苦参药对提取工艺的优化化学分析研究

PAGEPAGE1 报名编号：吉林省高等教育自学考试吉林大学生物制药专业本科毕业设计设计题目：苦参药对提取工艺的优化化学分析研究设计作者：准考证号：通讯地址：联系电话：吉林大学生命科学学院印制2018年2月3日苦参药对提取工艺的优化化学分析研究摘要：在众多的中药材中，苦参属于应用比较早且比较多的一种，其包含的生物碱就超过了20种。苦参生物碱广泛存在于苦参、苦豆子、广豆根等豆科植物中，是一组化学结构很近似的生物碱。近年来人们发现，苦参生物碱不仅具有抗癌、抑癌、抑制和杀灭各种微生物的作用，而且对免疫系统、神经系统、心血管系统也有广泛的药理作用。国内外医药界对苦参碱的提取分离非常重视，积极发掘其广泛的市场潜力。本研究主要是从苦参中提取苦参生物碱及对其组分的分离、鉴定和含量测定。采用化学方法，通过回流提取，减压浓缩，萃取，分离等工艺，从苦参中分离生物碱。经薄层法定性，其主要成分为苦参碱、氧化苦参碱、槐定碱等，用高相液相色谱法对含量进行测定，通过放大实验研究确定工业化生产的可行性和生产路线。关键词：苦参；生物碱；提取；分离；生产工艺目录前言 1一、苦参的研究概况 1（一）苦参简介 11、化学成分 12、药理作用与临床应用 2（二）苦参提取方法 21、中药传统的提取方法 22、中药苦参的提取方法 33、微波提取法 4二、苦参提取方法工艺 4（一）水提取法 51、实验方法 52、实验步骤 63、实验结果的处理 9（二）乙醇提取法 101、实验方法 102、实验步骤 113、实验结果的处理 13（三）微波提取法 131、实验方法 132、实验步骤 143、实验结果的处理 16三、苦参3种提取法的比较化学分析 16（一）实验方法 161、仪器与材料 162、实验设计 17（二）实验步骤 171、样品液的制备 172、供试液的制备 173、对照液的制备 17（三）实验结果处理 17（四）结论 18四、总结 18参考文献 20PAGE1前言苦参是中国传统中药材，古记载能清热利湿，祛风杀虫。在经过最近几年的现代医学研究后得出，其拥有着抗肿瘤、平喘、提升白血球以及抑菌等各类功效。临床上常用来治疗热痢，便血，黄疸尿闭，赤白带下，阴肿阴痒，湿疹，皮肤瘙痒，麻风等。因此应用日益广泛，受到越来越多的重视，我们研究苦参碱的提取分离工艺具有十分广阔的应用前景，较大的经济和社会效益。苦参是临床常用药。随着科学技术的不断进步，对于天然药物的提取也开始向科学、简便、可控的方向发展，传统的水提取和醇提取工艺对于中药的提取都有一定的局限。使用现如今的先进科学技术去对中药材实施精细提取，就成为了所有中医药工作者的中药责任。一、苦参的研究概况（一）苦参简介苦参还被称作地槐以及牛参等，属于豆科槐属植物(SopHoraflavescensAit.)主要是选择其根部入药，在中国的中药应用史中具有着悠久传承，而其生长的地区也是全国均有存在的。在《神农本草经》中就将其称为中品，而李时珍谓:“苦以味名，参以功名[[2l”其性寒味苦，入心、脾、肾三经，有清热燥湿，杀虫，利尿，祛风，安五脏，转身定志等作用。后经现代医学研究表明，苦参中所含生物碱成分有较好的抗癌活性。同时，对其有效成分的精细提取、详细分析和药理探究等工作也有着飞速的发展。1、化学成分现在，己经在苦参中成功获得了各类生物碱以及黄酮类化合物，其中苦参碱化学如下:生物碱的分离是比较早的，在相应的研究方面也比较多。