（应用化学专业论文）八角茴香中莽草酸提取分离的研究.pdf

八角茴香中莽草酸提取分离的研究 摘要 本文主要对莽草酸的检测方法，提取、脱色以及分离纯化工艺进行了 研究。 建立了微波辅助分光光度法测定莽草酸的新方法。在微波功率1 6 0 w 下，微波作用2 5 m i n ，3 8 2 n m 处测定吸光度，其在0 2 8 x1 0 巧m o l l 的浓 度范围内呈良好的线性关系，相关系数r = 0 9 9 9 2 通过单因素实验和正交实验对提取条件进行了优化，得超声微波协同 提取八角茴香中莽草酸的最优条件为：样品粒度为2 0 目，料液比为1 ：1 5 ， 微波功率为3 0 0 w ，提取时间为3 m i n 在此条件下，莽草酸的提取率明显优 于传统的煎煮法。 通过静态实验初步考察了树脂用量和温度对脱色效果和莽草酸保留率 的影响。通过动态试验确定了d 1 0 1 树脂对莽草酸提取液脱色的最佳工艺条 件为：2 5 c ，流速3 b v h ，上柱液p h 值为原始p h 值。采用此工艺对莽草 酸提取液中色素的吸附率约7 5 通过静态吸附和解析实验对4 种离子交换树脂进行了筛选，并对筛选 出的树脂进行了吸附动力学和热力学研究。结果表明，d 3 8 0 吸附效果最 好，吸附过程符合l a n g m u i r 等温吸附式；表观活化能e a 为3 5 5 k j m o l ； 表观速率常数随温度升高而增大。 考察了p h 值、料液浓度、流速以及高径比对贯穿曲线的影响。上柱条 件为：p h 值2 5 3 5 ，上样浓度为9 0 m g m l ，操作流速4 b v h ，2 0 m l 树 脂装柱。选用体积比为8 2 的l m o l ln a o h 与o 1 m o l ln a c l 的混合液为洗 脱剂，洗脱收率在9 0 以上。经h p l c 检测，产品纯度大于9 5 。 关键词：莽草酸超声微波协同萃取脱色吸附动力学吸附热力学 离子交换吸附 s t u d yo nt h ee x t r c t i o ns e i l r t i o no f s h i k i m i ca c i df r o mi l l i c i u mv e r u mh o o k f a b s t r a c t d e t e r m i n a t i o n , e x t r a c t i o n , d e c o l o r a t i o na n ds e p a r t i o no fs h i k i m i ca c i dw e r es t u d i e di n t h i sp a p e r an e wm e t h o df o rd e t e r m i n i n gt h ec o n c e n t r a t i o no fs h i k i m i ca c i du s i n gm i c r o w a v e a s s i s t e dh a db e e np r o p o s e d t h ee x p e r i m e n tc o n d i t i o n sh a db e e nd e t e r m i n e da sf o l l o w s ： m i c r o w a v ep o w e r16 0 w ，r e a c t i o nt i m e2 5 r a i n , d e t e c t i o nw a v e l e n g t h38 2 n m t h el i n e a rr a n g o f t h ec a l i b r a t i o nc a l v ew a s0 2 8 x 1 0 5m o l l 、砘也r = 0 9 9 9 2 e x t r a c t i o ne x p e r i m e n t sw e r ec a r r i e do u tb ys i n g l ea n do r t h o g o n a le x p e r i m e n t s t h eb e s t c o n d i t i o nf o rt h eu l t r a s o n i c m i c r o w a v ea s s i s t e de x t r a c t i o nw g r ed e t e r m i n e da sf o l l o w s ：t h e g r a n u l a r i t yo fn l i c i u mv e r u mh o o k d u s t s2 0 ，t h er a t i oo ft h es o l i dt ol i q u i d1 ：15 ，t h e m i c r o w a v ep o w e r35 0 w ，t h ee x t r a c t i n gt i m e3 m i n t h i st e c h n o l o g yw a s s u p e r i o ri ne x t r a c t i o n r a t i o nt od e c o c t i o n t h ee f f