微波辅助提取苦参生物碱及其分离纯化的研究

论文摘要

苦参（Sophora flavescens Ait.）是豆科槐属植物的干燥根,含有丰富的生物碱和黄酮类等化学成分。目前的研究已表明苦参生物碱主要有抗肿瘤、抗肝癌和肝炎病毒等多种药理药效活性。微波辅助提取技术（Microwave-assisted Extraction,MAE）具有快速、提取效率高,提取时间短,有机溶剂用量少和环境污染小等特点,近年来逐渐广泛应用于中药有效化学成分提取。本文采用密闭微波辅助提取（Pressurized Microwave-assisted Extraction,PMAE）,聚焦微波辅助提取（Focused Microwave-assisted Extraction,FMAE）和微波辐射-溶剂回流提取（Microwave Irradiated Solvent Reflux Extraction,MISRE）等不同的微波辅助提取方法提取苦参中的生物碱,以苦参碱和氧化苦参碱为目标物,利用色谱分析方法测定,考察了微波功率、提取温度、药材颗粒度和固液比等因素对苦参生物碱提取率的影响,优化了提取工艺条件,并对其提取过程的机理进行了探讨,利用阳离子交换树脂结合大孔吸附树脂对苦参生物碱提取液进行了分离和纯化,结果表明:1、以无水乙醇为提取溶剂,采用单因素试验方法对PMAE、MISRE和FMAE三种不同的微波辅助提取方法进行了优化,通过建立的RP-HPLC测定苦参提取液中苦参碱和氧化苦参碱的含量的分析方法测定,PMAE、MISRE和FMAE提取苦参生物碱的最佳条件分别为:微波功率780 W,药材颗粒度80目,固液比1:25,提取温度110℃,提取时间5 min;微波功率60%档,辐射时间90 s,药材颗粒度100目,固液比1:30,提取温度90℃,提取时间45 min;微波功率40%档,药材颗粒度120目,固液比1:40,提取45 min。与常规溶剂回流提取法相比,三种微波辅助提取方法对苦参碱和氧化苦参碱的提取率均有提高,提取时间大大缩短,表明微波作用可以强化苦参生物碱的提取。2、通过对PMAE、MISRE和FMAE的提取动力学特征的考察,MISRE和FMAE提取苦参碱和氧化苦参碱的提取过程符合一级动力学方程特征,PMAE提取具有界面扩散控制和化学反应扩散控制特征,MISRE和FMAE提取具有相内扩散控制的特征;通过对微波辅助提取的热力学过程的考察,计算了苦参碱和氧化苦参碱的SRE、MISRE和PMAE提取过程的热力学函数,结果表明在三种提取过程中苦参碱和氧化苦参碱的ΔH°和ΔS°都大于零,其提取过程均属于吸热熵增的过程。对于苦参碱的提取,PMAE和MISRE提取法的ΔH°和ΔS°更大,ΔG°更小,表明微波辐射作用可使药材细胞破壁,强化了提取,使提取过程更能容易进行。而对于氧化苦参碱的提取,与SRE相比,PMAE和MISRE提取的ΔH°、ΔS°更小,ΔG°更大,表明氧化苦参碱在提取过程中除了扩散溶出以外,其过程还伴随其他的化学反应。3、通过静态吸附试验结果表明,001×732强酸性阳离子交换树脂和BS-65树脂具有吸附速率快,吸附量大等特点,其等温吸附过程符合Langmuir和Freundlich方程,其吸附特征以单分子层吸附为主。苦参生物碱的分离纯化工艺条件如下:001×732强酸性阳离子交换树脂上样液的pH为2,1 mol/L的NaCl水溶液以2 mL/min的流速进行洗脱,洗脱得到的生物碱1 mol/LNaOH溶液调节至pH10,以2 mL/min的流速通过BS-65树脂柱吸附,以乙醚作为洗脱剂洗脱苦参碱,用50%乙醇水溶液洗脱氧化苦参碱,较满意地实现了苦参碱和氧化苦参碱的初步分离,苦参碱和氧化苦参碱的纯度分别为67.2%和66.8%;通过碱性氧化铝柱进行进一步纯化,采用红外光谱,质谱,核磁共振氢谱和HPLC等分析方法鉴定和分析,苦参碱和氧化苦参碱的纯度分别为94.8%和98.6%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 苦参的概述
• 1.2 苦参中的生物碱类化合物
• 1.3 苦参生物碱的药理研究
• 1.3.1 苦参生物碱抗肿瘤机理
• 1.3.2 对慢性肝炎、肝损伤及抗肝纤维化作用
• 1.3.3 对心血管系统的作用
• 1.3.4 对中枢系统的作用
• 1.3.5 调节免疫作用
• 1.4 苦参生物碱提取的研究
• 1.4.1 超声辅助提取法
• 1.4.2 超临界流体萃取法
• 1.4.3 正向胶束法
• 1.4.4 半仿生提取法
• 1.4.5 微波辅助萃取法
• 1.5 苦参生物碱分离纯化的研究
• 1.5.1 有机溶剂萃取
• 1.5.2 色谱分离
• 1.5.3 微滤分离
• 1.6 苦参生物碱的分析
• 1.7 本课题的研究内容与意义
• 参考文献
• 第二章 苦参生物碱提取工艺的研究
• 2.1 前言
• 2.2 仪器、试剂与药材
• 2.2.1 仪器
• 2.2.2 试剂
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 实验内容
• 2.3.2 微波辅助提取苦参生物碱的工艺流程
• 2.3.3 HPLC分析
• 2.3.4 结果与讨论
• 2.3.5 小结
• 参考文献
• 第三章 微波辅助提取苦参中苦参碱和氧化苦参碱机理的探讨
• 3.1 前言
• 3.2 仪器、试剂与药材
• 3.2.1 仪器
• 3.2.2 试剂
• 3.3 实验过程
• 3.4 提取动力学的理论基础
• 3.5 提取热力学方程的建立
• 3.6 结果与讨论
• 3.6.1 微波辅助提取的动力学机理
• 3.6.2 微波辅助提取的热力学机理
• 3.7 小结
• 参考文献
• 第四章 苦参碱和氧化苦参碱的分离纯化
• 4.1 前言
• 4.2 仪器、试剂与药材
• 4.2.1 仪器
• 4.2.2 试剂
• 4.3 实验方法
• 4.3.1 CER和MAR的预处理
• 4.3.2 苦参提取液的制备
• 4.3.3 苦参碱和氧化苦参碱的分离纯化
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 大孔吸附树脂的吸附量考察
• 4.4.2 上样液pH的考察
• 4.4.3 等温吸附曲线
• 4.4.4 吸附动力学曲线
• 4.4.5 001×732 树脂洗脱剂的考察
• 4.4.6 001×732 树脂柱的泄露曲线
• 4.4.7 001×732 树脂柱的洗脱曲线
• 4.4.8 苦参碱和氧化苦参碱在BS-65 树脂上的分离
• 4.4.9 碱性氧化铝柱的分离纯化
• 4.4.10 苦参碱和氧化苦参碱的定性和定量分析
• 4.5 小结
• 参考文献
• 附录 攻读学位期间发表的论文
• 致谢