银杏叶中黄酮类化合物提取研究.docx
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银杏叶中黄酮类化合物提取研究.docx
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银杏叶中黄酮类化合物提取研究
编号:
()字号
本科生毕业设计(论文)
题目:
银杏叶中黄酮类化合物的
提取工艺研究
姓名:
学号:
班级:
二〇一一年六月
中国矿业大学
本科生毕业设计
姓名:
学号:
学院:
材料科学与工程学院
专业:
材料科学与工程
设计题目:
银杏叶中黄酮类化合物的提取工艺研究
专题:
指导教师:
职称:
二O一一年六月徐州
中国矿业大学毕业设计任务书
学院材料科学与工程专业年级任务下达日期:
2011年3月1日
毕业设计日期:
2011年3月1日至2011年6月15日
毕业设计题目:
银杏叶中黄酮类化合物的提取工艺研究
毕业设计主要内容和要求:
银杏叶中除含有黄酮类化合物外,还含有大量的蛋白质、鞣质、糖类和多酚类等水溶性物质。
黄酮类化合物在有机溶剂中溶解度较高,可以利用有机溶剂对黄酮类化合物进行提取。
研究表明,实验条件和工艺参数对于银杏中的黄酮类化合物的提取率具有显著的影响。
本论文主要研究了银杏叶黄酮类化合物的工艺参数,讨论试验结果得出最佳的提取工艺。
毕业设计任务如下:
1查阅有关国内外文献资料,了解银杏的营养价值,学习银杏中有关黄酮提取的研究现状和常用的提取方法,具体研究黄酮类化合物的有机溶剂萃取方法。
完成开题报告和毕业论文的综述部分(至少30篇文献,其中英文文献不少于5篇)。
1)了解银杏的历史,营养价值,药用价值。
2)了解银杏应用的历史,应用现状,和银杏的应用发展前景。
3)学习提取银杏中黄酮类化合物的常用方法,研究现状和前沿的研究方向。
4)研究本课题的目的和意义。
2根据查阅文献结果,确定具体采用的实验方法,规划好实验流程做好实验设计。
购买实验所需仪器和药品,对实验结果进行分析总结,
1)根据所查文献,设计实验方案,根据方案确定实验流程。
2)购买实验所需的药品和实验仪器,根据拟定的实验方案进行尝试性实验。
3)研究不同溶剂浓度,浸取温度,料液比,浸取温度对黄酮产量的影响。
4)对于通过实验得到的黄酮进行标定,得出最佳的实验方案。
3翻译一篇与本课题密切相关的英文文献。
文献为近五年发表的,中文字数不少于3000,并在文献综述中引用。
进度安排:
2011年3月1日~3月15日:
查阅相关文献,确定实验方案。
2011年3月16日~4月5日:
购买实验所需物品,初步实验,优化工艺参数。
2011年4月6日~5月31日:
系统的对实验结果进行分析,根据实验结果对实验方案进行必要调整,及时记录实验结果。
完成开题报告、论文一般部分和文献翻译。
2011年6月1日~6月15日:
撰写毕业论文,并补充必要实验。
院长签字:
指导教师签字:
中国矿业大学毕业设计指导教师评阅书
指导教师评语(①基础理论及基本技能的掌握;②独立解决实际问题的能力;③研究内容的理论依据和技术方法;④取得的主要成果及创新点;⑤工作态度及工作量;⑥总体评价及建议成绩;⑦存在问题;⑧是否同意答辩等):
成绩:
指导教师签字:
年月日
中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书
评阅教师评语(①选题的意义;②基础理论及基本技能的掌握;③综合运用所学知识解决实际问题的能力;③工作量的大小;④取得的主要成果及创新点;⑤写作的规范程度;⑥总体评价及建议成绩;⑦存在问题;⑧是否同意答辩等):
成绩:
评阅教师签字:
年月日
中国矿业大学毕业论文答辩及综合成绩
答辩情况
提出问题
回答问题
正确
基本
正确
有一般性错误
有原则性错误
没有
回答
答辩委员会评语及建议成绩:
答辩委员会主任签字:
年月日
学院领导小组综合评定成绩:
学院领导小组负责人:
年月日
摘要
银杏在植物学和化学上占有重要地位。
近年来,国内外学者对银杏提取物(GBE)进行了大量的研究,发现其主要药用成分之一为黄酮类化合物。
以银杏叶为原料提取制成的药物,用于对心血管、脑血管、动脉硬化、高血压等疾病的治疗,有其他药物不能达到的特殊疗效。
如何从银杏叶中提取有效成分是研究的关键。
银杏叶黄酮化合物的提取包括银杏叶黄酮化合物的浸取和浸出液的富集分离两大部分,本文主要讨论银杏叶黄酮类化合物的浸取。
目前,提取银杏叶黄酮类化合物的主要方法有:
有机溶剂提取法、超临界体流体提取法(SFE)、高速逆流色谱技术提取法(HSCCC)和高效液相色谱(HPLC)分离法。
本文主要研究了有机溶剂提取法。
首先,对比研究了银杏绿叶和银杏黄叶中的总黄酮含量。
试验结果表明:
绿叶的总黄酮含量为1.19%,黄叶的总黄酮含量为0.83%。
采摘绿叶作为原料提取黄酮类化合物,可以提高总黄酮的产量。
其次,研究了不同浸取剂对银杏叶黄酮类化合物提取率的影响。
分别采用乙醇分析纯、乙醇水溶液、碱性去离子水在相同的实验条件下提取银杏叶中的黄酮类化合物。
实验结果表明:
