（制糖工程专业论文）超声强化超临界流体萃取香椿叶黄酮类化合物的研究.pdf

摘要 摘要 传统的提取技术的落后，阻碍了植物药的进一步发展。超临界流体萃取 ( s f e ) 新技术的出现，引起了人们普遍的关注，但因其高压操作，萃取效率相 对较低，特别是对于极性物质的萃取，压力更高，而且还要加夹带剂，从而限制 了它的大规模应用。超声技术在植物药有效成分的提取中受到越来越多的重视。 本论文以香椿叶中黄酮类化合物为提取对象，采用超声强化超临界流体萃取技 术。首先对超声强化溶剂提取法( u s e ) 、s f e 法、超声强化超临界流体萃取法 ( u s f e ) 法萃取香椿叶黄酮类化合物的影响因素和强化效果进行研究，并对工 艺参数进行了优化，然后利用胡爱军博士建立的数学模型进一步验证实验结果及 探讨超声强化提取的机理。结果表明： 乙醇浓度、溶剂用量、超声功率、超声频率、作用时间等因素，对超 声提取香椿叶黄酮类化合物会产生影响。随着乙醇浓度的增大，总黄酮提取 率呈先上升后下降的趋势。溶剂用量的增大、适当增大超声功率、采用适当 的超声频率有利于提高香椿叶总黄酮提取率；随着超声提取时间的延长，总 黄酮提取率逐渐提高，直至达到提取平衡。3 8 k h z 超声对黄酮类化合物的提取 率比2 0 k h z 要低。影响总黄酮提取率的大小次序先后为：乙醇浓度 乙醇用量 超声功率 作用时间 超声频率，超声强化溶剂提取总黄酮的优化工艺参数为： 乙醇浓度4 0 、乙醇用量4 0 m l 、超声功率1 5 0 w 、作用时间4 0 m i n 、超声频率为 2 0 k h z ，在这个最佳条件下试验，总黄酮提取率为9 8 2 4 。 萃取温度、萃取压力、流体流量、夹带剂用量、超声频率、超声功率等 因素都对u s f e 过程产生影响。实验条件下，随着萃取压力、流体流量、 夹带剂用量、超声功率的适量增加，萃取率提高；萃取率随温度的变化呈 现先提高后降低的趋势。低频超声利于提取，频率为2 0 k h z 的超声强化的萃 取率最大，3 8 k h z 的超声最小，两者交替的居于中间。影响总黄酮提取率的大小 次序先后为：夹带剂用量 超声频率 萃取温度 萃取压力 超声功率，超声强化超 临界流体萃取香椿叶总黄酮的优化工艺参数为：萃取温度5 0 ，萃取压力2 0 1 1 t p a ， 夹带剂用量2 m l g ，超声频率为2 0 k h z ，超声功率为1 5 0 w 。 采用天然产物声化学技术课题组建立的超声强化超临界流体萃取的数学 模型，通过与实验结果模拟表明，该模型计算而得的提取率随时间变化的趋 势与实验所反映的相同，能够反映萃取的实际过程。 超声强化常规流体萃取主要源于超声空化，超声的机械效应和热效应也会有 一定的贡献。超声空化引起了湍动效应、微扰效应、界面效应、聚能效应，其中 华南理工大学硕士学位论文 湍动效应使边界层减薄，增大传质速率；微扰效应强化了微孔扩散；界面效应增 大了传质表面积：聚能效应活化了分离物质分子。从而从整体上能强化萃取分离 过程的传质速率和效果。由空化泡崩溃时间和空化泡的自然共振频率的讨论得 出，低频超声( 2 0 k h z ) 比高频超声( 3 8 k h z ) 容易产生空化效应，因此，前者强 化溶剂提取所得的提取率要高于后者。 超声在超临界流体中激烈而快速变化的机械效应强化超临界流体萃取。低 频超声比高频超声的强化效果要好可能是如下几方面的原因：一是高频超声在流 体中的能量消耗快。为了获得同样的提取率，对于高频则需付出较大的能量消耗。 二是频率f 和振幅a 成反比。频率越小，振幅越大。振幅越大，能量密度越大， 浓度梯度也越大，导致高的扩散系数，从而更明显地强化萃取效果。同时，低频 超声在超临界流体中传播引起媒质分子( c 0 2 ) 的振动振幅较高频大，那么低频 超声强化较高频超声强化引起c 0 2 分子极化率a 增大的幅度大。在超临界流体 c 0 2 萃取极性物质的过程中，c 0 2 分子的极性增大，根据相似相容原理，其对极 性物质的溶解度增大，萃取率也就相应的增大。 本论文将超声技术和超f 临界流体技术结合起来萃取香椿叶黄酮类化合物，对 丰富超声学理论，促进超声技术和超临界流体萃取技术的应用以及植物药的开发 生产具有重要的理论意义和实际价值。 关键词：超声；超临界流体萃取；强化：香椿叶；黄酮类化合物 i i a b s t r a c t a b s t r a c t a sar e s u l to f u n e n l i g h t e n e de x t r a c t i o nt e c h n i q u e ，t h ed e v e l o p m e n to fp l a n tp h a r m a c e u t i c a l i n d u s t r yi sh i n d e r e d t h ee m e r g e n c eo fs u p e r c r i t i c a lf l u i de x t r a c t i o n ( s f e ) t e c h n i q u ea t t r a c t s p e o p l e sa t t e n t i o n ，b u ti t sl a r g e s c a l ea