e c t so f r e s i nd o s a g e sa n dt h et e m p e r a t u r eo nd e c o l o r a t i o na n dl o s so fs ab ys t a t i c e x p e r i m e n tw e r es t u d i e d b yd y n a m i ca d s o r p t i o ne x p e r i m e m s ，t h eb e s tt e c h n o l o g yc o n d i t i o n s w e r ee s t a b l i s h e d ：t e m p e r a t u r e2 5 ，f l o wr a t e4 b v h , a l lo r i g i n a lp hv a l u e u n d e rt h e o p t i m a lt e c h n i q u e ，t h ed e c o l o r i z a t i o nr a t i ow a sa b o u t7 5 f o u ri o ne x c h a n g er e i n sw e r es c r e e n e db yb a t c hs t a t i ca d s o r p t i o ne x p e r i m e n t so fs aa n d s t a t i ce l u t i o ne x p e r i m e n t so fa d s o r b e ds a r e s u l t ss h o w e dt h a ti o ne x c h a n g er e s i nd 3 8 0 p r e s e n t e dg o o da d s o r p t i o na b i l i t y t h ee q u i l i b r i u md a t ao fa d s o r p t i o nw e r ew e l lf i t t e dt ot h e l a n g m u i ri s o t h e r m t h ea p p a r e n ta c t i v a t i o ne n e r g yw a se a = 3 5 5 k j l m o lt h ea p p a r e n tr a t e c o n s t a n ti n c r e a s e sa l o n g 、析mt h ea u g m e n to ft h et e m p e r a t u r e t h ee f f e c t so ff a c t o r ss u c ha sp hv a l u e ，c o n c e n t r a t i o n , f l o wr a t e ，t h er a t i oo fh e i g h tt o i l l d i a m e t e rt ob r e a k t h r o u g hc u r v ew e r ei n v e s t i g a t e d t h ec o n d i t i o n sw e r ed e t e r m i n e da sf o l l o w s ： p hv a l u e2 5 3 5 ，c o n c e n t r a t i o n9 0 m g m l ，f l o wr a t e4 b v h , d 3 8 0 r e s i nd o s a g e s2 0 m l s a a d s o r b e do ni o ne x c h a n g er e s i nd 38 0c a nb ee l u t e dw i t h1 0 m o l ln a o h 一0 1t o o l ln a c l ( 8 ：2 ) s o l u t i o n d e s o r p t i o nr a t i ow i l t so v e r9 0 s aw a sd e t e r m i n e db yh p l c ，a n d t h ep u r i t y w a so v e r9 5 k e yw o r d s ：s h i k i m i ca c i d ；u l t r a s o n i c - m i c r o w a v ea s s i s t e de x t r a c t i o n ； d e c o l o r a t i o n ；a d s o r p t i o nd y n a m i c s ；a d s o r p t i o nt h e r m o d y n a m i c s ； i o ne x c h a n g ea d s o r p t i o n i v 广西大学学位论文原创性声明和学位论文使用授权说明 学位论文原创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是在导师指导下完成的，研究工作所取得的成果和相 关知识产权属广西大学所有。