苦參藥對提取工藝的優(yōu)化化學(xué)分析研究

PAGEPAGE1 報名編號：吉林省高等教育自學(xué)考試吉林大學(xué)生物制藥專業(yè)本科畢業(yè)設(shè)計設(shè)計題目：苦參藥對提取工藝的優(yōu)化化學(xué)分析研究設(shè)計作者：準(zhǔn)考證號：通訊地址：聯(lián)系電話：吉林大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院印制2018年2月3日苦參藥對提取工藝的優(yōu)化化學(xué)分析研究摘要：在眾多的中藥材中，苦參屬于應(yīng)用比較早且比較多的一種，其包含的生物堿就超過了20種?？鄥⑸飰A廣泛存在于苦參、苦豆子、廣豆根等豆科植物中，是一組化學(xué)結(jié)構(gòu)很近似的生物堿。近年來人們發(fā)現(xiàn)，苦參生物堿不僅具有抗癌、抑癌、抑制和殺滅各種微生物的作用，而且對免疫系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)也有廣泛的藥理作用。國內(nèi)外醫(yī)藥界對苦參堿的提取分離非常重視，積極發(fā)掘其廣泛的市場潛力。本研究主要是從苦參中提取苦參生物堿及對其組分的分離、鑒定和含量測定。采用化學(xué)方法，通過回流提取，減壓濃縮，萃取，分離等工藝，從苦參中分離生物堿。經(jīng)薄層法定性，其主要成分為苦參堿、氧化苦參堿、槐定堿等，用高相液相色譜法對含量進(jìn)行測定，通過放大實驗研究確定工業(yè)化生產(chǎn)的可行性和生產(chǎn)路線。關(guān)鍵詞：苦參；生物堿；提??；分離；生產(chǎn)工藝目錄前言 1一、苦參的研究概況 1（一）苦參簡介 11、化學(xué)成分 12、藥理作用與臨床應(yīng)用 2（二）苦參提取方法 21、中藥傳統(tǒng)的提取方法 22、中藥苦參的提取方法 33、微波提取法 4二、苦參提取方法工藝 4（一）水提取法 51、實驗方法 52、實驗步驟 63、實驗結(jié)果的處理 9（二）乙醇提取法 101、實驗方法 102、實驗步驟 113、實驗結(jié)果的處理 13（三）微波提取法 131、實驗方法 132、實驗步驟 143、實驗結(jié)果的處理 16三、苦參3種提取法的比較化學(xué)分析 16（一）實驗方法 161、儀器與材料 162、實驗設(shè)計 17（二）實驗步驟 171、樣品液的制備 172、供試液的制備 173、對照液的制備 17（三）實驗結(jié)果處理 17（四）結(jié)論 18四、總結(jié) 18參考文獻(xiàn) 20PAGE1前言苦參是中國傳統(tǒng)中藥材，古記載能清熱利濕，祛風(fēng)殺蟲。在經(jīng)過最近幾年的現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究后得出，其擁有著抗腫瘤、平喘、提升白血球以及抑菌等各類功效。臨床上常用來治療熱痢，便血，黃疸尿閉，赤白帶下，陰腫陰癢，濕疹，皮膚瘙癢，麻風(fēng)等。因此應(yīng)用日益廣泛，受到越來越多的重視，我們研究苦參堿的提取分離工藝具有十分廣闊的應(yīng)用前景，較大的經(jīng)濟(jì)和社會效益。苦參是臨床常用藥。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，對于天然藥物的提取也開始向科學(xué)、簡便、可控的方向發(fā)展，傳統(tǒng)的水提取和醇提取工藝對于中藥的提取都有一定的局限。使用現(xiàn)如今的先進(jìn)科學(xué)技術(shù)去對中藥材實施精細(xì)提取，就成為了所有中醫(yī)藥工作者的中藥責(zé)任。