（食品科学专业论文）芦荟中芦荟甙的提取、分离、纯化及其在化妆品中的应用.pdf

摘要 摘要 本文主要研究讨论了芦荟中芦荟甙的提取、分离方法及其检测方法，并对其在化妆 品中的应用作了一定的研究。 本文在对浸提法，连续回流法，超声波法三种提取方法进行实验研究后，确定了超 声波提取法为芦荟甙的最佳提取方法，并通过单因素和正交实验，确定了其最佳提取条 件：乙醇浓度为6 0 ，超声波功率为2 7 0 w ，料液比为1 ：3 0 ，提取时间为4 0 m i n 。同时， 研究了芦荟甙的四种检测方法药典法，紫外分光光度法，h p l c 法以及t l c 法， 其中h p l c 法的检测结果最准确；紫外分光光度法和药典法测量结果偏高；t l c 法结 果与h p l c 法结果最接近，但操作比较复杂；紫外分光光度法操作简便，但受其他蒽醌 类物质干扰结果偏高，其检测结果已经能够反映出芦荟甙物质的多少，所以在考虑到节 约成本、操作方便等因素后，在工业生产中，可采用紫外分光光度法。 本文先后采用大孔树脂柱及硅胶柱对芦荟甙进行分离。首先研究了八种大孔树脂对 芦荟甙的吸附及解吸性能，树脂饱和吸附量实验表明n k a i i 和c a d 4 5 对芦荟甙都有 较好的吸附，而洗脱实验表明n k a i i 的洗脱率明显高于其他树脂。在选择n k a i i 型 大孔树脂对芦荟甙进行分离后，确定了柱色谱条件为：上样量1 5 b v ( 床体积) ，流速 2 o m l m i n ，先用1 0 b v 蒸馏水洗涤，再用2 o b v 的6 0 乙醇溶液洗涤，后用2 5 b v7 0 乙醇溶液洗涤并收集洗脱液，得到芦荟甙溶液，经浓缩、冷冻干燥成芦荟甙粗品，进行 纯度分析。此条件下芦荟甙的纯度达到4 9 ，纯化倍数达到3 8 倍。后经硅胶柱对芦荟 甙粗品进一步进行分离，得芦荟甙纯品，纯度为6 9 5 ，纯化倍数达到1 4 倍。l c m s 实验表明分离所得为芦荟甙。最后，本文又用提取出来的芦荟甙用于保湿防晒化妆品的 制备，并研究了其防晒和保湿性能，研究表明芦荟甙有一定的防晒和保湿效果。 关键词芦荟甙；提取；分离；纯化；大孔树脂；化妆品 江南大学硕：i 二学位论文 a b s t r a c t t h ee x t m c t i o n ， s e p a r a t i o n ，p u r i 石c a t i o n ， a n dt e s t i n gm e t h o d so f a l o i nf r o ma l o ev e r a w e r es t u d i e di nt h i sp a p e r ，a n di t sa p p l i c a t i o ni nc o s m e t i c sw a sa l s oe x a m i n e d t h eu l t r a s o n i ce x t r a c t i o nm e t h o dw a ss e i e c t e dt oe x t r a c ta l o i nf r o mi e a v e so fa l o ev e r a b a s e do nt h er e s u i t so ft h r e ed i f i 色r e n te x t r a c t j o nm e t h o d s ：t h ei m m e r s ee x t m c t i o nm e t h o d ，t h e c o n t i n u o u sc i r c u m f l u e n c em e t h o da n dt h eu l t r a s o n i cm e t h o d t h eo p t i m u me x t r a c t i o n c o n d i t j o nu s i n gu l t r a s o n i cm e t h o di s ：e t h a n o lc o n c e n t r a t i o n6 0 ， u l t r a s o u n dp o w e r2 7 0 w ， t h er a t i oo fr a wm a t e r i a lt oe x t m c t i o ns o l v e n t1 ：3 0 ，e x t r a c t i o nt i m e4 0 m i n m e a j l w h i l e ，t h e c o n c e n t r a t i o no fe x t r a c t e da l o i nw a sa l s om e a s u r e du s i n 2s e v e r a lm e t h o d s h