在60℃时碱性去离子水的提取率为46.82%,乙醇分析纯的提取率为73.41%,乙醇水溶液的提取率介于两者之间,考虑生产成本,使用乙醇水溶液作为浸取剂更合适。
最后,对不同的工艺参数对银杏叶黄酮类化合物提取率的影响进行了讨论。
实验结果表明:
使用体积分数为70%乙醇水溶液提取银杏叶中黄酮类化合物最合适,提取的最佳工艺参数为:
浸取温度80℃,浸取时间为4h,料液比为1:
15,此时黄酮类化合物的提取率为87.54%。
关键词:
银杏叶;黄酮类化合物;乙醇;提取方法
ABSTRACT
DivisionofGinkgobilobaleavesplaysanimportantroleinbotanyandchemistry.Inrecentyears,domesticandforeignscholarshavedonealotofresearchontheGinkgobilobaextract(GBE)andfoundoneofitsmainmedicinalingredientsoftheflavonoids.Ginkgobilobaextractasrawmaterialstomakethedrug,usedforcardiovascular,cerebrovascular,atherosclerosis,hypertensionandotherdiseases,thereareotherdrugscannotachievethespecialeffects.HowtoextractfromGinkgobilobaisthestudyofthekeyactiveingredient.FlavonoidsofGinkgobilobaGinkgobilobaextractincludeflavonoidsleachingandleachingliquidenrichmentandseparationoftwoparts,thepaperfocusesonGinkgobilobaflavonoidsleaching.Atpresent,theextractionofflavonoidsinGinkgobilobamainmethodsare:
organicsolventextraction,supercriticalfluidextractionmethodbody(SFE),high-speedcountercurrentchromatographyextraction(HSCCC)andhighperformanceliquidchromatography(HPLC)separation.Thispaperstudiestheorganicsolventextraction.
First,thecomparativestudyofginkgoleavesandyellowleavesofGinkgoFlavonoids.Theresultsshowedthat:
thetotalflavonoidcontentofleaves1.19%,yellowleavesofthetotalflavonoidswas0.83%.Pickingthegreenleavesasrawmaterialextractionofflavonoids,canincreasetheyieldoftotalflavonoids.Second,thestudyofdifferentextractionagentsontheflavonoidsofGinkgobilobaextractrate.Wereofanalyticalgradeethanol,ethanol,alkalinedeionizedwaterunderthesameexperimentalconditions,Ginkgobilobaextractinflavonoids.Theresultsshowthat:
at60℃,extractionofalkalinedeionizedwaterwas46.82%,analyticalgradeethanol,theextractionrateof73.41%,theextractionrateofethanolbetweenthetwo,considerthecostofproduction,theuseofethanolasasolventextractionismoreappropriate.Finally,differentprocessparametersontheflavonoidsofGinkgobilobaextractionratewerediscussed.Theresultsshowthat:
Usingthevolumefractionof70%ethanolextractofGinkgobilobaflavonoidsmostsuitabletoextracttheoptimumparameterswere:
extractiontemperature80℃,extractiontimeof4hours,solidtoliquidratioof1:
15,Atthistimetheextractionofflavonoidswas87.54%.
