五倍子中單寧酸提取工藝的研究

現(xiàn)代中藥制藥課程論文五倍子中單寧酸提取工藝的研究單寧酸（Tannic acid）又稱鞣酸，分子式C 76 H 52O46。常溫下為淡黃色至淺棕色粉末，有特殊氣味，味極澀。 單寧酸具有豐富的自然資源，主要富含于中國(guó)五倍子、土耳其槽子、塔拉果莢、石榴、漆樹葉、黃櫨、金縷梅樹等植物中，其提取主要來(lái)自于天然植物或植物蟲癭五倍子中。其中，五倍子是一種林副產(chǎn)品，又名文蛤，是倍蚜蟲在漆樹科植物鹽膚木、青麩楊或紅麩楊葉子上寄生所形成的早癭。五倍子適宜生長(zhǎng)在溫暖濕潤(rùn)的山區(qū)和丘陵，我國(guó)大部分地區(qū)均有分布，主產(chǎn)區(qū)集中在湖北、湖南、貴州、四川、陜西、云南等六省，這些省的五倍子產(chǎn)量約占全國(guó)的90 以上 1 。1 單寧酸的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)單寧酸屬于典型的葡萄糖梏?；衔?，溶于水、乙醇、丙酮，不溶于氯仿或乙醚 1，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，其多酚羥基的結(jié)構(gòu)賦予了它一系列獨(dú)特的化學(xué)特性和生理話性，如能與蛋白質(zhì)、生物堿、多糖結(jié)合，使其物理化學(xué)行為發(fā)生變化；能與多種金屬離子發(fā)生絡(luò)合和靜電作用；具有還原性和捕捉自由基的活性；具有兩親結(jié)構(gòu)和諸多衍生化反應(yīng)活性等 2。圖1 單寧酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)式Fig.1 Chemical Structure of Tannic acid現(xiàn)代中藥制藥課程論文2 單寧酸的藥用價(jià)值及其他應(yīng)用 2單寧酸具有獨(dú)特的化學(xué)特性及特殊的生理和藥理功能，因此在日用化學(xué)工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)、皮革行業(yè)及其他方面獲得了極為廣泛的應(yīng)用。2.1 藥用價(jià)值單寧酸的藥理活性是其與生物體的蛋白質(zhì)、酶、多糖、核酸等相互作用以及單寧酸的抗氧化和與金屬離子絡(luò)和等性質(zhì)的綜合體現(xiàn)。1) 傳統(tǒng)藥方中，含單寧酸為主的五掊子、兒茶鞣質(zhì)為主的兒茶膏常因其收斂性作創(chuàng)傷、燒傷表面的止血?jiǎng)瑫r(shí)由于它們有一定的抑菌效果，可以保護(hù)傷部，防止傷口感染發(fā)炎等。2) 單寧酸還可用作生物堿和一些重金屬離子中毒時(shí)的解毒劑，因?yàn)樗膳c之螯合成沉淀，減少機(jī)體的吸收，而單寧酸與細(xì)胞外或組織外的鈣離子的絡(luò)合。可抵抗平滑肌鈣誘導(dǎo)的收縮，降低血壓。3) 單寧酸所具有的抗誘變、抗腫瘤和抗癌的性質(zhì)，引起了藥學(xué)家濃厚的興趣。研究表明單寧酸和茶單寧對(duì)于化學(xué)誘變的皮膚、肺、前胃腫瘤有很好的抑制作用。2.2 在其他方面的應(yīng)用1) 食用單寧酸可作飲料和酒類的澄清劑、穩(wěn)定劑，還可與植物纖維結(jié)合形成固化單寧，作為酒類過(guò)濾吸附劑，大豆醬油的去鐵脫色。2) 單寧酸由于含有酚羥基而具有良好的捕集自由基功能，可用作食品抗氧化劑。如用食品級(jí)單寧酸代替SO 2作葡萄酒抗氧化劑，單寧酸是良好的葡萄酒防腐劑。3) 皮革鞣劑；礦石浮選工藝中含鈣、鎂礦物的有效抑制劑；鍋爐和熱交換器的除垢劑等?，F(xiàn)代中藥制藥課程論文3 單寧酸的提取和純化方法的比較從五倍子中提取的單寧含量較低，而雜質(zhì)含量較高，包括一些樹膠、植物蛋白、淀粉、葡萄糖、游離沒食子酸、無(wú)機(jī)鹽等。要完全除去這些雜質(zhì)是較困難的，僅可通過(guò)一系列提取純化方法和技術(shù)，不同程度地提高單寧酸產(chǎn)品的純度，以滿足市場(chǎng)的需求 3。