超声强化碱法从槐米中提取芦丁的工艺分析研究Word下载.docx
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目录
中文摘要...............................................................................................................1
英文摘要...............................................................................................................2
1引言....................................................................................................................4
2槐M....................................................................................................................4
3芦丁....................................................................................................................4
4超声波强化碱法提取槐M中芦丁的意义........................................................4
5实验方法............................................................................................................5
5.1供试材料、试剂及仪器................................................................................5
5.2实验方法及过程............................................................................................6
6结果与讨论.......................................................................................................9
6.1PH对芦丁提取率的影响................................................................................9
6.2超声波处理时间对芦丁提取率的影响......................................................10
6.3超声波处理功率对芦丁提取率的影响.......................................................11
6.4料液比对芦丁提取率的影响.......................................................................11
6.5单因素基础上的正交实验...........................................................................11
7结论..................................................................................................................12
参考文献..............................................................................................................12
致谢......................................................................................................................14
1引言
槐树(SophoraiaponicaL.>
尤以在槐M(槐花的花蕾>
、果实中芦丁含量最为丰富。
中药槐花为豆科植物槐SophoraiaponicaL.的干燥花及花蕾,夏季花开放或花蕾形成时采收,及时干燥,除去枝、梗及杂质。
前者习称“槐花”,后者习称“槐M”。
我国大部分地区都有生长。
四川有着悠久种植槐树的历史。
丘陵地带、房前屋后、山坡上都广泛种植。
芦丁<
Rutin)是中药槐花M中起作用的的有效成分,临床上主要用于治疗高血压及毛细血管出血。
因此人们常以槐花M为原料提取芦丁。
本次实验采用的是超声波强化碱法,方法是在单因素水平基础上进行正交实验提取槐花中的芦丁;
比较不同条件下芦丁的提取率,确定槐花中芦丁用超声波强化提取的最佳条件,为槐花中芦丁的进一步分离提纯提供一定的理论依据,也为深入开发和利用槐M提供理论依据。
2槐M
槐M广义是为豆科植物槐<
SophorajaponicaL.)的干燥花蕾及花。
中国各地区产,以黄土高原和华北平原为多。
夏季花未开放时采收其花蕾,称为“槐M”;
花开放时采收,称为“槐花”。
采收后除去花序的枝、梗及杂质,及时干燥,生用、炒用或炒炭用。
3芦丁
芦丁,又名芸香苷,广泛存在于槐花、桑叶、水芹、银杏叶、苦荞麦、小蓟、红松松针、新疆雪莲等大多药用植物中[1-5],具有抗心肌缺氧、缺血、抗心律失常、降低血清胆固醇、抑制血小板集聚、抗溃疡、抗肿瘤、抗炎、抗过敏、抗衰老、抗辐射、抗病毒和增强免疫力等功能,是治疗缺血性心脏病、心绞痛、慢性心功能不全、高血脂和预防动脉硬化、心机梗塞、脑血栓等疾病的天然绿色药物[4]。
芦丁属于黄酮类化合物[8],从槐M中提取而来,即具有维生素P一样的作用及抗菌抗炎和抗辐射作用,又有调节毛细血管壁的渗透作用,能降低血管的脆性,有防止血管破裂和止血作用,并对紫外线具有极强的吸收作用,而且具有很好的抗氧化作用,是一种非常好的保健食品原料[9]。
现在关于芦丁在护肤品中的使用研究越来越多,工艺制作已经相当成熟。
利用芦丁的还原性将提取液添加在特制的雪花膏膏体内,制成了皮肤保健化妆品,经实验证明,人体涂抹后,强光下可免受紫外线辐射带来的危害,对日晒红斑、日晒性皮炎及多种色斑状均有明显的保健治疗作用[10]。
临床上芦丁主要用于高血压病的辅助治疗和用于防治因芦丁缺乏所致的其他出血症,如防治脑出血、高血压、视网膜出血、紫癜、急性出血性肾炎、慢性气管炎、血液渗透压不正常等症,同时还用于预防和治疗糖尿病及合并高血脂症[11]。
国内外医药工业中用芦丁作原料生产芦丁片、维脑路通(羟乙芦丁>
、芦丁镁铬盐、多维葡萄糖羟丁芦丁、槲皮素等心血管药物[12]。
特别是羟乙基芦丁片(曲克芦丁、维脑路通>
[13],因其由梁克军[14]等用氯乙醇-醇介质法首先制得,并通过药品鉴定并投料生产。
羟乙基芦丁的制备不仅增大了芦丁的溶解度,而且扩大了其药理作用和临床应用范围[15],从而扩大了芦丁的需求量。
芦丁及其衍生物具有广泛的药理活性[17-18],马伯良将芦丁与阿斯匹林和硫酸镁制成芦丁复合物,药理实验表明其可减轻缺血性脑损伤等[19,20]。
芦丁和金属离子可以形成稳定的配合物,具有抗菌、抗肿瘤活性,配合物与DNA的作用可以改变DNA的复制,从而阻碍肿瘤分子的增长[16]。
故近年来芦丁金属配合物的研究是药学研究中的一个热点[21]。
4超声波强化碱法提取槐M中芦丁的意义
目前多采用碱提酸沉工艺进行提取,但该工艺提取周期需时较长,而且提取率不理想。
有机溶剂提取率高,但由于有机溶剂的不安全性质,故不易利用。
水提和碱提酸沉产率不尽人意。
然而超临界流体的提取有着特殊的溶解能力,可设备是昂贵和应用范围是狭窄的,所以有必要进行研究。
近年来,超声波辅助提取广泛应用于有机污染物、天然化合物及生物活性成分的提取,具有许多优点,可以取代目前既耗能源、时间,又造成环境污染,又无法进行有效提取的技术,是一项“可持续发展”的“绿色技术”,具有良好的发展前景和巨大的应用潜力[6-7]。
本次实验用的是超声波强化碱法,综合利用超声波和碱提取。
方法是考察单因素水平基础上进行正交设计提取槐M中芦丁;
比较不同条件下提取的芦丁含量,确定槐M中芦丁用超声波强化碱法提取的最佳条件,为槐M花中芦丁的进一步分离提纯提供一定的理论依据,也为深入开发和利用槐M提供理论依据。
5实验方法
5.1供试材料、试剂及仪器
5.1.1原料
槐M:
在邵阳市红旗路中心大药房购买。
芦丁标准品:
中国药品生物制品检定所,使用前不需要干燥处理,按C27H30O16计算,供UV法测定,本品含量为92.5%。
5.1.2试剂
NaOH:
分析纯,长沙分路口塑料化工厂
无水乙醇:
分析纯,湖南江虹试剂有限公司
NaNO2:
分析纯,长沙市国营延风化学试剂厂
Al(NO3>
3:
分析纯,天津市恒兴化学试剂制造有限公司
5.1.3仪器
WFZUV-4802H紫外可见分光光度计、7200分光光度计、电热恒温水浴锅、恒温箱、电子天平、容量瓶、试管、刻度试管、量筒、锥形瓶、玻璃棒、滤纸、烧杯等
5.2实验方法及过程
5.2.1超声波萃取原理
超声波细胞粉碎机是一种利用强超声在液体中产生空化效应,对物质进行超声处理的多功能、多用途的仪器,能用于动植物组织、细胞、细菌、芽胞菌种的破碎,同时可用来乳化、分离、分散、匀化、提取、脱气、清洗及加速化学反应等等。
本实验所用仪器由超声波发生器和超声波换能器组件两大部分组成。
超声波发生器<
电源)是将220VAC、50HZ的单相电通过变频器件变为20-25Hz、约600V的交变电能,并以适当的阻抗与功率匹配来推动换能器工作,作纵向机械振动,振动波通过浸入在样品溶液中的钛合金变幅杆对被破碎的各类细胞产生空化效应,从而达到破碎细胞之目的。
5.2.2物料预处理
取槐M50g,置恒温箱30~40℃干燥24h后粉碎,槐M粉碎后,取过40~80目筛的槐M粉作为样品。
5.2.3超声波强化碱法提取槐M中芦丁的简易流程
槐M粉碎称取2g置于锥形瓶配置对应PH的溶液加入对应的体积<
料液比)用超声波处理<
保护温度设为40℃,时间和功率根据实验方案设定)过滤得到样液吸取1ml显色并测定吸光度
5.2.4芦丁含量的测定
分光光度法是鉴定黄酮类化合物结构的一种重要技术[16],作为黄酮类物质中的一种,此方法对芦丁也适用,本文采用分光光度法测定槐花中的芦丁[]。
根据我系实验室的情况,本文首先是使用WFZUV-4802H紫外可见分光光度计确定芦丁在400-600nm处的最大吸收波长,然后使用7200分光光度计在最大波长处测定芦丁的吸光度<
因为WFZUV-4802H紫外可见分光光度计不能经常给我们学生使用,所以在做论文的时候不能统一时间,经与实验室老师商量,吸光度测定改用7200分光光度计)。
<
1)芦丁标准曲线的制作
①标准溶液的制备
准确称取芦丁标准品0.0100g,用30%乙醇水浴微热溶解,并完全转入50mL容量瓶中,用30%乙醇定容,得芦丁标准溶液。
②测定波长的选择
量取芦丁标准液1.00mL,置10mL刻度试管中,加30%乙醇至5mL,加5%NaNO20.30mL,摇匀后放置5min,加10%Al(NO3>
30.30mL,摇匀后放置6min,加4%NaOH2.00mL,再用30%乙醇稀释至刻度,摇匀后放置10mL,置1cm比色皿中在波长400-600nm之间,测定吸收谱,确定最大吸收波长为500nm,WFZUV-4802H紫外可见分光光度计扫描得下图,可知在波长400-600nm之间,其峰值在500nm处。
图5.1芦丁标准样波长扫描图
③标准曲线制备
精密吸取0.00、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00mL上述芦丁标准溶液,分别置于6支10mL刻度试管中,按②项下的方法,自“加30%乙醇至5mL”起,同法操作,于500nm测定吸光度<
30%乙醇作测定空白),并记录数据。
④数据处理
实际称取的芦丁标准品为0.0131g,而标准品供UV法测定,含量为92.5%,所以经过换算后,将其对应的质量浓度填入下表,单位是mg/ml。
表5.3芦丁标准液浓度-吸光度值
芦丁标准液体积<
ml)
芦丁标准液浓度<
mg/ml)
吸光度
1
0.024235
0.293
2
0.048470
0.586
3
0.072705
0.820
4
0.096940
1.041
5
0.121175
1.379
用MicrosoftExcel工作表处理,得芦丁标准液浓度C与吸光度A的关系曲线的回归方程。
图5.2芦丁标准曲线
2)芦丁样品溶液制备与测定
①样品溶液的制备
取槐M样品2g置于锥形瓶中,按各因素条件经碱和超声波处理后过滤得溶液,过滤后得到样液。
②芦丁吸光度的测定
取4支10mL刻度试管并编号,将①中的样液精密吸取1.00mL分别置于3支10mL刻度试管中,另一支加入1.00mL30%乙醇作测定空白,加30%乙醇至5mL,加5%NaNO20.30mL,摇匀后放置5min,加10%Al(NO3>
30.30mL,摇匀后放置6min,加4%NaOH2.00mL,再用30%乙醇稀释至刻度,摇匀后放置10min,置1cm比色皿中测定500nm处的吸光度,并记录数据。
③计算公式
得到芦丁的标准曲线后,可以推导出芦丁提取率的计算公式:
首先可以得到芦丁的质量浓度C<
mg/ml)与吸光度A的关系:
·
5.1)
而芦丁提取率Y与芦丁的质量浓度C的关系为<
即芦丁提取率的计算公式):
5.2)
式中:
Y为提取率,即芦丁在样品中的含量百分比;
C为芦丁的质量浓度,单位为mg/ml;
D为显色处理时稀释倍数,为10,由比色皿最大刻度<
10ml)除以吸取样液体积<
1ml)得到;
V为处理槐M样品时的液体体积,单位为ml<
有料液比有关,比如料液比为1:
40,则V=80ml如果料液比为1:
50,则V=100ml);
M为槐M样品的质量,单位为g。
综合公式5.1和公式5.2,可得芦丁提取率简化公式:
5.3)
由于为简化公式,所以式中字母不带单位,仅表示数据。
6结果与讨论
6.1超声波处理时间对芦丁提取率的影响
为了探讨超声波处理时间对芦丁提取率的影响,在其他参数相同的条件下,即将超声波粉碎机的保护温度设为40℃,提取PH为9,功率400W,料液比1:
50分别在提取时间为3、5、7、9、11min下提取芦丁,所得芦丁提取率与处理时间之间的关系如表6.2所示。
时间<
min)
吸光度<
平均)
芦丁提取率<
%)
1.275
5.58
1.436
6.39
7
1.563
7.02
9
1.289
5.57
11
1.349
5.75
表6.1超声波处理时间对芦丁提取率的影响
由表6.1可知,开始,随着超声波处理时间的增长,芦丁的提取率也增加,到7min时出现最大值,之后芦丁的提取率便降的很快,到11min时虽说有点回升,但回升不是很明显。
之所以跌得很快,应该是处理时间过长造成大量的细胞被完全破坏,使细胞中其他物质大量的被溶解。
6.2超声波处理功率对芦丁提取率的影响
为了探讨超声波处理功率对芦丁提取率的影响,在其他参数相同的条件下,即将超声波粉碎机的保护温度设为40℃,提取时间为7min,提取PH为9,分别在提取功率为200、300、400、500、600W下提取芦丁,所得芦丁提取率与处理功率之间的关系如表6.2所示。
功率<
W)
200
1.443
6.39
300
1.522
6.80
400
1.573
7.05
500
1.402
6.03
600
1.157
5.12
表6.2超声波处理功率对芦丁提取率的影响
由表6.2可知,芦丁的提取率随着功率的上升而平稳上升,到400W时达到最大值,之后便下降,到500W后,下降的很快,可能是因为功率过大导致其他物质的溶解量增大,对芦丁的提取率受到干扰。
6.3PH对芦丁提取率的影响
为了探讨PH对芦丁提取率的影响,利用氢氧化钠改变溶液的PH值,在其他参数相同的条件下,即将超声波粉碎机的保护温度设为40℃,提取时间为7min,功率400W,分别在提取PH为8、9、10、11、12下提取芦丁,所得芦丁提取率与PH之间的关系如表6.3所示。
PH
芦丁得率<
8
1.321
5.81
1.581
7.03
10
1.661
7.47
1.316
5.63
12
1.105
4.93
表6.3PH对芦丁提取率的影响
由表6.3可知,随着PH值的增大,槐M中芦丁的提取率也逐渐增大,当PH为10时,其提取率最大,之后跌落明显,可能是因为PH值过大,对芦丁的性质和结构有影响。
6.4料液比对芦丁提取率的影响
为了探讨料液比对芦丁提取率的影响,在其他参数相同的条件下,即将超声波粉碎机的保护温度设为40℃,提取时间为7min,功率400W,PH值为10,分别在料液比为1:
30、1:
40、1:
50、1:
60、1:
70下提取芦丁,所得芦丁提取率与料液比之间的关系如表6.4所示。
料液比
1:
30
1.508
4.03
40
1.523
5.48
50
1.674
7.45
60
1.640
8.74
70
1.153
7.06
表6.4PH对芦丁提取率的影响
由表6.4可知,料液比的增加对芦丁提取率有明显的影响,料液比达到1:
60时芦丁提取率达到最大值。
6.5单因素基础上的正交实验
根据单因素实验所得出的结果,在这基础上设计正交实验,其结果如表6.5、表6.6。
表6.5因素水平表
水平
A)提取PH
(B>
时间/min
(C>
提取功率/W
(D>
表6.6正交实验结果
编号
功率/W
样品质量
得率%
1:
2.0668
0.619
2.11
1.9422
0.903
4.13
2.0808
1.252
6.45
2.0516
0.815
2.1017
1.296
6.61
6
2.0294
0.986
6.05
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