王之進畢業(yè)設計.doc

寧夏理工學院畢業(yè)設計摘 要野黃芩苷是黃芩莖葉中最為主要的化學成分，它具有降低腦血管阻力，改善腦血循環(huán)、增加腦血流量及抗血小板凝集的作用，已被制成針劑、藥片、膠囊等多種劑型。目前此藥物急缺，國內外市場已經(jīng)不能滿足，因此高純度的野黃芩苷有待大規(guī)模的開發(fā)，野黃芩苷具有很高的利用價值，野黃芩苷產業(yè)具有良好的市場開發(fā)前景。本文以黃芩莖葉為原料，對黃芩莖葉野黃芩苷的提取、純化進行了工業(yè)設計研究，并對年產20噸，90%野黃芩苷的生產工藝進行了初步工業(yè)設計。第一，進行探索實驗，并篩選出野黃芩苷提取的最佳工藝及工藝參數(shù)，該提取工藝參數(shù)為：乙醇體積分數(shù)：75%，提取溫度：70，料液比：1:12，提取時間：3 h，提取次數(shù)：3次。在此條件下，黃芩莖葉總黃酮得率平均為1.39%，浸膏中總黃酮含量為21.02%。第二，采用石油醚對提取液進行熱回流脫脂實驗，運用單因素試驗考察堿提pH、酸沉pH、料液比等提取條件對黃芩莖葉總黃酮含量和浸膏得率的影響。采用合適的提取工藝得到野黃芩苷。堿提pH為7.5，酸沉pH為0.5，料液比為1:12，所得沉淀中總黃酮含量為80%以上。同時，以甲醇為溶劑進行重結晶從總黃酮中分離得到野黃芩苷，采用的方法操作簡單，得到的野黃芩苷純度較高，適合于工業(yè)化生產。第三，建設年產20噸，90%野黃芩苷制備的初步的工業(yè)設計，并繪制帶控制點的工藝流程圖。關鍵詞：黃芩莖葉總黃酮；野黃芩苷；提?。患兓?；工藝設計 Abstract Wild baicalin in scutellaria baicalensis stem leaf is the most main chemical composition, it can reduce cerebral vascular resistance, improve cerebral blood circulation, increase cerebral blood flow and antiplatelet aggregation effect, has been made into injection, tablets, capsules, etc. A variety of dosage forms. This drug shortages at present, domestic and foreign markets cannot have satisfied, so the high purity of baicalin to large-scale development, has the very high use value of wild baicalin, wild baicalin industry with good market development prospect.Based on scutellaria baicalensis stem leaf as raw material, extraction and purification of radix scutellariae stem Ye Ye baicalin were studied industrial design, and the capacity of 20 tons, 90% of wild baicalin production process has carried on the preliminary industrial design.First, to explore experiment, and screened wild baicalin extraction and the optimum process and technological parameters, the extraction technology parameters as follows: ethanol volume fraction: 75%, the extraction temperature: 70 , material liquid than: 1:12, extracting time, 3 h, extraction times, 3 times. Under this condition, average yield was 