p p l i c a t i o ni sl i m i t e db e c a u s eo ft h ef o l l o w i n gp r o b l e m s ， s u c ha sh i g hp r e s s u r eo p e r a t i o n ，l o w e re x t r a c t i o ne f f i c i e n c y , e s p e c i a l l yh i g h e rp r e s s u r ea n d d e m a n d i n gm o d i f i e rt o e x t r a c tp o l a rm a t t e r u l t r a s o u n dt e c h n i q u eg e t sm o r ea n dm o r e r e c o g n i t i o ni nt h ee x t r a c t i o no fo f f i c i n a lc o m p o n e n t sf r o mp l a n t s i nt h i sd i s s e r t a t i o n ，u l t r a s o u n d w a su s e dt oe n h a n c et h es f ep r o c e s so ff l a v o n o i d sf r o mt o o n as i n e n s i sl e a v e s f i r s t l y , t h e f a c t o r so fa f f e c t i n gu l t r a s o n i c a l l ya i d e ds o l v e n te x t r a c t i o n ( u s e ) ，s f e ，u l t r a s o n i c a l l ye n h a n c e d s f e ( u s f e ) a n dt h ee f f e c t i v e n e s so fu l t r a s o n i ce n h a n c e m e n tw e r ei n v e s t i g a t e di nd e t a i l ，a n d t h e i rt e c h n i c a lp a r a m e t e r sw e r eo p t i m i z e d t h e n ，e x p e r i m e n t a lr e s u l t sw e r ec o n f i r m e du l t e r i o d y o nt h em a t h e m a t i c a lm o d e lb u i l tb yd o c t o rh ua i j u na n dm e c h a n i s m so fu l t r a s o u n de n h a n c i n g e x t r a c t i o nw e r ed i s c u s s e d t h ec o n c l u s i o n sw e r ea sf o l l o w s m a n yf a c t o r se x e r t e di n f l u e n c eo nu s e o ff l a v o n o i d sf r o mt o o n as i n e n s i sl e a v e s ，s u c ha s e t h a n o lc o n c e n t r a t i o n ，s o l v e n ta m o u n t ，u l t r a s o n i cp o w e r , u l t r a s o n i cf r e q u e n c ya n de x t r a c t i o n t i m e t h ee x t r a c t i o ny i e l d ( e y ) w a si nt h et r e n do fe a r l i e ri n c r e a s i n ga n dl a t e rd e s c e n d i n g t h e e yo ff l a v o n o i d sw a sh e l p f u li m p r o v e dw i t ht h ei n c r e a s i n ga m o u n to fs o l v e n t ，t h ep r o p e r g o i n g u pu l t r a s o n i cp o w e ra n da p p r o p r i a t eu l t r a s o n i cf r e q u e n c y a n dw i t ht h ep r o l o n g a t i o no f e x t r a c t i o nt i m e ，t h ee yi n c r e a s e du n t i le x t r a c t i o nw a su pt ob a l a n c e t h ef l a v o n o i d se yw i t