植物资源化学总结.doc

第一章 绪论1、 植物资源的概念： 广义：植物资源是地球上或生物圈内一切植物的统称。植物是自然界的第一生产力，是人类维持和延续生命的基本物质条件。 狭义：经过人类生活或生产实践活动，筛选出来的某些植物种类，可为人类提供各种原料，并在国民经济中占有一定地位，具有生产价值的再生资源。2、 次级代谢产物：3、 国内外植物资源化学发展概况：前景很好。4、 植物资源开发利用与资源保护：（1）在思想认识上，要牢固树立资源保护和永久持续利用的意识；（2）在开发利用某种资源植物的同时，采取传统的方法建立生产基地，通过选育、引种驯化或 组织培养生产大量苗木。进行大面积人工栽植以促进资源再生；（3）采取公司+农户模式，由公司支持、组织和指导农民栽培其所需资源植物；（4）利用植物细胞体系，应用先进的生物技术生产各种次级代谢物质。5、植物资源化学在植物资源开发与利用中的意义 我国为天然药物大国，但在世界植物药市场 仅占2%左右的份额 我国山地面积占全国总面积的66.1%，蕴含着丰富的植物资源掌握植物资源化学的基础理论、基础知识和基本技能，为植物资源开发利用提供理论和技术指导。6、药用植物资源的研究方面仍然存在很多问题 第一章 植物化学成分的预试1、 预试方法 1、系统预试-应用一些简单的定性试验，对植物中所含各类化学成分作全面检查 ； 2、单项预试-有重点的检查某类成分或某药效成分 。 3、它们的基本原理是利用植物中的化学成分在不同溶液中的溶解度的不同，分成数个部分，如水溶性、醇溶性及石油醚溶性等部分，然后进行各种定性反应。有时可进一步结合化合物的酸碱性不同，采用酸或者碱处理，使其再为含酸性、含碱性及含中性的化合物部分。各部分的沉淀反应或显色反应可在试管或滤纸片上进行，也可用层析法，然后根据各化学反应的结果，进行分析判断，以了解可能含有那些类型的化学成分。 第一节 预试目的和对样品的感官观察与判断 1、 十大次级代谢产物-生物碱类、黄酮类、甾体类、糖苷类、苯丙素类、醌类、萜类、鞣质类、脂质类和挥发油类一、预试目的-植物体内存在哪一类或哪几大类成分二、感官观察与判断 1、植物材料的产地、生物学特性和分类学鉴定等。 2.颜色：断切面-橙黄,棕黄色(羟基蒽醌类) 、白色粉屑(淀粉或糖) 3. 嗅觉：若断面有油点并伴有特殊香气，除可能含油脂外，还可能有芳香油、香豆素、内酯和某些挥发性成分存在。 4.味觉 味苦-生物碱、糖苷类、苦味物质 收敛性涩味-鞣质 甜味-糖类、甘草皂苷存在酸味且凉爽-柠檬酸、苹果酸等3、 预试溶液的制备 1、 水提取液糖、多糖、有机酸、皂苷、酚类、鞣质、氨基酸、多肽、蛋白质 2、 乙醇提取液酚类、鞣质、有机酸、香豆素、强心苷、黄酮、蒽醌、甾体 3、 5%HCl-乙醇提取液生物碱 4、 石油醚提取液甾体、萜类、脂肪油 第二节定性鉴别的一般原理1、 鉴别注意事项 1、根据各成分不同性质，选用适宜的溶剂提取，以保证各成分能被提取出来。 2、检品提取液的浓度应足以达到各该反应的灵敏度。 3、待检测样品提取液的酸碱度（pH）值应不致影响鉴别反应中所需要的pH值。相差甚大时应事先调节。 