1.39%, total flavonoids scutellaria baicalensis stem leaf total content of flavonoids in the extract is 21.02%.Second, using petroleum ether to extract heat reflux degreasing experiments, using the single factor experiment investigation alkali pH, acid sinking, pH, and solid-liquid ratio of extraction conditions on scutellaria baicalensis stem leaf flavonoids content and extract yield. Use appropriate get wild baicalin extraction process. Alkaline pH 7.5, acid sinking pH is 0.5, 1:12 ratio of material liquid, the total content of flavonoids in the precipitation of more than 80%. At the same time, with methanol as solvent for recrystallization isolated total flavonoids from wild baicalin, USES the method of simple operation, get wild baicalin was of high purity, suitable for industrial production.Third, the construction of 20 tons, preparation of preliminary 90% wild baicalin industrial design, and draw the process flow chart with control points.Keywords: Scutellaria baicalensis stem leaf flavonoids; Wild baicalin; Extraction; Purification; Process design 目 錄摘 要IAbstractII第一章 綜述- 1 -1.1 天然藥物的研究- 1 -1.2 黃芩莖葉簡介- 1 -1.3 野黃芩苷簡介- 2 -1.3.1 野黃芩苷- 2 -1.3.2 野黃芩苷生產技術的發(fā)展- 2 -1.4 市場需要及價格簡況- 3 -1.5 本課題研究的目的、意義及主要內容- 4 -1.5.1 課題研究的目的與意義- 4 -1.5.2 課題研究的主要內容- 4 -第二章 野黃芩苷提取工藝的研究- 6 -2.1 引言- 6 -2.2 實驗材料、儀器、藥品- 6 -2.3 實驗方法- 6 -2.3.1 原料預處理- 6 -2.3.2 提取工藝流程圖- 7 -2.4 總黃酮含量的測定- 7 -2.4.1 測定波長的確定- 7 -2.4.2 標準曲線的制定- 7 -2.4.3 實驗方法- 8 -2.5 黃芩莖葉中總黃酮提取工藝優(yōu)化方法- 8 -2.5.1 乙醇體積分數(shù)的考察- 8 -2.5.2 提取時間的考察- 9 -2.5.3 料液比的考察- 10 -2.5.4 提取溫度的考察- 10 -2.5.5 提取次數(shù)的考察- 11 -2.6 結論- 12 -第三章 野黃芩苷純化工藝的研究- 13 -3.1 引言- 13 -3.2 實驗材料與儀器、藥品- 13 -3.3 野黃芩苷的制備工藝流程- 13 -3.4 從粗提物中分離野黃芩苷影響因子考察- 14 -3.4.1 堿提pH的研究- 14 -3.4.2 酸沉pH研究- 14 -3.4.3 料液比的研究- 15 -3.5 顯色反應- 16 -3.6 結論- 16 -第四章 年產量20t，90%的野黃芩苷的初步工業(yè)設計- 17 -4.1 設計依據(jù)- 17 -4.2 設計思想和設計原則- 17 -4.3 90%野黃芩苷的制備工藝- 18 -4.4 生產工段組成和生產制度- 18 -4.5 原料及產品的主要技術規(guī)格- 