h 3 8 k h zu l t r a s o u n dw a sl o w e rt h a nw i t h2 0 k h zu l t r a s o u n d t h es i g n i f i c a n c eo ft h e s ef a c t o r s a f f e c t i n g f l a v o n o i d se yw a si nt h ef o l l o w i n go r d e r ：e t h a n o ls t r e n g t h s o l v e n ta m o u n t u l t r a s o n i cp o w e r e x t r a c t i o nt i m e u l t r a s o n i cf r e q u e n c y t h e i ro p t i m a lp a r a m e t e r sw e r e ： e t h a n o ls t r e n g t h4 0 ，s o l v e n ta m o u n t5 0 m l ，u l t r a s o n i cp o w e r1 5 0 w , e x t r a c t i o nt i m e3 0 m i n ， u l t r a s o n i cf r e q u e n c y2 0 k h z u n d e rt h i so p t i m a lc o n d i t i o n ，t h ee yw a s9 8 2 4 m a n yf a c t o r si n c l u d i n ge x t r a c t i o nt e m p e r a t u r e ，e x t r a c t i o np r e s s u r e ，s u p e r c r i t i c a l f l u i df l o wf l u x ，m o d i f i e ra m o u n t ，u l t r a s o n i cf r e q u e n c ya n dp o w e r ，a f f e c t e du s f e u n d e r e x p e r i m e n t a lc o n d i t i o n ，t h ee yw a si n c r e a s e dw i t ht h ee n h a n c e m e n to fe x t r a c t i o n p r e s s u r e ，f l u i df l o wf l u x ，m o d i f i e ra m o u n ta n du l t r a s o n i cp o w e r t h ee y w a si nt h et r e n d o fe a r l yi m p r o v e m e n ta n dl a t ef a l lw i t ht h em o v e m e n to fe x t r a c t i o nt e m p e r a t u r e l o w u l t r a s o n i cf r e q u e n c yw a si nf a v o ro fe x t r a c t i o n ，t h ee yw i t h2 0 k h zu l t r a s o u n dw a st h e h i g h e s t ，3 8 k h zu l t r a s o u n dw a st h el o w e s t ，t h ea l t e r n a n tb e t w e e n2 0 k h za n d3 8 k h z u l t r a s o u n dw a si n b e t w e e n e f f e c t i v e n e s so fe a c hf a c t o ro nf l a v o n o i d se yw a si nt h e f o l l o w i n go r d e r ：m o d i f i e ra m o u n t u l t r a s o n i cf r e q u e n c y e x t r a c t i o nt e m p e r a t u r e e x t r a c t i o n p r e s s u r e u l t r a s o n i cp o w e r t h e i ro p t i m a lp a r a m e t e r sw e r e ：e x t r a c t i o nt e m p e r a t u r e5 0 c ， i 华南理工大学硕士学位论文 e x t r a c t i o np r e s s u r e2 0 m p a ，m o d i f i e ra m o u n t2 m l g ，u l t r a s o n i cf r e q u e n c y2 0 k h z ，u l t r a s o n i c p o w e r 1 5 0 w b a s e do nt h es f em o d e la n