Keywords:
GinkgobilobaL.leaves;flavonoids;alcohol;extractingtechnology
一般部分
专题部分
翻译部分
专
题
部
分
翻
译
部
分
一
般
部
分
1引言
银杏叶为银杏科植物银杏Ginkgobiloba的干燥叶[1]。
性味甘、苦、涩、平。
归心、肺经。
具有敛肺、平喘、活血化瘀、止痛的功效,临床用于改善微循环,防治心脑血管疾病等[2,3]。
从上个世纪60年代起,国内开始对银杏叶的化学成分、药理作用进行研究,并相继研制成制剂应用于临床,取得了良好的效果。
有研究表明银杏叶提取物(GBE)改善冠心病、心绞痛总有效率为91.33%,改善心电图总有效率为73.99%[4]。
由于银杏叶独特的药理和临床治疗效果,近年来在回归大自然的潮流下,人们对绿色产品的渴求更加强烈,因而使其成为全球研究药物的热点。
2银杏叶的主要化学成分及生物活性物质
银杏叶的化学成分十分复杂,迄今为止,在银杏叶中发现的化合物已达160多种,但其中最重要的活性成分是黄酮类化合物和银杏内酯;此外,还有有机酸类、酚类、聚戊烯醇类、原花青素类和营养成分等。
2.1黄酮类化合物
黄酮类化合物都含有C15核,在GBE中含量约占5.91%,目前从GBE中已分离的黄酮类化合物有40多种[5-7];根据分子结构不同,可分为四大类:
图1.1单黄酮类化合物的母核结构
Figure1.1Singleparentflavonoidcorestructure
2.1.1单黄酮
银杏叶中的单黄酮有7种:
山萘素、槲皮素、异鼠李素、洋芹素、木樨草素、三粒麦黄酮、杨梅树皮素,主要是由山萘素、槲皮素和异鼠李素与各种糖基形成的苷,它们的结构中均含有5,7,4-三羟基和连接糖基的3-羟基,而糖基可以是单糖、双糖、三糖,大多数为葡萄糖和鼠李糖,其中大多数是槲皮素、山萘素及其苷,其母核结构如图1.1。
前3种是其主要成分,被作为银杏制剂质量控制的主要指标之一,是治疗心脑血管系统疾病的有效成分[7]。
表1.1银杏双黄酮的种类
Table1.1ThetypesofgingkoBiflavones
化合物compounds
R1
R2
R3
R4
银杏黄素
ginketin
CH3
CH3
H
H
异银杏黄素
isoginketin
CH3
H
CH3
H
阿曼托黄素
amentoflavone
H
H
H
H
白果黄素
bilobetin
CH3
H
H
H
西阿多黄素
ciadopitysin
CH3
CH3
CH3
H
5'-甲氧基白果黄素5'-methoxy-bilobet
CH3
H
H
OCH3
2.1.2双黄酮
银杏双黄酮即二聚体黄酮有6种,见表1.1,分别为银杏黄素、异银杏黄素、阿曼托黄素、白果黄素、西阿多黄素和5'-甲氧基白果黄素。
它们以5',8″-连接,分子中含有1-3个甲氧基此类化合物通常视为裸子植物的特征化学成分,其母核结构如图1.2。
图1.2双黄酮类化合物的母核结构
Figure1.2Doublenucleusofflavonoidsstructure
2.1.3儿茶素类
儿茶素类根据母核上2位碳原子旋光性的不同及5'位是否含有羟基分为4种:
儿茶素、表儿茶素、没食子儿茶素、表没食子儿茶素,其母核结构如图1.3。
此外,还有二聚体4,8″儿茶素没食子儿茶素、4,8″没食子儿茶素。
药理实验表明儿茶素类具有治疗肝中毒和抗肿瘤的作用[7]。
图1.3儿茶素类化合物的母核结构
Figure1.3Catechinsparentnuclearstructure
2.2萜类内酯
银杏内酯包括银杏内酯A、B、C、J、M和白果内酯,其母核结构如图1.4,其中银杏内酯M仅存在于银杏的根皮中,因此银杏叶中的有效活性内酯成分主要指银杏内酯A、B、C、J和白果内酯,银杏内酯属二萜类内酯;分子中都含6个五元环,其中含有3个γ2内酯环和1个四氢呋喃环,它们的侧链上均含一个叔丁基;银杏内酯B的活性最强,特异性最高,这是区别其他天然内酯化合物的重要特征,白果内酯属倍半萜类内酯,分子结构中仅含有一个戊烷环,此类化合物在水溶液中易分解,这就是不同生产工艺产品质量不稳定的主要原因[8]。