18 -4.6 物料衡算- 18 -4.6.1 提取罐物料衡算- 18 -4.6.2 提取溶劑儲存罐大小計算- 20 -4.6.3 提取液儲罐大小的計算- 20 -4.6.4 濃縮液藥液儲罐- 21 -4.6.5 石油醚萃取罐的物料衡算- 21 -4.6.6堿溶罐的物料衡算- 21 -4.6.7 水沉罐物料衡算- 22 -4.7 熱量衡算- 23 -4.7.1 提取罐中的熱量衡算- 23 -4.7.2 提取液濃縮罐的熱量衡算- 26 -4.7.3 溶劑回收塔熱量衡算- 28 -4.7.4 堿溶罐熱量衡算- 28 -4.7.5 乙醇熱溶罐熱量衡算- 29 -4.7.6 乙醇水溶液回收濃縮罐- 30 -4.7.7 溶劑回收塔熱量衡算- 32 -4.8 主要技術參數(shù)匯總- 32 -4.8.1 主要物料消耗表- 32 -4.8.2 能量消耗表- 33 -4.8.3 小結- 34 -參考文獻- 35 -結束語- 36 -致 謝- 37 -V第一章 綜述1.1 天然藥物的研究天然藥物是我國歷史長河中的瑰寶，歷史悠久，源遠流長。我國的中醫(yī)藥理論博大精深和臨床療效優(yōu)勢明顯，是中藥永不衰敗的歷史見證。天然藥物之所以能防病治病，其所含的有效成分的結構和性質都不盡相同。例如，黃芩中就含有野黃芩苷等有效成分，野黃芩苷具有降低腦血管阻力，改善腦血循環(huán)、增加腦血流量及抗血小板凝集的作用。天然藥物化學的發(fā)展離不開現(xiàn)在科學技術的進步。過去，一個天然化合物從天然藥物中分離、純化，到確定結構、人工合成需要很長的時間。近30年來，由于各種色譜技術及譜學技術的進步及廣泛應用，天然藥學化學的發(fā)展取得了更為顯著的進步，研究工作的速度大大加快。特別是我國正式加入WTO，以及日、韓、德等國傳統(tǒng)藥物及植物藥的巨大沖擊，使我國傳統(tǒng)中藥國際市場競爭力大大減弱。因此，利用現(xiàn)代化的科學技術改造傳統(tǒng)產業(yè)，開發(fā)出高效、速效、低毒的現(xiàn)代中藥，是繼承和發(fā)展傳統(tǒng)中藥的迫切要求。所以建立現(xiàn)代化中藥研發(fā)和生產體系迫在眉睫，當務之急是要用現(xiàn)代新技術、新方法對中藥有效成分提取、分離及鑒定進行研究。一般地對一種植物的系統(tǒng)研究主要包括以下過程：原料初步提雜進一步萃取初分離過程再分離過程結晶純化結構鑒定生物活性測試實驗所得藥品圖1.1 植物研究的一般過程由以上流程可以看出：從對植物的提取到開發(fā)出新藥，工藝流程較為復雜，而針對每步實驗流程又可以選擇不同的操作方法。如何選用合適的實驗方法是實驗過程的重中之重，它直接關系到實驗的成敗。因此，天然藥物的工業(yè)設計更需要合適的方法。 1.2 黃芩莖葉簡介黃芩莖葉1為唇形科植物黃芩(Scutellaria baicalensis Geogi)的干燥莖葉。傳統(tǒng)藥用部位為黃芩的根，地上莖葉部分被視為非藥用部分而被棄去，其主要有效成分野黃芩苷是對心腦血管起效的活性成分，已被制成針劑、藥片、膠囊等多種劑型。目前此藥物急缺，國內外市場已經(jīng)不能滿足，因此高純度的野黃芩苷有待大規(guī)模的開發(fā)。原野黃芩苷的制備主要是從燈盞花中得到，現(xiàn)因燈盞花野生資源和種植面積不斷減少，且價格高，因此本實驗以黃芩莖葉為原料制備野黃芩苷，變廢為寶。從黃芩莖葉中制備野黃芩苷的傳統(tǒng)工藝，主要是采用大孔樹脂或聚酰胺樹脂進行純化分離，工藝繁瑣，工業(yè)化造價高。因此本實驗建立了一種新的制備方法，堿提酸沉法，對分離過程中影響分離效果的諸因素進行篩選，確定最佳的分離工藝，為黃芩莖葉綜合開發(fā)利用提供實驗依據(jù)。1.3 野黃芩苷簡介1.3.1 野黃芩苷野黃芩苷，英文名：scutellarin ，中文別名：野黃芩甙；高黃芩苷；高黃芩甙；印黃芩苷；黃芹素；元參素。來源：植物來源有唇形科植物高黃芩的葉，黃芩的莖、葉以及半枝蓮全草等。性質：黃色粉末(由甲醇中)。熔點大于310，230以上變暗。旋光度-14(水)，-139(吡啶)。溶于堿和冰醋酸、吡啶，微溶于一般的有機溶媒，不溶于水。分子式：C21H18O12，分子量：462.37，檢測方法高效液相色譜法（HPLC），其結構式如下：圖1.2 野黃芩苷的結構式藥理作用：野黃芩苷屬于黃酮苷中的O-糖苷，苷元與糖以C-O-C 的方式連接，分子結構中有酚羥基，抑菌活性和抗氧化性，因此野黃芩苷具有降低腦血管阻力，改善腦血循環(huán)、增加腦血流量及抗血小板凝集的作用。