（应用化学专业论文）烟草中茄尼醇的测定、浸提和纯化研究.pdf

摘要 茄尼醇是生产辅酶q l o 和维生素k 2 的重要医药中间体，主要来源于植物体中，尤其 在茄科植物烟草中，茄尼醇的含量可达0 3 3 。 本文研究了茄尼醇含量的测定方法，及从烟草中浸提、纯化茄尼醇的工艺过程。 茄尼醇具有9 个独立的双键可以与b r 2 发生加成反应，本实验在测定茄尼醇含量的 过程中提出了用间接碘量法测定茄尼醇的新方法。该方法以冰乙酸作为溶剂溶解茄尼 醇，同时冰乙酸可与k b r 0 3 k b r 溶液定量产生b r 2 ，经过加成反应，b r 2 加成到茄尼醇 的双键上，再用碘量法测定剩余的b r 2 ，则可间接计算出茄尼醇的量。通过实验研究，间 接碘量法测定茄尼醇的测定条件为：以冰乙酸为茄尼醇溶剂，冰乙酸总加入量应占整 个反应体系的7 5 以上，反应温度在2 0 3 0 之间。该方法测定茄尼醇含量，精密度 和灵敏度均较高，分别可以达到r s d = 0 5 7 和r s d = i 2 0 ，其样品加标回收率在 9 9 - - 一1 0 1 之间，可以作为本实验中从烟草中提取、纯化茄尼醇的测定方法。 在已报道的茄尼醇浸提方法的基础上，本文提出以冰乙酸和无水乙醇为浸提溶 剂，采用室温浸提法、加热回流浸提法和超声波辅助浸提法浸提烟草中的茄尼醇。实 验中，通过综合研究三种方法的浸提时间、浸提次数、料液比等条件，得出结论，以冰 乙酸为浸提溶剂时，室温浸提法的浸提时间为2 4 h ，浸提率为1 9 3 4 ，加热回流浸提法 的浸提时间为3 h ，浸提率为2 1 6 8 ，超声波辅助浸提法的浸提时间为3 0 m i n ，浸提率 为2 1 9 7 ；以无水乙醇为浸提溶剂时，室温浸提法的浸提时间为2 4 h ，浸提率为 2 1 5 1 ，加热回流浸提法的浸提时间为3 h ，浸提率为2 1 7 5 ，超声波辅助浸提法的浸 提时间为2 0 m i n ，浸提率为2 2 2 2 。结论表明，采用超声波辅助浸提法时，茄尼醇浸提 率和浸提时间为优于室温浸提法和加热回流浸提法；以无水乙醇为浸提溶剂时，茄尼醇 浸提率高于以冰乙酸为浸提溶剂时的溶剂。 通过研究获得了一种新型的茄尼醇纯化精制方法。该方法基于茄尼醇的9 个独立的 双键可以与b r 2 发生加成反应产生茄尼醇溴代物，之后再加入去离子水降低茄尼醇溴代 物的溶解性，使溴代物沉降而与其他杂质分离，分离后的溴代物通过卤代烃消除反应 可脱除茄尼醇溴代物的b r 2 ，从而达到纯化茄尼醇的目的。实验中首先以茄尼醇标准品 为纯化对象，将定量的茄尼醇与过量的b r 2 进行加成反应，待反应完全后得到茄尼醇溴 代物，加水产生沉淀，过滤后，以丙酮为溶剂溶解滤渣，加入6 0 倍量的z n 粉，在5 0 条件下恒温振荡1 6 h ，进行脱b r 2 反应，此条件下纯化倍数可达到1 0 8 6 4 。然后茄尼醇 浸膏为纯化对象时，对其进行皂化除杂、酸化除杂、除蜡、脱色，除去大部分杂质 后，按照以茄尼醇标准品为纯化对象确定的路线进行纯化，得到的产物中茄尼醇含量 可达9 3 6 5 ， 茄尼醇作为医药中间体，要求其纯度达到9 0 以上，应用本实验可以得到纯度为 9 3 6 5 的茄尼醇，符合市场上对高纯度茄尼醇的要求。 关键词：茄尼醇、测定、浸提、纯化 a b s t r a c t s o l a n e s o li sav e r yi m p o r t a n tp h a r m a c e u t i c a li n t e r m e d i a t ef o rp r o d u c i n gc o e n z y m eq 1 0 a n dv i t a m i nk 2 i tc a nb ee x t r a c t e dm a i n l yf r o mt h ep l a n t s ，e s p e c i a l l yf r o mt h es o l a n a c e a e p l a n t t o b a c c o ，i nw h i c ht h ec o n t e n to fs o l a n e s o lm a yb eu pt o0 3 3 i nt h ep r e s e n ts t u d y ，t h em e t h o do fd e t e r m i n i n gs o l a n e s o l ，a n dt h et e c h n o l o g i c a lp r o c e s s o f e x t r a c t i n ga n dp u r i f y i n gt h es o l a n e s o lf r o mt o b a c c oh a v eb e e ns t u d i e d a sa d d i t i o nr e a c t i o nc a no c c u rb e t w e e nt h en i n ei n d e p e n d e n td o u b l eb o n d so fs o l a n e s o l a n db r 2 ，t h en e wm e t h o do fd e t