一、苦參的研究概況（一）苦參簡介苦參還被稱作地槐以及牛參等，屬于豆科槐屬植物(SopHoraflavescensAit.)主要是選擇其根部入藥，在中國的中藥應(yīng)用史中具有著悠久傳承，而其生長的地區(qū)也是全國均有存在的。在《神農(nóng)本草經(jīng)》中就將其稱為中品，而李時珍謂:“苦以味名，參以功名[[2l”其性寒味苦，入心、脾、腎三經(jīng)，有清熱燥濕，殺蟲，利尿，祛風(fēng)，安五臟，轉(zhuǎn)身定志等作用。后經(jīng)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究表明，苦參中所含生物堿成分有較好的抗癌活性。同時，對其有效成分的精細(xì)提取、詳細(xì)分析和藥理探究等工作也有著飛速的發(fā)展。1、化學(xué)成分現(xiàn)在，己經(jīng)在苦參中成功獲得了各類生物堿以及黃酮類化合物，其中苦參堿化學(xué)如下:生物堿的分離是比較早的，在相應(yīng)的研究方面也比較多。常見六種生物堿:苦參堿(matrine)I，氧化苦參堿(oxymatrine)II，苦參烯堿(SopHocapine)III}N-甲基野靛堿(N-methulcyticine)IV，槐定堿(SopHoridine)V，槐胺(SopHoramine)VI。這中間的苦參堿與氧化苦參堿就是具有較大含量的構(gòu)成部分?？鄥A系1894年由長井從苦參的乙醇浸出液中分出并命名，1936年提出正確結(jié)構(gòu)式，1965年合成了其消旋體，從而肯定了其化學(xué)結(jié)構(gòu)?？鄥A是四環(huán)形式的哇嗦陡類(quinolizidine)生物堿，能夠?qū)⑵浞肿蛹軜?gòu)分為兩個哇嗦陡環(huán)的稠合體，而在四個環(huán)間則都是1.2-稠合，有人把具有苦參骨架結(jié)構(gòu)的生物堿稱為苦參堿族生物堿。由于在輕石油醚中結(jié)晶時的溫度等條件不同，可以得到a、R,6三種晶形(溶點mp分別為760C,870C,840C)和一種流體型即Y型(沸點bp2230C/6mmHg),a一苦參堿為針狀或柱狀結(jié)晶;R型為單斜菱形結(jié)晶;6型為菱形結(jié)晶?？鄥A可溶于冷水，苯，乙醚，氯仿或二硫化碳，難溶于石油醚，而沸點則為167-169℃?？鄥A為一元堿，16-N處于內(nèi)酞胺結(jié)構(gòu)狀態(tài)，不顯堿性。內(nèi)酞胺環(huán)易被酸性或堿性水解，生成苦參酸(matrinic)或其鹽，苦參酸又很容易脫水環(huán)合，生成苦參堿?？鄥A分子式為CisHz4Nzn，分子量:248.3602、藥理作用與臨床應(yīng)用現(xiàn)如今，研究相對多一些的包括了氧化苦參堿、苦參堿和槐果堿三大類。比如說我國的耿群美等一些研究人員就通過藥理實驗得出了苦參堿和氧化苦參堿具有著類似安定的作用，均是對人體的中樞形成了抑制效應(yīng)。而其中的氧化苦參堿與槐果堿則都可能讓實驗小鼠的自主活動受到抑制，并和苯丙胺形成了拮抗作用，和水合氯醛具有著協(xié)同效果。許多的實驗研究得出，苦參堿類的很多生物堿均有著強(qiáng)心與抗心律失常的功效，比如說可以對鳥頭堿、氯仿一腎上腺素和冠脈結(jié)扎等方式所產(chǎn)生的動物實驗性心律失常起到改善效果，并且它們均呈劑量依賴性的正性肌力作用。（二）苦參提取方法1、中藥傳統(tǒng)的提取方法用溶劑法提取中草藥有效成分，煎煮法、浸漬法、滲漉法等為最常用的幾種提取方法。提取效率會因原料的粉碎度、提取溫度、提取時間、設(shè)備條件等因素而受到影響，我們在實驗工作中必須加以考慮。