除已注明部分外，论文中不包含其他人已经发表过的研究 成果，也不包含本人为获得其它学位而使用过的内容。对本文的研究工作提供过重要帮 助的个人和集体，均已在论文中明确说明并致谢。 论文作者签名：砾醐潲年中月z o e t 学位论文使用授权说明 本人完全了解广西大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即： 本人保证不以其它单位为第一署名单位发表或使用本论文的研究内容； 按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本； 学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务； 学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文； 在不以赢利为目的的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 请选择发布时间： 囱即时发布口解密后发布 ( 保密论文需注明，并在解密后遵守此规定) 论文作者签名：酶；甘导师签名：昊屯违罗争坼争, e l 沙e 1 八角茴香中莽草酸提取分离的研究 1 1 莽草酸的理化性质 第一章绪论 莽草酸普遍存在于八角属植物中，长期以来一直未受到人们的重视。在禽流感大面 积爆发后，掀起了一股莽草酸的研究热潮。 莽草酸又称毒八角酸，英文名$ h i k i m i ca c i d ( s a ) ，学名为3 ，4 ，5 三羟基1 环己 烯一1 - 羧酸( 3 ，4 ，5 - t r i h y d r o x y - l - c y c l o h e x e n e - 1 - c a r b o x y l i ca c i d ) ，分子式为c 7 h i 0 0 5 ，结构式 如图1 1 所示，相对分子质量为1 7 4 1 5 。莽草酸的产品为白色精细粉末，气微，昧辛酸， 易溶于水，在2 5 下1 0 0 m l 水中可溶解1 8 9 ，难溶于苯，氯仿和石油醚。熔点为 1 9 1 1 9 2 ，旋光度为1 8 0 0 ，p 磁值为3 8 7 士0 0 8 【1 1 o h o h 图1 1 莽草酸结构式 f 谵1 - 1t h es l r t u r eo fs h i k i m i ca c i d 1 2 莽草酸及其衍生物的药理作用 莽草酸分子结构中有3 个羟基、一个羧基、一个双键，具有手性异构体，是合成许 多生物碱、芳香氨基酸、吲哚衍生物与手性药物( 如抗病毒药) 的原料。虽然对莽草酸的 研究由来已久【2 】，但只是在陆续发现了具有生物活性的乙二醛酶i 抑制剂【3 】和二霉素【4 】等 含有莽草酸类母核的天然产物后，才有合成莽草酸衍生物及研究其药理作用的报道，即 由莽草酸甲酯合成乙二醛酶i 抑制剂的类似物。其中，关于三乙酰莽草酸( t s a ) 和异亚丙 基莽草酸( i s a ) 的研究报道较多。 广西大掌硕士掌位论文 ，角面香中莽草酸提取分离的研究 1 2 1 抗菌抗肿瘤作用 莽草酸衍生物具有抗菌、抗肿瘤作用。1 9 8 7 年有报道中提到日本学者【5 】发现莽草酸 的一种化合物对海拉细胞株( h e l a c e l l s ) 和埃希利腹( e h r l i c h a s c i t e s c a r c i n o m a ) 有明显的抑 制作用，并能延长接种白血病细胞l 1 2 1 0 的小鼠的存活时间，而且毒性相对较低，并指 明抑制作用主要是因为此种莽草酸的化合物与硫氢化物反应。另一种化合物对白血病细 胞l 1 2 1 0 无对抗作用，但对须发癣菌( t r i c h o p h y t o n m e n t a g r o p h y t e s a t c c 9 9 7 2 ) 有一定的对 抗作用。国内的孙快麟【6 】等人于1 9 8 8 年对已合成的一种莽草酸衍生物进行了初步的体外 抗菌和抗肿瘤实验，证明此化合物具有与二霉素类似的体外抑制白血病细胞l 1 2 1 0 的作 用。 1 2 2 抗血栓形成作用 莽草酸及其衍生物对心血管系统的作用主要表现为抗血栓形成和抑制血小板聚集。 马怡【7 】等报道莽草酸对二磷酸腺苷( a d p ) 诱导大脑中动脉栓塞( m c a t ) 模型大鼠的血小 板聚集率有较强的抑制作用；静注和肌注莽草酸均使小鼠血凝时间延长。胶原引起的血 小板聚集与花生四烯酸( a a ) 的释放和代谢有密切的关系，莽草酸是通过影响花生四烯酸 代谢，抑制血小板聚集，抑制凝血系统而发挥抗血栓形成的作用。黄丰阳【8 】等试验证明 t s a 能显著升高血小板内环烯酸腺苷( c a m p ) 的含量。c 舢旧可以通过降低血小板胞浆 c a 2 + 浓度和抑制肌球蛋白磷酸化等途径抑制血小板功能1 9 。t s a 影响第二信使c a m p 而发 挥抗血小板聚集作用。王宏涛【l o 】等用动静脉环路血栓及三氯化铁致大鼠m c a t 模型方法 研究i s a 体内、外给药对血小板聚集的影响，结果表明i s a 体内、外给药对a d p 和胶原诱 导的血小板聚集有明显的抑制作用，抗血小板聚集的机制可能与g 蛋白偶联下的c a m p 水平降低有关。