臨床用于腦血管病后癱瘓的治療。1.3.2 野黃芩苷生產技術的發(fā)展現(xiàn)在我國生產野黃芩苷的企業(yè)并不多，如上海順勃生物工程技術有限公司，江蘇恒遠生物科技有限公司，諸城市浩天藥業(yè)有限公司等，它們這些公司直接或間接生產野黃芩苷，遠遠不能夠滿足市場的需求。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，科學和醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)的進步，天然中藥成為世界公認的重要研究開發(fā)領域。黃芩作為傳統(tǒng)中藥，其根的藥用價值已經(jīng)得到了肯定，其莖葉的藥用價值開始引起國內外研究者的普遍關注。近年來，黃芩莖葉在藥學方面包括化學成分、分離提取、含量測定和在藥理學活性方面的研究取得了很大的進展，肯定了黃芩莖葉的藥用價值，但對黃芩莖葉的藥理活性的作用機理還不是很清楚，這些藥理活性大多停留在實驗動物的階段，其臨床應用和臨床療效還有待進一步研究和觀察，這些都是今后研究的重點。隨著疾病譜和醫(yī)療模式的變化，從資源豐富的天然植物中尋找有效藥物來提高人類的健康水平是大趨勢。黃芩是傳統(tǒng)中藥，其根已使用多年，國內外研究人員對黃芩根在化學組成、藥代動力學、藥理學和臨床應用做了大量工作，取得了可喜成果。而其地上部分的研究才是近幾年的事情，其化學組成和藥物應用價值研究雖然已取得一定進展，但仍存在許多未知的東西?？梢钥隙?，黃芩莖葉中提取的黃酮具有抗炎、抗氧化、降血脂、調節(jié)自由基和能量代謝、改善實驗性記憶缺陷的作用，而它在這些方面的作用機理及其他的藥理作用仍是今后研究的重點。隨著對黃芩莖葉藥用成分的逐漸認識和黃芩根資源日益供不應求，應加強黃芩全草資源的可持續(xù)利用，結合傳統(tǒng)/現(xiàn)代中藥理論和技術，對黃芩全草有效成分、藥理藥效及其作用機理進行詮釋，篩選出有效成分/有效部位進行多靶點分析，在分子水平闡述其作用機理，從而開發(fā)出具有國際水平和中藥特色現(xiàn)代創(chuàng)新藥物。其主要有效成分野黃芩苷具有降低腦血管阻力，改善腦血循環(huán)、增加腦血流量及抗血小板凝集的作用。通過對野黃芩苷國家產業(yè)政策環(huán)境，技術發(fā)展情況，消費前景，供給狀況以及世界野黃芩苷供需狀況等幾大部分的數(shù)據(jù)研究來探求野黃芩苷行業(yè)未來的發(fā)展前景。由于燈盞花野生資源和種植面積不斷減少，且價格高，以黃芩莖葉為原料制備野黃芩苷，變廢為寶，將成為未來的新趨勢。1.4 市場需要及價格簡況野黃芩苷具有降低腦血管阻力，改善腦血循環(huán)、增加腦血流量及抗血小板凝集的作用，臨床用于腦血管病后癱瘓的治療。腦血管病是我國中老年人群的常見病、多發(fā)病，近年來呈上升和低齡化趨勢，農村地區(qū)也日益突出。腦血管病的高發(fā)病率、高死亡率和高致殘率不僅嚴重危害人民的健康和生活質量，同時也給國家及患者家庭帶來沉重的醫(yī)療、經(jīng)濟和社會負擔，是一個重要的公共衛(wèi)生問題。如果僅考慮國內市場，我國正在步入老齡化社會，中老年人群中很多人飽受著疾病的痛苦，人們生活質量提高了，大多數(shù)人有能力去購買野黃芩苷來治療腦血管病后癱瘓，野黃芩苷市場需求很大。目前，國際市場對野黃芩苷的年需求量已達1000噸左右，但實際年產量很少，遠遠不能滿足病人的服用。我國成規(guī)模的野黃芩苷生產企業(yè)不多，生產能力不足，加上醫(yī)藥、保健方面的市場需求，我國野黃芩苷市場潛力相當龐大。目前野黃芩苷市場價格：黃芩收購價：1000元/噸以上；黃芩莖葉銷售價：500元/噸以上；90%黃芩莖葉野黃芩苷的售價：8000元/公斤以上。由此可見，黃芩莖葉野黃芩苷產業(yè)具有良好的市場開發(fā)前景。綜上所述，國內及國際市場對野黃芩苷的需求量十分劇大，且市場遠未飽和，有巨大的發(fā)展空間。1.5 本課題研究的目的、意義及主要內容1.5.1 課題研究的目的與意義隨著經(jīng)濟的發(fā)展，科學和醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)的進步，天然中藥成為世界公認的重要研究開發(fā)領域。