图1.4萜类内酯化合物的母核结构
Figure1.4Theparentterpenelactonesnuclearstructure
表1.2银杏内酯的组成及其物化特性
Table1.2Compositionofginkgolidesandphysicalandchemicalproperties
化合物compound
分子式molecularformular
熔点/℃MP
旋光度rotation[α]D23Et01-1
银杏内酯A
ginkgolideA
C20H24O9
310
-59.4
银杏内酯B
ginkgolideB
C20H24O10
300
-52.9
银杏内酯C
ginkgolideC
C20H24O11
300
-13.4
银杏内酯M
ginkgolideM
C20H24O10
>280(分解decompostion)
-39
银杏内酯J
ginkgolideJ
C20H24O10
322
-11.8
白果内酯bibbalide
C15H18O8
>300(分解decompostion)
-64
2.3聚戊烯醇
聚戊烯醇是银杏叶中具有药用开发前景的生物活性类酯化合物,以同系物的形式广泛存在于动植物体内,其中哺乳动物体内的聚戊烯醇称为多萜醇(dolichols)。
1982年日本田中康之等[8]最早从银杏叶中分离聚戊烯醇类酯,其分子中异戊烯基单元数为14~22。
国内王成章等[9]1992年从银杏叶中分离出7种聚戊烯醇乙酸酯,均为桦木聚戊烯醇型结(betulapre-nol),即ω-(trans)2-(cis)n-cis(α),证明我国银杏叶聚戊烯醇的结构单元数为14~22,其化学结构如图1.5。
图1.5聚戊烯醇化合物的母核结构
Figure1.5Polyprenolsstructureofcompoundnucleus
2.4酚酸类
酚酸类化合物成分属于羟基取代的水杨酸衍生物,主要有白果酸、白果酚、D2糖质酸、莽草酸和6-2羟基犬脲喹啉酸、银杏酸等,其化学结构如图1.6,研究表明银杏酚酸具有强烈的杀虫、抑菌杀菌作用以及抗肿瘤、抗炎和抗氧化等多种药理活性,可用于植物农药的开发和新药的研究[10],而另一方面此类物质具有细胞毒性,可致过敏、致突变,引起阵发性痉挛,神经麻痹[11,12],其主要毒性成分4'-2甲氧基吡哆酸为维生素B6拮抗剂,抑制大脑中的谷氨酸转化为γ2氨基丁酸,因此GBE质量规定其含量必须低于5mg/kg;国内市场上出售的GBE粉末一般酚酸含量都在300~1500μg/g。
图1.6酚酸类化合物的化学结构
Figure1.6Thechemicalstructureofphenoliccompounds
2.5其他成分
银杏叶含有17种氨基酸、蛋白质、糖类、多种维生素,如维生素C、维生素E等。
还含有游离矿物质Ca、Zn、Cu、P、B、Se,其他微量元素Fe、F、Cr的含量也较高。
3GBE的药理作用及临床应用
银杏树又称白果树,研究表明[12],银杏的叶和果具有重要的药用价值。
其中研究最多的是GBE,GBE有两大有效成分:
黄酮类化合物和萜内酯类化合物。
黄酮类化合物主要由单黄酮、黄酮醇及其苷类和双黄酮及儿茶素类等构成。
萜内酯类化合物主要有银杏内酯和白果内酯Ⅲ。
对动物,人类具有明显的药理活性,是一种药效确切,不良反应较少的天然药物。
GBE对视网膜神经细胞、对胃黏膜等有保护作用,能改善哮喘,对抗帕金森病,抗辐射、减轻复发性口疮等均具有实用价值。
GBE具有良好的应用前景,值得临床推广应用。
3.1对视网膜和胃黏膜的保护作用
谷氨酸兴奋性毒性是视网膜神经细胞死亡的重要原因,可引起细胞线粒体膜电位(MMP)下降,功能受损。
GBE可直接作用于视网膜神经细胞,提高MMP。
改善线粒体功能,保护视网膜神经细胞[13]。