e r m i n i n gt h ec o n t e n to fs o l a n e s o lw i t hi n d i r e c ti o d o m e t r i ci s a d v a n c e di nt h ep r o c e s so fd e t e r m i n i n gt h ec o n t e n to fs o l a n e s o li nt h ep r e s e n ts t u d y t h e m e t h o dt a k e sg l a c i a la c e t i ca c i da ss o l v e n tt od i s s o l v es o l a n e s o l ，m e a n w h i l ea c e t i ca c i dc a n r e a c tw i t hk b r 0 3 - k b rt op r o d u c eb r 2w i t hf i x e dq u a n t i t y ，w h i c hc a nb ea d d e dt ot h ed o u b l e b o n d so fs o l a n e s o lt h r o u g ht h ea d d i t i o nr e a c t i o n i ft h er e m a i n i n ga m o u n to fb r 2c a nb et e s t e d o u tb yi o d o m e t r i cm e t h o d t h e nt h ea m o u n to fs o l a n e s o lc a nb ec a l c u l a t e di n d i r e c t l y t h e e x p e r i m e n t a lr e s e a r c hs h o w st h a tt h ec o n d i t i o no ft h ei n d i r e c ti o d o m e t r i cm e t h o df o rt e s t i n g s o l a n e s o li st h a tt h eg l a c i a la c e t i ca c i ds h o u l db eu s e da st h es o l v e n t t h et o t a la d d i n ga m o u n t o fw h i c hs h o u l db ea c c o u n t e df o rm o r et h a n7 5 o ft h ew h o l er e a c t i o ns y s t e m t h er e a c t i o n t e m p e r a t u r es h o u l db ec o n t r o l l e db e t w e e n2 0 3 0 w i t ht h i sm e t h o dt od e t e r m i n et h e a m o u n to fs o l a n e s o l ，b o t ht h ea c c u r a c ya n ds e n s i t i v i t y ，w h i c hc a nr e a c hr s d = 0 5 7 a n d r s d = 1 2 0 ，c a nb eg u a r a n t e e d ，a n dt h es a m p l er e c o v e r yr a t eo ft h em e t h o di sb e t w e e n9 9 a n d101 t h e r e f o r e ，t h er e s e a r c hm e t h o dc a nb eu s e di nt h ep r e s e n te x p e r i m e n tt od e t e r m i n e e x t r a c t e da n dp u r i f i e ds o l a n e s o lf r o mt a b a c c o o nt h eb a s i so ft h er e p o r t e ds o l a n e s o le x t r a c t i o nm e t h o d s ，t h ep r e s e n tp a p e rp r o p o s e st o u s et h er o o mt e m p e r a t u r ee x t r a c t i o n ，t h eh e a tr e f l u xe x t r a c t i o na n dt h eu l t r a s o n i ca s s i s t e d e x t r a c t i o nt oe x t r a c tt h es o l a n e s o l i nt a b a c c ow i t ha c e t i ca c i da n de t h a n o la se x t r a c