。
六、建設國家工程研究中心的一點體會
用短短4年的時間,**公司從一家注冊資金僅百萬元的地方性研發機構發展成為國家和地方中藥現代化創新體系中一個重要坐標,戴上了“四級中心”的桂冠———“中藥提取分離過程現代化國家工程研究中心”、“廣東省**醫藥重點工程技術研究開發中心”、**市政府“十五”規劃“十百工程”工業企業技術創新中心之一、“**醫藥集團有限公司中藥現代化工程技術創新中心”。這得益于國家、省、市各級政府部門的引導及在建設過程中給予的關注和監督。也有賴于廣藥集團公司領導對當前行業發展的充分認識及對國家工程研究中心的準確定位。
隨著經濟全球化和我國加入WTO,中藥產業面臨著前所未有的機遇和挑戰。我國中藥產業近年來雖然有較快的發展,但提取分離技術嚴重滯后于制劑技術,不僅工藝粗放、裝備水平和自動化程度低、缺乏有效的質控手段,而且制造過程以落后的單元操作為主,遠未實現整個工藝過程的集成和優化,嚴重制約了中藥產業的發展及國際化。為提高我國中藥產業的核心競爭力,必須優先解決單元工藝技術、質量檢測與控制技術、自動控制技術、系統集成優化等關鍵技術及裝備,迫切需要建立中藥提取分離過程現代化國家工程研究中心,系統地研究中藥提取分離過程現代化技術,通過工程研究中心的運作和輻射作用,建立中藥工業過程先進技術研發體系,全面提升中藥生產技術及其管理水平。
根據《廣藥集團科技創新資源整合方案》,依托**公司“中藥提取分離過程現代化國家工程研究中心”的條件基礎,將**公司發展成為廣藥集團所屬企業中藥現代化提取技術攻關及實施中藥大項目研究創新與產業化平臺。
錢曉萍
(生物與化學工程學院 指導教師:葉春林)
摘要:對從艾葉中提黃酮類化合物的工藝進行了研究,在提取過程中,通過單因素實驗分析采用NaNO2-Al(NO3)3-NaOH顯色法,對提取液濃度、提取溫度、提取時間及料液比等4個主要因素對提取率的影響,在單因素的基礎上,通過正交實驗,得到最佳提取工藝, 乙醇濃度為40%,料液比為1:40,提取溫度為70℃,提取時間為3h,其中最主要的影響因素是提取溫度。再利用“還原活性”“總抗氧化活性”、“超氧陰離子”等抗氧化模型,對從中提取得到的總黃酮的抗氧化活性進行考察。
關鍵詞:艾葉;黃酮類物質;抗氧化;提取
Abstract: Total flavonoids were extracted from Folium Artemisiae Argyi. The extraction rate of flavonoids was detected by adoption NaNO2-Al(NO3)3-NaOH color analysis. On the basis of a single factor, the extraction rate was measured through orthogonal experiment in this article. The best extraction conditions were concentration of 40% ethanol, feed ratio of 1: 40 and temperature at 70℃ for 3 hours. Reducing ability, total antioxidant activity and superoxide anion radical scavenging assays were carried out to evaluate the antioxidant potential of the total flavonoids.