沈志军等[14]进行细胞超微形态学观察发现,银杏叶药物组培养的细胞外节段盘膜排列规整,内节段线粒体丰富,细胞核染色质均匀。
银杏叶能够较好地促进视网膜神经细胞增生。
显著升高视网膜神经细胞的膜电位,对培养的视网膜神经细胞有良好的保护作用。
GBE具有胃黏膜保护作用,且与西米替丁在治疗胃溃疡方面具有协同作用。
赵维中等[15]采用大鼠束缚-冷冻应激模型和小鼠无水乙醇损伤模型观察GBE对胃黏膜损伤指数的影响,观察GBE对胃液分泌量、胃液酸度和胃蛋白酶活性的影响表明GBE可抑制束缚,冷冻应激和无水乙醇引起的胃黏膜损伤。
3.2抗癌和抗PAF一ACHETER的作用
日本松木武圆[16]用银杏叶粗提物,由正己烷部分分离得到十七碳烯水杨酸;由氯仿部分分离得到白果黄素,这二者对癌细胞均有很强的抑制活性,特别是白果黄素对TPA在57倍的浓度下呈75%的抑制效果,大大超过了具有很强抗致癌启动因子的维生素A酸。
研究发现,槲皮素与杨梅黄素在小鼠皮肤中能抑制B代谢和加成物的形成。
这说明其对需要代谢激活的致癌物都有抑制作用。
德国的一项研究发现银杏叶中分离得到的天然产物银杏内酯A、B、C,特别是银杏内酯B,可用于转移性癌症的治疗。
它能使对细胞毒药物耐药的癌细胞对化疗剂敏感有效,从而提高化疗效果,减少副作用。
药理实验表明,GBE有对抗磷酸组织胺引起的豚鼠在体、离体的支气管痉挛作用,亦能对抗磷酸组织胺、乙酞胆碱及氯化钡对豚鼠离体回肠的致痉作用。
1985PGBaruqat发现,银杏内酯B及其从银杏中得到的异构体是具有高度专属性的PAF受体阻断剂。
实验是用从家兔血小板细胞膜上分离的PAF受体进行的,其中银杏内酯B的活性最强.因此银杏内酯类成分在治疗与PAF有关的疾病,如过敏性疾病、哮喘、皮炎及风湿等具有很好的研究价值。
3.3改善心脑血循环和抗血小板凝集的作用
药理实验表明,GBE有通过降低血液黏性改善微循环系统的功能。
银杏酮可抑制血管紧张素酶(ACE)。
ACE的作用是将血管紧张素Ⅰ转变为血管紧张素Ⅱ,而血管紧张素Ⅱ可使外周小动脉强烈收缩使血压升高。
ACE被抑制后,不但减少血管紧张素Ⅱ生成和醛固酮及儿茶酚胺的分泌,且延缓了舒缓激肽的降解灭活,从而扩张脑血管、冠状动脉,降低血管阻力。
银杏酮用于豚鼠离体心脏灌流,可引起冠状血管扩张,注射于豚鼠后肢动脉,可扩张后肢血管。
GBE能改善小鼠的长期记忆功能,并对大鼠的帕金森综合征有一定的疗效。
大量实验资料证明,GBE可使小动脉、毛细血管及静脉扩张,血流增加。
明亮等[17]研究GBE对血小板黏附及血栓形成的影响。
对血小板黏附性采用旋转玻球法,体内血栓形成采用动一静脉旁路血栓形成法;体外血栓形成采用Chandler法;采用剪尾法观察小鼠尾动脉出血时间。
发现GBE明显降低家兔血小板黏附率,减轻家兔动-静脉旁路形成血栓的重量;缩短大鼠体外形成血栓的长度,并减轻其干重,延长小鼠尾动脉出血时间。
可得出GBE有一定的抗血小板黏附及血栓形成的作用。
3.4对抗高脂血症和抗脂质过氧化作用
自由基引起的脂质过氧化作用与人体疾病的发生有着密切的关系。
银杏叶中的主要有效成分银杏双黄酮、异银杏双黄酮、白果黄素及槲皮素均有抑制脂质过氧化作用,特别是黄酮醇类化合物槲皮素,具有更强的抑制活性.耿秀芳[18]以大老鼠作实验,发现水提银杏叶总黄酮有较明显的降低脂质过氧化作用<0.05。
醇提银杏叶总黄酮有提高血清铜锌SOD活力和降低血粘度的作用。
实验中同时测定谷丙转氨酶的活力,发现用药组活力明显低于空白对照组.这提示银杏叶总黄酮的抗自由基抑制脂质过氧化作用保护了肝细胞膜。
选取大鼠60只建立高脂大鼠模型,观察GBE新配方(银杏总黄酮和银杏内酯组成)对高脂血症大鼠血脂水平影响,结果提示GBE新配方可有效地纠正高脂血症的脂质代谢,对高脂饮食所致的高脂血症具有良好的预防作用[19]。
药理实验表明,G
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