马怡f 1 1 4 2 】证明i s a 还能减轻h 2 0 2 引起的细胞活性降低和乳酸脱氢i ( l d i - i ) 释放，促进h 2 0 2 诱导的血管内皮细胞释放n o 和前列环素，还可明显改善所致的人脐静 脉内皮细胞( h u v e c ) 变形、皱缩等损伤表现。 1 2 3 抗脑缺血作用 莽草酸及其衍生物具有改善脑缺血作用，主要表现在缩小大鼠局灶性脑缺血后脑梗 死体积、降低神经功能评分、减轻脑水肿程度，增加缺血区脑血流量等指标【1 3 】。种兆忠 2 广西大掌硕士掌位论文八角茴香中莽】酸提取分离的研究 1 4 - 1 5 】等研究表明t s a 能降低脑缺血后红细胞聚集程度及其抑制血小板聚集的作用，从而 有利于脑微循环。t s a 还可通过对p 选择素表达的影响，抑制脑缺血再灌注和凝血酶引 起血小板和中性粒细胞粘附，从而起到抗脑缺血作用。孙文燕【l6 】等对大脑中动脉缺血再 灌注大鼠研究发现，i s a 可改善脑组织能量代谢，增加脑组织能荷值，提高脑组织 n a k - a t p 酶和髓过氧化物酶( m p o ) 活力、减轻脑组织自由基损伤，从而保护缺血性损伤 的脑组织。另外i s a 对脂质过氧化产物m d a 的生成有明显的抑制作用，对抗氧化系统 t - s o d 、c u - z n - s o d 和g s h p x 的活性也有明显的升高，表明i s a 可通过调节自由基的代 谢，保护局灶性脑缺血损伤0 7 - 1 8 。 1 3 莽草酸的制备方法 因为莽草酸特殊的药用价值及潜在的市场前景，尤其是在禽流感大面积爆发后而备 受关注。近几年，国内外竞相研究莽草酸的制备方法。 1 3 1 从八角属植物中提取分离法 1 3 1 1 有机溶剂提取法 1 8 8 5 年，莽草酸首次从日本植物白花八角( n l i c i u m a n i s a t u m ) 分离出来。1 9 8 8 年， 孙快麟1 9 】等人报道了一种从八角茴香中提取分离莽草酸的方法。用9 5 乙醇回流提取， 浓缩液再依次经过乙酸乙酯、丙酮处理，得淡黄色固体，甲醇丙酮多次重结晶的白色 固体莽草酸，重量收率4 。 刘润民刚等人公开了一种莽草酸的生产方法：用亚临界液化石油气萃取脱油脂，乙 醇回流提取，浓缩所得浸膏再用热水或含水溶剂溶解除杂，滤液浓缩干燥，用一定质量 比的甲醇除杂，得莽草酸精品。 闵勇【2 1 】等人用超临界二氧化碳脱脂，脱脂后依次用甲醇、乙酸乙酯处理，所得浸膏 用甲醇加热溶解，热过滤，静置，冷却结晶，得莽草酸粗品；氯仿甲醇混合溶剂重结 晶，得纯度 9 5 的纯品。 何新华瞄】等通过水提取、硅胶柱吸附、乙酸乙酯洗脱、重结晶得莽草酸。a 卡纳加 1 等通过极性和非极性有机溶剂的交替使用分离莽草酸。 1 3 1 2 离子交换吸附法 近两年，陆续公开了一些用离子交换法分离莽草酸的报道。 3 广西大掌硕士掌位论文、角面香中莽草酸提耳铲离的研究 r i c h a r dp a y n e f 2 4 】等人将乙醇提取液经水处理后， r 立_ a m b e r l i t ei r a - 4 0 0 阴离子交换树 脂，2 5 的乙酸洗提，浓缩得莽草酸粗品，甲醇反复重结晶。 苏桂良和黄福满【2 5 】用酸水( p h 3 0 0 w ) 来提高萃取效率。然而，较大的超声波功率会 发出很大的噪音。 3 2 2 微波萃取技术 微波萃取( m i c r o w a v ea s s i s t e de x t r a c t i o n ，m a e ) 是利用样品中目标物分子在微 波电磁场的作用下，从原来的热运动状态转为跟随微波交变电磁场而快速排列取向的状 态，是微波能量能够直接深入到试样内部，作用于目标成分。从而降低目标物与基体的 结合力，加速目标物从固相进入溶剂相的过程【8 7 】。在微波加热过程中，物体发热程度或 提取( 消解或萃取) 效率与微波频率、电磁场强度、介质常数介电损耗值、以及穿透能 力等因素有关。微波消解和萃取方式通常包括密闭式和开放式两种。 虽然微波萃取速度快、效率高，但是也存在着许多不足。当样品处理在密闭式萃取 罐中进行时，高温高压条件对制作样品罐材料( 如聚四氟乙烯) 的强度、耐热性、耐腐蚀 性及其密封性的要求很高，而且还需要高强度的聚砜外观保护。此外，高温高压条件可 能造成样品中某些有机结构的改变和破坏，而且在取出提取液之前还需要较长的冷却降 角茴 t l - 中莽草酸提取分离的研究 压时间，这在一定程度上间接的抵消了其提取速度快效率高的优点；当微波提取在低温 常压下的开放式萃取釜中进行时，尽管可从一定程度上克服高压密闭式微波萃取的不 足，样品用量也可大大增加，但受到微波穿透能力的限制，使样品萃取不均匀，萃取效 率下降，萃取时间增加。 3 2 3 微波一超声波协同萃取技术 微波超声波协同萃取新技术及装置是将直接超声振动与开放式微波两种作用方式 相结合，充分利用超声波振动的空化作用以及微波的高能作用，克服了常规超声波和微 波萃取之不足，实现了低温常压条件下，对固体样品进行快速、高效、可靠的预处理。 