dt h em o d e lb u i l tb ys o n o c h e m i s t r yt e c h n o l o g yt e a mo n e x t r a c t i o no fc r u d ep r o d u c t i o n ，t h es i m u l a t i o nr e s u l t si n d i c a t e dt h a tt h et r e n do ft h ee y a l o n gw i t ht h ed i v e r s i f i c a t i o no fe x t r a c t i o nt i m ec a l c u l a t e db yt h i sm o d e lw a sc o n s i s t e n t w i t ht h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t s ，a n dt h i sm a t h e m a t i c a lm o d e lc a nr e f l e c tt h ea c t u a l e x t r a c t i o np r o c e s s t h eu s ew a sm a i n l yb e c a u s eo fu l t r a s o n i cc a v i t a t i o n ，a n dt h em e c h a n i c a le f f e c ta n d t h e r m a le f f e c to fu l t r a s o u n dh a dac e r t a i np r o f f e r u l t r a s o n i cc a v i t a t i o nr e s u l t e di no n f l o we f f e c t ， m i c r o d i s t u r b a n c ee f f e c t ，i n t e r f a c i a le f f e c ta n dm o h a u p te f f e c t a m o n gt h e s ee f f e c t s ，o n f l o w e f f e c tt h i n n e dl a y e ra n di n c r e a s e dt h ec o p p e rs u r f a c eo fm a s st r a n s f e r , m i c r o d i s t u r b a n c ee f f e c t e r d a a n c e dt h ed i f f u s i o no fm i c r o p o r e i n t e r f a c i a le f f e c ti n c r e a s e dm a s st r a n s f e r , m o h a u p te f f e c t a c t i v a t e dt h es e p a r a t e dm a t t e rm o l e c u l e ，a l la b o v e m e n t i o n e de n h a n c e dt h er a t ea n de f f e c to f m a s st r a n s f e ri nw h o l e b a s e do nt h ed i s c u s so nt h ec o l l a p s e dt i m ea n dn a t u r a lr e s o n a n t f r e q u e n c yo fc a v i t a t i o nb u b b l e ，i tw a si n c l u d e dt h a tl o wf r e q u e n c yu l t r a s o u n d ( 2 0 k h z ) w a s e a s i e rt oc a u s ec a v i t a t i o ne f f e c tt h a nh i g hf r e q u e n c yu l t r a s o u n d ( 3 8 k h z ) ，a n dt h ee yw a s h i g h e r w i t i l2 c l k h zt h a nw i 血3 8 k h zu l t r a s o u n d t h ed r a s t i ca n df a s tm e c h a n i c a le f f e c to fu l t r a s o u n dc o u l de n h a n c et h es f e t h e e x t r a c t i o ne f f e c te n h a n c e db yl o wf r e q u e n c yu l t r a s o u n d ( 2 0 k h z ) w a sb e t t e rt h a nb yh i g h f r e q u e n c yu l t r a s o u n d ( 3 8 k h z ) ，w