t i o ns o l v e n t t h ec o n c l u s i o no ft h ee x p e r i m e n ti sd r a w nb yi n t e g r a t i n gt h et h ec o n d i t i o n ss u c ha se x t r a c t i o n t i m e ，t h ee x t r a c t i o nt i m e sa n dt h es o l i dt ol i q u i dr a t i o ，e t c ，o ft h et h r e em e t h o d s w h e nt h e g l a c i a la c e t i c a c i di su s e da st h et h ee x t r a c t i o ns o l v e n t ，f o rt h em e t h o do ft h er o o m t e m p e r a t u r ee x t r a c t i o n ，t h ee x t r a c t i o nt i m ei s2 4 h ，t h ee x t r a c t i o nr a t e i s1 9 3 4 ；t h et w o p a r a m e t e r sf o rt h eh e a tr e f l u xe x t r a c t i o na r e3 ha n d2 16 8 r e s p e c t i v e l y ，a n d3 0 m i na n d 2 19 7 f o rt h eu l t r a s o n i ca s s i s t e de x t r a c t i o n ；w h e nt h ee t h a n o li su s e da st h et h ee x t r a c t i o n s o l v e n t t h ee x t r a c t i o nt i m ei s2 4 ha n dt h ee x t r a c t i o nr a t ei s2 151 f o rt h er o o mt e m p e r a t u r e e x t r a c t i o nm e t h o d f o rt h eh e a t i n gr e f l u xe x t r a c t i o nm e t h o d ，t h ee x t r a c t i o nt i m ew a s3 h ，a n d t h ee x t r a c t i o nr a t ei s2 17 5 a n df o rt h eu l t r a s o n i ca s s i s t e de x t r a c t i o nm e t h o di ti s2 0 r a i na n d 2 2 2 2 r e s p e c t i v e l y t h er e s u l t ss h o w t h a tw h e nt h eu l t r a s o n i ca s s i s t e de x t r a c t i o nm e t h o di s a p p l i e d ，t h ee x t r a c t i o n r a t ea n dt h ee x t r a t i o nt i m ea r eb e t t e rt h a nt h o s eo ft h er o o m t e m p e r a t u r ee x t r a c t i o nm e t h o da n dt h eh e a t i n gr e f l u xe x t r a c t i o nm e t h o d ；w i t he t h a n o la st h e e x t r a c t i o ns o l v e n t ，t h ee x t r a c t i o nr a t eo fs o l a n e s o li sh i g h e rt h a nt h a tw i t hi c ea c e t i ca c i da s t h ee x t r a c t i o ns o l v e n t an e wm e t h o do fp u r i f y i n ga n dr e f i n i n gs o l a n e s o li so b t a i n e dt h r o u g ht h ep r e s e n ts t u d y t h em e t h o di ss u p p o s e dt op u r i f ys o l a n e s o lo nt h eb a s i st h a tt h es o l a n e s o lb r o m i d em a t e r i a l c a nb ep r o d u c e di nt h ea d d i t i o n a lr e a c t i o nb e t w e