Key words: Folium Artermisiae Argyi; Flavonoids; Antioxidant; Extraction
1 緒 論
1.1 艾葉簡介
目前食品中常用的抗氧化劑有丁基羥基茴香醚(BHA),二丁基羥基甲苯(BHT),叔丁基對苯二酚(TBHQ),梅食子酸丙酯(PG)等,由于毒性和致癌作用等原因,許多國家已停止或嚴格限制其使用。尋找和開發天然、無毒的天然抗氧化劑已成為人們關心的焦點。我國植物資源豐富,許多植物體中都含有天然抗氧化成分。黃酮類化合物是廣泛存在于植物體內,無不良反應,同時還有顯著的清除人體內自由基、抗老化、抗突變、調血脂、降血壓等藥理保健功能,是一類極具開發前景的天然有機抗氧化劑。艾葉(Folium Artermisiae Argyi),別名大艾葉、杜艾葉、萎蒿。為菊科植物艾葉Artermisiae argyi Levl.et Vant 葉。性溫,味苦、辛,散寒止痛,溫經止血。用于小腹冷痛、經寒不調、宮冷不孕、吐血、崩漏經多、妊娠下血、皮膚瘙癢[1]。艾葉揮發油具有平喘、鎮咳、祛痰和消炎等作用[2]。
艾葉揮發油具有明顯的平喘、鎮咳、去痰、消炎、抗過敏之功效,已制成膠囊劑用于慢性支氣管炎、肺氣腫、小兒咳嗽、哮喘等病癥[3]。在:2003年非典流行期問,用艾葉制作的卷煙曾受到消費者的青睞。20世紀80年代以來,有關艾葉揮發性成分已有一些報道[4],這些研究多集中在不同產地、提取條件等方面的分析,而沒有涉及艾葉中黃酮類化合物的提取。
1.2 艾葉的抗氧化性研究進展
艾葉中含有黃酮類化合物,這些化合物是一種天然的抗氧化劑,具有清除人體中氧自由基、抗衰老、增強機體免疫力的生理活性,在預防與治療疾病方面黃酮類物質具有廣闊的應用前景。對與艾葉中黃酮類化合物的提取,有很多種方法,曾虹燕等人通過超臨界CO2萃取和微波輔助萃取艾葉揮發油的試驗,考察了影響提取的主要工藝和最佳工藝條件。
飲食中的抗氧化劑長期以來倍受國內外學者的關注,這是因為:(1)食物中的抗氧化劑能夠保護食物自身,以免食物氧化損傷而變質;(2)在人體中可以清除自由基,起到預防衰老、癌癥和心血管疾病等作用。(3)可被機體吸收的抗氧化劑在機體內的組織器官中發揮作用;(4)食物中的某些抗氧化劑可作為植物提取物或純化物作為治療藥品。
但動物與植物體內存在許多抗氧化物質參與組成體內的抗氧化體系,包括已知的抗氧化物質如維生素 C、維生素 E、β-胡蘿卜素、尿酸、黃酮等,還有一些尚未認識的抗氧化物質。由于抗氧化物眾多,單個抗氧化劑對抗氧化狀態并不能代表他們在體內相互協同作用,因此,相應產生多種測定樣品的總抗氧化能力(total antioxidant capacity,TAC)或總清除自由基抗氧化能力(total radical-trapping antioxidant capacity,TRAC)。
1.3 抗氧化劑概念及作用機理
1.3.1 抗氧化劑概念
在食品體系中,抗氧化劑[5]被定義為:能夠阻止或延緩食品氧化,以提高食品穩定性和延長儲藏期的食品添加劑。
在生物體系中,抗氧化劑是指:任何物質,能夠在低劑量下明顯組織和延緩易被氧化物質的氧化。后一個定義中涵蓋所有易被氧化物質,包括脂,蛋白質,DNA和碳水化合物等。生物抗氧化劑定義范圍如此廣大,已失去其傳統意義,而以前我們將一些抗氧化活性歸功于一些植物提取物和黃酮類物質,實際上可能是其他一些物質在起作用。
1.3.2 抗氧化劑作用機理