i g hp e r f o 彻a n c e l i q u i dc h m m a t o g r 印h y ( h p l c ) m e m o dg i v e sm em o s ta c c u r a t er e s u l tw h i l et h er e s u l t sf 如m u l t r a v i o l e ts p e c t r o s c o p i cm e t h o da n dt h ep h a r m a c o p o e i am e t h o di sh i g h e rt h a nt h ea c t u a i c o n c e n t r a t i o nd u et ot h ei n t e r f e r e n c eo fo t h e ra n t h r a q u i n o n e s a l t h o u 曲t h et h i nl ”e r c h r o m a t o f 印h ( t l c ) m e t l o dc a i la c h i e v ear e s u l tc l o s et oh p l c ， t h ep r o c e d u r ei st o o c o m p l e xf o ra i o i nc o n c e n t r a t i o nm o m i t o r i n gi nl a i g es c a l ei n d u s t r i a ip r o d u c t i o n m a c r o p o r o u sa d s o r p t i o nr e s i na n ds i l i c ag e lp i l i a rw e r eu s e dt oi m p r o v et h ep u r i t yo f a l o i n e x p e r i m e n t a lr e s u l t ss h o 、v e dt h a tb o t hn k a i ia n dc a d 4 5a d s o r p t i o nr e s i n sh a da h i 幽e rc 印a c i t yo fa d s o r b i n g b u to n l yn k a i ih a dan o t a b l er a t i oo fs a m p i er e c o v e r yd u r i n g t h ed e s o f p t i o np r o c e s s t h e r e f o r e ，t h em a c r o - p o r o u sa d s o r p t i o nr e s i n ( n k a i i ) c o l u m nw e r e n r s tu s e dt op u r i f ya l o i nu s i n gt h ef o l l o w i n gc o n d i t i o n s ：1 5 b v ( b e dv o i u m e ) s a m p l ee x t r a c t w a si n j e c t e dt l l r o u g ht h ec o l u i n l lw i t han o wr a t eo f 2 0 m l m i n ，t h e nt h ec 0 1 u mw a sw a s h e d b y1 o b vd i s t i l l e dw a t e r ，2 0 b v6 0 e t h a n o l ，a n d2 5 b v7 0 e t h a l l 0 1 t h ec o n t e n to fa l o i n i nt h ec r u d ea l o i np m d u c ti n c r e a s e df r o m0 1 3 t o4 9 a r e rc o l l e c t i n g ，c o n c e n t r a t i n g ，a n d f r e e z i n gd r y i n g a r e ru s i n gs i l i c ag e lc o l u m n 土o r 胁h e rp u r i 6 c a t i o n ，t h ec o m e n to fa l o i n i n c r e a s e dt o6 9 5 ，a n dt h el c m sr e s u l t so f t h e6 n a lp r o d u c tc o n f i r m e dt h ee f r e c t i v