该装置有利于极性和热不稳定性组分的萃取，避免长时间高温高压条件下萃取或合成反 应引起的分解，从而不破坏所萃取的有机分子的结构。 已有文献报道用超声波【蚓、微波【3 9 】从八角茴香中提取莽草酸，本文考察了超声微 波协同提取方法对八角茴香中莽草酸提取率的影响，为八角茴香深加工提供科学依据。 3 3 实验部分 3 3 1 仪器与试剂 c w 2 0 0 0 型超声微波协同萃取反应仪( 上海新拓微波溶样测试技术有限公司) ； u v 2 0 0 0 紫外可见分光光度计( 尤尼柯( 上海) 仪器有限公司) ；d 8 0 2 3 c t l k 4 格兰仕微波 炉( 佛山市顺德区格兰仕微波炉电器有限公司) ；m l d v 即_ t i l r e 】p 电子分析天平( 奥豪斯( 上 海) 公司) ；f w l 3 5 型中草药万能粉碎机( 天津市泰斯特仪器有限公司) 。 无水乙醇( 广东汕头市西陇化工厂) ，a r ；蒸馏水。八角茴香( 柳州老百姓大药房) 。 3 3 2 实验方法 3 3 2 1 超声微波协同提取 称取八角茴香干粉1 0 0 0 0 9 ，置于提取器中，按各种设定条件( 溶剂浓度、时间、微 波功率、料液比、原料粒度) 进行超声微波协同提取，滤液定容至2 0 0 m l ，取一定量稀 释，在3 8 2 n m 处测定吸光度。 3 3 2 2 煎煮法 2 1 g - 西大学硕士学位论文、角茴香中莽革酸攫取分离的研究 称取八角茴香干粉1 0 0 0 0 9 ，置于圆底烧瓶中，按料液比1 ：1 5 加蒸馏水，煮沸后保 温提取1 h ，滤液定容至1 0 0 m l 。同上，测量吸光度值。 3 3 3 莽草酸的检测及计算 根据第二章所述实验方法检测莽草酸的含量。按照公式3 1 计算莽草酸的提取率： g ：c x v x n x m 1 0 0 u u - o式3 1 = 一x 工) 。l ，” 式中：g ：a 角茴香中莽草酸的提取率， c ：微波辅助分光光度法测出的莽草酸的浓度，m o l l v ：提取液定容的体积，m l l l 样品提取液处理过程中稀释的倍数 m ：莽草酸的摩尔质量，g m o l m ：样品的质量，g 3 4 结果与讨论 3 4 1 溶剂对莽草酸提取效果的影响 为考察溶剂对提取率的影响，于2 0 目的样品中加入1 0 0 m l 的不同浓度的乙醇溶液， 2 0 0 w 作用2 m i n ，提取一次，结果如表3 1 所示。 表3 - 1 溶剂对提取效果的影响 t a b l e3 1e f f e c to f m e n s t r u u mo i le x t r a c t i o nr a t e s 由表3 1 可知，莽草酸的提取率随乙醇浓度的增大而下降，不加乙醇时提取率最高， 故本文选择蒸馏水为提取溶剂。 3 4 2 提取时间对提取效果的影响 选蒸馏水作溶剂，在其它条件不变的情况下，改变微波作用时间，分别提取 、角茴香中莽革酸提取分离的研究 1 、2 、3 、4 、5 m i n ，结果如图3 1 所示。 1 0 蔓8 o 萎6 口 暑 4 d 叠 蓉 2 0 o246 t | n m 图3 1 时间对提取效果的影响 f i g 3 - 1e f f e c to f t i m eo ne x t r a c t i o nr a t e s 由图3 1 可知，在一定的范围内，提取率随着提取时间的延长而略有增大，2 m i n 时 达到最大，随后提取率随时间的延长反而略有下降。其原因可能是在超声波、微波功率 不变的情况下，随时间增加，细胞的破裂程度、被加热程度也随之增加；但是长时间高 温下可能会破坏莽草酸的结构。 3 4 3 微波功率对提取效果的影响 将等量的八角茴香干粉( 2 0 目) 按料液比1 ：1 0 ，在不同的微波功率下分别作用2 m i n ， 结果如图3 2 。 广1 可大掌硕士掌位论文、角茴鼍。中莽革酸提霹q 铲离的研究 o1 0 02 0 03 0 04 0 05 0 0 p o w e r w 图3 - 2 微波功率对提取效果的影响 f i g 3 - 2e f f e c to fm i c r o w a v ep o w e ro ne x t r a c t i o nr a t e s 由图3 2 可知，开始时提取率随微波功率的增大而增大，2 5 0 w 时达到最大；2 5 0 w 以后，提取率随微波功率的增大反而略有下降，原因可能是微波在提取过程中的热效应 破坏了莽草酸的结构。 3 4 4 料液比对提取效果的影响 在样品粒度2 0 目，微波功率2 5 0w ，提取时间2r a i n 的条件下，考察不同料液比 对提取效果的影响。 表3 2 料液比对提取效果的影响 t a b l e3 2e f f e c to f t h er a t i oo f m a t e r i a l so ne x w a c t i o nr a t e s 由表3 2 可知，提取率随料液比的增大而增大，当料液比达到1 ：1 5 后，继续增大， 提取率变化不明显，可能是大部分莽草酸已从八角茴香中溶出。考虑到后处理，料液比 不宜过大。 