金屬離子鰲合劑是通過與過渡金屬離子形成絡合物,阻礙金屬離子催化脂過氧化物分解。此外作用機理還有單線態氧胙滅,氧清除,氧化酶抑制等。
在食品和生物體系中抗氧化反應非常復雜,幾種作用機理會同時參加其中。在測定時如果僅將作用機理限制為某一種,可能會忽略樣品中其他重要抗氧化劑。另一方面,如果范圍太大,包含太多類型反應,不僅費時費力,而且還會影響我們對作用機理的準確了解。要對抗氧化反應有一個合理的解釋需做到以下幾點[6]:
1、測定這種抗氧化劑是用哪種易被氧化底物。
2、準確測量氧化反應和氧化抑制程度,選擇合適氧化反應階段作為終點。
3、確定所選氧化底物和氧化反應是氧化受損真正來源
4、確定抗氧化劑任何可能促氧化反應
1.4 抗氧化能力的測定方法
目前常用的方法主要基于兩類[7]:①通過測定樣品抑制脂類物質氧化的能力來評定被測物的抗氧化能力(表1); ②用樣品對人工生成的自由基的清除能力來反映待測物的抗氧化活性(表2)。
表1 測定樣品對脂類物質氧化抑制的能力來評定被測物的抗氧化能力方法
被氧化底物的種類 環境及條件 測量,定量方法 樣品
豬油 40 ℃±2℃ 過氧化物值POV 蜂膠
色拉油 60 ℃±1℃ 硫代巴比妥酸底物法 脂溶性茶多酚
過氧化物值 POV
Tween乳化的亞油酸 25 ℃ 含β- 胡蘿卜素 維生素C
(含β- 胡蘿卜素) 血紅蛋白 的降解率 葡萄糖
SDS乳化的亞油酸 40℃,數分鐘 共軛二烯(234nm) 香豆素,苯乙
AAPH 吸光度 烯酸,黃酮
甲基亞油酸 37 ℃ , HPLC法測產生的氫 蕎麥中的活性
AMVN 12 過氧化物成分
人體血清低密 2小時以上,Cu 2+ 共軛二烯(234nm) 葡萄酒
度脂蛋白(HDL) 正鐵血紅蛋白 己烯醛降解時間
氧化抑制率 %
人體血清低密 37 ℃,2 小時 順- 18碳四烯酸吸 酚類化合物
脂蛋白(含 AWVN 光度的減少
順- 18碳四烯酸
注:Tween:山梨糖醇酐單脂肪酸酯聚氧乙烯醚,SDS:十二烷基硫酸鈉,AAPH:2 ,2′- 偶氮(2 - 瞇基丙烷)二氯化氫,AWVN:2 ,2′- 偶氮(2 ,4 - 二甲基戊睛)。
表2 對人工生成的自由基的清除能力來反映待測物的抗氧化活性的方法
自由基反應物 環境條件,誘導劑 測量和定量方法 樣品
DPPH 515nm下DPPH+ 的 葡萄酒
減少 EC50
DMPD FeCl3 515nm下DPPH+ 的 葡萄酒
減少Trolox當量
β- PE(ORC法) 37 ℃,AAPH β-PE熒光強度的變化 水果,蔬菜
CCl3O2• Trolox當量,CCl3O2 沒食子酸
的反應速率常數
•OH(Fenton反應) Fe2 + H2O2 420nm下吸光度的變化 核桃,黃豆
花生,姜等
O2 • 次黃嘌呤- 黃嘌 氧化酶的抑制 酚類提取物
呤氧化酶
注:DPPH:2,2-二苯代苦味肼,DMPD:氮,氮-二甲基-對苯二胺,二氯化氫,Trolox:6 —羥基 2 ,4 ,7 ,8-四甲基-2-羧酸,EC 50:清除DDPH•50 %所需用量,β- PE:β- 藻紅蛋白。
1.4.1 抗脂類物質過氧化法
抗脂類物質過氧化法有以下幾種方法:
1、食用油脂或富含油脂的食物作為被氧化的底物:
在油脂的結構分子中有不飽和鍵,在氧氣、水、金屬離子、光照和受熱等情況下,其中的不飽和鍵會變成酮、醛及醛酮酸。這個過程的反應歷程之一是游離基鏈式反應。所以,油脂氧化抑制的作用機理之一就是放出特定的游離基,使鏈式反應中斷。研究表明[8],在有氧的條件下抗氧化劑將氫原子提供給過氧化物自由基LOO•反應,缺氧時提供氫原子給烷烴自由基L•反應(2)