h i c hc o u l db ec a u s e db yt h ef o l l o w i n gs e v e r a lr e a s o n s t h e f i r s to n ew a st h a tt h ee n e r g yo fh i g hf r e q u e n c yc o n s u m e dq u i c k e ra n dw a sd e m a n d e dt op a yo u t m o r ee n e r g yc o n s u m p t i o ni no r d e rt og e ts a n l ee y t h es e c o n do n ew a st h a tf r e q u e n c y ( f ) w a s i ni n v e r s er a t i ot oa m p l i t u d e ( a ) t h i se x h i b i t sh i g h e ra m p l i t u d ea tl o w e ru l t r a s o u n df r e q u e n c y h i g h e re n e r g yd e n s i t yc o u l db ec r e a t e dd u et ol a r g e ra m p l i t u d e d u et ot h el a r g e re n e r g y d i f f e r e n c e ，l a r g e rc o n c e n t r a t i o ng r a d i e n t sc o u l de x i s tr e s u l t i n gi nh i g h e rd i f f u s i o na n dt h e r e b y i m p r o v e de x t r a c t i o n a tt h es a m et i m e ，t h ev i b r a t e da m p l i t u d eo fm e d i am o l e c u l ec a u s e db y 2 0 k h zw a sl a r g e rt h a n3 8 k h zu l t r a s o u n dw h e ns p r e a di nt h es u p e r c r i t i c a lf l u i d ，a n dt h ee x t e n d o fc 0 2h y p e r p o l a r i z a b i l i t ye n h a n c e db y2 0 k h zu l t r a s o u n dw a sl a r g e rt h a n3 8 k h z i nt h e p r o c e s so fs f eo np o l a rm a t t e r , a c c o r d i n gt ot h ep r i n c i p l eo fs i m i l a rm i s c i b l eb e h a v i o r , t h e p o l a ro fc 0 2m o l e c u l ei n c r e a s e d ，w h i c hi n c r e a s e dt h es o l u b i l i t yo fp o l a rm a t t e r t h e r e f o r e ，t h e e yw a si n c r e a s e da c c o r d i n g l y i nt h i sd i s s e r t a t i o n ，u l t r a s o n i ct e c h n i q u ea n d s u p e r c f i t i c a lf l u i dt e c h n i q u ew e r ec o m b i n e dt o e x t r a c tf l a v o n o i d sf r o mt o o n as i n e n s i sl e a y e s ，w h i c hh a di m p o r t a n tt h e o r e t i c a la n dp m c t i c a l v a l u ei n e n r i c h i n gt h et h e o r yo fu l t r a s o n i c ，s p e e d i n g t h e a p p l i c a t i o n o fu l t r a s o n i ca n d s u p e r c r i t i c a lf l u i dt e c h n i q u e ，a n dd e v e l o p i n gv e g e t a b l ep h a r m a c e u t i c a li n d u s t r y k e y w o r d s ：u l t r a s o u n d ；s u p e r c r i t i c a lf l u i de x t r a c t i o n ；e n h a n c e ；t o o n as i n e n s i sl e a v e s f l a v o n o i d s 华南理工大学硕士学位论文 符号和物理量名称 分配系数 萃取器内半径 超临界流体的体积流量 分离条件下的饱和浓度 固相中溶质的扩散系数 固相中溶质的初始浓度 萃取器长度 原料粒径 时间 原料初始质量 体积传质系数 流体静压力 声压振幅 媒质声压 盯泡核的表面张力 见空化泡半径 p液体密度 ，泡核的自然共振频率 厂声波频率 工质点位移 位移振幅 k最大质点振动速度 v 。