3 4 5 正交实验 单因素的轮换法，一般能达到一定的效果，但当因素间有交互作用时，这种方法往 2 4 o 8 6 4 2 o 式、o爱jilo口肇暑戈q 广西大掌硕士掌位论文，、i 角茴量中莽革茸【提取分离的研究 往不能找到最佳的参数组合，有时辗转于各种单因素优化水平实验之中。因此，在单因 素实验的基础上又设计了4 因素3 水平的正交实验以3 4 ) 。 表3 3 正交水平设计表 t 曲l e3 - 3 嘶h o g o n a ll e v e ld e s i 印 表3 4 正交水平设计结果 t a b l e3 dr e s u l t so fo r t h o g o n a ll e 、，e ld e s i 印 由表3 4 可知，r b r c = r d r a ，其中，料液比对提取效果的影响最大，其次是 提取时间和微波功率，样品粒度的影响最小。通过正交实验分析得到最优条件为： a l b 2 c 3 d 3 ，即样品粒度为2 0 目，料液比为1 ：1 5 ，微波功率为3 0 0 w ，提取时间为3 m i n 。 ，角茴香中莽草酸提取分离的研究 在此条件下进行3 次实验，得提取率平均值8 3 7 。 3 4 6 超声一微波协同提取与煎煮法的比较 将超声波微波协同提取在最优条件下的得率与煎煮法的得率进行比较( 两者均为 一次提取) 。 鋈 董 吾 留 莹 蓉 l2 1 煎煮法；2 超声一微波协同提取 图3 3 不同工艺对提取率的影响 f i g 3 - 3e f f e c to fd i f f e r e n tt e c h n i c so ne x t r a c t i o nr a t e s 超声微波协同萃取法使样品介质内各点受到的作用一致，降低目标物与样品基体 的结合力，加速目标物从固相进入溶剂的过程；运用超声微波协同萃取，莽草酸的提 取率高，效果明显优于传统的煎煮法。 3 4 7 提取次数的确定 广西大学硕士学位论文角茴香中莽草酸提取分离的研究 表3 5 提取次数 t a b l e3 5t h en u m b e ro fe x t r a c t i o n 由表3 5 可知，经超声微波协同提取一次就能将莽草酸基本提取完全，第2 次、 第3 次提取的量已经很小。综合考虑，确定提取次数为1 次。 3 5 结论 以水为溶剂，运用超声微波协同提取的最优条件条件为：样品粒度为2 0 目，料液 比为1 ：1 5 ，微波功率为3 0 0 w ，提取时间为3 m i n ，提取一次。在此条件下，莽草酸的提 取率明显优于传统的煎煮法。 2 7 广西大掌硕士掌位论文角茴香中莽草酸提取分离的研究 4 1 引言 第四章d 10 1 树脂对莽草酸粗提液的脱色研究 大孔吸附树脂( m a c r o p o r o u sa d s o 印t i o nr e s i l l ) 是一种不含交换基团、具有大孔结 构的高分子吸附剂。大孔吸附树脂与凝胶和天然吸附树脂相比，有比表面积大、吸附量 大、选择性好、吸附速度快、易于解吸附、物理化学稳定性高、再生处理简便、使用周 期长等诸多优点。近年来，在药学领域( 尤其天然药物) 的应用普遍受到重视。 大孔吸附树脂的吸附性是由于范德华引力或产生氢键的结果嗍。分子筛性是由于其 本身多孔性结构的性质所决定。大孔吸附树脂以范德华力从很低浓度的溶液中吸附有机 物，其吸附性能主要取决于吸附剂的表面性质，根据树脂的表面性质，可分为非极性、 中极性和极性三类。非极性吸附树脂是由偶极矩很小的单体聚合制得，不带任何功能基， 孔表面的疏水性较强，可通过与小分子内的疏水部分的作用吸附溶液中的有机物；中极 性的吸附树脂是含酯基的吸附树脂，其表面兼有疏水和亲水两部分；极性吸附树脂是指 含酰胺基、氰基、酚羟基等含氮、氧、硫极性功能基的吸附树脂。 莽草酸提取液颜色很深，含大量的色素。本实验试图通过大孔吸附树脂脱去一部 分色素，为后处理提供条件。莽草酸的分子结构中有三个羟基，一个羧基，极性较大， 选用非极性树脂d 1 0 1 ，使其选择性的吸附部分色素分子而尽可能小的吸附莽草酸。 4 2 实验部分 4 2 1 仪器与试剂 u v - 2 0 0 0 紫外可见分光光度计( 尤尼柯( 上海) 仪器有限公司) ；d b s 1 0 0 电脑全自动部 分收集器( 上海青浦泸西仪器厂) ；d h l b 电脑恒流泵( 上海青浦泸西仪器厂) ；h z 9 2 0 1 k 型台式恒温振荡器( 太仓市科技器材厂) ；p h s 2 5 型p h 计( 上海雷磁仪器厂) ；f w l 3 5 型中 草药万能粉碎机( 天津市泰斯特仪器有限公司) ；r e 5 2 d 旋转蒸发器( 上海青浦沪西仪器 厂) ；s h z d ( ) 循环水是真空泵( 巩义予华仪器责任有限公司) ；层析柱，9 1 6 3 0 c m ( 上 海精科实业有限公司) 。 八角面4 1 - 中莽草酸提取分离的研究 氢氧化钠( 广东汕头市西陇化工厂) ；浓盐酸( 广东汕头市西陇化t v ) ，以上试剂均 为分析纯。d 1 0 1 大孔吸附树脂( 天津市光复精细化工研究所) ；八角( 柳州老百姓大药房) 。 4 2 2 树脂预处理 树脂先用乙醇浸泡2 4 h ，使之充分溶胀，再以无水乙醇为溶剂、用索氏提取器提取 8 h ，以去除树脂中所含有的低聚物、致孔剂等杂质。