3.1 從五倍子中提取單寧酸的常用方法目前提取單寧酸的方法主要有水提取法、溶劑提取法、超臨界CO 2萃取法、微波和超聲輔助提取法等 1。1) 水提取法 只有部分有效成分即可浸出。此方法提取效率一般不高，而且過(guò)熱會(huì)破壞有效成分，多糖豐富的成分過(guò)濾也困難。但單寧酸的提取率不高。2) 溶劑提取法依據(jù)各成分溶解度的差異，依據(jù)“濃度差”原理，將有效成分從藥材中溶解出來(lái)，得單寧酸純度不等 3) 超臨界CO 2萃取法對(duì)物料有較好的滲透性和溶解能力，操作溫度低，適用于對(duì)熱敏性強(qiáng)，容易分解破壞成分的提取；提取率不高，設(shè)備投入大。 4) 微波輔助提取法有效保護(hù)天然產(chǎn)物中功能成分、萃取速度快，降低了溶劑消耗及廢物產(chǎn)生量以及提高收率和提取物質(zhì)純度。 5) 超聲波輔助提取法現(xiàn)代中藥制藥課程論文有效成分在超聲波場(chǎng)作用下獲得自身的巨大加速度和動(dòng)能，并且通過(guò)“空化效應(yīng)”獲得強(qiáng)大的外力沖擊，從而能高效率并充分分離出來(lái)。單寧酸的平均提取率高。 3.2 單寧酸的純化方法根據(jù)不同用途對(duì)單寧酸選擇不同純化技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的分離與提純，可制得不同純度規(guī)格的單寧酸系列產(chǎn)品，其應(yīng)用范圍則大大拓寬，經(jīng)濟(jì)價(jià)值也可顯著提高 4。目前主要的純化方法有活性炭吸附法、大孔樹脂吸附法、膜分離法、離子交換法和分子蒸餾等 11) 活性炭吸附法應(yīng)用于天然產(chǎn)物有效成分的分離，是分離有機(jī)化合物，尤其是分離水溶性化合物的有效手段，在天然產(chǎn)物化學(xué)成分的提純等方面顯示了獨(dú)特的優(yōu)勢(shì) 2) 大孔樹脂吸附法依靠樹脂和吸附質(zhì)之間的范德華引力，通過(guò)內(nèi)表面吸附而進(jìn)行的，已廣泛用于各類天然產(chǎn)物的純化，但吸附劑的選擇尤為重要，既要能有效吸附目標(biāo)物，又要易于洗脫。 3) 膜分離法用天然或人工合成的高分子薄膜，以外界能量或化學(xué)位差為推動(dòng)力，對(duì)多組分的溶質(zhì)和溶劑進(jìn)行分離，單寧酸的純化以超濾和納濾為主。膜分離技術(shù)有效地實(shí)現(xiàn)了不同分子質(zhì)量的物料分級(jí)和截留，精品單寧酸的含量達(dá)97.3 ，收率為84.7 5。4) 離子交換法比表面積大、傳質(zhì)距離短、吸附和解吸速度 ，可應(yīng)用于單寧酸的分離與提純過(guò)程。5) 分子蒸餾法現(xiàn)代中藥制藥課程論文真空度高，操作溫度低和受熱時(shí)間短，能較好地保護(hù)中藥有效成分，尤其對(duì)于高沸點(diǎn)和熱敏性及易氧化物料的分離 。4 單寧酸的提取工藝4.1 五倍子中單寧酸的全提取 6干燥的五倍子粉碎，過(guò)60目篩，取適量用丙酮于索氏抽提器中提取至無(wú)色為止；用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮后定容，取樣用酒石酸亞鐵分光光度法測(cè)定含量，3次重復(fù)。4.2 五倍子中單寧酸的水提取 64.2.1 水提取方法采用正交實(shí)驗(yàn)L 9(34)進(jìn)行水提取五倍子中單寧酸的研究，正交實(shí)驗(yàn)的因素水平表見表1；提取結(jié)束后過(guò)濾、3次淋洗、濃縮及定容，取樣測(cè)定含量。表1 水提取因素水平表因素 水平1 水平2 水平3A：料液比 1:10 1:20 1:30B：時(shí)間（h） 2 3 4C：提取溫度（） 20 40 604.2.2 水提取正交試驗(yàn)結(jié)果根據(jù)水提取正交試驗(yàn)因素得出的正交試驗(yàn)結(jié)果如表2所示，各因素對(duì)單寧酸提取的重要性為ACB，水提取最優(yōu)方法為A 3C3B3：料液比1：30，提取時(shí)間為3 h，提取溫度60。