4、提取液较浓时，常易影响观察鉴别反应的效果，此时可适当稀释，或进一步提纯。 5、鉴别反应时应注意防止多类成分的相互干扰，以免出现假阳性，或颜色不正等情况、 6、在鉴别试验中，如果某一类成分的几个鉴别反应结果不一致时（即有的呈阳性反应，有的呈阴性）则应进行全面分析。 注意！ 某些反应只能对某一类成分中的某个化学基团呈性反应-如检查黄酮类的盐酸镁粉试验，它只对黄酮类中的羟基黄酮类（黄酮醇类）反应明显，其余类的黄酮类则不甚明显，但也不能轻易否定不是黄酮类。2、 显色反应（显色反应是定性鉴别中常用的化学方法，其原理是植物化学成分与某些化学试剂反应生成有色物质 ，溶液中进行或薄板层析或纸层析或在点滴板中进行） 1、络合反应：植物化学成分与金属盐类形成络合物显色，如酚类物质与三氯化铁试剂反应，可呈现出不同颜色。这是由于络合物（）所致 。 2、缩合反应：如糖与萘酚浓硫酸反应产生的缩合物呈紫红色。 3、氧化还原反应：氯化三苯四氮唑在加热的碱溶液中，能被还原性糖还原为不溶性的化合物而生成红色沉淀 。 4、重氮化偶合反应：芳伯胺类与硝酸作用生成重氮盐，再与酚类、芳胺等偶合生成有色物质。 三、荧光鉴别物质经光照后荧光的现象可分为两种情况，第一种是自发荧光，如：叶绿素、血红素、生物碱、蛋白质；第二种是诱发荧光。化合物本身不发荧光，但在与某些金属形成络合物后，就呈现荧光。最常见的是芳环上具有两种可能与金属离子形成螯合物的功能团，如、等。例如黄酮类化合物加在紫外光下显强荧光。甾族化合物不发生荧光，但经浓硫酸处理后可呈现荧光。具有芳香环并带有推电子基的化合物及具有共轭不饱和体系的化合物才会发生荧光。极性的和不饱和的基团，如、等，对物质的荧光有显著影响。 第三节 预试前对样品的前处理一、重点检测某类成分1、单项预试法-重点检测某类成分，如检测某一植物中是否含有生物碱，可以按浸提生物碱的方法获得粗提物，然后用显色反应进行检测，以初步确定是否含有生物碱类物质。2、系统预试法-常用递增极性的溶剂法，即根据植物成分亲脂性强弱的程度，选用多种极性不同的溶剂，依次提取，使之分为若干部分以便分别检测 3、依次用石油醚、乙醚、乙醇、水等溶剂提取，就可以将植物内含物分为四大部分 （1） 石油醚-亲脂性强的化合物，如油脂、挥发油、甾醇等。（2） 乙醚-内酯、黄酮、醌类和弱性生物碱等亲脂性成分。（3） 乙醇-糖甙类、生物碱、氨基酸、酚酸、鞣质等亲脂性较弱的成分。（4） 水提取-蛋白质、氨基酸 第四节各类成分的定性鉴定1、 生物碱 1检品溶液的制备：取粉碎的植物样品约2g，加蒸馏水2030ml，并滴加数滴盐酸，使呈酸性。在60水浴上加热15分钟，过滤，滤液供作以下试验。 2生物碱类成分的鉴别：生物碱类成分（除有少数例外）均与多种生物碱沉淀试剂在酸性溶液（水液或稀醇液）中产生沉淀反应。操作如下： （1）取上备酸水浸液四份（每份1 ml左右即可）,分别滴加碘-碘化钾碘化汞钾试剂碘化铋钾试剂硅钨酸试剂。若四者均有或大多有沉淀反应，表明该样品可能含有生物碱，再进行下项试验，进一步识别。 （2）取上备其余酸水浸液，加Na2CO3溶液呈碱性，置分液漏斗中，加入乙醚约10ml振摇，静置后分出醚层，再用乙醚3ml，如前萃取，合并醚液。