e n e s so f t h ep r o c e d u r e ，f i n a u y ，t h ee x t r a c t e da n dp u r i f i e da l o i nw a sa l s oa d d e dt ot h es u n s c r e e n c o s m e t i c sp r o d u c ta n di t sp r o p c r t yo fs u n s c r e e na n dm o i s t u r e a b s o r p t i o nw e r ef u n h e r s t u d j e d k e y w o r d s ：a l o i n ， e x t r a c t i o n ， s e p a r a t i o n ， p u r i 6 c a t i o n ， m a c r o p o r o u sd e s o r p t i o nr e s i n 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 本人为获得江南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 签名：丛墓丝 日期：少6 年月p 日 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使用学位论文的规 定：江南大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以将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、 汇编学位论文，并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 签名：i 兰差丛毛导师签名：至丝盔堡区 日期： 一占年6 月( 。日 第一章绪论 1 1 芦荟简介 第一章绪论 芦荟，是一种百合科多年生常绿肉质草本植物，叶簇生，呈座状或生于茎顶，叶常 披针形或叶短宽，边缘有尖齿状刺。花序为伞形、穗状、圆锥形等，色呈红、黄或具赤 色斑点，花瓣六片、雌蕊六枚。花被基部多连合成简状。 芦荟原产于非洲热带干旱地区，一般来说，芦荟被视为原产于非洲的植物。现在芦 荟分布几乎遍及世界各地，据调查，在印度和马来西亚一带、非洲大陆和热带地区都有 野生芦荟分布。在我国云南元江地区，也有野生状态的芦荟存在。 芦荟的最早记载，是古代埃及的医学书中所记录的，书中不仅记载了芦荟对腹泻和 眼病的治疗作用，还有包含了芦荟的多种处方。在此以后，通过马其顿帝国，芦荟被传 到了欧洲。之后，芦荟又通过丝绸之路传到了中国。 在我国，人们把它称为“芦荟”，“芦”其中文意为黑的意思，而“荟”是聚集的意 思。芦荟叶子切口滴落的汁液呈黄褐色，遇空气氧化就变成了黑色，又凝为一体，所以 称作“芦荟”。被称为中医医祖的李时珍所著本草纲目里也出现了芦荟。在这部书 中芦荟不仅仅被认作是有用的植物，而且还有“色黑、树脂状”的记载。在我国古代， 应用芦荟治疗疾病己相当流行，关于芦荟的药用价值和治疗作用，在古书药性论、 海药本草、开宝本草、本草图经、得配本草、本草再新中均有详细记载。 芦荟苦寒，入肝、心、脾经。主要成分分为芦荟大黄素甙、异芦荟大黄素甙、芦荟 甙等。具有泻下通便、清肝泄热、消疳杀虫的功效，用于治疗热结便秘、小儿惊痫、疳 热虫积、癣疮、痔瘘、萎缩性鼻炎、瘰疬。 芦荟自古以来深受人们的喜爱，在民间的应用已有3 6 0 0 多年的历史。随着现代科 学技术的突飞猛进，芦荟的有效成份、生理活性物质、药用价值不断被发现和应用，芦 荟的研究开发和应用已进入一个崭新时代。 从8 0 年代开始，芦荟的多种疗效和神奇功效，引起了世界上许多国家的瞩目，被 视为治病强身的“灵仙之药”。如：在美国，用芦荟治皮炎；在前苏联，用芦荟治肺结 核；在埃及，用芦荟治皮脂外溢：在日本，用芦荟叶子的活性物质制成消毒剂，用于清 洁污染，阻止真菌生长。芦荟被誉为“家庭急救药箱”，曾掀起过一股“芦荟热”的浪 潮。 在现在世界上芦荟品种多达3 0 0 种以上，但主要药用品种是百合科植物库拉索芦荟 ( a l o ev e r al ) 、好望角芦荟( a l o ef e r o xm i l l ) 和斑纹芦荟( a l o ev e r a l v a l c h i n a e n s i s ( h a w ) b e r g ) 三种。芦荟的叶、花、根均可入药，尤以叶中的汁液经浓缩 加工的成晶( 芦荟干块) 即为芦荟的药用品。 芦荟之所以能够医治多种疾病，受到医药界的高度重视，决非偶然，这是与芦荟的 江南大学硕士学位论文 化学成份有关的。