采用上述最優(yōu)方法提取3次，單寧酸的提取率平均為49.32?，F(xiàn)代中藥制藥課程論文表2 水提取正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果4.3 五倍子中單寧酸的微波輔助提取 64.3.1 微波輔助提取方法采用正交實(shí)驗(yàn)L9(3 4)進(jìn)行微波輔助提取五倍子中單寧酸的研究，正交實(shí)驗(yàn)的因素水平表見表3；提取結(jié)束后過(guò)濾、3次淋洗、濃縮及定容，取樣測(cè)定含量。表3 微波輔助提取因素水平表因素 水平1 水平2 水平3A：料液比 1:10 1:20 1:30B：時(shí)間（ min） 2 4 8現(xiàn)代中藥制藥課程論文C：功率 低火 中低火 中高火4.3.2 微波輔助提取正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果根據(jù)微波輔助提取正交試驗(yàn)因素得出的正交試驗(yàn)結(jié)果如表4所示，各因素對(duì)單寧酸提取的重要性為BCA，微波輔助提取最優(yōu)方法為 C3A2B3：料液比l：30，微波功率中高火，提取時(shí)間為4 min。單寧酸的提取率平均為73.98%。表4 微波輔助提取正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果現(xiàn)代中藥制藥課程論文4.4 五倍子中單寧酸的超聲輔助提取 74.4.1 超聲輔助提取方法采用正交實(shí)驗(yàn)L9(3 4)進(jìn)行微波輔助提取五倍子中單寧酸的研究，正交實(shí)驗(yàn)的因素水平表見表5；提取結(jié)束后過(guò)濾、3次淋洗、濃縮及定容，取樣測(cè)定含量。表5 單寧酸的超聲提取因素水平4.4.2 超聲輔助提取正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果根據(jù)超聲輔助提取正交試驗(yàn)因素得出的正交試驗(yàn)結(jié)果如表6所示，由表6知，各因素對(duì)單寧酸提取的重要性為BDAC，超聲提取最優(yōu)方法為B 2D3A3C2，即料液比為1：12，超聲強(qiáng)度高，提取時(shí)間20 min，丙酮濃度回60(v/v)。采用上述方法提取3次，單寧酸的平均提取率為 93.91。提取效果較好。表6 超聲輔助提取正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果現(xiàn)代中藥制藥課程論文5 總結(jié)單寧酸的提取工藝研究還有很多方法，本文只是對(duì)傳統(tǒng)的水提取和微波、超聲輔助提取做了一個(gè)對(duì)比，其最優(yōu)提取工藝結(jié)果比較如表7所示表7三種最優(yōu)方法提取單寧酸的比較水提取 微波輔助提取超聲輔助提取固液比 1:30 1:30 1:12時(shí)間 3h 4min 20min提取溫度/功率/超聲強(qiáng)度60 中高火 強(qiáng)度高提取率/% 49.32 73.98 93.91由上表可知， 微波和超聲波輔助提取法明顯高于傳統(tǒng)的水提取法，其中微波輔助提取法的提取率是水提法的1.5倍，而超聲波輔助提取法為1. 9倍。 現(xiàn)代中藥制藥課程論文 超聲提取固液比最小，大大節(jié)省了提取液用量，提取時(shí)間較比傳統(tǒng)的水提短，提取效果最好。 若能超聲輔助提取與分子蒸餾技術(shù)等純化技術(shù)聯(lián)用實(shí)現(xiàn)復(fù)合分離提純，可大大提高單寧酸的收率和純度。 參考文獻(xiàn)1 羅曄，朱曉玲，郭嘉，等單寧酸提取與純化技術(shù)的現(xiàn)狀及展J廣州化工，2009，37（8）：19-20 2馬志紅，陸忠兵，石碧單寧酸的化學(xué)性質(zhì)及應(yīng)用J天然產(chǎn)物研究與開發(fā)，2003，15（1）：8