e nt h en i n ei n d e p e n d e n td o u b l eb o n d so f s o l a n e s o la n db r 2 ，a n dt h a ta f t e ra d d i n gt h ed e i o n i z e dw a t e r ，t h es o l u b i l i t yo ft h es o l a n e s o l b r o m i n a t em a t e r i a li sl o w e r e dt o s e p e r a t e t h es e d i m e n t a t i o no ft h es o l a n e s o lb r o m i n a t e m a t e r i a la n do t h e rb r o m i n a t e di m p u r i t y ，a n dt h a tt h es e p e r a t e ds o l a n e s o lb r o m i n a t em a t e r i a l c a ne l i m i n a t et h eb r o m i n a t e dc o m p o u n d ss o l a n e s o lb r 2t h r o u g ht h er e a c t i o no fh a l o g e n a t e d f i r s tt h ee x p e r i m e n tt a k e ss o l a n e s o ls t a n d a r ds a m p l ea st h eo b j e c to fp u r i f i c a t i o n t h e a d d i t i o n a lr e a c t i o no c c u r sb e t w e e nt h es o l a n e s o lw i t hf i x e dq u a n t i t ya n de x c e s s i v ea m o u n to f b r 2 ，a f t e rw h i c h t h es o l a n e s o lb r o m i n a t e dm a t e r i a li sp r o d u c e d t h e np r e c i p i t a t i o ni sp r o d u c e d b ya d d i n gw a t e r a f t e rf i l t r a t i o n ，t h er e s i d u ei sd i s s o l v e di na c e t o n e t h e nt h ez np o w d e ro f 6 0t i m e si sa d d e da n di ti so s c i l l a t e df o r16 hu n d e rt h ec o n s t a n tt e m p e r a t u r ea t5 0 ，a f t e r w h i c ht h ed eb r 2r e a c t i o no c c u r s u n d e rt h ea b o v ec o n d i t i o n s ，t h ep u r i f i c a t i o nf o l dc a nb eu p t o1 0 8 6 4 w h e nt h es o l a n e s o le x t r a c ti st a k e na st h eo b j e c to fp u r i f i c a t i o n ，b ys a p o n i f i c a t i o n o fi t si m p u r i t i e s ，a c i dc l e a n i n g ，w a x ，a n db l e a c h i n g ，m o s ti m p u r i t i e sc a nb er e m o v e d i fi ti s p u r i f i e da c c o r d i n gt ot h em e t h o do fu s i n gs o l a n e s o ls t a n d a r ds a m p l ea st h eo b j e c to f p u r i f i c a t i o n ，t h ec o n t e n to fs o l a n e s o li nt h ep r o d u c tc a nb eu pt o9 3 6 5 a sp h a r m a c e u t i c a li n t e r m e d i a t e s ，i tr e q u i r e dt h ep u r i t yo fs o l a n e s o lm o r et h a n9 0 t h r o u g ht h ea p p l i c a t i o no ft h i se x p e r i m e n t ，s o l a n e