AH + LOO•→LOOH + A• (1)
AH + L•→LH + A• (2)
反應(1)是食品和生物體系中最常見的反應,也是實驗中常用氧化指標。
2、亞油酸及甲基亞油酸作為被氧化基質:
在食用油脂體系中,脂類的自動氧化非常復雜,幾種作用機理會同時參與其中。在測定時如果僅將作用機理限制為某一種,可能會忽略掉樣品中其它重要的抗氧化劑。另一方面 ,如果范圍太大包含太多類型的反應,不僅費時費力,而且還會影響我們對作用機理的準確了解[9]。而膠束體系相對簡單而且體系均勻,且抗氧化劑能夠在水相和油相間快速實現分配平衡。這就避免了在食用油脂體系中分配效應對抗氧化劑的活性的影響。許多實驗選擇乳化亞油酸、甲基亞油酸作氧化基質,一方面亞油酸作為多不飽和脂肪酸極易被氧化,另一方面乳化亞油酸、甲基亞油酸在水相中易形成膠束。
3、低密度脂蛋白(LDL)和極低密度脂蛋白(HLDL)作被氧化的底物:
許多學者用抗氧化劑抑制LDL 和 HLDL 的過氧化的能力來評價樣品的抗氧化活性。
1.4.2 測定抗氧化劑清除自由基能力的方法
自由基是指一類可以獨立存在的含有未配對電子的物質,包括分子、原子、原子團或離子。主要包括超氧陰離子(O2-•)、過氧化氫、羥自由基(OH•)、單線態氧[10](O)等,這些不成對的電子使自由基具有不穩定性和高反應性。大量的自由基產生呈現對生物體的強大破壞作用。
1、羥自由基(OH•)清除法
在生命活動的代謝氧化代謝過程中不斷產生各種自由基,其中羥自由基(OH•)是體內最活潑的活性氧,可導致許多病理變化。因此羥自由基的檢測對自由基的生物作用研究具有重要意義。
2、超氧陰離子自由基(O2-•)清除法
雖然超氧陰離子自由基(O2-•)不能直接誘導生物和食品體系中的脂類氧化,但它會在金屬離子的催化下發生 Fenton 反應產生具有高活性的羥自由基(OH-)。因此常用樣品對超氧陰離子自由基(O2-)的清除能力來反映抗氧化活性。
3、DMPD自由基清除法
DMPD: 氮 ,氮-苯二甲基-對二胺,二氯化氫也是一種有機自由基前體物,在酸性條件下可被Fe3+ 、H2O2、Cu2+ 等氧化形成有色自由基(DMPD•),反應原理如下:
DMPD-+ 氧化劑 + H+ →DMPD -
DMPD- +•AOH →DMPD+ + AO•
然后在505nm下根據吸光度值的變化判定樣品清除自由基的能力,能力大小用 Trolox 當量(TEAC)來表示。
4、DDPH自由基清除法
此法是依據 DPPH•在 517nm處有一強吸收和其乙醇溶液呈紫色的特性,在有自由基清除劑時,由于與其單電子配對而使其吸收消失,其褪色程度與其接受的電子數成定量關系,因而可用分與測試體系密切相關。
5、ORAC法
即氧自由基清除能力法,采用藻紅蛋白(phy-coerythrin, PE)作為指示蛋白,以 2,2′- 偶氮(2- 脒基丙烷)二鹽酸鹽、Cu2+ - H2O2體系產生的 Fenton反應或者過度金屬離子 Cu2+分別作為脂過氧化自由基(LOO•)、羥自由基(OH•)和過渡金屬離子的發生源,Trolox作為標準參照物,PE在自由基的攻擊下,一定波長下的熒光度不斷衰減,而具有自由基清除能力的樣品可以保護它免受攻擊,根據PE熒光強度衰減曲線下的面積變化計算出被測樣品的自由基清除能力。由于本方法采用不同自由基發生物,由此可以測試樣品對不同自由基的清除能力 。
6、TRPA法