黃芩作為傳統(tǒng)中藥，其根的藥用價值已經(jīng)得到了肯定，其莖葉的藥用價值開始引起國內外研究者的普遍關注。近年來，黃芩莖葉在藥學方面包括化學成分、分離提取、含量測定和在藥理學活性方面的研究取得了很大的進展，肯定了黃芩莖葉的藥用價值，但對黃芩莖葉的藥理活性的作用機理還不是很清楚，這些藥理活性大多停留在實驗動物的階段，其臨床應用和臨床療效還有待進一步研究和觀察。對黃芩莖葉的化學成分研究發(fā)現(xiàn)，黃芩莖葉的要成分是黃酮類化合物2，已確定是野黃芩苷、黃芩苷、芹菜索苷等單體成分。對黃芩莖葉黃酮藥理學研究發(fā)現(xiàn)，其具有調血脂、抗動脈粥樣硬化、抗心律失常、保肝、解熱、抗炎、改善記憶等多方面藥理作用，且無明顯的毒副作用。這些研究結果，肯定了黃芩莖葉的藥用價值，為黃芩莖葉及其活性成分的臨床應用提供了理論依據(jù)，也為其它藥用植物的不同部位的開發(fā)利用提供了實例。而且黃芩在我國南北各省區(qū)均有種植，資源十分豐富，如果對其活性成分進行開發(fā)和利用，從中研制出具有防治多種中老年疾病的天然保健制劑和藥劑，必將產生良好的經(jīng)濟效益和社會效益。因此，本課題以黃芩莖葉為研究對象，通過對黃芩莖葉野黃芩苷的提取工藝、純化工藝的研究，為我國開發(fā)利用的黃芩莖葉野黃芩苷資源提供科學依據(jù)。1.5.2 課題研究的主要內容探索并篩選出黃芩莖葉野黃芩苷的提取最佳工藝。通過單因素實驗分別考察了乙醇濃度、提取次數(shù)、提取溫度、提取時間、料液比對黃芩莖葉野黃芩苷的提取效果，得到提取最佳工藝參數(shù)。根據(jù)黃酮類化合物自身的性質，采用酸堿法及醇溶水沉法對黃芩莖葉野黃芩苷進行了純化工藝的研究，分別考察堿溶pH、酸沉pH、水沉加水量對野黃芩苷含量及浸膏得率的影響，得到最佳純化工藝。最后，進行黃芩莖葉野黃芩苷提取的中試放大實驗研究，并在此基礎上，進行了年產20噸、90%野黃芩苷的初步工業(yè)設計，同時繪制帶控制點的工藝流程圖。第二章 野黃芩苷提取工藝的研究2.1 引言本章以乙醇水溶液為提取劑，對黃芩莖葉進行提取。溶劑提取是根據(jù)原料中天然產物中被提取成分的極性、共存雜質的理化特性，遵循相似相溶原理，使有效成分從原料固體表面或組織內部向溶劑中轉移的傳質過程，即溶質從溶劑主體傳遞到固體或組織的表面，溶劑擴散深入固體內部和微孔內部孔隙內，化學成分溶解進入溶劑，通過固體孔隙通道中的溶液擴散至表面，成分從固體表面?zhèn)鬟f到溶劑主體。從黃芩莖葉中分離總黃酮4的傳統(tǒng)工藝主要有水提酸沉法，通過酸化、分離、吸附、解吸、濃縮、干燥等步驟，存在濃縮困難，工藝繁瑣等問題。本實驗以黃芩莖葉總黃酮得率為指標，采用單因素方法優(yōu)選黃芩莖葉總黃酮最佳醇提條件，考查了乙醇體積分數(shù)、提取時間、提取次數(shù)、提取溫度以及料液比對黃芩莖葉總黃酮提取效果的影響，篩選出野黃芩苷提取的最佳工藝參數(shù)，為黃芩莖葉綜合開發(fā)利用提供一定參考。2.2 實驗材料、儀器、藥品黃芩莖葉，由吉林省東北亞藥業(yè)有限公司提供。對照品蘆丁，阿拉丁試劑（中國）有限公司。722可見分光光度計，上海佑科儀器儀表有限公司；SHB-III循環(huán)水式多用真空泵，陜西太康生物科技有限公司；恒溫水浴鍋，上海梅香儀器有限公司；ZK-82電熱真空干燥箱， 上海市實驗儀器總廠；AL204電子天平，梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司。實驗所用試劑和其它實驗室所需儀器由寧夏理工學院化學實驗室提供。 2.3 實驗方法2.3.1 原料預處理將黃芩莖葉粉碎，烘干，備用。2.3.2 提取工藝流程圖黃芩莖葉粉碎熱回流提取減壓過濾黃芩莖葉粗提物 干燥減壓濃縮 濾液 濾渣圖2.1 黃芩莖葉總黃酮浸膏提取工藝流程圖2.4 總黃酮含量的測定以蘆丁為對照品,采用可見分光光度法測定單因素試驗所得沉淀物中總黃酮的含量。2.4.1 測定波長的確定取蘆丁適量，加甲醇溶解，稀釋至一定刻度，置可見分光光度儀中，在320-600 nm掃描，繪制吸收光譜。結果表明野黃芩苷在360 nm處有最大吸收，因此，將測定波長定為360nm。圖2.2 蘆丁波長曲線2.4.2 標準曲線的制定精密稱取蘆丁25 mg，甲醇溶解并定容至50 ml容量瓶，搖勻得質量濃度為0.5 mgmL-1的蘆丁溶液。分別吸取上述蘆丁溶液3mL、4 mL、5mL、6mL、7 mL.