将乙醚液置分液漏斗中，加酸水液10ml振摇，静置分层，分出酸水液，再以酸水液5ml如前提取，合并酸水液，如此酸提液四份，分别作以下沉淀反应。a碘化汞钾试剂（Mayer试剂）：酸水提液滴加碘化汞钾试剂，产生白色沉淀。b碘化铋钾试剂（Dragendorff试剂）：酸水提液滴加碘化铋钾试剂，产生桔红色或红棕色沉淀。c碘-碘化钾试剂（Wagner试剂）：酸水提液滴加碘-碘化钾试剂，产生棕色沉淀。d硅钨酸试剂：酸水提取液滴加硅钨酸试剂产生淡黄色或灰白色沉淀。此酸水提液与以上四种试剂均（或大多）产生沉淀反应，即预示本样品含有生物碱。 （3）备注：以上（1）、（2）沉淀反应结果：沉淀的多少以“+”，“+”，“+”表示，无沉淀产生则以“”表示。若（1）项试验全呈负反应，可另选几种生物碱沉淀试剂（可参考有关资料）进行试验，若仍为负反应，则可否定样品中有生物碱的存在，不必再进行（2）项试验。 二、 糖类（一） 沉淀反应 反应（氨性硝酸银）：还原糖和吐伦试剂反应，沸水浴加热，产生银色或褐色沉淀，可在纸上进行，为棕褐斑点。 （碱性酒石酸铜）反应：还原糖的水提液与斐林试剂共热，产生红棕色沉淀。 反应（萘酚）：是糖类（包括单糖、寡糖、多糖及其衍生物、糖甙类等）的反应。在浓作用下，糖类先缩合成糠醛或其衍生物，它们能与萘酚生成紫色物质。 （二） 显色反应 间苯二胺试剂：将样品点在纸上，喷洒该试剂，于加热数分钟，呈黄色荧光，即表明有糖类存在。 间苯二酚反应：酮糖和间苯二酚在盐酸水溶液中热反应即显红色。 三、 黄酮取醇浸液2ml，加浓盐酸23滴及镁粉少量，放置（或于水浴中微热），产生红色反应。取醇浸液1ml，滴加pbAC2溶液数滴，产生黄色沉淀。纸片法： 将醇浸液滴于滤纸上，分别进行以下试验： 1.先在紫外灯下观察荧光，然后喷1%AlCl3试剂，再观察荧光是否加强。 2.氨熏后出现黄色，棕黄色荧光斑点。 与氨接触而显黄色，或者原呈黄色，但与氨接触后黄色加深，滤纸片离开氨蒸气数分钟， 黄色或加深后的黄色又消褪。 3.喷以3%FeCl3乙醇溶液，出现绿、兰或棕色斑点。荧光：黄酮类衍生物，都带有显著的荧光。紫外吸收光谱 黄酮类的鉴别具有重要意义 黄酮中的羰基与二芳环形成较强的共轭体系，对紫外光相应产生两个区域的特征吸收 区带最大吸收为，为环肉桂酰的吸收 区带最大吸收为，为环苯甲酰结构所引起。四、 鞣质、酚类、有机酸类 （1） 鞣质的定性反应 明胶溶液的沉淀反应：在水提取液中加入新配制的的明胶水溶液，若含鞣质则产生白色沉淀。 生物碱类、胺类沉淀反应：多数鞣质水提液能与（）、吡啶、喹宁、咖啡因等的稀溶液生成白色沉淀。 金属盐类的沉淀反应：多数的金属离子可与鞣质生成沉淀。如醋酸铅、醋酸铜、重铬酸钾、三氯化铁、氯化亚锡等。 （二） 酚类的显色反应 反应：酚类成分的水或乙醇提取液与试液反应能产生黄、绿、紫或红色，这是常用的检测酚类的反应。 李伯曼（）反应：酚类的衍生物与亚硝酸（或含的氧化物）在浓硫酸条件下缩合成吲哚酚类衍生物，呈蓝色或绿色，用水稀释后变成红色，碱化后又变成蓝色。 