常见六种生物碱:苦参碱(matrine)I，氧化苦参碱(oxymatrine)II，苦参烯碱(SopHocapine)III}N-甲基野靛碱(N-methulcyticine)IV，槐定碱(SopHoridine)V，槐胺(SopHoramine)VI。这中间的苦参碱与氧化苦参碱就是具有较大含量的构成部分。苦参碱系1894年由长井从苦参的乙醇浸出液中分出并命名，1936年提出正确结构式，1965年合成了其消旋体，从而肯定了其化学结构。苦参碱是四环形式的哇嗦陡类(quinolizidine)生物碱，能够将其分子架构分为两个哇嗦陡环的稠合体，而在四个环间则都是1.2-稠合，有人把具有苦参骨架结构的生物碱称为苦参碱族生物碱。由于在轻石油醚中结晶时的温度等条件不同，可以得到a、R,6三种晶形(溶点mp分别为760C,870C,840C)和一种流体型即Y型(沸点bp2230C/6mmHg),a一苦参碱为针状或柱状结晶;R型为单斜菱形结晶;6型为菱形结晶。苦参碱可溶于冷水，苯，乙醚，氯仿或二硫化碳，难溶于石油醚，而沸点则为167-169℃。苦参碱为一元碱，16-N处于内酞胺结构状态，不显碱性。内酞胺环易被酸性或碱性水解，生成苦参酸(matrinic)或其盐，苦参酸又很容易脱水环合，生成苦参碱。苦参碱分子式为CisHz4Nzn，分子量:248.3602、药理作用与临床应用现如今，研究相对多一些的包括了氧化苦参碱、苦参碱和槐果碱三大类。比如说我国的耿群美等一些研究人员就通过药理实验得出了苦参碱和氧化苦参碱具有着类似安定的作用，均是对人体的中枢形成了抑制效应。而其中的氧化苦参碱与槐果碱则都可能让实验小鼠的自主活动受到抑制，并和苯丙胺形成了拮抗作用，和水合氯醛具有着协同效果。许多的实验研究得出，苦参碱类的很多生物碱均有着强心与抗心律失常的功效，比如说可以对鸟头碱、氯仿一肾上腺素和冠脉结扎等方式所产生的动物实验性心律失常起到改善效果，并且它们均呈剂量依赖性的正性肌力作用。（二）苦参提取方法1、中药传统的提取方法用溶剂法提取中草药有效成分，煎煮法、浸渍法、渗漉法等为最常用的几种提取方法。提取效率会因原料的粉碎度、提取温度、提取时间、设备条件等因素而受到影响，我们在实验工作中必须加以考虑。(1)煎煮法：以水为溶剂把药材进行煮沸，并维持相应的时间，然后能够获得其中的相关成分，这一方式也是传统的和比较简单的浸出法。在煎煮时所使用的容器则最好不要使用金属器皿，原因是很容易导致药液发生质和色的变化。大火加热时需要经常搅拌，避免局部药材受热过多而导致焦糊。(2)浸渍法：选择合理的温度，把粉碎处理后的中药材盛放在相应的容器内，然后添加添加乙醇、稀醇或者是水等相关的溶剂，在经过一段时期的浸泡后就能够让其有效成分被浸出。此种方法相对简便易操作，但浸出率较低。若以水为溶剂，需加入适当的防腐剂以避免提取液发霉变质，(3)渗漉法：把一定量的中药材粉碎物放在渗漉筒内，然后根据情况去持续的添加溶剂，当溶剂渗过中药材以后就会携带着中药材的相关成分而流出来。当溶剂自上而下，由稀至浓，形成良好的浓度差，提取效率比较高，因此浸出效果优于浸渍法。(4)回流提取法：此方式是采用了乙醇等一类比较容易挥发的有机溶剂，并经由加热去将中药材中的药物成分予以侵体，把浸出的液体采用蒸馏方式挥去溶剂，然后再次流回浸出容器内进行浸提，反复性的浸提让中药材的有效成分得以提取。