已从芦荟属植物中检出1 8 种微量元素、1 1 种游离氨基酸、2 1 种有机酸、维生素、缓激肽、葸醌类、酚类、 甙类、糖类等7 0 余种成份，根据研究表明，芦荟的主要化学 成份分为以下6 大类1 2 j 。 l 、蒽醌类化合物 芦荟中主要有机活性成份是羟基蒽醌类衍生物，包括芦荟 甙、芦荟泻素、芦荟霉素、阿劳辛、芦荟熊果甙等。芦荟所含葸醌类化合物的种类和数 量，在不同的品种、栽培条件、收获时期都会有较大变动。 芦荟甙和芦荟泻素的药用价值为健胃和通便，芦荟霉素具有抗癌、抗病毒、抗菌的 作用。阿劳辛有抗癌、抗菌、中和毒素的作用，还有具有抗菌作用及抗霉作用，可以治 疗因水疱所引起的白癣菌，芦荟熊果甙具有抗溃疡的药用功能。 2 、糖类 这里是指芦荟所含的葡萄糖、甘露糖以及由它们组成的多糖。芦荟叶肉中的粘液主 要成份是甘露聚糖，这是一种线性多糖聚合物，不同种的芦荟所含葡萄糖和甘露糖的比 例不同，但葡萄糖和甘露糖都连接成线性聚合物，此外，也发现在一些芦荟品种的叶肉 汁液中含有少量的阿拉伯糖和鼠李糖。芦荟多糖对于癌症和爱滋病的防治有良好作用。 芦荟甘露聚糖具有抗肿瘤的作用。芦荟多糖在提高人类免疫力方面的作用最近引起了人 们极大的重视。 3 、氨基酸 芦荟含有丰富的精氨酸、天冬氨酸和谷氨酸等，8 种人体所必需且不能被人体自身 合成的必需氨基酸在芦荟的新鲜叶汁中均有一定含量。 4 、脂类及有机酸 芦荟中脂类成份有：类异戊二烯、烷烃、脂肪酸及甾醇类物质。芦荟中已知的有机 酸包括琥珀酸、苹果酸、乳酸等。芦荟中的有机酸含量随季节变化而变化，夏季时的有 机酸含量有普遍增高的趋势。 5 、矿物质 芦荟中有几十种矿物质元素，包括硅、铝、镁、钙、锰、钴、钛、铬、铜、磷、钠、 锌、镍、钒和银等，不同产地来源的芦荟，所含的矿物质的量也不尽相同。 6 、酶及其它成份 目前，己从芦荟叶汁中检出的酶有淀粉酶、纤维素酶、过氧化酶、脂肪酶、氧化酶、 碱性磷酸酯酶、蒜氨酸酶等。日本添田百枝博士发现，在日本木立芦荟中除酚类化合物 和多糖外，尚有三种耐热、耐酸和耐碱的化学成分：( 1 ) a l o m i c i n ( 阿劳米嗪) 具有解 毒、抗肿瘤，可抑制引起癌症的病毒繁殖因子，同时对细菌分泌的毒素有解毒作用。( 2 ) a l o c u l c i n ( 阿劳埃乌罗辛) 对烫、烧伤和溃疡十分有效。( 3 ) a l o e t i n ( 阿劳埃汀) 具有解 毒、抗菌和抗霉的作用，可抑制病原细菌的繁殖，也能杀死病原菌和霉菌。 第一章绪论 芦荟成份中最引起人们注意的是a l o c t i na 、b ，根据研究报告显示，a l o c t i l l a 有抗 癌作用，a l o c t i n b 有降低血糖作用。 1 2 芦荟有效成分的提取、分离及提纯 1 2 1 提取 对于芦荟有效成分的研究方法，首先是必须对其中有效成分进行提取，然后将其从 复杂的物质中分离提纯出来，并研究其结构、药效，阐明其构效关系。 提取是从药材原料中分离有效成份的单元操作，它直接关系到产品有效成份的含 量。提取方法的不同，会影响到产成品中有效成份的含量：不同提取工艺也会影响中药 制剂有效成份的含量，提取条件可以从提取方法和提取工艺这两个方面加以考虑p j 。常 用的提取方法有水提法，有机溶剂提取，酸性、碱性有机溶剂提取，水蒸汽蒸馏，酶解 或抑制酶解，化学处理和升华法等( 4 】。但通常采用的都是前两种方法，即水提法和有机 溶剂提取法，其他方法的应用范围非常有限。根据提取工艺的不同，水提法又可分为煎 提、浸提和渗漉。选择适当的溶剂对中药有效成分的提取是很重要的，因为适宜的溶剂 溶出的有效成分较多，无效的杂质较少。最常用的溶剂是水和乙醇，由于水的极性大， 对大多数的化学成分有强的溶解能力，所以水提物所含成分多，杂质含量高；乙醇在中 药有效成分提取中的应用仅次于水，乙醇具有适宜的极性，可以与水以任意比混合而改 变溶剂的极性，而且乙醇的沸点低，可以反复回收利用。植物药的化学成分大致可分为 亲脂性成分、亲水性成分和中等极性成分，常用中药的有效成分大多属于中等极性成分， 更适于用乙醇溶液进行提取。用乙醇提取的另一个优点是提取液不会霉变。随着科技的 发展，许多新的提取技术也被引入到中药领域。如超声提取法、超临界流体萃取法以及 将整体药物研究法与分子药物研究法相结合的半仿生提取法【5 】。 超声波提取技术是指以超声波辐射压强产生的振动效应、空化效应和热效应，引起 机械搅拌、加速扩散溶解的一种新型提取方法【“。具有空化、机械振动、乳化、扩散、 击碎等多级效应。这些效应对植物药材的细胞有破坏作用，使其溶媒渗透到药材的细胞 中，使药材中的化学成分溶于溶媒之中，增加有效成分的提取率。超声法具有实验设备 简单，操作方便，与常规提取法相比，提取时间短，产率高，无需加热等优点1 7 】。 