s o lc a nb ep u r i t yt o9 3 6 5 ，i nl i n e 诵m t h em a r k e tf o rh i g h - p u r i t ys o l a n e s o lr e q u i r e m e n t s k e yw o r d s ：s o l a n e s o l ，d e t e r m i n a t i o n ，e x t r a c t i o n ，p u r i f i c a t i o n 长安大学硕上学位论文 第一章前言 烟草( n i c o t i a n at o b a c u ml ) 为茄科烟草属一年生或多年生植物( 1 】，与其他国家一 样，我国种植的烟草主要用来做卷烟。我国是烟草种植大国，烟草每年产5 0 0 万吨以 上，由于地理环境、种植技术、气候等因素影响，每年均有一定数量的低等级烟草无 法被收购，这种废次烟草的量可高达1 5 0 万吨，由于它们没有很好的利用而被烧掉，既 浪费资源又造成环境污染，成为烟农和环境的一种负担2 圳。如何将这些烟草废弃物加 以合理利用，增加其经济效益，减少其给予环境的负担，成为人们需要解决的一个重 要课题。 烟叶中含有3 0 0 0 多种化合物，包括生物碱、蛋白质、氨基酸、甙类( 芸香甙、r 谷甾醇) 、糖类、有机酸等物质【4 】。它们中大多都是重要的生化医药原料，都具有广泛 的用途和较高的经济价值。我们可以采用一系列的方法，对这些活性物质进行浸提、 分离，作为原料或产品应用于医药、化工等行业【5 1 。 烟草中已知化合物的种类已经超过了1 0 0 0 多种【6 】，主要分为十类，如下表所示 表1 1 烟叶中的主要化合物1 6 l 化合物含炭数量及分子量 链烃类( 包括链烃类、异链烃 及支链烃类) 物质 烯烃和炔烃类物质 芳香烃类物质 甾醇和异戊二烯衍生物 醇和酯类物质 醛、酮、醌类 有机酸类 酚类物质 碱类物质 色素类物质 氨基酸，蛋白质 普通链烃类，异链烷烃类，以及其他支链烷烃类化合物。 所含的c 原子数量从c 2 5 到c 3 5 ，分子量从5 0 0 9 0 0 ，构成烟 叶中的蜡质类物质 主要为异戊二烯衍生物如：法尼烯( f a m e s e n e ) 、新植二烯 ( n e o p h y t a d i e n e ) 、茄尼烯( s o l a n e s e n e ) 主要包括稠环芳烃类物质( p o l yn u c l e a ra r o m a t i c h y d r o c a r b o n s ，p a h ) ，为烃类物质热裂解后的产物，具有致癌活性， 如b e n z o m p y r e n e ( b a p ) 1 甾醇：采油甾醇( c a m p e s t e r 0 1 ) 等植物甾醇类物质； 2 异戊二烯类氧化衍生物，主要有：l e v a n t e n o l i d e 、 1 2 a h y d r o x y 1 3 - e p i m a n o y l o x i d e 以及茄尼醇( s o l a n e s 0 1 ) 主要为长链脂肪醇类物质，存在与煳草分泌物中，链长为 c 1 2 - - c 2 7 ，长链脂肪酸类链长为c i 4 - - c 2 8 分子量较小，极性较大。 烟叶中含有机酸在2 0 0 多种以上，大部分为二元酸和三元酸，其 中以柠檬酸、苹果酸、草酸、琥珀酸含量最多，这四种酸占烟叶 中的有机酸的7 0 主要有绿原酸、植物多酚类等物质 包括烟碱和其他游离碱类，容易分离 为一类物质的混合物 氨基酸、蛋白质为植物组织的基本组分之一 第一章前言 香烟中石蜡物质的主要成分是由链烃类物质构成，其中支链约占9 1 8 ，烟气 中的稠环芳香类物质的前体即是由链烃类物质构成。香烟烟气中的烯烃和炔烃含量约 为0 5 。芳香类物质主要包括稠环芳烃类物质( p o l yn u c l e a ra r o m a t i ch y d r o c a r b o n s ， p a h ) ，为烃类物质热裂解后的产物，具有致癌活性，如b e n z o 【0 【】p y r e n e ( b a p ) 。烟 叶中的甾醇和异戊二烯衍生物约占1 9 4 ，其中的茄尼醇可用于合成辅酶q 1 0 和维 生素k 2 等。酯类和脂肪醇类中的某些脂肪醇能促使肿瘤发生。烟叶中的有机酸中含量 最多的是苹果酸，其次是草酸、柠檬酸，浸提后可用于轻化工业、食品业的原料和添 加剂。烟叶生物碱类物质中最主要的是烟碱，大部分用于生产农药。烟叶中具有八种 人体需要的氨基酸，在生产中具有广泛的用途。 茄尼醇最早于1 9 5 6 年由r o w l a n d 等7 1 从烟叶中分离得到，最开始对茄尼醇的研究 集中在，烟草燃烧过程中产生的烟气中的茄尼醇所发生的变化及其对生物体的影响【8 1 。 据统计，对茄尼醇的研究多数是讨论茄尼醇浸提纯化及应用的。但是相对来说，早期 文献主要是研究讨论如何从烟草中浸提并检测茄尼醇；之后中期文献则主要是对茄尼 醇精制纯化方法和其生物功能的研究；现在对茄尼醇的研究主要集中在精品茄尼醇的 生产工艺及其应用上面【9 1 可以看出，对茄尼醇的研究中，其应用性是研究最为广泛的。 