即總自由基清除法,用來測定血漿或血清的總抗氧化能力。此法是用2, 2′- 偶氮(2 - 脒基)丙烷鹽酸(ABAP)產生過氧化物自由基與血漿中的抗氧化劑反應來測定樣品的抗氧化能力。能力大小用Trolox當量 TEAC 來表示。
本項目以艾葉為研究對象,對從中提取黃酮類化合物的工藝進行研究,在提取過程中,通過單因素試驗,分析主要影響因素對提取率的影響。在單因素的基礎上,通過正交試驗,得到最佳提取工藝。再利用“還原活性”“總抗氧化活性”、“超氧陰離子”等抗氧化模型,對從中提取得到的總黃酮的抗氧化活性進行考察。
2 實驗部分
2.1 實驗原料與儀器
2.1.1 實驗原料
艾葉、蕓香葉蘆(蘆丁)、硝酸鋁、亞硝酸鈉、氫氧化鈉、鹽酸、無水乙醇、甲醇、工業酒精、磷酸氫二鉀、磷酸二氫鉀、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、氰鐵酸鉀、赤血鹽、硫氰酸銨、三氯乙酸、三氯化鐵、二氯化鐵、Tris(三-羥基氨基甲烷)、NADH(輔酸-I,二鈉鹽)、NBT(氯化硝基四 氮唑藍)、PMS(N-甲基吩嗪甲基)、番紅花紅(藏紅)、EDTA-Fe(Ⅱ)、Vc、亞油酸,吐溫-20等。
2.1.2 實驗儀器
752紫外可見分光光度儀,電子分析天平,電熱恒溫水浴鍋,植物粉碎機,恒溫鼓風干燥箱,離心機,容量瓶,移液管等。
2.2 實驗方法
2.2.1 提取溶劑的確定
黃酮類化合的提取通常采用水提取和極性溶劑提取兩種方法[11]。極性溶劑易滲入至原料的內部,提取效果要好于水提取發;極性溶劑中,乙醇的使用安全性高,價格較低,可回收再利用。所以本研究采用乙醇作為艾葉中黃酮類化合物的提取溶劑。
2.2.2 提取工藝條件的確定
溶劑提取效果受溶劑濃度、提取溫度及提取時間等因素影響。本試驗采用單因素試驗和正交試驗來確定艾葉中黃酮類化合物最佳工藝的條件。
2.2.3 黃酮類化合物測定方法
采用NaNO2-A1(NO3)3-NaOH顯色法[12]。鋁鹽在堿性條件下與黃酮類化合物形成絡合物,在一定波長下有最大吸收峰,在此波長下可以進行比色分析。加入的亞硝酸起還原劑作用,防止黃酮類化合物受氧化而損失。
2.2.4 標準曲線的制備
準確稱取經105℃干燥至恒重的蘆丁0.012g,用體積分數為60%的乙醇溶液微熱溶解,冷卻后移入100mL容量瓶中,搖勻,定容,此標準溶液的濃度為0.12g/L。分別吸取標準液0,1,2,3,4,5mL于25mL容量瓶中,分別加入體積分數為30%乙醇至6mL,加入質量分數為5%NaNO2 0.3mL,搖勻,放置5min,加入質量分數為10%Al(NO3)3,搖勻,放置6min,再加入1mol/L的NaOH溶液2mL,加水至刻度,搖勻,靜置10min,于波長510nm處測定吸光度,以試劑空白作為參比液。以吸光度為橫坐標、蘆丁濃度為縱坐標畫標準曲線。
2.2.5 提取液中黃酮類化合物含量的測定
準確吸取提取液1mL,用與提取時同濃度的乙醇溶液稀釋至25mL。取1mL稀釋液置于試管中,然后按與標準曲線相同的方法測定提取液的吸光度,計算提取率e。
e=YaV/W
式中 Y——黃酮類物質的質量濃度,mg/mL
V——原提取液體積,mL
W——提取用艾葉的質量,mg
a——稀釋倍數
根據所測定溶液的吸光度,用曲線方程計算出Y。
2.2.6 總抗氧化能力測試實驗方法