在芦荟活性成分的提取方面，国内外的研究者进行了大量的研究工作，取得了不少 可贵的研究成果和经验。传统的芦荟有效成分提取工艺是用煎煮的手段从鲜芦荟叶片中 得到浸膏，但这种方法对芦荟有效成分的破坏很大，长时间的加热会使它们失去原有的 药理生理活性俐。鉴于传统提取工艺太粗糙落后，c o b b l e 和c o a s t s 相继提出了热处理法， 即将芦荟鲜叶洗净磨碎，搅成匀浆，在加热的情况下加入抗氧化剂、防腐剂、稳定剂等 物质。热处理法在定程度上提高了芦荟活性成分的含量和品质，但是得到的产品稳定 性不好。后来m c a 舳l i e y 和c o a t s 各自提出了冷处理方法，m c a 腿1 1 e y 的方法是将芦荟叶去 江南大学硕上学位论文 皮，磨成浆，去纤维素，醇沉，离心过滤，再冷冻干燥等。而c o a t s 也采用m c a n a l i e y 的 方法的步骤，只是以芦荟整叶为原料，因而得到的活性成分种类更多。由于冷处理法可 以很好地保留芦荟有效成分的活性，使其成为后人进行提取和分离提纯所遵循的一条基 本原则。目前，对芦荟有效成分的提取通常都是将芦荟整叶压榨取汁，然后用冷冻干燥 处理成芦荟粉末，再用不同的方法进行分离提纯一j 。 1 2 2 分离和提纯 芦荟的某些药理生理活性是基于多种组分的协同作用，起主要作用的只是其中的某 一种或某一类，而其它的组分只是起增效的作用，所以要探索具有药理活性的物质，就 必须对芦荟化学成分进行分离提纯。由于芦荟化学成分的多样性、复杂性以及众多化学 成分的性质相近，因而分离难度较大，经典的分离方法，如有机溶剂分级沉淀法、有机 溶剂萃取法等很难分离得到纯净的物质。现代分离技术，如膜技术 10 1 、色谱方法、电 泳法等的出现，使得芦荟有效成分的深度分离成为可能，如w e n 2w c 】等利用毛细管 电泳法和高效液相色谱法以碳酸钠一乙腈缓冲溶液和含有磷酸二氢钾和甲醇的线性梯 度溶液为流动相分离并鉴定了1 2 种葸醌类化合物。谢光麟【l2 j 等用凝胶色谱柱以7 0 的乙 醇溶液为流动相分离得到蒽的衍生物。l e ek y i l 副等利用柱色谱和薄层色谱联用的方法 从巴巴多斯芦荟的甲醇提取液中分离得到一种具有抗氧化性的化合物，并用反相高效液 相色谱和质谱鉴定了它的结构。s a l e e m 一“】等用化学沉淀法和真空流体色谱法从巴巴 多斯芦荟根的甲醇提取液中分离出一种物质，并用二维质谱证明其结构是双苯并吡哺 ( b i s b e n z o p y r a n ) 。 对于芦荟体内的生物大分子化合物如多糖和酶类的分离，普遍采用的是凝胶色谱 法。如o i u z h 等通过纤维素酶酶解、透析、乙醇分步沉淀、凝胶色谱法从巴巴多斯 芦荟中分离纯化得到一种具有抗辐射功效的多糖。s a b e hf 等用离子交换色谱和凝胶 过滤色谱分离纯化得到谷一胱甘肽过氧化物酶。y a 垂7 】等用以d e a e s e p h a d e x a 一2 6 、 s e p h a r o s e 6b 和s e p h a d e x g 5 0 为填料的凝胶过滤色谱制备得到糖蛋白和中性多糖等多 种芦荟组分。 随着分离和精制技术的发展，近年来出现了许多新的分离和精制方法，如柱色谱法、 絮凝沉淀法，膜分离法、高速离心法，大孔树脂吸附法、分子蒸馏法及后来发展起来的 低压快速色谱、逆流色谱( c c ) 、气相色谱( g c ) 、高效液相色谱( h p l c ) 、离心色谱、毛 细管电泳( c e ) 、超 临界流体萃取法( s f e ) 、双水相技术。这些新技术的出现，极大地推 动了分离科学的发展，倍受各行业人士的欢迎。 常规的柱色谱法具有设备简单、手续快捷，可用于制备、分离效率较高且易于控制 等优点，在天然产物的分离分析中有非常广泛的应用。在柱色谱分离中，天然产物的分 离分析过去广泛应用的有硅胶、氧化铝以及用硅胶为基质的键合相等作填料。硅胶等作 为经典的分离填料，在天然产物的分离中有广泛的应用，但是由于它的强吸附性使许多 化合物的色谱峰有严重的拖尾现象，影响了分离纯度，而且一些化合物会被保留在柱上 第一章绪论 小易被洗脱f 来：而高分子材料大孔吸附树脂具有适应性强、应用范幽广、吸附选择性 好、稳定性高等优点，可以有效地吸附具有不同化学性质的各类化合物，因而在中草药 有效成分的提取分离中有广泛的应用。 1 3 芦荟甙简介 1 3 1 中文名称 芦荟甙英文名称为a l o i n ，别名为芦荟甙或芦荟素( b a r b a l o i n ) ，本文统一称为芦荟 甙( a i o i n ) 。 1 3 2 成分分类 由葸的衍生物与糖结合的甙叫做蒽甙( a i l t h r a9 1 y c o s i d e s ) 。