1 1 茄尼醇的理化性质 茄尼醇英文名字是s o l a n e s o l ，是烟草中含有的萜类有效成分，是一种不饱和的聚异 戊二烯醇，其结构式如下图所示： h ，c 卢我h - - - c h 2 - c h 2 弋我h 弋h 2 】7 q h 2 1 雹h 弋h 2 0 h h ，c 亡h ， 亡h ， 图i i 茄尼醇分子结构图 由9 个异戊二烯单元组成的一种非环萜烯醇，化学名称为九聚异戊二烯伯醇，分子 式简写为c 4 5 h 7 4 0 ，相对分子量为6 3 1 0 7 ，熔点为3 2 3 3 。c t 6 1 。茄尼醇的红外特征谱图如 图1 2 所示 高纯度的茄尼醇通常为蜡状白色或淡黄色固体粉末，不溶于水，溶于乙醇、冰乙酸、 丙酮、正己烷等有机溶剂，无光学特性。茄尼醇粗品在常温下呈棕黑色糊状，加热后呈 粘稠性的液状，有芳香味。 茄尼醇同时含有异戊二烯单元和醇羟基，通常情况下比较稳定，但在光照、加热条 件下化学性质比较活泼，容易衰变，易发生加成反应、氧化反应和脱氢反应，一般需要 2 长安人学硕士学位论文 低温、避光保存 1 0 - 1 1 1 。 6 0 5 0 4 0 瑙3 0 爱 基 叁2 0 1 0 0 4 0 0 03 0 0 02 u u u1 5 0 01 0 0 05 0 0 波数( c m - 1 ) 图1 2 茄尼醇的红外光谱 1 2 茄尼醇在自然界的分布 自从1 9 5 6 年r o w l a n d 等人首先从烤烟中得到茄尼醇后1 7 1 ，对于茄尼醇的分离进行 了大量研究，发现在茄科植物中茄尼醇是普遍存在的。又由于部分动物以含茄尼醇的植 物为食，因此茄尼醇也存在于部分动物的脏器中。研究发现茄尼醇在烟草、马铃薯和桑 叶中的含量较丰富，尤其是烟叶中，其含量可达0 3 3 嘣1 2 钔】。 在烟叶中茄尼醇主要是以游离态和酯型结合态存在，结合态茄尼醇主要以与有机酸 类结合成酯的形式存在【6 1 ，研究发现结合态的茄尼醇酯主要是乙酸酯，而游离的茄尼醇 主要是以醇的形式存 1 3 1 。据报道：烟叶采收一段时间后，游离态的茄尼醇的量逐渐增 多，而化合态的茄尼醇的量逐渐减少【14 1 。 依据烟草的种类不同和种植方法的差异，茄尼醇在不同品种烟草中的含量不同，在 不同的地方、以不同的种植方法生产的烟草中的茄尼醇含量也是不同的。 1 3 茄尼醇的应用 由于茄尼醇特殊的全反式链结构，使其成为重要的合成原料。 1 3 1 合成辅酶q 1 0 和维生素k 2 辅酶q l o 是人体内不可缺少的参与代谢的重要活性物质，能直接参与某些酶的生化 活动，同时也是细胞的天然抗氧化剂，常用于心血管系统疾病的治疗，同时也可以提 高人体免疫力、保持青春 i s l 。 第一章前言 研究发现，只有全反式辅酶q l o 在人体内在才有效，而以茄尼醇为原料可以得到 全反式辅酶q 1 0 【16 1 。以茄尼醇为原料合成辅酶q l o 的报道有很多，可以通过半合成法， 也可以通过微生物浸提法、微生物发酵法【1 7 1 。 维生素k 2 是人体内的一种重要的活性物质，可以治疗和预防骨质疏松症，预防肝 硬化进展为肝癌，具有利尿、强化肝脏的解毒功能，并能降低血压，还可以加速凝 血，促进凝血酶原的形成。 1 3 2 合成制造抗肿瘤类药物 茄尼醇有较强的抗癌生物活性，能够抗菌消炎，其复合物具有预防心血管疾病及动 脉硬化的作用，治疗和预防其衍生物可以用于合成多种抗肿瘤、抗溃疡、抗艾滋的药物 【1 5 】 o 1 4 茄尼醇的生产现状 茄尼醇是合成辅酶q 1 0 、维生素k 2 以及多种抗癌抗溃疡药物的重要医药中间体， 因此市场上对这些药物的需求直接影响着茄尼醇的生产，在这些影响中，以辅酶q 1 0 的作用最为明显。据报道，目前辅酶q 1 0 的价格已经上涨到了3 0 0 0 美元千克。而8 0 的辅酶q 1 0 都是以茄尼醇为原料采用半合成方法得到的，没生产1 k g 辅酶q 1 0 至少需 要2 k g 含量为9 0 的茄尼醇【1 8 】。 高纯度的茄尼醇在发达国家日本、美国、德国、韩国的使用量很大。我国虽然是烟 草大国，但是对茄尼醇的工业化生产研究是从上世纪9 0 年代初才开始的，并且先后在 云南、贵州、山东等地建立了生产茄尼醇粗品( 1 7 3 5 ) 的工厂，由于生产技术的限 制，我国的茄尼醇生产很难达到国际上高纯度的要求【1 8 】。因为茄尼醇粗品不能直接应用 于合成药物中，并且生产高纯度茄尼醇的工艺长期被日本所垄断，所以长久以来我国生 产的低含量的茄尼醇都被低价出口到日本，由日本人纯化后再高价返销回国内，对我国 的经济和环境都造成了一定的危害。中国是直到2 0 0 3 年才拥有第一条高纯度茄尼醇浸 提工艺工业生产线【1 9 】。 国外对于茄尼醇浸提精制的技术也大多集中在日本，其工艺是以优质烟叶为原料， 用正己烷为溶剂浸提烟叶中的茄尼醇，加热搅拌，过滤浓缩得茄尼醇粗产品，再经k o h 皂化，以正己烷为固定相，以1 0 乙醇为流动相进行离心液液层析，最后再经h p l c 色谱精制后，可得高纯度的茄尼醇2 0 。2 。 国内对茄尼醇的浸提、纯化都有一定的研究，学者张德玉【冽等以发霉的废次烟草味 4 长安人学硕士学位论文 原料浸提茄尼醇，降低了原料的价格，并且使废次的烟草得到合理利用提高了烟草整体 的经济价值。