定容于50 mL容量瓶中，測量360 nm處的吸光度（A），以蘆丁濃度(C,mgmL-1)為橫坐標，以A為縱坐標，得標準曲線A=17.347C-0.2986，R2=0.9976。圖2.3 蘆丁標準曲線2.4.3 實驗方法將黃芩莖葉粉碎成1060目粗粉后，置于圓底燒瓶中，采用乙醇水溶液進行加熱回流提取，實驗在預先設定的提取次數(shù)、提取溫度、料液比以及提取時間下進行，待提取完成后，趁熱過濾，然后將提取液減壓真空濃縮5，回收溶劑。將濃縮液干燥，得到黃芩莖葉總黃酮浸膏。本實驗通過單因子實驗考查了各因素對黃芩莖葉總黃酮提取效果的影響，確定出提取的最佳工藝參數(shù)。 2.5 黃芩莖葉中總黃酮提取工藝優(yōu)化方法2.5.1 乙醇體積分數(shù)的考察取黃芩莖葉粗粉15.0g，準確稱量5份，分別加55%、65%、75%、85%和95%乙醇200mL，在一定溫度下回流提取一定的次數(shù)。收集濾液，分別減壓濃縮、干燥以制得浸膏，稱取浸膏20mg，用甲醇溶解并轉移至50mL容量瓶中，加甲醇至刻度即得。結果分析：圖2.4 乙醇體積分數(shù)對提取效果的影響由圖2.4可知，黃芩莖葉總黃酮的得率隨著乙醇體積分數(shù)先增加后減小，乙醇體積分數(shù)在75%時達到最大。可能是由于高體積分數(shù)的乙醇使細胞內蛋白質凝固，黃酮類成分不易析出；同時提取液的顏色也加深，說明脂溶性的色素也被漸漸的溶出，對后續(xù)的分離純化6帶來不便。因此提取時的乙醇體積分數(shù)75%較佳。2.5.2 提取時間的考察準確稱取黃芩莖葉粗粉5份，各15.0g，于圓底燒瓶中，加75%的乙醇，分別在1、2、3、4、5h下回流提取一定的次數(shù)。合并濾液，分別減壓濃縮、干燥以制得浸膏，稱取浸膏20mg，用甲醇溶解并轉移至50mL容量瓶中，加甲醇至刻度即得。結果分析：圖2.5 提取時間對提取效果的影響由圖2.5可知，隨著提取時間的增加，黃芩莖葉中的其他雜質成分也逐漸被提出，使得總黃酮的得率逐漸降低，因此提取時間設3h為宜。2.5.3 料液比的考察準確稱取黃芩莖葉粗粉5份，各15.0g，于圓底燒瓶中，加75%乙醇，分別在料液比(g/mL)1:3、1:6、1:9、1:12、1:15下回流提取一定的次數(shù)，每次3h。收集濾液，減壓濃縮、干燥以制得浸膏，稱取浸膏20mg，用甲醇溶解并轉移至50mL容量瓶中，加甲醇至刻度即得。結果分析：圖2.6 料液比對提取效果的效果由圖2.6可知，在料液比為1:31:15的范圍內，黃芩莖葉總黃酮得率隨著提取劑體積的增大，而逐漸提高。當料液比超過1:12后。料液比繼續(xù)增大，提取效果沒有顯著增加。因此，考慮成本，料液比選用1:12為宜。2.5.4 提取溫度的考察準確稱取黃芩莖葉粗粉5份，各15.0g，于圓底燒瓶中，加75%的乙醇，分別在50、60、70、80、90溫度下回流提取一定的次數(shù)，每次3h。合并濾液，分別減壓濃縮、干燥以制得浸膏，稱取浸膏20mg，用甲醇溶解并轉移至50mL容量瓶中，加甲醇至刻度即得。圖2.7 提取溫度對提取效果的影響由圖2.7可知，隨著溫度的升高，黃芩莖葉總黃酮得率明顯升高，但當溫度達到70時，溫度繼續(xù)升高，總黃酮得率降低?？紤]到過高的溫度會破壞總黃酮中的有效成分7。因此，溫度選用70為宜。2.5.5 提取次數(shù)的考察準確稱取黃芩莖葉粗粉5份，各15.0g，于圓底燒瓶中，加75%乙醇，在70溫度下分別提取1、2、3、4、5次，每次3h。合并濾液，分別減壓濃縮、干燥以制得浸膏，稱取浸膏20mg，用甲醇溶解并轉移至50mL容量瓶中，加甲醇至刻度即得。圖2.8 提取次數(shù)對提取效果的影響由圖2.8可知，提取次數(shù)越多，黃芩莖葉總黃酮得率越高，提取1次和提取2次相比有明顯的差別，提取次數(shù)再繼續(xù)增加時，黃芩莖葉總黃酮得率的變化不明顯。綜合考慮成本和得率，提取次數(shù)選用3次為宜。2.6 結論(1)本章選擇乙醇水溶液，通過單因素實驗，分別考察了乙醇濃度、提取次數(shù)、提取溫度、提取時間、料液比對黃芩莖葉總黃酮得率的影響，并實驗論證，得到了黃芩莖葉總黃酮的最佳提取工藝。(2)該提取工藝參數(shù)為：乙醇體積分數(shù)：75%，提取溫度：70，料液比：1:12，提取時間：3 h，提取次數(shù)：3次。在此條件下，黃芩莖葉總黃酮得率平均為1.39%，浸膏中總黃酮含量為21.02%。 (3)準確稱取提取后的黃芩莖葉粗提物備用。 