此法提取效率较浸渍法高，可避免溶剂挥发损失。(5)连续提取法:连续提取法适用于小型实验和大型生产，提取效率高，溶剂用量少。实验室常用索氏提取器，一般需数小时才能提取完全。另外，这一方式还有着多种不足之处，如较大的溶剂消耗及比较复杂的操作等，因此也多应用于中药材有效成分较为稳定且能够溶于有机溶剂提取方式中。2、中药苦参的提取方法谭桂莲采用正交设计，通过水煎法、渗滤法、乙醇回流法对苦参中的氧化苦参碱的提取工艺进行优选。实验结果表明渗滤法为最佳工艺。而我国的邹浩杰通过正交实验研究证实以10倍量的70%乙醇提取三次，每次1.5小时为最佳提取工艺。王芳则是经由实验去得出了半仿生提取方式要比水与醇两种提取方式更好一些，而半仿生提取方式则更接近于人体的实际环境，并且能够选择酸、碱水进行依次的和连续性的提取，目的是提取更多的“活性混合物”，其本质是着眼于整体，而并非单纯的完全模拟。根据以上论述得出，对于苦参进行提取的方式比较多，所涉及的范畴也比较广，但经由总结后得出，以充分考虑药物的有效成分为基础，运用先进的提取技术和手段也是对中药提取效率提高是十分有效的。下面对微波提取技术进行简单的介绍。3、微波提取法微波提取是利用微波的热效应对样品及其有机溶剂进行加热，从而把目标组分分离出来，提高萃取率的一种新技术。微波辐射能够让较高含水量的植物维管束以及腺胞系统升高温度，从而让胞内压变大，到达一定程度后出现细胞破裂，这样就能够让其中的有效成分被分离出来。该方法具有高质、高效、节能、产物纯度高以及生产工艺简单等优点，是提取中药有效成分的有效手段，己成为实现中药现代化的关键技术之一。现如今，微波提取方法成为了比较流行方式之一，其具有的优点比较多，比如说所用的溶剂非常少、操作简便以及效率比较高等。而在这篇文章的探究实验中，就选择了此种便捷的方式，另外还对于水提取与乙醇提取两种方式实施了条件优选和对比，进一步论述了微波提取苦参的方式所具有的优越性与可行性。微波加热具有以下特点(1)加热速度快：微波能够穿透到物料内部，可使物料表面和内部同时产生热能，加热均匀且迅速，有利于提高产品质量；(2)比较高的效率和比较低的耗能：由于微波加热的相应机理比较特殊，在能量消耗方面是比较少的，因此也拥有着较高的热效率，在生产环境方面也能够得到很大的改善；(3)能够同步实施加热、防霉和杀菌多种程序；(4)具有着非常简便的和易控制的操作方式，有利于微波提取过程的自动化和连续化生产。(5)操作安全且环保:整个过程不产生余热、废气和粉尘污染整个过程安全，无环境污染，是一种安全绿色环保的高新技术。二、苦参提取方法工艺身为一种经常被使用的药物，对于苦参实施提取方式所进行的探究也是非常多的。但是，在此类探究中并无法将某一种有效成分来当做评定相应方式优劣的标准，主要原因就是中药属于一个综合体，中药发挥药效也是综合作用，所以不能以一种成分含量代表整味中药。那么，此次探究就以苦参内所含的苦参碱、苦参总碱以及干浸膏得率来当做苦参提取方式评定的相关指标，从而实现综合性的评定，不仅能够对于单体成分进行分析，还能对综合成分实施分析，可以较全面的体现提取方法的合理性。（一）水提取法1、实验方法（1）仪器与材料所选用的仪器包括了高效液相色谱仪、MA110型电子分析天平以及LXJ-II型离心沉淀机；而要实验材料方面则包括了鉴定后的苦参饮片和我国权威机构所提供的苦参碱对照品，另外还有色谱纯的甲醇以及分析纯的其他多种试剂。