柠檬草微量元素的测定及黄酮提取的研究.docx
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柠檬草微量元素的测定及黄酮提取的研究
玉林师范学院本科生毕业论文(设计)
柠檬草微量元素的测定及黄酮提取的研究
StudyonDeterminatingofTraceElementsandExtractingofFlavonoidsfromLemongressWormwoodLeaves
院系化学与材料学院
专业应用化学
班级应化09班
姓名黎兰茜
学号200906404101
指导教师单位化学与材料学院
指导教师姓名黄志伟
指导教师职称副教授
柠檬草微量元素的测定及黄酮提取的研究
应用化学2009级黎兰茜
指导老师黄志伟
摘要
本研究主要采用微波消解处理样品柠檬草,用浓HNO3—HClO4和HNO3—H2O2对样品柠檬草进行消解,然后用火焰原子吸收光谱法测定柠檬草中的铜、锌、钙、锰、铁等微量元素的含量。
结果表明,柠檬草中含有丰富的铜、锌、钙、锰、铁这五种人体必需的微量元素。
该方法可操作性强、测定快速、简单、结果准确,对研究柠檬草中的微量元素含量提供了有效,准确的数据。
同时采用正交试验法研究柠檬草中总黄酮的提取工艺,考察了乙醇含量、提取时间、提取次数、以及料液比等4个因素对柠檬草总黄酮含量的影响。
确立了柠檬草总黄酮最佳提取条件为:
70%的乙醇,提取时间为0.5h,提取次数为3次,料液比为1:
15。
关键词:
柠檬草,微波消解,微量元素,火焰原子吸收光谱,总黄酮,正交试验
StudyonDeterminatingofTraceElementsandExtractingofFlavonoidsfromLemongressWormwoodLeaves
AppliedChemistry2009LiLan-Xi
SupervisorHuangZhi-wei
Abstract
ThisstudyhandlessampleLemongressmainlybythemeansofmicrowavedigestionandwetdigestion.We,atfirst,digestthesamplewiththickHNO3-HClO4andHNO3-H2O2andthendeterminethecontentofthecalcium,iron,copper,potassium,lead,sodiumsincludedinthesamplebythemeansofflameatomicabsorptionspectrometry.TheexperimentshowsLemongressisrichincalcium,iron,magnesium,zinc,manganese.Andthesefivetraceelementsareessentialforhumanbody.Itcanbeoperatedeasilyanddeterminedfastandquicklyandaccurate.FortheLemongressstudyoftraceelementsprovideaneffectiveandaccuratedata.AndextractiontechnologyofflavonoidsinLemongress,wasstudiedbymeansoforthogonalexperiment.Theeffectsoftheethanolconcentration,theextractingtime,thenumberofextractiontimes,andtheratioofmassofrawmaterialtothevolumeofsolventonflavonoidcontentwereinvestigated.Optimumextractionconditionwasdeterminedasfollows:
70%ethanolasextractingsolvent,timeis0.5h,3timesofextraction,theratioofmassofrawmaterialtothevolumeofsolvent1:
15.