第三章 野黃芩苷純化工藝的研究3.1 引言本章以黃芩莖葉粗提物，精制野黃芩苷。首先采用石油醚脫脂的方法除去一些脂溶性的物質，經(jīng)這樣處理后，可得到干燥的粉末狀的總黃酮浸膏。然后采用堿溶酸沉、醇溶水沉的方法進一步純化。運用了單因素試驗考察堿提pH、酸沉pH、料液比等提取條件對黃芩莖葉總黃酮含量和浸膏得率的影響。同時，以甲醇為溶劑進行重結晶8從總黃酮中分離得到野黃芩苷，采用先進的儀器測量含量，如用可見分光光度儀測黃芩莖葉總黃酮的含量，本實驗建立了一種新的制備方法，堿提酸沉法，對分離過程中影響分離效果的諸因素進行篩選，確定最佳的分離工藝，為黃芩莖葉綜合開發(fā)利用提供實驗依據(jù)。3.2 實驗材料與儀器、藥品（1）實驗原料：黃芩莖葉粗提物為實驗室提取所得，其中總黃酮含量為21.01%。（2）實驗方法稱取一定量的黃芩莖葉粗提物置于500ml燒瓶中，加入石油醚熱回流萃取，趁熱過濾，干燥，堿提酸沉，甲醇重結晶。其中以蘆丁為對照品，采用可見分光光度計測總黃酮的含量，然后用顯色反應確定野黃芩苷的純度。3.3 野黃芩苷的制備工藝流程 黃芩莖葉 粗提物脫脂堿提過濾干燥濾餅洗滌過濾干燥 干燥 酸沉野黃芩苷甲醇重結晶圖3.1 野黃芩苷提取工藝流程圖3.4 從粗提物中分離野黃芩苷影響因子考察3.4.1 堿提pH的研究準確稱取黃芩莖葉粗提物4.0 g，5份，分別加入一定量的沸蒸餾水，攪拌溶解，用15%NaOH調pH至6.0，6.5，70，7.5，8.0。濾過，濾液加10%H2SO4，pH均調至1.5。靜置36小時，析出棕色沉淀物，傾取上層溶液，再次靜置24小時后，析出土黃色沉淀物。分取棕色沉淀物和土黃色沉淀物，過濾，濾餅用蒸餾水，洗至中性，烘干，用可見分光光度法檢測總黃酮的含量。不同堿提pH對黃芩莖葉總黃酮含量和浸膏得率的影響如下圖所示總黃酮含量/%浸膏得率/%圖3.2 堿提pH對黃芩莖葉浸膏的率和總黃酮含量的影響由圖3.2可知：在一定的pH范圍內，黃芩莖葉浸膏得率9及總黃酮含量隨著pH的升高，而逐漸提高。當pH達到7.5左右時，浸膏得率及總黃酮含量達到最大。pH繼續(xù)升高，浸得率和總黃酮含量呈降低趨勢，考慮到過高的pH會使野黃芩苷結構上的葡萄糖基水解，因此，堿提pH選用7.5為宜。3.4.2 酸沉pH研究準確稱取黃芩莖葉粗提物15.0 g，加入一定量沸蒸餾水，攪拌溶解，加入15%NaOH調pH至7.5，趁熱過濾，濾液分成5份，加10%硫酸調pH至0.5，1.0，1.5，2.0，2.5。靜置36小時，析出棕色沉淀物，傾取上層溶液，再次靜置24小時后，析出棕黃色沉淀物。分取棕色沉淀物和土黃色沉淀物，過濾，濾餅用蒸餾水，洗至中性，烘干用可見分光光度法10檢測總黃酮的含量。不同酸沉pH對黃芩莖葉總黃酮含量和浸膏得率的影響如下圖所示總黃酮含量/%浸膏得率/%圖3.3 酸沉pH值對黃芩莖葉浸膏的率和總黃酮含量的影響由圖3.3可知：隨著pH的增大，浸膏得率及總黃酮含量逐漸降低，當pH為2.5時沒有沉淀生成。但在pH為0.5時，酸沉得效果最好，浸膏得率及總黃酮含量為最高。因此，酸沉pH選用0.5較為適宜。3.4.3 料液比的研究準確稱取等量的黃芩莖葉粗提物，分別按料液比(m/V) l:5、1:6、1:8、1:10、1:12、1:14加入沸蒸餾水，攪拌使其使溶解，緩緩加入15%氫氧化鈉溶液，調pH至約7.5，趁熱濾過，濾液緩緩加入10%H2SO4溶液，調pH至0.5。靜置36 h，析出棕色沉淀物，傾取上層溶液，再次靜置24小時后，析出土黃色沉淀物。分取棕色沉淀物和土黃色沉淀物，過濾，濾餅用蒸餾水，洗至中性，烘干，用可見分光光度法檢測總黃酮的含量。不同料液比對黃芩莖葉總黃酮含量和浸膏得率的影響如圖3.4所示。圖3.4 料液比對黃芩莖葉浸膏的率和總黃酮含量的影響由圖3.4可知：在料液比為1:51:12的范圍內，浸膏得率及總黃酮含量隨著料液比的增大，而逐漸提高。當料液比超過1:12后，料液比繼續(xù)增大，對浸膏得率和總黃酮含量沒有顯著提高。因此，考慮成本，料液比選用1:12為宜。3.5 顯色反應野黃芩苷是黃酮類化合物，黃酮類化合物的顯色反應多與分子中酚羥基及-吡喃酮環(huán)有關。在早期的研究工作中，常以化學顯色反應定性地判斷黃酮類化合物的存在和它們的類別。本設計就是基于實驗室條件，采用顯色反應和最大波長法來確定提取物中是否含有野黃芩苷。取脫脂、堿提、酸沉、甲醇重結晶后的總黃酮置于燒杯中，加入1%三氯化鋁溶液，觀察生產的絡合物顏色。實驗結果可得，該絡合物為亮黃色，可確定野黃芩苷含量在90%以上。