人参不同层次化学物质组的绿色化学制备方法研究

论文摘要

以中药化学物质组学为指导思想,对中药复杂体系进行层次化研究是目前中药方剂研究的一个重要的思路。通过中药化学物质组学与系统生物学的结合,将中药复方干预系统与生物机体应答系统联系起来,实现了针对中药复杂体系“系统-系统”的新的研究方法。中药化学物质组学将复杂的中药体系层次化,系统化,由繁至简,步步推进。通过对中药不同层次化学物质组的药理学、药效学、代谢组学以及基因组学等多维多角度研究,进而可以对中药有效物质基础及作用机制进行系统的阐述。本文以中药化学物质组的获取为切入点,以绿色化学为指导思想,运用扩张床吸附分离和高速逆流色谱精细分离技术,开展针对中药不同层次化学物质组的高效、绿色化学制备方法研究,为中药化学物质组学的研究提供物质基础,同时也为工业生产提供可供参考的方法和技术支持。1、建立适用于中药有效化学物质组吸附分离的大孔吸附树脂扩张床系统。并对其床体的扩张特性和流体动力学进行研究和表征。首先考察了流体粘度及流速对床体扩张的影响,并利用Richardson-Zaki公式对床体扩张特性进行描述。大孔吸附树脂的密度虽然较小,但其具有的较大体积,使得其在扩张床中的扩张能力与高密度、小体积的吸附基质相当。其次利用轴向扩散模型和全混釜串联模型,采用停留时间分布分析法,考察流体粘度、操作流速以及初始装填高度对扩张床流体动力学的影响。结果表明大孔吸附树脂扩张床床体返混较小,基本满足扩张床操作要求。2、以人参为例,首先考察人参皂苷在大孔吸附树脂上的吸附特性。通过静态吸附试验对其吸附动力学和热力学进行研究。吸附动力学研究表明在30min内,吸附达到了60%的平衡吸附能力；吸附热力学研究表明,不同类型的人参皂苷具有不同的吸附热力学性能,人参皂苷Rg1和Re在大孔吸附树脂上的吸附更符合Langmuir吸附等温线方程,而人参皂苷Rb1则更符合Freundlich吸附等温线方程；通过动态吸附试验比较了固定床操作模式及扩张床操作模式下树脂的动态吸附能力,结果表明,在相同的操作流速下,固定床操作模式下动态吸附能力比扩张床动操作模式下的动态吸附能力高出约12.5%。在此基础上,利用扩张床吸附分离技术对人参有效化学物质组的提取和分离进行集成化设计,建立了人参总皂苷的集成化制备方法。3、借鉴合成化学工业绿色化学评价方法,以绿色工程原则为指导,根据中药分离过程的特点,从分离过程质量流角度出发,结合过程制备效率,建立针对中药分离过程的绿色化学评价体系。以分离过程绿色度G为主要的评价指标对分离过程进行评价,为中药化学物质组制备工艺的设计和优选提供参考依据。以所建立的绿色化评价体系对人参皂苷的固定床模式及集成化模式制备结果进行了比较。4、利用高速逆流色谱技术对人参有效成分进行了精细分离制备。针对复杂中药体系,采用多步联合的分离策略。首先,利用两步高速逆流色谱法制备得到达玛烷型人参皂苷Rg1, Re, Rf, Rb1,Rb2, Rc和Rd,其质量分别为72.8mg、76.1mg、20.4mg、137.0mg、58.8mg、85.1mg及53.2mg,纯度分别为96.2%、97.5%、94.3%、94.4%、91.6%、92.2%及95.1%,回收率分别为49.7%,68.7%,42.3%,65.6%,40.1%,46.6%及54.6%。其次,联用正向中压制备色谱和高速逆流色谱制备获得齐墩果酸型人参皂苷Ro,质量为63.0mg,纯度为96.0%,回收率为79.2%。最后,利用所建立的中药分离过程绿色化学评价体系对方法进行了评价,并与不同的制备方法进行比较。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 中药化学物质组学
• 1.2.1 中药化学物质组学概述
• 1.2.2 中药化学物质组与中药方剂有效物质基础
• 1.2.3 中药化学物质组学与系统生物学
• 1.2.4 不同层次中药化学物质组的制备方法
• 1.3 绿色化学
• 1.3.1 绿色化学的提出与意义
• 1.3.2 绿色化学与中药分离工程
• 1.4 扩张床吸附分离技术
• 1.4.1 扩张床吸附分离技术简介
• 1.4.2 扩张床吸附装置
• 1.4.3 扩张床吸附基质
• 1.4.4 扩张床吸附分离的应用
• 1.5 高速逆流色谱技术
• 1.5.1 高速逆流色谱的原理简介
• 1.5.2 高速逆流色谱的溶剂体系
• 1.5.3 高速逆流色谱的操作方式
• 1.5.4 高速逆流色谱与制备液相色谱的比较
• 1.5.5 高速逆流色谱在天然产物有效成分分离中的应用
• 1.6 人参化学成分概况
• 1.7 本研究的主要内容及创新点
• 1.7.1 主要内容
• 1.7.2 主要创新点及贡献
• 第2章 大孔吸附树脂扩张床扩张特性及流体动力学研究
• 2.1 前言
• 2.2 实验材料与方法
• 2.2.1 仪器与试剂
• 2.2.2 大孔吸附树脂吸附基质物理性质测定
• 2.2.3 扩张床扩张特性
• 2.2.4 停留时间分布分析
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 扩张床床体扩张特性
• 2.3.2 扩张床流体动力学
• 2.4 本章小结
• 第3章 人参有效化学物质组的集成化制备
• 3.1 前言
• 3.2 人参皂苷的定性及定量分析
• 3.2.1 材料与仪器
• 3.2.2 实验方法
• 3.2.3 结果与讨论
• 3.3 人参皂苷的扩张床制备分离研究
• 3.3.1 材料与仪器
• 3.3.2 实验方法
• 3.3.3 结果与讨论
• 3.4 中药分离工程中的绿色化初探
• 3.4.1 绿色化评价指标
• 3.4.2 集成化提取分离过程中的绿色化评价
• 3.5 本章小结
• 第4章 人参有效化学成分高速逆流色谱精细制备
• 4.1 前言
• 4.2 达玛烷型人参皂苷分离制备
• 4.2.1 材料与仪器
• 4.2.2 实验方法
• 4.2.3 结果与讨论
• 4.3 齐墩果酸型人参皂苷Ro的分离制备
• 4.3.1 材料与仪器
• 4.3.2 实验方法
• 4.3.3 结果与讨论
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录:本人在学期间已发表和待发表的论文