Keywords:
Lemongress,Microwavedigestion,Mineralelement,FAASFlavonoids,Totalflavonoids,Orthogonaltest
目录
1、前言1
1.1柠檬草简介1
1.1.1柠檬草的生长习性与繁殖培育2
1.1.2柠檬草的现代药理研究现状2
1.1.3柠檬草的使用方法2
1.1.4柠檬草的冲泡方式2
1.2微量元素的简述3
1.2.1微量元素与人体健康的关系3
1.2.2微量元素的分析研究和发展4
1.3黄酮的简述4
1.3.1黄酮对人体健康的作用5
1.3.2黄酮的研究意义5
2、实验部分6
2.1实验仪器与试剂6
2.2试样准备7
2.3微量元素的测定7
2.3.1样品消解7
2.3.2标准工作溶液7
2.3.3仪器工作步骤及操作条件8
2.3.4回归方程及相关系数8
2.3.5微量元素的测定结果12
2.3.6加标回收实验12
2.3.7微量元素的精密度实验13
2.4微量元素实验结果及分析14
2.4.1消化液及消化方法选用对实验的影响RSD15
2.4.2原子吸收光谱的干扰条件对实验结果的影响分析15
2.4.3实验中应特别注意的事项16
2.5黄酮的测定16
2.5.1黄酮的提取方法16
2.5.2标准曲线制备17
2.5.3样品测定18
2.5.4精密度试验18
2.5.5稳定性试验18
2.5.6加样回收率试验18
2.5.7实验结果19
2.5.8总黄酮提取的结果和分析19
致谢21
参考文献22
1、前言
1.1柠檬草简介
中文学名:
柠檬草
中文别名:
香茅、白茅、大风矛、大风茅、风茅、枫茅、隔夜青
二名法:
Cymbopogon.
界:
植物界
门:
被子植物门Angiospermae[传统系统]
纲:
百合纲Liliopsida[Cronquist系统]
亚纲:
鸭跖草亚纲Commelinidae[Cronquist系统]
目:
莎草目Cyperales[Cronquist系统]
科:
禾本科Gramineae[Cronquist系统]
亚科:
黍亚科SubFam.Panicoideae
族:
高粱族Trib.Andropogoneae
属:
香茅属Cymbopogon
柠檬草(lemongress)是热带的芳香草,原产于亚洲,印度、斯里兰卡、印尼、非洲等热带地区都有这种药草植物。
柠檬草的茎叶中具有特有的柠檬香味,灰色圆锥形的花,整株植物散发出沁人心脾的香味。
在印度和马来西尼已有很久的栽培历史。
柠檬草为多年生草本植物,高1.5米。
在地下有短茎,茎上有弯曲轮状的节,叶从地下短茎上密生,狭叶形,先端上升,质硬,灰绿色,长约1米,宽约1.5厘米。
8-10月份开花,圆锥形花序,细长,多数小穗分开,有柄的雄性花和无柄的两性花对生[1-2]。
1.1.1柠檬草的生长习性与繁殖培育
柠檬草喜温暖湿润环境,不耐寒,喜光照充足,对土壤的要求不高,但以排水良好的砂质土壤为好。
主要是分株繁殖,分株种植在4月份进行,5月份时进行一次施肥,7月份高温干旱时要注意浇水,保持土壤湿润。
每3-4年要移栽一次[3]。
1.1.2柠檬草的现代药理研究现状
柠檬草有健胃、利尿、防止贫血及滋润皮肤,健脾健胃,祛除胃肠胀气、疼痛,帮助消化。
具抗菌能力,可治疗霍乱、急性胃肠炎及慢性腹泻,滋润肌肤有助于女性美容养颜之用。
减轻感冒症状,可治胃痛、腹痛、头痛、发烧解除头痛、发热、疱疹等,利尿解毒,消除水肿及多余脂肪。
含有大量的维生素C,亦是美容美发的佳品。
调节油脂分泌,有益于油性肤质和发质,可加入水中清洁皮肤,促进血液循环。
治疗贫血,改善面色苍白、萎黄、眩晕等[4-5]。