三氯化铁氯化钾反应：将样品点在纸上，喷洒新配置的试剂，可立即呈现蓝色斑点，则可能有酚类及还原性化合物存在。 （3） 有机酸 试纸：有机酸的水溶液使试纸显酸性。 溴酚蓝试验：将有机酸的水溶液滴于纸上，喷洒的溴酚蓝试剂，立即在蓝色背景上显出黄色斑点。溴酚蓝的变色域，由黄至紫（蓝） 5、 醌类化合物 （1） 、苯醌类衍生物的显色反应 吲哚或吡咯的乙醇溶液，加试剂（乙醇溶液）后振摇，再加入浓 滴，通常呈紫色。 样品的石油醚提取液，加，乙二胺滴，摇振后可呈色（2）、 萘醌衍生物的显色反应 羟基萘醌类加醋酸镍溶液，可呈黄橙色。 在，位含有羟基的，萘醌类，加入甲醇醋酸铅溶液，可显紫色 （3） 、 蒽醌类衍生物的显色反应 醋酸镁反应：羟基蒽醌类的乙醇提取液，加醋酸镁试剂而显色。因羟基的数目与位置不同，其颜色亦有别。反应可在滤纸上进行。 硼氢化钠二甲基酰胺试剂反应：一些蒽醌和蒽酮类的衍生物，在纸上能与硼氢化钠的二甲基酰胺溶液反应，在紫外光下可显强的黄色、绿色或蓝色荧光 6、 香豆素、内酯类化合物（1） 显色反应 反应：香豆素大多具有酚羟基，可与试剂反应呈色。 反应：香豆素类在的缓冲液中，加入，二溴醌氯亚胺的乙醇液而显色 （2） 荧光-香豆素类-紫外光-荧光，碱性条件下荧光增强七、 强心甙和甾体（一） 强心甙的显色反应 反应：强心甙类与间二硝基苯的碱性试剂反应，多呈紫色，继而转为蓝色。 反应：强心甙与苦味酸的碱性试剂反应，显示橙红色（2） 甾体类化合物的显色反应 间二硝基苯试剂：间二硝基苯乙醇溶液和+（或）乙醇溶液-滤纸+喷洒上述+干燥约in，可呈黄褐色或紫色。强心甙亦有此反应。 醋酐浓硫酸试验：取乙醇提取液将溶剂蒸干，残渣中加入冰醋酸使其溶解，再加入醋酐，最后滴入滴浓，试管颜色逐渐由黄红紫蓝墨绿等变化，则表示有甾体类化合物或三萜类化合物存在。甾体类化合物颜色变化较快，而三萜类则较慢。 八、 皂甙 （一） 反应：取乙醇或水提取液蒸干，将残渣溶于醋酐中，沿管壁滴加浓，两液界面初呈红色，逐渐转变为紫青绿色者为甾体皂甙；呈红紫色者为三萜皂甙。 （二） 浓反应：皂甙遇浓 ，最初呈黄色，继之变红色，最后呈红、紫、蓝紫色。若产生荧光，可进一步鉴别为甾体皂甙 。九、 挥发油和油脂十、 氨基酸和蛋白质 第二章 植物化学成分的提取 提取方法：溶剂提取法 水蒸气蒸馏法 超临界萃取法 超声波提取法 微波提取法 仿生提取法 酶解技术1、 溶剂提取法 （一） 基本原理：根据化学成分在提取溶剂中的溶解度差异, 选择对所提取的成分（目的物质）的溶解度大，而对其无关成分（杂质）溶解度小的溶剂，将目的物质从植物组织中溶解出来。 根据“相似相溶”原理，选择与化合物极性相当的溶剂将化合物从植物组织中溶解出来，同时，由于某些化合物的增溶或助溶作用，其极性与溶剂极性相差较大的化合物也可溶解出来。 