凡具有如下基本结构的成 分称蒽醌类。中药中存在的葸醌衍生物都是羟基蒽醌和它们的甙。大多数的蒽醌甙是由 葸醌的羟基与糖缩合而成。也有少数是糖与蒽醌的碳原子以共 价键直接连结而成。葸醌的羟基在同1 个苯核上时，称为茜草 素型蒽醌，主要分布于茜草科茜草属r u b i a 植物中。如果羟基 在葸醌的2 个苯环上，称大黄型蒽醌，主要有芦荟大黄素 ( a l o e e m o d i n ) 、大黄酸( r h e i n ) 、大黄素( e m o d i m ) 、大黄酚 ( c h r y s o p h a l l 0 1 ) 、大黄素甲醚( p h y s c i o n ) 等，具抗菌、抑制 肿瘤、泻下作用。 芦荟中葸醌甙的成分比较复杂，糖可以与蒽醌或葸酮的不同位置的羟基缩合，大都 是一个糖分子与一个羟基缩合，形成单糖甙( m o n o g l y c o s i d e ) ，少数是2 个糖分子与一 个羟基缩合，形成双糖甙( d 叫y c o s i d e ) 。然而，与普通糖分子和羟基缩合形成的甙不 同，芦荟甙是糖分子与蒽酮1 0 位上的碳原子直接连接形成的甙，称c 甙( c g l y c o s i d e ) 。 1 3 3 化学性质 芦荟甙结构式为 分子式为c 2 1 h 2 2 0 9 ，分子量4 l8 3 9 。 c h 2 0 h 0 i j 江南大学硕士学位论文 芦荟甙易溶于甲醇、乙醇中，在热水中也可溶解，在冷水中溶解性较差，几乎不溶 于苯、乙醚、氯仿等非极性溶剂。芦荟甙化学性质比较稳定，只有经过水解除去糖后才 易被氧化。芦荟甙有荧光反应，而且在不同的p h 值下会出现不同的荧光。 游离蒽醌与结合蒽醌因都含酚羟基所以具一定的酸性，能与不同的碱形成类盐物， 所以在碱性溶液中比在中性的有机溶媒中溶解度大得多，但酸性大小随酚羟基的数目及 位置不同而不同，酸性由强到弱的顺序是： 一c 0 0 h 2 个以上p 一酚羟基 1 个d 一酚羟基 2 个以上d 一酚羟基 芦荟甙存在两种同分异构体a 和b ，两者的差异在于葡萄糖基团在葸酮基的位置 不同( 两者的葡萄糖基都在1 0 位的碳上发生取代，芦荟甙a 分子具有反式结构，芦荟 甙b 分子具有顺式结构) ，而且两者组成的比例因使用的提取方法不同易发生变化。同 分异构体a 更具有实用价值。 1 3 4 物理性质 柠檬黄结晶，熔点1 4 8 1 4 9 ，在室温下存放快速形成芦荟甙一水化合物结晶体， 熔点变为7 0 8 0 。具升华性，常压下加热即可升华，其还原型产物在加热升华过程 中易氧化成相应的蒽醌类成分。 1 - 3 5 药理作用 a 具有健胃，泻下作用 芦荟大黄素甙( a l o i n ) 这些蒽醌甙要在肠管中放出大黄素等才能发挥刺激性泻下 作用。动物口服可放泻，其泻下的主要作用部位在大肠，对离体小肠无促进蠕动作用。 给犬注射芦荟提取物，适当剂量可增加小肠液的分泌，并增加脂肪酶的活性，有时也能 增加二肽酶的活性，剂量过高反而有抑制作用，由于各种芦荟中所含有效成分的量不一， 故有人建议芦荟作为泻药，人兽均可使用。 b 抗过敏【2 l 】 a l o i n 能抑制组胺的游离，对治疗气喘、过敏性鼻炎、花粉过敏症有着良好的效果。 c 排毒吲 a l o i n 具有很强的渗透力，可以深入微循环系统和血液中，清除深层毒素。能帮助 排出人体内的污物，净化血液，软化血管，降低血压和血液的浓度，防止动脉硬化和脑 溢血的发生。、 d 防紫外线【2 3 】 芦荟甙可强烈吸收3 2 0 3 8 0 r 1 1 1 1 范围内的紫外线，并有保湿、调理皮肤的作用，如 与硅油共用，能在皮肤外形成吸附性覆层，不易流失，抗晒效果好。 1 3 6 成分来源及分布 根据现有的研究结果，其中重要的葸醌类化合物从已有的报道分析，芦荟所含的葸 6 第一章绪论 醌类化合物主要含在叶中，在根中也发现含此类物质，但含量仅为o 0 1 m g g 组织鲜重。 也有报道指出，在芦荟花的花瓣和花序轴中检测到了葸醌类物质( s i g 【e r 和r a u w a l d ， 1 9 9 4 ) 。其中，以芦荟甙及高那特芦荟甙最为重要，它们是医药及化妆品的天然原料 ( l e u n g ，1 9 7 7 ：g r o o m & r e y n o l d ，1 9 8 7 ) 。在a v e r a 叶中，葸醌类化合物主要存在于 绿色组织的渗出物中，而在凝胶中几乎检测不到芦荟甙( g r i n d l a y 和r e y n o l d ，1 9 8 6 ) 。 r e y n o 】d s 等( 1 9 9 6 ) 也认为芦荟甙和高那特芦荟甙主要分布在绿色组织中，其含量比凝 胶中要高1 2 6 3 倍，并进一步指出，这两种蒽醌类物质在幼叶的顶端含量最高，沿着 向基方向而降低。