分別取0、1.0ml、2.0 ml、3.0 ml、4.0 ml、5.0 ml不同濃度的艾葉提取溶液與不同濃度的Vc溶液,加入2.5ml 0.2M,pH6.6的磷酸緩沖液和2.5ml 1%(W/V)的赤血鹽溶液,于50℃水浴反應20min,急速冷卻,再加入2.5ml 10%(W/V)的三氯乙酸,將混合物于3000rpm離心10min,取上清液2.5ml于25ml容量瓶中,0.5ml 0.1%(W/V)三氯化鐵,用蒸餾水定容至刻度,混合均勻,于700nm處測吸光值[13]。
2.2.7 超氧陰離子自由基測試實驗方法
超氧陰離子自由基產生在PMS-NBT[14]系統下通過NADH的氧化和NBT的還原對其進行分析的。在此實驗中,超氧陰離子自由基的生成是通過3ml的Tris-HCl ( 16mM, pH8.0 ) ,其中包括78M NADH,50M NBT,10M PMS,和不同濃度的樣品。PMS作為反應的促成劑最后加入反應體系中,反應混合物在室溫靜置5min后,在560 nm處測定吸光度。
2.2.8 羥基自由基測試實驗方法
羥基自由基•OH是反應活性大、氧化能力很強的自由基,可以使糖類、氨基酸、蛋白質核酸和脂類等發生氧化、遭受損傷與破壞。原理是化學發光試劑與活性氧自由基反應生成激發態的產物,產物中的電子經非輻射性躍遷回到基態,放出光子。
采用Fenton反應產生的羥基自由基可使番紅花紅褪色的原理來檢測。在25mL容量瓶中加pH=7.4的磷酸鹽緩沖液5.0mL, 50g/ml的番紅花紅5.0mL,不同濃度的供試液0.5mL,3%的過氧化氫5.0mL(新鮮配置),2mmol/L EDTA-Fe(Ⅱ)2.5mL(新鮮配置),用二次蒸餾水標定至刻度,混合均勻后于37℃水浴中反應30min后,在520nm處測定吸光度。空白組以二次蒸餾水代替供試液,對照組以二次蒸餾水代替EDTA-Fe(Ⅱ)和供試液,并按下式計算清除率:
清除率=(A樣品—A空白)/(A對照—A空白)。
其中:A樣品是加入樣品后的吸光度,A空白是未加樣品的吸光度,A對照是未加樣品和EDTA-Fe(Ⅱ)的吸光度。
3 結果與討論
3.1 艾葉中黃酮類物質的提取
3.1.1 蘆丁標準曲線的繪制
圖1 蘆丁標準曲線
蘆丁標準曲線如圖1所示,R為相關系數。
3.1.2 單因素分析實驗
(1)不同乙醇濃度對提取率的影響
精確稱取6份(0.25g)艾葉粉(用植物粉碎機粉碎后過0.4mm的篩子)[12]于具塞試管中,分別加入體積分數為0,20%,40%,60%,80%,100%的乙醇各7.5mL,在60℃恒溫水浴鍋中提取4h,趁熱過濾,冷卻后分別取1mL提取液,置于25mL容量瓶中,用同濃度的提取液定容至25mL,然后按照2.2.5條的方法,分別加入體積分數為30%乙醇至6mL,加入質量分數為5%NaNO20.3mL,搖勻,放置5min,加入質量分數為10%Al(NO3)3,搖勻,放置6min,再加入1mol/L的NaOH溶液2mL,加水至刻度,搖勻,靜置10min,于波長510nm處測定吸光度,以試劑空白作為參比液。圖2表明,隨著乙醇體積分數C的提高,黃酮的提取率呈上升到下降的趨勢,體積分數達到40%,提取率最大,濃度大于40%后隨著體積分數的進一步升高,黃酮提取率反而有所下降.這可能是因為艾葉中黃酮為多種化合物的混合物,包括各種黃酮苷和苷元,這些物質由于極性和化學結構不同,在不同極性的提取溶劑中的溶解度也不相同。本實驗表明,體積分數為40%的乙醇溶液相對于其他濃度能更好地提取出艾葉中的黃酮類化合物。
圖2 不同乙醇濃度對提取的影響
(2)料液比對提取率的影響