(1)煎煮法：以水為溶劑把藥材進(jìn)行煮沸，并維持相應(yīng)的時間，然后能夠獲得其中的相關(guān)成分，這一方式也是傳統(tǒng)的和比較簡單的浸出法。在煎煮時所使用的容器則最好不要使用金屬器皿，原因是很容易導(dǎo)致藥液發(fā)生質(zhì)和色的變化。大火加熱時需要經(jīng)常攪拌，避免局部藥材受熱過多而導(dǎo)致焦糊。(2)浸漬法：選擇合理的溫度，把粉碎處理后的中藥材盛放在相應(yīng)的容器內(nèi)，然后添加添加乙醇、稀醇或者是水等相關(guān)的溶劑，在經(jīng)過一段時期的浸泡后就能夠讓其有效成分被浸出。此種方法相對簡便易操作，但浸出率較低。若以水為溶劑，需加入適當(dāng)?shù)姆栏瘎┮员苊馓崛∫喊l(fā)霉變質(zhì)，(3)滲漉法：把一定量的中藥材粉碎物放在滲漉筒內(nèi)，然后根據(jù)情況去持續(xù)的添加溶劑，當(dāng)溶劑滲過中藥材以后就會攜帶著中藥材的相關(guān)成分而流出來。當(dāng)溶劑自上而下，由稀至濃，形成良好的濃度差，提取效率比較高，因此浸出效果優(yōu)于浸漬法。(4)回流提取法：此方式是采用了乙醇等一類比較容易揮發(fā)的有機(jī)溶劑，并經(jīng)由加熱去將中藥材中的藥物成分予以侵體，把浸出的液體采用蒸餾方式揮去溶劑，然后再次流回浸出容器內(nèi)進(jìn)行浸提，反復(fù)性的浸提讓中藥材的有效成分得以提取。此法提取效率較浸漬法高，可避免溶劑揮發(fā)損失。(5)連續(xù)提取法:連續(xù)提取法適用于小型實驗和大型生產(chǎn)，提取效率高，溶劑用量少。實驗室常用索氏提取器，一般需數(shù)小時才能提取完全。另外，這一方式還有著多種不足之處，如較大的溶劑消耗及比較復(fù)雜的操作等，因此也多應(yīng)用于中藥材有效成分較為穩(wěn)定且能夠溶于有機(jī)溶劑提取方式中。2、中藥苦參的提取方法譚桂蓮采用正交設(shè)計，通過水煎法、滲濾法、乙醇回流法對苦參中的氧化苦參堿的提取工藝進(jìn)行優(yōu)選。實驗結(jié)果表明滲濾法為最佳工藝。而我國的鄒浩杰通過正交實驗研究證實以10倍量的70%乙醇提取三次，每次1.5小時為最佳提取工藝。王芳則是經(jīng)由實驗去得出了半仿生提取方式要比水與醇兩種提取方式更好一些，而半仿生提取方式則更接近于人體的實際環(huán)境，并且能夠選擇酸、堿水進(jìn)行依次的和連續(xù)性的提取，目的是提取更多的“活性混合物”，其本質(zhì)是著眼于整體，而并非單純的完全模擬。根據(jù)以上論述得出，對于苦參進(jìn)行提取的方式比較多，所涉及的范疇也比較廣，但經(jīng)由總結(jié)后得出，以充分考慮藥物的有效成分為基礎(chǔ)，運用先進(jìn)的提取技術(shù)和手段也是對中藥提取效率提高是十分有效的。下面對微波提取技術(shù)進(jìn)行簡單的介紹。3、微波提取法微波提取是利用微波的熱效應(yīng)對樣品及其有機(jī)溶劑進(jìn)行加熱，從而把目標(biāo)組分分離出來，提高萃取率的一種新技術(shù)。微波輻射能夠讓較高含水量的植物維管束以及腺胞系統(tǒng)升高溫度，從而讓胞內(nèi)壓變大，到達(dá)一定程度后出現(xiàn)細(xì)胞破裂，這樣就能夠讓其中的有效成分被分離出來。該方法具有高質(zhì)、高效、節(jié)能、產(chǎn)物純度高以及生產(chǎn)工藝簡單等優(yōu)點，是提取中藥有效成分的有效手段，己成為實現(xiàn)中藥現(xiàn)代化的關(guān)鍵技術(shù)之一?