用9 5 的乙醇洗涤数次，使醇洗脱 液加等量水不浑浊或醇洗脱液蒸干后无残留物；再用蒸馏水洗至无乙醇味即可。 将上述树脂在4 5 下真空干燥至恒重，备用。 4 2 3 样品预处理及测定方法 4 2 3 1 样品预处理 称取1 0 0 9 八角茴香粗粉于1 0 0 0 m l 圆底烧瓶中，加蒸馏水煮沸后保温提取1 h ，同 法提取三次，用水总量为八角茴香的1 5 倍。合并提取液，过滤浓缩定溶至5 0 0 m l 。 4 2 3 2 莽草酸测定方法 根据第二章所述实验方法检测莽草酸的含量。 4 2 4 吸附实验 准确称取一定量的经预处理的干树脂于具塞磨口三角瓶中，加入2 0 m l 莽草酸提取 液，恒温振荡0 0 0 r r a i n ) 。振荡结束后，取上层液体，调p h 值前后一致，在固定波长处 测定吸光度，以溶液吸光度的变化来考察树脂对莽草酸提取液中色素的吸附效果。除考 察温度对吸附性能的影响实验外，其它吸附实验均于2 5 下进行；除考察酸度对吸附性 能的影响实验外，其它吸附实验均控制p h 值为3 7 。 根据下式4 1 计算脱色率： 脱色率( ) = ( a o a 0 舢1 0 0 式4 - 1 知、a 分别代表吸附前的吸光度和吸附时间t 时的吸光度。测量时调前后p h 值一致( 士0 1 ) 。 每次实验至少重复两次，平均误差 5 。 4 2 5 树脂的再生 树脂吸附色素后，用7 0 的乙醇洗涤树脂至洗出液为无色，再以蒸馏水平衡。 广西大掌硕士掌位论文角茴香中莽草酸提取分离的研究 4 3 结果与讨论 4 3 1 检测波长的确定 对莽草酸粗提液在2 0 0 r i m 8 0 0 r i m 波长范围内进行全波长扫描，发现溶液在可见光区 无最大吸收峰，且从3 8 0 n m 5 0 0 r i m 吸收呈递减趋势。 本文在可见光区3 8 0 r i m 5 0 0 r i m 波长范围内选择3 8 0 、4 0 0 、4 2 0 、4 4 0 和4 6 0 r i m 这5 个 波长，分别测定了d 1 0 1 对莽草酸粗提液脱色前后的吸光度，并按式4 1 计算脱色率，结 果见表禾1 。 表4 1 不同波长下d 1 0 1 的脱色率 t a b l e4 1d e c o l o r a t i o nr a t i oo f c r u d es ab yd 10 1a tf i v ed i f f e r e n tw a v e l e n g t h s 由表4 - 1 中可知，5 个波长下所测得的脱色率的相对标准偏差小于5 ，可认为5 个波长下所测得的脱色率无显著性差异。平均脱色率落在4 2 0 r i m 和4 4 0 r i m 所对应的脱 色率之间，确定4 3 0 r i m 波长为检测波长。 4 3 2d 1 0 1 静态吸附实验 4 3 2 1 静态吸附动力学过程 准确称取0 5 0 0 9 树脂，按4 2 4 所述实验方法进行实验。 在充分吸附的情况下，使d 1 0 1 树脂达到其饱和吸附，其静态吸附动力学过程曲线如 图4 1 所示。树脂脱色过程中随振荡时间延长而吸附效果明显增强，在起始阶段吸附速 率较大，但从5 0 r a i n 开始，吸附量增加缓慢，脱色效果不再明显，达至i j l 2 0 m i n 以后变化 很缓慢，可以认为，此时树脂对色素的吸附已经达到了一个动态平衡。 3 0 广西，叫蓼硕士砻瞩盘论文 角面蛋中莽摹酸提南分7 留的研究 05 d1 0 01 5 02 0 02 5 03 叩 t ，蛐 图4 1d 1 0 1 静态吸附动力学曲线 f i g 4 - 1s t a l i ca d s o r p t i o nk i n 嘶cc w 、，铭o f d l 0 1 4 3 2 2 树脂用量对脱色效果和s a 损失率的影响 准确称取0 5 0 0 9 ，0 8 0 0 9 ，1 0 0 0 9 ，1 2 0 0 9 ，1 5 0 0 9 ，1 8 0 0 9d 1 0 1 树脂，2 5 恒温 振荡( 1 0 0r m i n ) 2 h ，结果如图4 - 2 ，图禾5 所示。 爨8 0 墨6 0 a 名4 0 。8 2 0 d 0 摹8 贳6 - o o4 暑 器2 o o 00 511 52 00 5l1 52 锄n o u 址o f r 嚣i o n g ，2 0 m l s a m o m t o f 爬s i o n g 2 ( k a ls a s o 雠o ns o l u d o n 图4 - 2 树脂用量对脱色率的影响图4 3 树脂用量对s a 损失率的影响 f i g 4 2e f f e c to f 瑚i o nd 0 铅g eo nd e c o l o 枷0 nf i g 9 3e 行- 鳅o f r e s i o nd o s a g eo nl o 鹞 从图4 - 2 可知，随着树脂用量增加，脱色效果增强，当树脂用量达到1 5 2 0 m l 后， 随树脂用量增加，脱色率上升趋势变缓。从图4 3 可以看出，随着树脂用量的增加，莽 草酸损失率也同时增加。综合考虑脱色率及莽草酸损失率，选择树脂用量为1 o g 2 0 m l s a 。 