液体中的声速 口极化率 e y 有效成分提取率 u s e 超声强化溶剂提取 s f e 超临界流体萃取 u s f e 超声强化超临界流体萃取 口 k月fbl，帆巧b只只 华南理工大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所 取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任 何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的 法律后果由本人承担。 作者签名：丁彩7 海日期：矽牟年莎月f 弓日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意 学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文 被查阅和借阅。本人授权华南理工大学可以将本学位论文的全部或部分内 容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存 和汇编本学位论文。 保密回，在二年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密口。 ( 请在以上相应方框内打“4 ”) 作者签名：丁绷聿舞日期：砂。牛年 导师签名： 魄竹 6 月b 日 参月t 哆日 第一章绪论 第一章绪论 1 1 香椿叶的主要化学成分 香椿叶中的营养成分很丰富，蛋白质、粗纤维、粗脂肪含量分别为1 7 6 3 、1 5 8 和3 6 6 ，总能量是1 7 7 0 7 8 j g 。香椿叶氨基酸组成比较全面，至 少含有1 7 种以上的氨基酸，香椿叶中含有丰富的钙、磷、镁、钾等常量元素和 铁、锰、锌等微量元素n 1 ，。同时，香椿叶中还含有多种活性成分如黄酮类化合 物、多酚类化合物、萜类和内酯、蒽醌、鞣质皂苷、生物碱等n ，。据报道，香椿 叶中含有黄酮、黄酮醇、二氢黄酮、二氢黄酮醇等多种黄酮类化合物“，。根据目 前的研究，已从香椿叶中分离得到的黄酮类化合物有7 种。分别为6 ，7 ，8 ，2 一 四甲氧基一5 ，6 一二羟基黄酮、5 ，7 - 二羟基一8 一甲氧基黄酮、3 一羟基一5 ，6 一环氧 一7 - m e g a s t i g m e n - 9 - 酮、东莨菪素、槲皮素- 3 - 0 - 鼠李糖甙、槲皮素- 3 0 一葡萄糖 甙、槲皮素m ”。香椿叶中所含黄烷醇衍生物及其小分子聚合物、槲皮素甙、山 萘酚甙从结构上均属多酚类化合物n 。另外，香椿叶中还含有精油，谷月玲等对 香椿叶精油进行了g c m s ，结果为香椿叶精油主要为含氧化合物，其中醇1 5 种、 酯1 4 种、醛和酮7 种，其它2 种，其次为碳氢化合物，这符合香椿叶具有较浓 香气的特点n 。 1 2 香椿的应用和市场前景 香椿，别名椿甜树、香椿芽等，为楝科香椿属多年生落叶乔木，是为数不多 的木本蔬菜之一，原产于我国，主要分布在山东、安徽、河南、河北、广西北部、 湖南南部及四川诸省，其中以安徽的太和香椿、山东的西牟香椿和河南的焦作红 香椿，最为著名。如太和香椿早在唐代就作为贡品，送往长安“，。近年来，对其 营养价值和保健医疗作用的研究促使其消费猛增，随之也出现了集约化栽培形式 和多种保护地栽培形式。 1 2 1 食品 香椿因其浓郁的清香、柔嫩的质地和独特的口感，深受人们的喜爱，是我国传 统的优质高档调味品，其综合营养价值在蔬菜中属于上品，为历代进贡皇家的贡 品。香椿的食用历史较长，早在金代就有：“溪童相对采椿芽”的诗句，到宋代图 经本草则明确记有“椿木实，而叶香，可啖”。在明代，徐光启就将其作为救饥植 华南理工大学硕士学位论文 物载入农政全书。香椿芽就是春季从椿树枝条上抽出的嫩芽，芽内有嫩茎和 未开展的嫩叶，又名香椿头、香椿芽、香椿尖等。这些幼嫩叶芽成束丛生，质地 柔软，鲜美脆嫩，富有香气。民谚云：“三月八，吃椿芽。”每年农历三月三， 正是香春芽上市的大好季节。年年在这时大量的香椿芽被采摘进入千家万户的餐 桌上，进入饭店酒楼的宴席上，嫣红的叶、油亮的梗、浓郁的香味，诱人胃1 3 ， 为之垂涎“”。 香椿入馔，烹调方法甚多，除了我们祖先发明的香椿芽炒鸡蛋的美味传至 今日不变外，常见的还有椿芽炒肉丝、香椿煎鸡蛋、香椿拌豆腐、香椿拌面筋等。 将香椿芽加盐绞成香椿泥，加少许辣椒、香油，味道十分可口，亦可用香椿泥拌 面条，别有风味。经过腌制的安徽太和香椿，风味独特，驰名海内外，这是香椿 给予人们的欢乐和1 3 福。f t 前香椿芽不仅是城乡人民喜爱的传统蔬菜，且已进入 饭店和宾馆。