（2）确定考察因素水平在滤过、浓缩等条件相同的情况下，确定加水量、药材粒度、煎煮时间作为考察的主要因素，每个因素设3个水平。见表2-10（3）正交设计安排实验正交实验方案见表2-2。2、实验步骤（1）样品液的制备把苦参中药材进行粉碎处理后，根据处方上的相应比例去称取50g，然后进行充分的混合，在常压环境中依照正交设计表内的相关要求去进行三次的加热、回流和提取，将提取液进行过滤以后再进行离心处理，通常选择3000r/min，持续15min，将上清液吸取出后进行合并，最后进行浓缩和定容处理，得到标号1到9的100mL样品液，而1mL的样品液中所含的有效成分就相当于苦参药材O.5g。（2）供试液的制备分别取前一步骤中获得的9种样品液50mL，然后使用浓氨水进行pH的调度（8.00），然后水浴蒸到快干的状态，添加硅藻土6g并混匀、烘干和研细，采用氯仿100mL索氏进行2h的提取，然后对氯仿进行回收，将残渣采用氯仿实施25mL的定容处理，最后获得1到9标号的供试液，而1mL的供试液中所含的有效成分就相当于原处方药材的1g。（3）对照液的制备精取15.01mg的苦参碱对照品，然后使用无水乙醇去进行10mL的定容，这样就制备了苦参碱对照液。（4）苦参碱的定性检查各吸取30.0iL的供试液2和7，然后再吸取10.0iL的苦参碱对照液。分别在0.3%CMC-Na硅胶G薄层板上实施点滴，再使比例为18：3：2：1的甲苯一丙酮一无水乙醇一浓氨水实施上行展开（15cm），操作完成后取出并晾干，使用改良碘化钮钾予以显色处理，在两类液体的色谱中相应位置均呈现出橙红色的斑点。见图2-1。（5）色谱条件对于色谱进行检验后，得出了最终的波长为20uL。（6）苦参碱的含量测定精取1g药材并添加0.500mg-ml-‘的标准苦参碱液1ml，根据7号工艺实施提取获得供试液，经检测后得出的结果在表2一8中展示。（7）苦参总碱的测定分别取1-9供试液5mL放在三角瓶内，采用5mL的无水乙醇将水浴蒸干后的残渣进行溶解，然后再蒸干，使用5mL乙醚予以溶解，精密添加0.01mol-L-‘硫酸液lOmL后混合均匀。水浴加热并排除乙醚后加入10mL新煮沸的冷蒸馏水，滴入两滴甲基红指示液并用0.01318mo1-L-'氢氧化钠实施便为黄色的滴定操作。对照液则为无水乙醇与0.01mol-L-‘硫酸液，而苦参总碱的相应含量主要是以苦参碱的数量来计算，含量测定的结果见表2-9。（8）干浸膏得率的测定精取5mL样品液放到蒸发皿内，在105℃条件下进行3h处理到恒重状态，再放到干燥器内实施30min膏得率。结果见表2-10。3、实验结果的处理把苦参碱、苦参总碱以及干浸膏这三者的指标检测数据依照下面的公式去实施标准化的处理：根据各指标在提取工艺选择中主次地位给予不同的加权系数，以标准化后的值XiJ加权后求和，即得综合评价指标值Y:（二）乙醇提取法1、实验方法（1）仪器与材料同水提取法的仪器与材料（2）确定考察因素水平在滤过、浓缩等条件相同的情况下，确定药材粒度、乙醇浓度、煎煮时间、乙醇用量作为考察的主要因素，见表2-13。（3）正交设计安排实验正交实验方案见表2-14。2、实验步骤（1）样品液的制备把苦参中药材进行粉碎处理后，根据处方上的相应比例去称取50g，然后进行充分的混合，在常压环境中依照正交设计表内的相关要求去进行三次的加热、回流和提取，将提取液进行过滤以后再进行离心处理，通常选择3000r/min，持续15min，将上清液吸取出后进行合并，最后进行浓缩和定容处理，得到标号1到9的100mL样品液，而1mL的样品液中所含的有效成分就相当于苦参药材O.5g。