4 3 2 3 温度对d 1 0 1 脱色效果和s a 损失率的影响 3 l 印们 加 0 紧f o 髻i ilo每jo一8u彤 、角茴- f t 中莽草酸提取分离的研究 6 0 4 0 2 0 0 0z dq 0t习02 d4口暇】 t ，t ， 图4 - 4 温度对脱色率的影响图4 _ 5 温度对s a 损失率的影响 f 逸4 - 4e f f e c to f t e m p e r a t u r eo nd e c o l o r a t i o nf i g 4 - 5e f f e c to f t e m p e r a t u r eo nl o s s 温度对脱色率的影响如图4 4 所示，2 5 为较适宜的吸附温度。这是因为对于一定 的吸附体系，温度过低有些吸附过程往往在短时间内达不到平衡，温度升高有利于吸附 速率的提高，也有利于吸附量的增大。但吸附为一放热过程，温度过高，解吸速率也会 增加，这样，吸附量的大小就取决于在该温度下吸附与解吸的平衡。另外，温度升高， 莽草酸的损失率也逐步增大。为减少莽草酸的吸附损失和减少加热步骤，控制脱色温度 在2 5 左右较为适宜，此时树脂的脱色率达到6 0 左右，莽草酸的损失率不到4 。 4 3 3 动态吸附实验 4 3 3 1 上柱液p h 值对d 1 0 1 脱色效果和s a 损失率的影响 调节不同的p h 值上柱，树脂用量为8 m l ，样品处理量为5 0 m l ，流速为3 b v h ，在2 5 c 下进行实验。 摹 ： 瑶 曩 。 鼍 三 8 弓 6 0 4 0 2 0 0 0268l o p 丑 m 4 - 6p h 对脱色率的影响 f i g 4 - 6e f f e c to fp ho nd e c o l o r a t i o n 零 、 的 o _ o o 。暑 h 鏊 三 p h 4 - 7p h 对s a 损失率的影响 f i g 4 - 7e f f e c to f p ho nl o s s 大孔吸附树脂主要以范德华力与有机物相结合，有机物的存在形式直接影响其在树 3 2 8 6 4 2 0 求qooo嚆jsso ，角茴- i i - 中莽草酸提取分离的研究 脂上的吸附效果。由图4 6 可知，上柱液的酸碱度对脱色效果和莽草酸质量有较大的影 响。当p h 值较小时，提取液中色素的可能有部分水解，影响树脂对它们的吸附。随着p h 值增大，色素在酸性不太强的条件下，较多地保持了分子形态，容易被树脂吸附，从而 达到与莽草酸分离的目的；碱性太强，可能会使色素存在的分子形式发生变化，使系统 颜色加深。因此，按原始p h 值( 3 7 左右) 上柱即可。 4 3 3 2 不同流速对d 1 0 1 脱色效果的影响 024681 0 b v ( b e d v o l u m e ) + 3 啪 + 5 啪 + 7 啪 图4 8 流速对脱色效果的影响 f i g 4 - 8e f f e c to ff l o wr a t eo nd e c o l o r a t i o n 分别用3 b v h ，5 b v h ，7 b v h 的流速，在同一试验条件下进行动态吸附考察，结果 见图4 8 。实验结果表明，以流速最小的3 b v h 效果最佳。由此可见，吸附溶液流速越慢， 处理效果越好。这主要是由于流速慢，有利于上柱液中色素成分在树脂床中充分进行粒 扩散和膜扩散，使色素充分被树脂吸附【4 9 】。同时，流速过快，液膜阻力降低，树脂交换 容量降低，从而吸附柱的柱效率降低。故采用吸附树脂柱层析脱色时，流速不宜过快， 试验选择最佳流速3 b v h 。 4 4 结论 d 1 0 1 树脂对莽草酸提取液中的色素具有较好的吸附脱除率和莽草酸保留率。d 1 0 1 树脂对莽草酸提取液中色素的吸附脱除最佳工艺条件为：2 5 1 2 ，流速3 b v h ，上柱液p h 值为原始p h 值。采用此工艺对莽草酸提取液中色素的吸附率约7 5 。 5 3 o o o o o o 0 8 6 4 2苓o留匣iio召歪0100d勺 角茴香中莽草酸提取分离的研究 5 1 引言 第五章离子交换吸附莽草酸的研究 八角茴香中莽草酸的含量一般在3 1 0 ，易溶于水，在2 5 。c 下l o o m l 水中可以溶 解1 8 9 ，难溶于氯仿、苯和石油醚。根据莽草酸的性质，可以利用离子交换树脂法，经 过水提取、离子交换和转型洗脱、重结晶四步处理就能得到纯度较高的莽草酸。整个工 艺过程，溶剂耗量小，树脂可再生使用，有成本低、操作简便、适于工业生产的优点。 5 2 实验部分 5 2 1 仪器与试剂 h z 9 2 0 1 k 型台式恒温振荡器( 太仓市科技器材厂) ；u v 2 0 0 0 紫外可见分光光度计( 尤 尼柯( 上海) 仪器有限公司) ；d b s - 1 0 0 电脑全自动部分收集器( 上海青浦泸西仪器厂) ： d i - i l b 电脑恒流泵( 上海青浦泸西仪器厂) ；层析柱，9 1 6 x 3 0 c m ( 上海精科实业有限公司) ； a n d v e n t u r e r t m 电分析天平( 奥豪斯( 上海) 公司) ；d z f 6 0 2 1 真空干燥箱( 上海一恒科技有 限公司) 。 表5 - 1 所用树脂