取反應后的沉淀，加甲醇溶解，稀釋到一定刻度，置可見分光光度計中，在200nm-600nm做全波長掃描。結果表明野黃芩苷在282nm和335nm處有最大吸收，因此可以確定產物是野黃芩苷。3.6 結論經(jīng)堿提酸沉法確定黃芩莖葉粗提物中分離野黃芩苷的最佳參數(shù)為：堿提pH為7.5，酸沉pH為0.5，料液比1:12。所得沉淀中總黃酮含量80%以上，所得沉淀用甲醇溶劑法重結晶，可得到含量達90%的野黃芩苷。該純化工藝具有操作簡單，生產成本較低的優(yōu)點，適用于產業(yè)化生產，為黃芩莖葉的進一步開發(fā)打下了良好基礎。第四章 年產量20t，90%的野黃芩苷的初步工業(yè)設計4.1 設計依據(jù)（1）計劃任務書：年生產量20t、90%的野黃芩苷的初步工業(yè)設計。工作時間：300天/年 一天24 h連續(xù)生產，其余時間用于檢修等。實驗室實驗數(shù)據(jù)。主要設計工藝參數(shù)匯總： 提取工段： 提取溶劑：75%的乙醇水溶液 提取時間：提取3次，一次1.5 h 提取溫度：70 料液比： 1:12 浸膏得率：21.02%脫脂工段： 加石油醚比例：1:6 提取時間：萃取3次，一次1 h 提取溫度：50 料液比： 1:12 浸膏得率：7.82%堿溶酸沉工段： 堿溶pH調至7.5 酸沉pH調至0.5醇溶水沉工段： 加1:20的乙醇溶解 加1:6的水進行沉淀4.2 設計思想和設計原則設計遵循能衡算，物料衡算，逐級放大，符合市場需要、滿足市場要求“三廢”處理得當，滿足條件下盡量減少投入等原則。工藝路線的選擇：工藝簡單可行 設備的選型：滿足生產需要生產成本最低材質選用：只需滿足設計及生產需要即可。4.3 90%野黃芩苷的制備工藝黃芩莖葉粗提物提取液濃縮液90%野黃芩苷總黃酮粗粉酸沉水沉濾液80%總黃酮堿溶總黃酮浸膏脫脂 圖4.1 野黃芩苷的制備工藝4.4 生產工段組成和生產制度生產工段組成： 提取工段 石油醚脫脂工段 堿溶酸沉工段 醇溶水沉工段 結晶工段（2）生產制度：年工作日：300天；操作制度：8 h/班，24小時連續(xù)生產。4.5 原料及產品的主要技術規(guī)格原料：黃芩莖葉，由吉林省東北亞藥業(yè)有限公司提供。輔助原料：工業(yè)乙醇96、石油醚、濃H2SO4（AR）、氫氧化鈉、水產品：黃芩莖葉野黃芩苷含量904.6 物料衡算4.6.1 提取罐物料衡算由實驗室結果可知，生產1 g的90%的黃芩莖葉野黃芩苷所需的黃芩莖葉為200 g，則90%的黃芩莖葉野黃芩苷的得率為0.5%。工作時間：300 d/y，連續(xù)生產。年處理黃芩莖葉的質量：4000噸日處理黃芩莖葉： (4-1) 每天分3批進行提取，每批提取三次，每次提取1.5 h，則提取時間需要4.5 h，輔助時間為3.5 h。則每批處理黃芩莖葉的量為： (4-2) 設計6個提取罐，依次同時進行提取，則每個提取罐需處理的黃芩莖葉為： (4-3) （1）提取罐溶劑消耗量計算 按照料液比為1:12加料，每批提取3次，每次所需的溶劑量： 0.74123=26.64 (4-4)其中工業(yè)乙醇（96%）用量： (4-5) (4-6)（2）提取罐容積大小的計算按照料液比為1:12加料，每批處理黃芩莖葉4.44t，則需要溶劑量為8.88 t。由于黃芩莖葉吸水量很大，所以黃芩莖葉所占的體積可以忽略，所以只計算溶劑所占的體積即可。則提取一次所需96%的工業(yè)乙醇及水的質量分別為： (4-7) (4-8) 查表可知，25， (4-9) 則需要加入提取罐溶劑的體積為： (4-10)取安全系數(shù)0.75，則 (4-11)則選擇12m3的提取罐6個，即可滿足生產要求。4.6.2 提取溶劑儲存罐大小計算假設配制的乙醇水溶液剛好足夠六個提取罐同時提取，則需配制的乙醇水溶液的質量為： （4-12）設提取中溶劑損失量為0.1則 (4-13) (4-14) 取安全系數(shù)0.75： (4-15) 則可設計10個10 m3的溶劑儲罐，即滿足生產要求。4.6.3 提取液儲罐大小的計算由于提取劑可以循環(huán)使用，而且6個提取罐可按一定的時間順序進行提取，同時可將未飽和的提取液作為提取劑用于下一個提取罐進行提取，并將回收的溶劑經(jīng)濃度測定后，可繼續(xù)使用，這樣儲存提取液的儲液罐也可以減少，進而減少生產成本。每批投料8.88，除在一次提取外，溶劑會有一部分損失，但2次、3次提取時溶劑幾乎不會損失，