精確稱取4份(0.50g)艾葉粉于具塞試管中,分別加入乙醇濃度為40%的乙醇5,10,15,20mL,料液比分別為1:10,1:20,1:30,l:40。在60℃恒溫水浴鍋中提取4h,趁熱過濾,冷卻后分別取1mL提取液,置于25mL容量瓶中,用同濃度的提取液定容至25mL,然后按照2. 2. 5條的方法進行黃酮類化合物的測定。圖3表明,隨著料液比W: V的升高,提取率也隨之增大,但當料液比達到1: 30后,黃酮類化合物的提取率增加緩慢.黃酮類化合物的提取在考慮提取率的同時,還應該考慮提取劑用量和提取液蒸發濃縮時的能源消耗[15],因此需要對料液比進行進一步的研究。
圖3 料液比對提取率的影響
(3)提取時間對提取率的影響
精確稱取4份(0.25g)艾葉于具塞試管中,加入乙醇濃度為40%的乙醇各7.5mL,在60℃的恒溫水浴中分別提取1,2,3,4h,趁熱過濾,冷卻后分別取1 mL 提取液,置于25mL容量瓶中。用同濃度的提取液定容至25mL,然后按照2. 2. 5條方法進行黃酮類化合物的測定。圖4表明,提取時間為1h時,提取率較低;隨著時間的延長,艾葉黃酮類物質的提取率不斷上升,但是升高的幅度逐漸變小。
圖4 提取時間對提取率的影響
(4)提取溫度對提取率的影響
精確稱取5份(0.25g)艾葉于具塞試管中,分別加入乙醇濃度為40%的乙醇各7.5mL,分別在40,50,60,70℃的恒溫水浴中提取4 h,趁熱過濾,冷卻后分別取1mL提取液,置于25mL容量瓶中,用同濃度的提取液定容至25mL,然后按照2.2.5條的方法進行黃酮類化合物的測定。圖5表明,隨著提取溫度的升高,提取率呈增加的趨勢。但綜合考慮提取溫度過高會對提取液中的黃酮類化合物的活性造成破壞,雜質溶出較多,同時高溫提取能耗也較大,因此提取溫度以不超過70℃為好。
圖5 提取溫度對提取率的影響
3.1.3 正交實驗
單因素實驗對上述不同提取工藝參數進行了初步的篩選,為了分析參數影響主次因素,得到最佳的提取工藝,進行正交實驗。參照單因素實驗結果,以影響黃酮類化合物提取率的乙醇濃度、料液比、提取時間和提取溫度為4個影響因素,取各自的不同水平進行正交實驗,實驗設計及結果分析如表1所示。由表1可知。RD > RC >RB > RA,提取溫度之間存在顯著差異,最佳提取工藝為A2B2C2D3在最優化驗證試驗中。提取率為4.90%,此結果比正交試驗中所有的提取率都高,證明此結果是合理的,所以取以乙醇為提取劑的最佳工藝條件為乙醇濃度40%,料液比1:30,提取時間3h,提取溫度70℃。
表3 正交實驗方案及實驗結果
A B C D
試驗號 乙醇濃度 料液比 提取時間 提取溫度 吸光度 質量濃度 提取率/%
1 30 1:20 2 50 0.445 0.037 2.806
2 30 1:30 3 60 0.402 0.034 2.537
3 30 1:40 4 70 0.516 0.043 3.250
4 40 1:20 3 70 0.527 0.044 3.319
5 40 1:30 4 50 0.513 0.043 3.231
6 40 1:40 2 60 0.378 0.032 2.387
7 50 1:20 4 60 0.364 0.031 2.299
8 50 1:30 2 70 0.478 0.040 3.012
9 50 1:40 3 50 0.498 0.042 3.137
K1 8.593 8.424 8.205 9.175
K2 8.937 8.781 8.993 7.223
K3 8.449 8.774 8.780 9.581
k1 2.864 2.808 2.735 3.058