同时，还出口到东南亚各国，每年远销外地3 0 多万斤，在国际市 场上很受欢迎n ”1 。 香椿在我国栽培较广，国人多有食用习惯，特别是东北等高寒地区，居民多为 华北移民的后裔，均以香椿为高档蔬菜。但是受气候寒冷条件的限制，当地罕见香 椿栽培。所以东北、西北等部分地区尚属生产空白区，其市场需求潜力巨大。香 椿为我国特产，出口为我国专利，加之东南亚各国受华裔影响，均有食用香椿的习 惯，所以拓宽国际市场，增加出口也有很大潜力。 1 2 2 医药 香椿不仅是一种很好的家常菜，而且也是药食同源的天然绿色保健食品。关 于香椿医疗保健作用的记载，始与唐本草“叶煮水，可以洗疮、疥、风、疽”， 至明代，李时珍在本草纲目中对香椿的药用作了更详尽的阐述，如“叶，煮水， 洗疮疥风疽。嫩芽沦食，消风祛毒。自皮及根皮，主治疳虫。止女子血崩，产后血 不止，赤带，肠风泻血不住，肠滑泻，缩小便，蜜炙用。治赤白浊，赤白带，湿气下痢， 精滑梦遗，燥下湿，去肺胃陈积之痰。荚，又名风眼草，主治大便下血，误吞鱼刺， 洗头明目”。按照中医理论，香椿昧苦、性温、无毒，其嫩芽、树皮、根皮、种子 均可入药，具有清热解毒、收敛止血、去湿止痛、健胃理气、杀虫、固精等功效， 经常食用香椿能降低血浆胆固醇中的饱和脂肪酸，预防冠心病、高血压和动脉硬 化，可治肠炎、肺咳、便血、痢疾、疗疽、漆疮、白秃、白带、崩漏、跌打肿痛 等症，并可预防肿瘤 13 1 5 ，。香椿叶及嫩枝可治痢疾、痔疮、疝气痛、疮痈肿毒、尿 道炎、阴道滴虫、呕吐，香椿根皮可治胃和十二指肠溃疡、慢性胃炎、脏毒、赤 白痢、痢疾、痔疮便血、肝气不舒、胃胱疼痛等。有些地方将香椿和臭椿同用“”， 根皮和树皮均称“椿白皮”入药，椿白皮主治痢疾、肠炎、泌尿道感染、便血、 2 第一章绪论 白带、风湿腰腿痛。 现代医学研究已经发现香椿中有多种活性成分，并对某些化学成分如黄酮、 皂甙进行初步分离，发现香椿嫩枝叶总黄酮的含量为3 3 7 ，比同期银杏叶黄酮 类化合物的含量( 2 4 2 8 ) 要高。某些黄酮化合物具有显著的药用生理作用， 如消炎、抗菌、抗氧化、抗过敏、抗病毒、消除氧自由基、调节血脂、软化血管 和增强血管张力的药用功效，且毒性低n ”。 香椿叶还含有萜类和内酯，萜类化合物除了具有抗菌消炎解热祛痰的功效外， 还具有更重要的双向调节血糖、活血化瘀、抗肿瘤的药用功效m ，。香椿叶中含多 酚类化合物，是天然的抗氧化剂，并且具有抑菌、抗病毒、抑制亚硝基化等作用“”。 另外，香椿叶中还含有葸醌、鞣质皂苷、生物碱、皂甙、甾体、萜类、挥发油及 其油脂等多种药用成分。现代医学研究还表明，香椿煎剂对金黄色葡萄球菌、肺 炎球菌、伤寒杆菌、甲型付伤寒杆菌、绿脓杆菌、费氏痢疾杆菌有较强抑制作用。 椿皮煎剂对福氏、宋内氏痢疾杆菌和大肠杆菌有抑制作用m ，。 因此，从香椿叶中提取黄酮类化合物，这是一项具有光辉前景的工作。 1 3 黄酮类化合物的性质 妒 黄酮类化合物( f l a v o n o i d s ) 以前主要指2 一苯基色原酮 l 为基核的 化合物，目前已扩展为具有2 个芳环通过3 个碳键结合的化合物，即：c 6 c 3 c 6 化合物骨架的化合物( 。 根据中央三碳链的氧化程度、b 环联接位置( 2 或3 位) 以及三碳链是否构 c o o 成环状等特点，可将重要的天然黄酮类化合物分为黄酮( f l a v o n e s ) o 、 黄酮醇( n a v 。n 。1 ) 嘴、二氢黄酮类( f l 。v a n 。n e s ) 叩、二氢黄酮醇 ( f l a v a n 。n 。1 ) 嘴、异黄酮( i s 。f e a v 。n e s ) 啪、二氢黄酮( i s 。n a v a n 。n e s ) 啪、查耳酮( 。) 。o ? 和二氢查耳酮( d i h v d 。h 。l 。m 。) q ，9 等。 天然黄酮类化合物多以苷类形式存在，并且由于糖的种类、数量、联接位置 及联接方式不同，可以组成各种各样的黄酮苷类。 黄酮类化合物具有以下性质： ( 1 ) 黄酮类化合物多为晶形固体，少数( 如黄酮苷类) 为无定形粉末，有较 高的熔点，分子结构中，大多带有酚性羟基，因此具有酚类化合物的通性。另外 华南理工大学硕士学位论文 分子中还常带有吡酮环或羰基，构成了生色团的基本结构，根据羟基的数目，结 合的位置与交叉共轭体系，构成了黄酮类化合物的显色。一般来说，黄酮及黄酮 醇和其苷类多呈灰黄到黄色。 ( 2 ) 黄酮类化合物的溶解度，因结构及存在状态( 苷或苷元，单糖苷，双糖 苷或三糖苷) 不同而有很大差异，一般游离苷元难溶于水，易溶于甲醇、乙醇、 乙酸乙酯等有机溶剂及稀碱液中，而黄酮苷一般易溶于水、甲醇、乙醇等极性溶 剂，难溶或不溶于苯、氯仿等有机溶剂。 ( 3 ) 黄酮类化合物多具有强的荧光，在紫外灯照射下呈亮黄、黄绿、亮蓝、 暗棕等颜色。 ( 4 ) 黄酮类化合物对盐酸一镁粉或钠汞齐呈鲜红、紫色或黄色反应，结构中带 有3 一o h 、5 - o h 或邻位羟基者，均能与金属盐类试剂如铝盐、镁盐、锆盐、铅盐 和铁盐等形成颜色较深的络合物，还可与硼酸合碱性试剂反应生成亮黄色、黄色 和棕色”“。 1 4 传统的黄酮类化合物的提取方法 黄酮类化合物多具有游离的酚性羟基，一般易溶于极性较大的有机溶剂如甲 醇、乙醇和乙酸乙酯。稀碱液使酚性羟基形成钠盐，可增加溶解度。