喝剩下的茶汤可泡脚,治疗香港脚或流汗过度的脚。
印度的传统医术中视柠檬草为治疗百病的药用植物。
柠檬草能刺激副交感神经,而副交感神经能帮助病体痊愈,促进腺体分泌以及激励消化系统的肌肉。
它可以打开胃口,并帮助结肠炎、消化不良以及肠胃炎。
有效驱虫,使动物身上的跳蚤、害虫远离,而除臭功能可让动物保持好气味。
柠檬草也可以当做调料来用,在东南亚地区,人们拿柠檬草根部的白色茎来煮菜,泰国菜中的酸辣汤就是用它调理的。
越南的风味食品中,它的用途更广泛,如将柠檬草切成丝放于煮好的米粉、蔬菜或肉中,或与肉共煮作芳香调料[6-8]。
1.1.3柠檬草的使用方法
1.肌肉按摩:
缓解肌肉酸痛及疼痛,松垮的肌肉恢复弹性。
甜杏仁油20mL+柠檬香茅3滴+迷迭香4滴+芫荽3滴。
2.紧实减肥的皮肤和肌肉:
基础油20mL+柠檬香茅3滴+广藿香2滴+迷迭香3滴+葡萄柚3滴[9-10]。
1.1.4柠檬草的冲泡方式
1.热水冲泡,用热水温热茶壶、茶杯,之后将其沥干。
2.取出3-5g柠檬草,装入温过的壶中,缓缓注入500mL的滚水,柠檬草香随之飘散开来。
3.放置约3分钟后饮用。
回冲第二次约要7分钟,第三次大约要静置10分钟。
4.将柠檬草取出,以免浸泡过久让茶汤变涩,而且适时取出,可以让下次回冲时仍有香气。
5.如果先放入滚水,再放入柠檬草,能保有柠檬草茶的颜色,也比较耐泡。
口感:
柠檬草的味道清淡爽口,香气怡人,含在口中能生津止渴。
注意事项:
孕妇应避免服用。
适宜搭配:
玫瑰花、马鞭草、柠檬草、迷迭香等[11-12]。
1.2微量元素的简述
人的身体是由化学元素组成的,占人体总重量万分之一以下的元素称为微量元素,微量元素又可分为必需微量元素、非必需微量元素和有害微量元素。
目前公认的必需微量元素有:
铁(Fe)、铜(Cu)、锌(Zn)、钴(Co)、锰(Mn)、铬(Cr)、钼(Mo)、镍(Ni)、钒(V)、锡(Sn)、硅(Si)、硒(Se)、碘(I)、氟(F),共14种。
可能必需的微量元素有:
锶(Sr)、铷(Rb)、砷(As)及硼(B)。
那些生物学作用还不明确,又没有发现其明显毒性的元素,称为非必需微量元素。
一些重金属元素如镉、汞、铅和非金属砷等是有害微量元素。
这些划分是相对的。
人体内必需微量元素过量时,也会造成危害。
有害微量元素的浓度很低或形成特殊的化学态势时,也不会产生毒性作用。
如氧化砷是剧毒品,海带中的砷却无毒性。
实验证明,微量砷还具有某些生物学作用。
占人体总重量万分之一以上的元素称为宏量元素(常量元素),包括:
氧、碳、氮、钙、硫、磷、钠、钾、氯和镁。
通常所说的矿物质泛指宏量元素和微量元素,或专指宏量元素中的钾、钠、镁等。
1.2.1微量元素与人体健康的关系
人体内微量元素含量虽然少,但是对维持人体的正常生理功能有重要的作用。
微量元素虽然在人体内的含量不多,但与人的生存和健康息息相关,对人的生命起至关重要的作用。
它们的摄入过量、不足、不平衡或缺乏都会不同程度地引起人体生理的异常或发生疾病。
微量元素最突出的作用是与生命活力密切相关,仅仅像火柴头那样大小或更少的量就能发挥巨大的生理作用。
值得注意的是这些微量元素通常情况下必须直接或间接由土壤供给,但大部分人往往不能通过饮食获得足够的微量元素。
根据科学研究,到目前为止,已被确认与人体健康和生命有关的必需微量元素有18种,即有铁、铜、锌、钴、锰、铬、硒、碘、镍、氟、钼、钒、锡、硅、锶、硼、铷、砷等。
这每种微量元素都有其特殊的生理功能。
尽管他在人体中含量极小,但它们对维持人体中的一些决定性的新陈代谢却是十分必要的。
一旦缺少了这些必需的微量元素,人体就会出现疾病,甚至危及生命。