c h a u s e 卜v o l f s o n 和g u t e r n l a n ( 1 9 9 6 ，1 9 9 7 ，1 9 9 9 ) 以及g u t e n i l a j l 和 c h a u s e 卜v o i f s o n ( 2 0 0 0 ) 的研究结果表明，在a b o r e s c e n s 和a m u t a b i l s 等植物体的叶 中，葸醌类物质的含量和季节、叶位、同一叶的不同部位、同一部位的不同轴面和不同 位置都存在差别且有一定的规律。有意思的是这两种物质在多数情况下是相互排斥的， 一般不会同时存在在同一种植物体内，只有少数几个种是例外。如：a m u t a b i l i s ， a e l g o n i c a ( r e y n o l d s 和n i c h 0 1 1 s ，1 9 8 6 ) 。r e y n o l d s ( 1 9 9 0 ) 报道，在他研究的芦荟属 植物中，芦荟甙的含量在所有的个体中是比较稳定的。但相比而言，似乎高那特芦荟甙 的存在更具有分类学意义( b e a m o u n t 等，1 9 8 4 ；g r o o m 和r e y n o l d s ，1 9 8 7 ) 【2 4 l 。 1 3 7 常用的鉴别反应 a 与碱的显色反应 羟基葸醌类能溶解于碱溶液中，而显红色或紫红色，加酸后颜色消失，若再加碱又 显红色。葸酚、蒽酮、二葸酮类必须被氧化成蒽醌后，才会呈阳性反应。 由于游离葸醌羟基的位置不同，产生的颜色不同，例如有两个互为邻位酚羟基的l ， 2 一二羟基葸醌显紫色，1 ，2 ，4 三羟基蒽醌显紫红色；互为对位的一酚羟基( 1 ，4 一二羟 基葸醌显紫色，1 ，4 ，5 ，8 一四羟基葸醌显蓝色) ，凡是葸醌环的两侧各有一个a 一羟基 或此旺一羟基只有间位羟基，如1 ，8 二羟基葸醌显红色( 芦荟甙就属此类) ，1 ，3 ，8 一 三羟基蒽醌显橙红色。蒽醌母核上各有一个或d 羟基的，如1 一羟基蒽醌、2 一羟基蒽醌 显橙红色，可利用这种性质来定性和定量。 b b o m t r a g e r s 反应 取样品粉末少许于试管中，加碱液数毫升，振摇后过滤，得红色的滤液，加盐酸酸 化后，溶液转为黄色，加乙醚2 m l ，振摇后静置分层，乙醚层显黄色，分取醚层于另 一试管中，加碱液振摇，水层显红色，显示羟基葸醌类成分存在。 c 与醋酸镁反应 芦荟甙能与0 5 醋酸镁( m g a 0 2 ) 的醇溶液生成稳定的橙红色络合物。取样品粉 末的乙醇浸出液于试管中，加入醋酸镁甲醇液，加热片刻，即可显色。此反应也可在滤 纸上进行，即将生药的乙醇浸出液滴于滤纸上，干后喷雾醋酸镁甲醇液，加热片刻即显 色。以生药中羟基蒽醌为例，反应如下： 江南大学硕二 学位论文 o a - 疆基荩醌 蒽醣镁结台物( 嶝卧 1 4 国内外研究现状 1 4 1 国外芦荟研究进展 美国、日本、韩国及欧洲一些国家于2 0 世纪7 0 年代就相继掀起了“芦荟热”，研 究和开发了系列芦荟产品，其主要产品多为化妆品、日用化工产品、营养保健品、医药 产品及芦荟原料等。美国是当今世界上芦荟产业最发达的国家之一，美国国际芦荟协会 于1 9 8 1 年1 月正式诞生，简称i a s c ( i n t e m a t i o 衄l a i o es c i e n c e c o u n c i l ) ，1 9 8 7 年日本也 成立了跨行业芦荟协会【2 3 】。这些组织的成立都为芦荟产业的发展创造了良好的社会环 境。目前，国外的芦荟产业发展的十分迅速，国外芦荟的开发机制已经比较完善，社会 性的开发体系已经形成。具有广泛适用性的初级产品开发已趋完备，并己逐渐转向科技 含量高和附加值较高的芦荟制品，如具有特效功能的化妆品和抗癌药 2 ”、预防爱滋病 药以及治疗糖尿病、心脏病等药物的开发研究。 现阶段，具有广泛适用性的芦荟初级产品的开发日趋完备。日本在这方面开发出的 产品有化妆品、药品、保健品、芦荟茶、芦荟汁、芦荟果汁、芦荟面点、芦荟三明治、 芦荟酒、芦荟鱼片、芦荟炒牛肉等。而且，芦荟全叶产品的开发受到更多的重视。美国 开发出的产品主要有全叶芦荟胶囊、全叶芦荟汁等。 1 4 2 国内研究现状 我国的芦荟产业起步比较晚，于8 0 年代末或9 0 年代初才算正式起步，远落后于美 国、日本等发达国家，而且开发出来的芦荟产品大多属于初级产品，主要用于化妆品、 日用品和保健食品等方面，科技含量不高，附加值低【2 “。 国家对这产业的发展十分重视，于1 9 9 6 年和1 9 9 8 年先后两次召开芦荟产业发展 研讨会，在海南还召开了国际研讨会，并成立了华夏芦荟研究会。