k2 2.979 2.927 2.998 2.408
k3 2.816 2.925 2.927 3.194
R 0.115 0.119 0.192 0.786
提取艾葉中的黃酮類化合物,是開發利用艾葉資源的首要步驟。影響艾葉中黃酮類化合物提取率的最主要因素是提取溫度。最佳工藝條件為乙醇濃度40%,料液比1:30,提取時間3h,提取溫度70℃,提取率可達4.9%。
3.2 艾葉中黃酮類物質的抗氧化性活性研究
3.2.1 總抗氧化能力測定實驗
1、Vc標準曲線
圖6 VC標準曲線
2、總抗氧化能力測定曲線
圖7 樣品總抗氧化能力測定曲線
通過與Vc標準曲線的抗氧化曲線對照,說明艾葉中黃酮類物質的抗氧化性趨勢基本和Vc的一樣,抗氧化性隨濃度的增加而增加,但到一定濃度基本趨于不變。
3.2.2 超氧陰離子自由基測定實驗
1、2,6二叔丁基對甲酚標準曲線
圖8 2,6-二叔丁基對甲酚標準曲線
2、艾葉中黃酮類物質的抗氧化性曲線
圖9 艾葉中黃酮類物質的抗氧化性曲線
艾葉中黃酮類物質的抗氧化性大致趨勢和標準曲線2,6-二叔丁基對甲酚一樣,實驗過程中有一點小誤差。艾葉中黃酮類物質的抗氧化性總得來說比2,6-二叔丁基對甲酚好得多,有可能是艾葉中其他物質的影響。
3.2.3 羥基自由基的生成與清除實驗
艾葉中黃酮類物質的羥基自由基清除曲線
圖10 羥基自由基的生成與清除實驗
本試驗說明隨這濃度的增加,羥基自由基的增加,清除率也隨著增加,抗氧化能力增加。
4 總結與展望
1、影響艾葉中黃酮類化合物提取率的最主要因素是提取溫度。最佳工藝條件為乙醇濃度40%,料液比1:30,提取時間3h,提取溫度70℃,提取率可達4.9%。本試驗中提取物的抗氧化活性要低于同等重量的Vc,但低于2,6-二叔丁基對甲酚,推測一方面由于粗提取物中有效活性物質的含量大大低于純的Vc和2,6 -二叔丁基對甲酚,同時提取物中存在的大量多糖和果膠成分也抑制了活性的發揮,有關提取物的純化和分離工作,將在今后進一步展開。
2、艾葉中黃酮類物質的提取考慮到提取劑用量和提取液蒸發濃縮時的能源消耗等問題,在工業化時應適當改變提取工藝,以提高經濟效益。
3、考慮到黃酮類物質比較容易被還原,所以在做抗氧化實驗的同時,應該注意反應的是否有還原反應發生,盡量降低損失來提高收率。
4、艾葉中黃酮為多種化合物的混合物,包括各種黃酮苷和苷元,這些物質由于極性和化學結構不同,在不同極性的提取溶劑中的溶解度也不相同,在分離和純化工作上,還有待研究。
總的來說,本實驗的結論可推廣到工業上生產,在預防與治療疾病方面黃酮類物質具有廣闊的應用前景,是一類極具開發價值的天然抗氧化劑。
致 謝
本篇論文雖然凝聚著自己的汗水,但卻不是個人智慧的產品,沒有導師的指引和贈予,沒有父母和朋友的幫助和支持,我在大學的學術成長肯定會大打折扣。我首先要感謝我的導師葉春林,對我的構思以及論文的內容不厭其煩的進行多次指導和悉心指點,使我在完成論文的同時也深受啟發和教育。還要感謝同組的實驗的同學,在實驗中的困難、問題是你們幫我一起度過的。再次還要感謝浙江科技學院,這個充滿文化底蘊的校園,讓我在舒適的環境紅完成了當我打完畢業論文的最后一個字符,涌上心頭的不是長途跋涉后抵達終點的欣喜,而是源自心底的誠摯謝意。
再次由衷感謝試驗室各位老師對學生的指導和教誨,我也在努力的積蓄著力量,盡自己的微薄之力回報母校的培育之情,爭取使自己的人生對社會產生些許積極的價值!
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