亲水（极）性渐强 环己烷石油醚苯氯仿乙醚乙酸乙酯丙酮乙醇甲醇水 亲脂性渐强 1、比水重的有机溶剂：氯仿 2、与水分层的有机溶剂：环己烷 正丁醇 3、能与水分层的极性最大的有机溶剂：正丁醇 4、与水可以以任意比例混溶的有机溶剂：丙酮 甲醇 5、极性最大的有机溶剂：甲醇 6、极性最小的有机溶剂：环己烷 7、介电常数最小的有机溶剂：石油醚 8、常用来从水中萃取苷类、水溶性生物碱类成分的有机溶剂：正丁醇 9、溶解范围最广的有机溶剂：乙醇亲水化合物：有机酸 亲脂性化合物：油脂 生物碱的盐类 蜡 糖类 芳香油 糖甙 脂溶性植物色素 单宁 甙元 生物碱 步 骤：植物样品风干或粉碎加溶剂过滤饱和溶液-加新鲜溶剂-重复操作-提取干净 （2） 溶剂的选择 溶解度对目标物质的溶解度应尽量大，而对杂质的溶解度则应尽量小 稳定性不与目标物质发生化学反应，包括不成键或成缔合态 经济性价格低廉，使用安全 沸点宜适中，便于溶剂回收反复利用。1. 水 强极性溶剂-提取无机盐、有机酸盐类、生物碱盐类、有机酸、糖类、糖甙类、单宁和蛋白质等亲水性成分酸性水/碱性水的混合液作为提取溶剂优点：经济方便，使用安全缺点：提取物易霉变（需加防腐剂），沸点较高，浓缩费时，另外提取液中含有多糖、胶质等大分子物质而导致过滤及浓缩困难 亲水性溶剂 甲醇、乙醇和丙酮等，它们都能溶于水，并具有一定的助溶作用，能较易透过细胞进入胞内，能较好地溶解植物中的各种成分，因此提取的成分比较全面改变乙醇浓度，可提取不同成分乙醇提取糖甙类乙醇提取糖类乙醇提取生物碱、芳香油、叶绿素等。 优点：提取液粘度小，容易过滤，沸点低，浓缩与回收方便，不易霉变；缺点：成本较高，易燃。 亲脂性溶剂 石油醚、苯、氯仿、乙醚-油脂、蜡、芳香油、脂溶性色素、树脂、植物甾醇、糖甙元及生物碱优点：沸点低，浓缩与溶剂回收方便，选择性强，容易得到纯品缺点：易燃、有毒、不易渗入细胞内从而导致提取时间长，成本高，耗损大。 （3） 提取方法1、 冷浸法 切细/粉碎样品-浸渍-溶出-收集-浓缩-提取液 多个容器 多次添加溶剂 适用于植物样品中的目标物质或因加热而被破坏或因含大量淀粉、树胶、果胶、粘液质 此法最大特点是设备简单、操作方便 提取费时、且浸出效率差、周期长。2、 渗漉法 植物粗粉-添加浸出溶剂-渗漉筒-流出浸出液 浸出效率较高，浸出液较澄清 溶剂消耗量大、费时长，操作麻烦。3、 煎煮法 植物粗粉-加热煮沸-提取出来的提取方法 含挥发性成分及有效成分遇热易破坏的植物材料不宜用此法 多糖类物质的材料，经煎煮后提取液比较粘稠，过滤比较困难 4、 回流提取法 样品-三角烧瓶或圆底烧瓶中-加有机溶剂-回流-用水浴加热-合并滤液经浓缩，即可得提取物 优点：提取效果较冷浸法好，可减少溶剂损失 缺点：溶剂耗量较大，且受热易遭破坏的物质不适应此法提取。 5、 连续提取法（索氏提取） 由冷凝器、带有虹吸管的提取器和烧瓶 溶剂的回流、循环而反复提取，提取效率高 优点:提取效率高，溶剂损失少，操作简便，适应对象广缺点:怕热的提取物不适用该提取法 提取方法溶剂操作提取效率使用范围备注浸渍法水或有机溶剂不加热效率低各类成分，尤遇热不稳定成分出膏率低，易发霉，需加防腐剂渗漉法有机溶剂不加热脂溶性成分消耗溶剂量大，费时长煎煮法水直火加热水溶性成分易挥发、热不稳定不宜用回流提取法有机溶剂水浴加热脂溶性成分热不稳定不宜用，溶剂量大连续回流提取法有机溶剂水浴加热节省溶剂、效率最高亲脂性较强成分用索氏提取器，时间长6、 水蒸气蒸馏法（1） 、基本原理 两种互不相溶的液体构成的混合液体系加热时，混合物的沸点可比单独组分的沸点低。 