黄酮类化合 物成苷后易溶于热水、稀醇。传统的黄酮类化合物的提取方法有；热水提取法、 有机溶剂提取法等。其中，有机溶剂提取法又包括冷浸法、渗漉法和回流法。 1 4 1 热水提取法 热水提取法是在植物药中加入适量的水，加热煮沸一段时间后滤出蒸煮液的 过程。热水仅限于提取黄酮甙类，提取过程中要考虑加水量、浸泡时间、煎煮时 间及煎煮次数等因素。此工艺简单易行，成本低安全，能煎出大部分有效成分， 但煎出液中杂质较多，容易变霉、腐败，一些不耐热及挥发性成分在煎煮过程中 易被破坏或挥发而损失。例如：淫羊藿总黄酮( 淫羊藿甙及淫羊藿次甙等) 的提取， 采用正交实验对其提取工艺进行了多因素研究，得出适合大生产的最佳工艺参数 即加2 0 倍水，浸泡15 h 煎煮2 次，每次煎煮1 h n “。 1 4 2 有机溶剂提取法 这是目前国内外使用最广泛的方法。常用的有机溶剂主要有：甲醇、乙醇、 丙酮等。由于甲醇、丙酮等毒性较大，因此一般采用乙醇作为萃取剂。高浓度的 a 第一章绪论 乙醇( 如9 0 9 5 ) 适宜于提取黄酮甙元，6 0 左右浓度的乙醇适宜于提取黄酮甙 类。乙醇作为萃取剂具有选择性高、产品得率高等优点，但是采用乙醇生产得较 高成本使其应用难以推广。 1 4 2 1 浸渍法 浸渍法是将药材用适当的溶剂在常温或温热条件下浸泡，浸出有效成分的一 种方法。该工艺适宜于带粘性的、无组织结构的、新鲜及易于膨胀的药材浸取， 尤其适用于有效成分遇热易挥发或易破坏的药材。但操作时间长，浸出溶剂用量 较大，且往往浸出效率低，不易完全浸出，加热浓缩也会造成活性成分的分解。 鞠兴荣等对大豆异黄酮浸渍法提取工艺进行优化，结果表明，大豆异黄酮的最佳 提取工艺参数为：乙醇浓度7 0 ，料液比1 ：5 ，浸提时间1 小时，浸提2 次，大豆异黄 酮的提取回收率可达9 5 以上，避免了因提取时间过长，温度过高，造成大豆异黄 酮的氧化损失及提取液中干扰物质量较多的缺陷，减轻了后续操作的难度”。 1 4 2 2 渗漉法 渗漉法是将药材粉末装于渗漉器内，浸出溶剂从渗漉器上部添加，溶剂渗过 药层往下流动过程中浸出的方法。渗漉法由于保持一定的浓度差，所以提取效率 较高。但费时长，所用溶剂量大，另外，对药材的粘度及工艺条件要求较高，操 作不当会影响渗漉效果。渗漉过程中需随时补充溶剂，使药材中有效成分充分浸 出。赵浩如等选择提取葛根总黄酮的最佳方法，研究了用渗漉法、浸渍法、煎煮 法、回流法提取葛根总黄酮。结果：用回流法得率最高，其次为渗漉法，用煎煮法 提取得率最低：在渗漉法中以乙醇为溶剂，速度为2 m l k g m i n 的渗漉法提取的总 黄酮得率最高n “。 1 4 2 3 回流法 该方法采用加热回流装置( 由提取容器和冷凝装置组成) 进行提取，提取溶 剂为低沸点有机溶剂。该法提取效率高，但是提取液受热时间长，一般约需4 h 1 0 h 才能提取完全，因此，对热不稳定的成分慎用。银杏叶总黄酮提取工艺为7 0 乙醇1 2 倍量回流提取，得率大大高于水煎法，其二次总提取可达8 1 m ，。 1 5 超临界流体萃取技术 1 5 1 超临界流体的性质 超临界流体( s u p e r c r i t i c a lf l u i d ，简称s c f ) 是处于一种特殊流体状态的 物质。把处于气液平衡的物质升压升温，当温度和压力达到某一点时，气液两相 的相界面消失，成为均相体系，这一点的压力和温度分别称为临界压力p 。和临 华南理工大学硕士学位论文 界温度t 。，以c 0 2 为例来说，超临界c 0 2 是指温度高于3 1 1 ，压力大于 7 3 2 m p a 流体( 见图l 一1 ) 。 t ， 表1 - 5 超临界流体的临界常数 t a b l e l 一5c r i t i c a lc o n s t a n to fs u p e r c r i t i c a lf l u i d 临界曩度临再压力临界比窖沸点 曲质分予t c尸cv c( ) ( )( h n ) ( 口f ，r r d ) $ 01 h m b _ f l i e4 加一2 6 79o 2 2 65 7 8 2 6 89 礓20 22 3 9912 86712 5 27 心2 80 1 1 4 7 133 59011 9 58 a r 3 99 51 2 20 48 07 5 21 8 57 c o 2 80 11 3 9035 09 311 9 20 q3 20 01 1 8849 77 441 8 30 c h1 60 48 2 i45 8 9 90 1 6 15 g 地 2 8 0 59 75 0 51 2 401 0 89 o 呱1 0 44 6 2 88 3 9 0i 即7 8 00 “0 13117 3 29 5 57 85 g 3 00 73 2448 31 4 808 86 岛h 2 60 43 606 2 01 1 3 0 8 40 n ，o 4 40 13 657179 768 87 砌 3 64 6 5 1481 6 8 578 50 g 地4 20 8 9 2345 01 8 104 70 gr“10842 0 ”04 20 h s 3 4 0 81 0 06b 聃卯75 96 i o c kf 2 1 2 09 11 1 i53 9