1.2.2微量元素的分析研究和发展
近几十年来,随着生物化学和分子生物学等基础生命学科的迅速发展,各种先进分析技术的广泛应用,近代的极谱、光谱技术,包括原子吸收光谱、发射光谱、微波激励发射光谱、中子激活技术都可用来测定人体内微量元素的含量,例如:
利用原子发射光谱一次就可测定几十种元素,并且其分析水平也从百万分之一提高到十亿分之一或更高水平,这对研究微量元素在体中的作用以及相关疾病的防治都起到了积极的促进作用。
微量元素与人类健康关系的研究有如下几个发展趋势:
①从微量元素的ppm级发展到十亿分之一甚至于更高级别;
②从“必需微量元素”发展到“无益的或有害的微量元素”;
③从单一微量元素作用发展到多种微量元素的协同作用;
④从单一学科发展到多学科协同攻关;
⑤从动物试验逐步发展到对临床试验。
我们有理由相信:
随着研究工作的深入开展,人体中微量元素的不断发现,其生理功能的逐步认识,这将会带动与生命科学有关的化学、生物学、医学、农业科学、海洋学、地学、环境科学以及制药工业、食品工业有一个大的发展,给人类的生活带来一个翻天覆地的变化,使其健康水平跃上一个新的台阶!
1.3黄酮的简述
黄酮类化合物广泛分布于各种植物中,无不良反应,同时还有显著的清除人体内自由基、抗老化、抗突变、调血脂、降血压等药理保健功能,是一类极具开发前景的天然有机抗氧化剂[13]。
迄今已从天然产物中发现了大量的黄酮类物质。
根据中央三碳链的氧化程度、B-环连接位置(2-或3-位)以及三碳链是否构成环状等特点,可将主要的天然黄酮类化合物分类:
黄酮类(flavones)、黄酮醇(flavonol)、二氢黄酮类(flavonones)、二氢黄酮醇类(flavanonol)、花色素类(anthocyanidins)、黄烷-3,4二醇类(flavan-3,4-diols)、双苯吡酮类(xanthones)、查尔酮(chalcones)和双黄酮类(biflavonoids)等十五种[14]。
另外,还有一些黄酮类化合物的结构很复杂,其中包括榕碱及异榕碱等生物碱型黄酮[15]。
1.3.1黄酮对人体健康的作用
黄酮类化合物作为一大类天然产物,广泛存在于植物界,许多研究已表明黄酮类化合物具有多种多样的生物活性,如抗菌、消炎、抗突变、利尿等,此外,在抗氧化、抗癌、防癌、抑制脂肪酶等方面也有很好的效果。
随着现代医药、食品工业的快速发展,黄酮类化合物也以其活性高、作用广泛等特点越来越引起人们的关注[16-17]。
黄酮类化合物具有扩张血管,防止低密度脂蛋白(LDL)氧化作用,抑制主动脉内皮细胞腺苷脱氨酶,具有调节心肌收缩和改善心肌舒张功能,提高机体耐氧能力,对抗各种因子造成的心律失常,可用于治疗心律失常、心绞痛、心肌梗塞等症状。
黄酮类化合物主要通过影响细胞的分泌过程,有丝分裂及细胞间的相互作用而起抗炎及提高免疫功能。
多数黄酮类化合物能抑制大鼠肥大细胞和嗜碱性细胞对多种刺激引起的组胺及慢反应物质的释放,抑制PGE2、白三稀的合成和释放,抑制透明质酸酶的活性,抑制大鼠中性粒细胞溶酶体的释放及其脱颗粒。
研究表明,天然黄酮对小鼠急性胃溃痒有明显的消退作用。
1.3.2黄酮的研究意义
柠檬草中的黄酮类化合物因其结构的差异而表现为各种各样的生物活性。
近年来对黄酮类化合物的结构、功能等都有了深刻的了解,并运用各种高新技术从各种植物中分离、提取了大量的黄酮类化合物,掀起了黄酮类化合物的研究热潮,但对其吸收、代谢机制、活性机理,具有生理功能的活性基团结构、稳定性等方面任缺乏全面的认识,因此应加强此方面的工作。
另外,随着研究的加深,开发出了一大批黄酮类药物与食品,但其结构复杂,并且作用位点较多,因而对一些病症缺乏针对性和选择性,限制了其进一步开发和利用,这也是今后研究所要解决的重要问题。