，F(xiàn)如今，微波提取方法成為了比較流行方式之一，其具有的優(yōu)點比較多，比如說所用的溶劑非常少、操作簡便以及效率比較高等。而在這篇文章的探究實驗中，就選擇了此種便捷的方式，另外還對于水提取與乙醇提取兩種方式實施了條件優(yōu)選和對比，進(jìn)一步論述了微波提取苦參的方式所具有的優(yōu)越性與可行性。微波加熱具有以下特點(1)加熱速度快：微波能夠穿透到物料內(nèi)部，可使物料表面和內(nèi)部同時產(chǎn)生熱能，加熱均勻且迅速，有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量；(2)比較高的效率和比較低的耗能：由于微波加熱的相應(yīng)機(jī)理比較特殊，在能量消耗方面是比較少的，因此也擁有著較高的熱效率，在生產(chǎn)環(huán)境方面也能夠得到很大的改善；(3)能夠同步實施加熱、防霉和殺菌多種程序；(4)具有著非常簡便的和易控制的操作方式，有利于微波提取過程的自動化和連續(xù)化生產(chǎn)。(5)操作安全且環(huán)保:整個過程不產(chǎn)生余熱、廢氣和粉塵污染整個過程安全，無環(huán)境污染，是一種安全綠色環(huán)保的高新技術(shù)。二、苦參提取方法工藝身為一種經(jīng)常被使用的藥物，對于苦參實施提取方式所進(jìn)行的探究也是非常多的。但是，在此類探究中并無法將某一種有效成分來當(dāng)做評定相應(yīng)方式優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)，主要原因就是中藥屬于一個綜合體，中藥發(fā)揮藥效也是綜合作用，所以不能以一種成分含量代表整味中藥。那么，此次探究就以苦參內(nèi)所含的苦參堿、苦參總堿以及干浸膏得率來當(dāng)做苦參提取方式評定的相關(guān)指標(biāo)，從而實現(xiàn)綜合性的評定，不僅能夠?qū)τ趩误w成分進(jìn)行分析，還能對綜合成分實施分析，可以較全面的體現(xiàn)提取方法的合理性。（一）水提取法1、實驗方法（1）儀器與材料所選用的儀器包括了高效液相色譜儀、MA110型電子分析天平以及LXJ-II型離心沉淀機(jī)；而要實驗材料方面則包括了鑒定后的苦參飲片和我國權(quán)威機(jī)構(gòu)所提供的苦參堿對照品，另外還有色譜純的甲醇以及分析純的其他多種試劑。（2）確定考察因素水平在濾過、濃縮等條件相同的情況下，確定加水量、藥材粒度、煎煮時間作為考察的主要因素，每個因素設(shè)3個水平。見表2-10（3）正交設(shè)計安排實驗正交實驗方案見表2-2。2、實驗步驟（1）樣品液的制備把苦參中藥材進(jìn)行粉碎處理后，根據(jù)處方上的相應(yīng)比例去稱取50g，然后進(jìn)行充分的混合，在常壓環(huán)境中依照正交設(shè)計表內(nèi)的相關(guān)要求去進(jìn)行三次的加熱、回流和提取，將提取液進(jìn)行過濾以后再進(jìn)行離心處理，通常選擇3000r/min，持續(xù)15min，將上清液吸取出后進(jìn)行合并，最后進(jìn)行濃縮和定容處理，得到標(biāo)號1到9的100mL樣品液，而1mL的樣品液中所含的有效成分就相當(dāng)于苦參藥材O.5g。（2）供試液的制備分別取前一步驟中獲得的9種樣品液50mL，然后使用濃氨水進(jìn)行pH的調(diào)度（8.00），然后水浴蒸到快干的狀態(tài)，添加硅藻土6g并混勻、烘干和研細(xì)，采用氯仿100mL索氏進(jìn)行2h的提取，然后對氯仿進(jìn)行回收，將殘渣采用氯仿實施25mL的定容處理，最后獲得1到9標(biāo)號的供試液，而1mL的供試液中所含的有效成分就相當(dāng)于原處方藥材的1g。