用水蒸气将目标物质从与水组成的混合体系中提取出来的过程谓之水蒸气蒸馏（2） 、蒸馏装置及适用范围 蒸气发生器、蒸馏器、冷凝管和接受器 适用于具有挥发性、不溶于水又不与水发生反应的目标物质的提取 芳香油、小分子的生物碱（如麻黄碱、烟碱）小分子的酸性物质（如牡丹酚）7、超临界萃取法以超临界状态下的流体作为溶剂，利用该状态下流体所具有的高渗透能力和高溶解能力萃取分离混合物的过程液、气两相成平衡状态的点叫临界点。在临界点时的温度和压力分别称为临界温度Tc临界压力Pc。（1） 超临界二氧化碳流体萃取 -无毒、无臭、无腐蚀性、不可燃烧、纯度高且价格低，又有优良的传质性能，扩散系数大，粘度低，而且和其他用作超临界流体的溶剂相比，相对较低的临界压力和临界温度，适合于处理某些热敏性生物制品和天然物产品 微小的压强变化都会引起密度的很大变化（温度变化也会产生类似的效果），从而引起了溶解能力的极大变化 超临界流体的密度越大，其溶解能力也越强 超临界流体具有很高的溶解能力和快速达到传质平衡的能力 实际过程中，通过调节压力、温度等参数来控制超临界流体的密度，从而实现萃取、分离 （2）、超临界萃取的影响因素 1、原料含水量的影响 2、粒度的影响（粒度过细，在高压下会被压实，致使超临界CO2通过阻力增加，样品流入通道、萃取率下降；粒度过大影响萃出时间） 3、压力的影响（温度一定的情况下，溶质的溶解能力往往随着萃取压力的升高而增强，其中以临界点附近效果最明显，但过高的压力会导致大量难挥发的物质萃出） 4、温度的影响（一方面温度升高，超临界流体的密度降低，溶剂化效应下降，溶解能力降低；另一方面温度升高，物质的蒸气压增大，物质在超临界CO2中的溶解度增加。温度较低时，前者占主导地位，温度较高时，后者占主导地位。） 5、CO2流量的影响（一方面增大CO2的流量会导致与物料的接触时间减少，不利于萃取能力的提高；另一方面随着CO2流量增大导致传质推动力加大，传递系数增加，而有利于溶质的萃出。） 6、改性剂的影响（改性剂的适当使用会大大增加萃取物在超临界流体中的溶解力。至少有17种改性剂可用于超临界CO2提取，其中以甲醇、乙醇、乙酸乙酯、乙醚等比较常见。）8、 酶解技术（通过选用合适的酶类，如纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶等作用于植物细胞，使细胞壁和细胞间质中的纤维素、半纤维素、果胶质、木质素等物质降解，破坏细胞壁的致密结构，引起细胞壁及细胞间质结构产生局部的疏松、膨胀、崩溃等变化，减少细胞壁、细胞间质等传质屏障对有效成分从细胞内向提取介质扩散的阻力，促进有效成分提取率的提高。） 优点：反应条件温和、能保持天然产物构象，不破坏其立体结构和生物活性；提高提取率。不足：对反应条件要求高。9、 其他方法：萃取法（提取生物碱类成分时，将它的甲醇提取液用稀盐酸温浸后，将该酸性水溶液装入分液漏斗，加入乙醚提取，待分层后滴入氨水使之呈碱性，振荡分液漏斗，生物碱将转移到乙醚层中 ）