总之,黄酮类化合物作一类生物活性很强的化合物,具有众多优点,其在医学、食品等领域中具有广阔的应用前景。
2、实验部分
2.1实验仪器与试剂
实验仪器
微型植物粉碎机天津市泰斯特仪器有限公司
电热恒温鼓风干燥箱上海精宏实验设备有限公司
BS210S电子分析天平
微波炉广东美的集团公司
聚四氟乙烯微波增压消化罐四川省分析测试研究所
TU-1800紫外可见分光光度计北京谱析通风仪器有限责任公司
TAS-990F原子吸收分光光度计北京普析通用有限公司
KQ3200DB数控超声波清洗器
铜、锌、钙、锰、铁的空心阴极灯河南省衡水市宁强光源厂
石棉网,容量瓶(50mL、100mL),烧杯,干燥器,移液管,微量移液管(1mL、5mL、10mL)
实验试剂
芦丁AR成都曼思特生物科技有限公司
无水乙醇AR
亚硝酸钠AR
氯化铝AR
氢氧化钠AR
硝酸AR
高氯酸AR
二次蒸馏水
铜、锌、钙、锰、铁均为1mg·mL-1为标准储备液(天津市光复精细化工研究所)
柠檬草(在玉林盛世百汇购买)
2.2试样准备
将柠檬草用二次蒸馏水洗涤三次,晾干。
放入洁净的容器中,放在电热恒温鼓风干燥箱中于80℃左右烘干至恒重,用微型植物粉碎机粉碎,再用电热恒温鼓风干燥箱恒重置于干燥的容器中,备用。
2.3微量元素的测定
2.3.1样品消解
加入10mLHNO3+4mLHClO4消化系统的消化液摇匀,放置30分钟,然后放到微波炉中用小火加热1-2分钟,停止加热,打开消化罐放气1-2分钟,再用小火加热1-2分钟,再停止加热,打开消化罐放气1-2分钟。
如此循环直到消化罐中的消化液没有沉淀,取出冷却至室温后打开消化罐,消解完全的样品溶液应为透明澄清,淡黄色或将近无色。
最后将消化液转移至150mL的容量瓶中,用二次蒸馏水稀释至刻度,按同样的方法配置空白溶液。
2.3.2标准工作溶液
准确移取适量的各个元素的标准储备液,加入1﹪的硝酸3mL。
用二次蒸馏水定容50mL,各个元素的浓度系列如下:
铜标准溶液:
用移液管向6个50mL容量瓶中分别移入Cu(1000.00μg/mL)标准液0.00mL,0.10mL,0.20mL,0.30mL,0.40mL,0.50mL,加入3mL1%的硝酸,再用蒸馏水定容,即溶度为:
0.00,2.00,4.00,6.00,8.00,10.00μg/mL标准溶液;
锌标准溶液:
用移液管向6个50mL容量瓶中分别移入Zn(10.00μg/mL)标准液0.00mL,2.00mL,3.00mL,4.00mL,5.00mL,6.00mL,加入3mL1%的硝酸,再用蒸馏水定容,即溶度为:
0.00,0.40,0.60,0.80,1.00,1.20μg/mL标准溶液;
钙标准溶液:
用移液管向6个50mL容量瓶中分别移入Ca(100.00μg/mL)标准液0.00mL,0.50mL,1.00mL,1.50mL,2.00mL,2.50mL,加入3mL1%的硝酸,再用蒸馏水定容,即溶度为:
0.00,1.00,2.00,3.00,4.00,5.00μg/mL标准溶液;
锰标准溶液:
用移液管向6个50mL容量瓶中分别移入Mn(100.00μg/mL)标准液0.00mL,1.00mL,2.00mL,3.00mL,4.00mL,5.00mL,加入3mL1%的硝酸,再用蒸馏水定容,即溶度为:
0.00,2.00,4.00,6.00,8.00,10.00μg/mL标准溶液;
铁标准溶液:
用移液管向6个50mL容量瓶中分别移入Fe(1000.00μg/mL)标准液0.000mL,0.050mL,0.100mL,0.150mL,0.200mL,0.250mL,加入3mL1%的硝酸,再用蒸馏水定容,即溶度为:
0.00,1.00,2.00,3.00,4.00,5.00μg/mL标准溶液。
2.3.3仪器工作步骤及操作条件
仪器工作步骤
打开空气压缩机的电流开关,逆时针打开乙炔气瓶,开电脑电源,开电脑待用,开抽风机,开原子吸收分光光度计预热待用,关窗、关风扇,避免气流对仪器测试过程产生影响,等待原子吸收分光光度计蜂鸣三声后,打开AAPC软件设定参数,然后检测原子吸收分光光度计的检测灯是否点亮,具体做法:
拿一张白纸,竖于喷雾处,看是否有光照在白纸上,如有光束就表明灯已经点亮,反之就表明灯没点亮。
然后就用标尺立于燃烧器上,如有光束从标尺的罅缝中央通过,表明灯源的光束方向没有偏离,可以进行测定,反之就是灯源光束有所偏离,需要调整水平位置和竖直位置的旋钮才能进行下一步测试。
仪器操作条件
表2.1各元素的仪器测试条件
Table.2.1Instrumenttestconditionofeachelemen
元素
波长
/nm
光谱通带
/nm
灯电流
/mA
燃烧高度
/mm
乙炔—空气
流量/
(L/min)
背景
(氘灯)
Cu
324.8
0.5
6
6.0
2.0
BGC-D2
Zn
213.9
0.5
8
7.0
2.0
BGC-D2
Ca
422.7
0.5
10
7.0
1.8
NON-BGC
Mn
279.5
0.2
10
7.0
2.0
BGC-D2
Fe
248.3
0.2
12
9.0
2.0
BGC-D2
2.3.4回归方程及相关系数
按表2.1仪器工作条件,以试剂空白溶液作参比溶液,分别将铜、锌、钙、锰、铁标准系列溶液导入仪器,测定系列标准吸光度,记录实验数据,根据数据计算对应回归方程以及相关系数,见表2.2,从结果可看出在试验浓度范围内,各标准系列溶液的工作曲线线性关系良好。
表2.2回归方程及相关系数
Table.2.2Regressionequationandthhecoeffientcorrelation
_____________________________________________________________________
元素回归方程相关系数r
_____________________________________________________________________
CuA=0.0206C-0.00010.9965
ZnA=0.0895C-0.00150.9928
CaA=0.0119C+0.00090.9986
MnA=0.0456C-0.00020.9993
FeA=0.0271C+0.00070.9982
____________________________________________________________________
按仪器的最佳工作条件,以空白溶液作参比溶液,分别将Cu、Zn、Ca、Mn、Fe等标准系列溶液导入原子吸收光谱仪,测定标准系列溶液的吸光度A,绘制标准曲线如图所示:
表2.3Cu标准系列溶液的吸光度(A)
Table.2.3TheabsorbanceofCustandardseriessolution
浓度(ug/mL)0.002.004.006.008.0010.00
吸光度0.00110.04570.08820.12670.16480.1937
图2.1Cu的工作曲线
Fig.2.1TheworkingcurveofCu
表2.
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