姚文【2 3 1 等提出以s o t 溶剂体系为萃取溶剂从烟渣中萃取茄尼醇，岑波冽 等以p e 溶剂为萃取溶剂浸提烟叶中的茄尼醇，其价格远比正己烷便宜，降低了生产成 本。国内在此方面的研究挺多，但目前尚无大规模商业化的报道。 1 5 烟草中茄尼醇含量测定方法概述 国内外已报道的分析检测茄尼醇的方法有很多，根据其分子特性，茄尼醇的分析测 定方法主要有：薄层分离库仑滴定法、薄层扫描测定法、气相色谱法以及柱色谱分离 法等。 1 5 1 库仑滴定法 刘快之【2 5 1 等提出了使用库仑滴定仪测定茄尼醇的量。利用茄尼醇分子的不饱和性， 每个茄尼醇分子可以与9 个b r z 进行加成反应。b r 2 由电解池铂阳极以1 0 0 的电流效率 产生，可以由记录的电量直接计算用去的b r 2 ，再按一定的比例关系即可算出茄尼醇的 且 里。 随后，通过对库仑滴定法直接测定茄尼醇含量的方法进行改进，刘快之1 2 6 】等人在使 用库仑仪测定茄尼醇时采用了回滴法，即在b r 2 与茄尼醇完全反应后，加入定量的a s ” 标液与剩余的b r 2 反应，通过计算与a s ”反应用去的b r 2 而得出与茄尼醇反应用去的b r 2 ， 从而算出茄尼醇的量。再通过加入薄层色谱法分离烟叶浸提物中共存的部分，从而使茄 尼醇的测定结果更为准确一些。实验表明，以正己烷二氯乙烷丙酮( 1 1 ：2 ：l v ) 为薄 层板的展开剂，以2 m o l l k b r ：冰醋酸= l ：3 ( v v ) 的溶液为电解液，将用正己烷溶解的 烟叶浸提物点样并展开后，在2 5 4 n m 紫外光下与茄尼醇标准品作参照，标记茄尼醇样品 的标点，并取下斑点，以冰醋酸溶解，再转入电解池中，按回滴法在5 m a 恒电流下进 行库仑滴定，按照计算公式求得茄尼醇的含量。 此方法具有电化学分析的基本特点，即仪器价格低、使用简便、准确度较高等优点。 并且最后的结果表明，此方法测定茄尼醇是适宜的，它在定量时不必使用茄尼醇标准品。 1 5 2 薄层色谱扫描法 薄层色谱( t h i nl a y e rc h r o m a t o g r a p h y , t l c ) 是一种快速、简易、应用广泛的一种 色谱分析方法【2 7 】。广泛的用于中药检测、食品分析、环境分析等方面。于华忠【2 8 1 等人对 薄层扫描法测定茄尼醇含量的方法进行了研究。实验中，薄层板为硅胶g 板，展开剂为 石油醚乙酸乙酯( 4 ：1 ，v ) ，展开方式为直立上行展开，显色剂为香草醛硫酸乙醇溶 第一章前言 液，薄层测定时，扫描方式为反射法单波长锯齿扫描，波长为6 2 0 n m ，以茄尼醇标准品 为样品绘制标准曲线后，再测定烟叶中的茄尼醇。该方法的r = 0 9 9 5 4 ，r s d = 6 8 6 。 李烈【2 9 1 等人研究薄层扫描法时采用的是双波长扫描法，展丌剂为正己烷：乙酸乙酯： 乙酸( 4 ：1 ：0 5 ) ，显色剂为香草醛浓硫酸溶液。 薄层色谱扫描法分析成本较低，对样品预处理要求也较低，在定性分析方面尤其快 速准确，可为茄尼醇的质量分析提供依据。 1 5 3 高效液相色谱法 高效液相色谱( h i g hp e r f o r m a n c el i q u i dc h r o m a t o g r a p h y , h p l c ) ，也叫做高压液相 色谱( h i 曲p r e s s u r el i q u i dc h r o m a t o g r a p h y ) 、高速液相色谱( h i g hs p e e dl i q u i d c h r o m a t o g r a p h y ) 、高分离度液相色谱( h i g hr e s o l u t i o nl i q u i dc h r o m a t o g r a p h y ) 等。作 为一只有效的分析手段，高效液相色谱法广泛的应用于化学分析中，此方法不需要分离 大多数可溶性杂质，过程较为简单、快速【3 0 1 。 赵瑾【3 1 】等人选用的色谱柱为z o r b a x s i l ( 2 5 0 m m x 4 6 m mi d ) ，流动相选择为正己 烷异丙醚乙酸乙酯( 6 ：3 ：1 ) 混合溶剂，柱温为3 0 ，流速为1 0 m l m i n ，用示差折光 检测器测定了茄尼醇的含量，最终结果表明，该方法在进样量为o 2 4 嵋时有良好的线 性关系，可用于茄尼醇的的定量检测。张明时【3 2 1 等人采用岛津硅胶色谱柱s h i m p a c k c l c s i l ( 5 “m ，5 m mid 1 5 0 m m ) ，流动相选用正己烷异丙醇( 9 8 ：2 ) 混合溶剂，流速 为0 6 m l m i n ，用紫外检测波长为2 1 5 n m 的高效色谱仪检测茄尼醇的含量。实验结果表 明，该方法在进样量为1 l o 腭时有良好的线性关系，适于测定烟叶浸提物茄尼醇。李 晓露嗍等人选用的色谱柱为h y p e r s i lc 1 8 柱，流动相为异丙醇乙腈( 6 ：4 ) 混合溶剂，选 用检测波长为2 1 0 n m 的高效液相色谱仪对茄尼醇含量进行检测。 