（3）對照液的制備精取15.01mg的苦參堿對照品，然后使用無水乙醇去進(jìn)行10mL的定容，這樣就制備了苦參堿對照液。（4）苦參堿的定性檢查各吸取30.0iL的供試液2和7，然后再吸取10.0iL的苦參堿對照液。分別在0.3%CMC-Na硅膠G薄層板上實施點滴，再使比例為18：3：2：1的甲苯一丙酮一無水乙醇一濃氨水實施上行展開（15cm），操作完成后取出并晾干，使用改良碘化鈕鉀予以顯色處理，在兩類液體的色譜中相應(yīng)位置均呈現(xiàn)出橙紅色的斑點。見圖2-1。（5）色譜條件對于色譜進(jìn)行檢驗后，得出了最終的波長為20uL。（6）苦參堿的含量測定精取1g藥材并添加0.500mg-ml-‘的標(biāo)準(zhǔn)苦參堿液1ml，根據(jù)7號工藝實施提取獲得供試液，經(jīng)檢測后得出的結(jié)果在表2一8中展示。（7）苦參總堿的測定分別取1-9供試液5mL放在三角瓶內(nèi)，采用5mL的無水乙醇將水浴蒸干后的殘渣進(jìn)行溶解，然后再蒸干，使用5mL乙醚予以溶解，精密添加0.01mol-L-‘硫酸液lOmL后混合均勻。水浴加熱并排除乙醚后加入10mL新煮沸的冷蒸餾水，滴入兩滴甲基紅指示液并用0.01318mo1-L-'氫氧化鈉實施便為黃色的滴定操作。對照液則為無水乙醇與0.01mol-L-‘硫酸液，而苦參總堿的相應(yīng)含量主要是以苦參堿的數(shù)量來計算，含量測定的結(jié)果見表2-9。（8）干浸膏得率的測定精取5mL樣品液放到蒸發(fā)皿內(nèi)，在105℃條件下進(jìn)行3h處理到恒重狀態(tài)，再放到干燥器內(nèi)實施30min膏得率。結(jié)果見表2-10。3、實驗結(jié)果的處理把苦參堿、苦參總堿以及干浸膏這三者的指標(biāo)檢測數(shù)據(jù)依照下面的公式去實施標(biāo)準(zhǔn)化的處理：根據(jù)各指標(biāo)在提取工藝選擇中主次地位給予不同的加權(quán)系數(shù)，以標(biāo)準(zhǔn)化后的值XiJ加權(quán)后求和，即得綜合評價指標(biāo)值Y:（二）乙醇提取法1、實驗方法（1）儀器與材料同水提取法的儀器與材料（2）確定考察因素水平在濾過、濃縮等條件相同的情況下，確定藥材粒度、乙醇濃度、煎煮時間、乙醇用量作為考察的主要因素，見表2-13。（3）正交設(shè)計安排實驗正交實驗方案見表2-14。2、實驗步驟（1）樣品液的制備把苦參中藥材進(jìn)行粉碎處理后，根據(jù)處方上的相應(yīng)比例去稱取50g，然后進(jìn)行充分的混合，在常壓環(huán)境中依照正交設(shè)計表內(nèi)的相關(guān)要求去進(jìn)行三次的加熱、回流和提取，將提取液進(jìn)行過濾以后再進(jìn)行離心處理，通常選擇3000r/min，持續(xù)15min，將上清液吸取出后進(jìn)行合并，最后進(jìn)行濃縮和定容處理，得到標(biāo)號1到9的100mL樣品液，而1mL的樣品液中所含的有效成分就相當(dāng)于苦參藥材O.5g。（2）供試液的制備同水提取法（3）對照液的制備同水提取法（4）苦參堿的含量測定苦參堿含量測定同2.1.2.6.403次測定結(jié)果見表2-15。（5）苦參總堿的測定對于苦參總堿所進(jìn)行的含量檢測和2.1.2.7相同，最終的結(jié)果在表2-16中展示。（6）干浸膏得率的測定在干浸膏得率方面的檢測和2.1.2.8相同。最終的結(jié)果在表2-17中展示。