（2）供试液的制备同水提取法（3）对照液的制备同水提取法（4）苦参碱的含量测定苦参碱含量测定同2.1.2.6.403次测定结果见表2-15。（5）苦参总碱的测定对于苦参总碱所进行的含量检测和2.1.2.7相同，最终的结果在表2-16中展示。（6）干浸膏得率的测定在干浸膏得率方面的检测和2.1.2.8相同。最终的结果在表2-17中展示。3、实验结果的处理对于实验的最终结果采用了水提取类似方法，最终的结果在表2-18中展示。（三）微波提取法1、实验方法（1）仪器与材料由上海的新仪微波所生产的MAS-1微波炉。（2）确定考察因素水平在滤过、浓缩等条件相同的情况下，确定药材粒度、固液比、煎提时间、辐射频率作为考察的主要因素，见表2-19。（3）正交设计安排实验正交实验方案见表2-20。2、实验步骤（1）样品液的制备把苦参中药材进行粉碎处理后，根据处方上的相应比例去称取50g，然后进行充分的混合，在常压环境中依照正交设计表内的相关要求去进行三次的加热、回流和提取，将提取液进行过滤以后再进行离心处理，通常选择3000r/min，持续15min，将上清液吸取出后进行合并，最后进行浓缩和定容处理，得到标号1到9的100mL样品液，而1mL的样品液中所含的有效成分就相当于苦参药材O.5g。（2）供试液的制备同乙醇提取法（3）对照液的制备同乙醇提取法（4）苦参碱的含量测定3次测定结果见表2-21。（5）苦参总碱的测定结果见表2-22（6）干浸膏得率的测定结果见表2-23。3、实验结果的处理结果见表2-24。三、苦参3种提取法的比较化学分析（一）实验方法1、仪器与材料同水提取法的仪器与材料2、实验设计以水提取法、乙醇提取法、微波提取法中得到的最佳提取条件对苦参进行提取后精制，进行成分比较（二）实验步骤1、样品液的制备把苦参中药材进行粉碎处理后，根据处方上的相应比例去称取50g，然后进行充分的混合，在常压环境中依照正交设计表内的相关要求去进行三次的加热、回流和提取，将提取液进行过滤以后再进行离心处理，通常选择3000r/min，持续15min，将上清液吸取出后进行合并，最后进行浓缩和定容处理，得到标号1到9的100mL样品液，而1mL的样品液中所含的有效成分就相当于苦参药材O.5g。2、供试液的制备制备水、乙醇以及微波三种提取方式的相应供试液。3、对照液的制备同水提取法。（三）实验结果处理结果见表2-27。（四）结论最终得出，采用乙醇回流方法获得的浸提物内有着比较高的苦参碱含量，这比其他的几种方式均要好一些，所以，被确定为提取苦参碱的最佳方式。四、总结苦参属于一种亚灌木的植物，其根是圆柱状，分布的区域比较广，其种子也是一种药材。苦参质地坚硬，表面有明显纵皱，栓皮较薄，容易剥落进而显现黄色的光滑皮部。气味刺鼻，味道极苦。经斜切后的薄片就是苦参片，多为斜圆形，在切面上表现出了淡黄白色，并且会有环状的年轮。比较好的药材则是整齐的、黄白颜色、味苦。中药现代化即从传统中药发展提高到现代化中药是历史发展的必然。即便是当前的中药现代化已经具有着较大的发展，但是想要走向国际还有着一定的差距，这是我们应当认识到的，也是应当不断努力的，尽快实现能够和世界“双相接轨”的能力。苦参是一种使用比较多的中药材，而本次的讨