国内外关于高效液相色谱法检测茄尼醇的报道很多，该方法在测定茄尼醇含量结果 精密、准确，但因仪器昂贵，很难应用于工厂生产。 1 5 4 反高效液相色谱法 由于使用正相柱易引起柱的污染【3 4 1 ，并且使用紫外检测器时，茄尼醇的紫外吸收再 2 0 5 n m 处，与所用溶剂的吸收波长很接近，溶剂的影响作用较大，且仪器稳定时间相对 较长，给测定带来了一定的难度，因此研究人员在高效液相色谱法的基础上提出了以反 高效液相色谱法测定茄尼醇含量。 武永昆【3 5 】等人研究了采用反相高效液相色谱法测定茄尼醇的条件，选用h y p e r s i l 6 长安大学硕士学位论文 o d s 不锈钢柱( 5 岬，4 0 m m idx 2 5 0 m m ) ，以甲醇乙醇( 7 5 ：2 5 ，v ) 为流动相， 柱温为3 0 ，流速为1 m l m i n ，选择的紫外检测波长为2 1 l n m ，茄尼醇浓度为 2 1 6 3 4 5 6 m g l 时，线性关系良好。实验结果表明该方法结果准确，基线平稳，保留时 间及分离度不受柱温的影响，适合于茄尼醇含量的检测。郭鹏【3 6 】等选用的色谱柱为 z o r b a xe c l i p s ex d b c s ( 1 5 0 m m x 4 6 m m ，5 1 , t m ) ，以甲醇乙腈( 9 5 ：5 ，v ) 为流动相， 柱温为2 5 c ，流速为1 0 m l m i n ，检测波长为2 1 0 n m 。结果显示当茄尼醇浓度在 1 1 4 1 1 4 0 1 , t g m l 范围内时，线性关系良好，可用于不同含量茄尼醇样品的测定。柳先 平吲等人在用反相高效液相法测定不同产地烟叶中的茄尼醇含量时，使用的流动相为乙 腈和水( 9 0 ：1 0 ) ，测定时，当茄尼醇在3 6 5 - 4 6 7 2 n g 范围内时具有良好的线性相关性。 1 5 5 其他检测方法 除了以上介绍的常用的检测方法以外，随着科技的发展，茄尼醇检测的新方法也时 有报道。 周永生等认为液相色谱紫外检测器和示差检测器稳定性较差，因此提出了采用电 喷雾质谱( e s i m s ) s i m 模式进行定量分析，以弥补不足。电喷雾质谱( e s i m s ) 是 靠强电场使样品分子电离，适合分析强极性、难挥发或热不稳定的化合物，其分析过程 快速灵敏，适用于生物大分子的检测，具有准确、快速、灵敏等特点，而且解析谱图相 对容易【3 9 1 。实验中，采用的色谱条件为h y p e r s i lo d s 柱( 4 6 m m x l 5 0 m m ) ，流动相采用 甲醇异丙醇( 4 0 ：6 0 ，v ) 混合液，流速为0 7m l m i n ；质谱条件为采用电喷雾电离 ( e s i ) 源，s i m 正离子检测模式，喷雾毛细管电压4 5 v ，检测器电压为1 3 v ，喷雾气 流为1 5 l m i n 。该方法可以有效避免共流出物对待测组分测定的干扰，且由于采用了四 极杆质量分析器而提高了检测的稳定性。 柳先平【4 0 】等人提出在对茄尼醇进行测试时采用反相高效液相色谱法( r p h p l c ) 、 大气压化学电离质谱法( a p c i m s ) 联用技术。实验中采用的色谱条件为a l l t i m ac 8 色 谱柱( 4 6 m m x l 5 0 r a m ) ，流动相选用甲醇水( 9 8 ：2 ，v ) ，检测波长选择为2 1 1 衄； 质谱条件为大气压化学电离源( a p c i ) ，正离子检测模式，毛细管电压3 0 0 0 v ，喷雾气 压为1 7 2 x 1 0 5 p a ，电源放电电流4 0 m a ，全扫描质荷比范围为2 5 0 7 0 0 。实验结果表明， 该方法在测定过程中，目的物茄尼醇易与其他干扰组分分离，且保留时问较短，可用于 茄尼醇的质量控制和监测。 7 第一章前言 1 6 烟草中茄尼醇的浸提方法概况 1 6 1 有机溶剂浸提方法 溶剂浸提法，是指依据中草药中各种成分在溶剂中的溶解性不同，选用对活性成分 溶解度大、对不需要溶出成分溶解度小的溶剂，将有效成分浸提出来。 国内外现有的浸提茄尼醇的技术中，较为成熟且实用的是日本的专利技术，为了 更好地从烟草中浸提茄尼醇，我国研究人员做了很多方面的改进，其生产工艺如图1 3 所示。 日本的技术中所用原料为优质烟叶，浸提溶剂为高纯度的正己烷，浸提l t 茄尼醇 需用1 7 0 t 的正己烷f 1 2 】，因此存在原材料成本高，且易造成三废排放。我国学者张德玉 【2 2 1 提出了以发霉或废次烟叶为原料制备茄尼醇的新工艺，在生产工艺的各方面均有一 定改 图1 3 茄尼醇的生产工艺流程图 进。姚文1 2 3 】等人认为，s o t 溶剂体系对于茄尼醇的萃取性能更为优异，可完全作为工业 生产中浸提茄尼醇的溶剂。岑波【2 4 】等人提出用廉价且易得的p e 溶剂代替生产中广泛使 用的正己烷溶剂，可得到较高的浸提率和溶剂回收率，同时降低了生产过程中的成本。 在对有机溶剂浸提烟草中茄尼醇的工艺的改进过程中，有研究人员提出了同时从烟叶中 浸提茄尼醇和烟碱的实验方法，还有使用混合溶剂进行浸提【4 2 1 ，或者利用互不相溶的 不同