3、實驗結(jié)果的處理對于實驗的最終結(jié)果采用了水提取類似方法，最終的結(jié)果在表2-18中展示。（三）微波提取法1、實驗方法（1）儀器與材料由上海的新儀微波所生產(chǎn)的MAS-1微波爐。（2）確定考察因素水平在濾過、濃縮等條件相同的情況下，確定藥材粒度、固液比、煎提時間、輻射頻率作為考察的主要因素，見表2-19。（3）正交設(shè)計安排實驗正交實驗方案見表2-20。2、實驗步驟（1）樣品液的制備把苦參中藥材進(jìn)行粉碎處理后，根據(jù)處方上的相應(yīng)比例去稱取50g，然后進(jìn)行充分的混合，在常壓環(huán)境中依照正交設(shè)計表內(nèi)的相關(guān)要求去進(jìn)行三次的加熱、回流和提取，將提取液進(jìn)行過濾以后再進(jìn)行離心處理，通常選擇3000r/min，持續(xù)15min，將上清液吸取出后進(jìn)行合并，最后進(jìn)行濃縮和定容處理，得到標(biāo)號1到9的100mL樣品液，而1mL的樣品液中所含的有效成分就相當(dāng)于苦參藥材O.5g。（2）供試液的制備同乙醇提取法（3）對照液的制備同乙醇提取法（4）苦參堿的含量測定3次測定結(jié)果見表2-21。（5）苦參總堿的測定結(jié)果見表2-22（6）干浸膏得率的測定結(jié)果見表2-23。3、實驗結(jié)果的處理結(jié)果見表2-24。三、苦參3種提取法的比較化學(xué)分析（一）實驗方法1、儀器與材料同水提取法的儀器與材料2、實驗設(shè)計以水提取法、乙醇提取法、微波提取法中得到的最佳提取條件對苦參進(jìn)行提取后精制，進(jìn)行成分比較（二）實驗步驟1、樣品液的制備把苦參中藥材進(jìn)行粉碎處理后，根據(jù)處方上的相應(yīng)比例去稱取50g，然后進(jìn)行充分的混合，在常壓環(huán)境中依照正交設(shè)計表內(nèi)的相關(guān)要求去進(jìn)行三次的加熱、回流和提取，將提取液進(jìn)行過濾以后再進(jìn)行離心處理，通常選擇3000r/min，持續(xù)15min，將上清液吸取出后進(jìn)行合并，最后進(jìn)行濃縮和定容處理，得到標(biāo)號1到9的100mL樣品液，而1mL的樣品液中所含的有效成分就相當(dāng)于苦參藥材O.5g。2、供試液的制備制備水、乙醇以及微波三種提取方式的相應(yīng)供試液。3、對照液的制備同水提取法。（三）實驗結(jié)果處理結(jié)果見表2-27。（四）結(jié)論最終得出，采用乙醇回流方法獲得的浸提物內(nèi)有著比較高的苦參堿含量，這比其他的幾種方式均要好一些，所以，被確定為提取苦參堿的最佳方式。四、總結(jié)苦參屬于一種亞灌木的植物，其根是圓柱狀，分布的區(qū)域比較廣，其種子也是一種藥材?？鄥①|(zhì)地堅硬，表面有明顯縱皺，栓皮較薄，容易剝落進(jìn)而顯現(xiàn)黃色的光滑皮部。氣味刺鼻，味道極苦。經(jīng)斜切后的薄片就是苦參片，多為斜圓形，在切面上表現(xiàn)出了淡黃白色，并且會有環(huán)狀的年輪。比較好的藥材則是整齊的、黃白顏色、味苦。中藥現(xiàn)代化即從傳統(tǒng)中藥發(fā)展提高到現(xiàn)代化中藥是歷史發(fā)展的必然。即便是當(dāng)前的中藥現(xiàn)代化已經(jīng)具有著較大的發(fā)展，但是想要走向國際還有著一定的差距，這是我們應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到的，也是應(yīng)當(dāng)不斷努力的，盡快實現(xiàn)能夠和世界“雙相接軌”的能力?？鄥⑹且环N使用比較多的中藥材，而本次的討