有专家预测，在中国 这样庞大的消费市场环境下，在未来的五到七年内芦荟产业的规模将达到几十亿元。这 一预测为我国的芦荟产业的发展注入了新的希望f z ”。 p 一 第一章绪论 1 5 本课题的研究目的及研究方法的建立 本课题的研究目的就是为了提高芦荟的综合利用价值，探索快速检测以及提取、分 离、纯化芦荟皮粉中芦荟甙的方法，并对芦荟甙在化妆品中的应用进行初步探讨。 目前，国内对芦荟甙的研究主要限于对其检测方法的研究，本课题将对不同的芦荟 甙检测方法进行研究和比较，以建立一种准确度较高，又简便可行的检测方法。本课题 所建立的紫外分光光度法是通过研究芦荟甙与醋酸镁的特征反应，并比较提取液及其与 醋酸镁反应液两者吸收峰发生的偏移，进而建立的一种快速检测芦荟甙含量的方法。 在提取方法的选择上，现采用的提取方法有：有机溶剂提取法、索氏提取法、超声 波提取法及微波法。在现有实验室条件下，前三种方法比较方便可行，因此本课题选择 这三种方法进行提取，对比其结果，选择最佳的提取方法，再对此种方法进行正交实验， 选择此方法的最佳实验条件。 在对芦荟甙功能性质方面的研究还比较缺乏，很多功效的研究都是基于对蒽醌类物 质总功效的研究，而芦荟甙是蒽醌类物质的代表，也是芦荟葸醌类物质的主要成分，所 以把功效归功于芦荟甙，要验证芦荟甙的具体功效也需要对芦荟甙进行进一步分离纯 化。本课题将采用柱色谱法对芦荟甙进行分离分析，首次选用大孔吸附树脂为固定相对 其进行分离纯化，并对其吸附解析芦荟甙的性能作详细研究，后再选择硅胶柱对其进行 进一步纯化。 0 本课题将在对芦荟甙进行分离纯化后，将其提取物用于制备防晒保湿化妆品，对芦 荟甙的吸收紫外线功能及保湿功能进行初步探讨，为芦荟甙用于高档化妆品奠定一定的 理论基础。 江南大学硕_ ：学位论文 2 1 引言 第二章芦荟甙提取方法的研究 芦荟甙的提取包括浸出、澄清、过滤和蒸发等许多单元操作。浸出是其中很重要的 单元操作，是提取芦荟甙的起点。浸出工艺的好坏直接关系到中药芦荟及芦荟制品中芦 荟甙含量的测定结果的准确性和提取芦荟甙单体活性成分的产率。芦荟甙为含甙的葸醌 类化合物，可溶于甲醇、乙醇等亲水溶剂中而被提出。现采用的提取方法有：有机溶剂 提取法、索氏提取法、超声波提取法、微波法及膜分离方法。 常用芦荟甙有机溶剂提取法主要有浸渍法和渗漉法。浸渍法比较简单，将一定粒度 的样品放入适当容器中，加入溶剂( 以能浸透样品稍过量为度) ，定时振摇或搅拌，然 后静置一目以上，过滤，残余物再加入溶剂浸提，如此三次。第二、三次浸渍时间可以 适当缩短。最后合并提取液，浓缩便得到芦荟甙提取物。此法不需要加热( 必要时温热) ， 但提取时间长，效率不高。渗漉法是将适当粒度的样品用溶剂润湿膨胀后装入渗漉筒中， 然后不断添加新溶剂。待浸出有效成分后，自渗漉筒出口处收集提取液。由于此方法能 随时保持一定浓度差，故提取效率较高，浸出液也比较澄清，但溶剂消耗大，耗费时问 长【2 8 】。 索氏提取法即连续回流提取法。用滤纸将适当粒度的样品卷成筒状，放入索氏提取 器中，在圆底烧瓶中加入适量溶剂，于水浴上加热，连续提取。此方法溶剂用量少，且 能使样品不断地与新鲜溶剂接触，故提取效率高，但提取液受热时间长，容易使芦荟甙 分解。 超声波是一种高频机械波，频率范围在1 5 6 0 k h z 的超声波常被用于过程强化和 引发化学反应。超声场主要通过超声空化向体系提供能量，瞬问空化可实现5 0 0 0 的 高温和5 0 m p a 的局部高压。超声波在有机物降解和天然物有效成分提取等方面已有了 一定的应用。超声波提取速度快，收率有可能大大超过索氏提取法，因此，可用于中药 芦荟及芦荟制品中芦荟甙的提取。 本文对浸渍泫、连续回流法和超声波提取法三种方法进行研究对比，选取最佳提取 方法，并采用正交实验，确定此最佳提取方法的最佳实验条件。 2 2 实验试剂和仪器 2 2 1 原料与试剂 芦荟叶干皮粉 无水乙醇分析纯 江大荃馨食品科技发展有限公司 国药集团化学试剂有限公司 第二章芦荟甙提取方法的研究 无水甲醇分析纯 浓盐酸分析纯 氢氧化钠分析纯 乙酸镁 三氯化铁分析纯 四氯化碳分析纯 芦荟甙标准品 2 2 2 仪器设备 分光光度计w f j 2 0 0 0 型 电子天平 超声波细胞粉碎机 升降恒温水浴锅w 5 0 l 型 旋转蒸发器 循环水真空泵 数显恒温水浴锅h h 一2 2 - 3 实验方法 困药集团化学试剂有限公司 国药集团化学试剂有限公司 国药集团化学试剂有限公司 泗联化工厂 国药集团化学试剂有限公司 国药集团化学试剂有限公司 中国药品生物制品检定所 尤尼卡( 上海) 仪器有限公司 上海天平仪器厂 宁波科生仪器厂 上海申顺生物科技有限公司 上海申顺生物科技有限公司 站街光亚仪器厂 荣华仪器制造有限公司 2 3 1 浸渍法 将芦荟皮粉1 。o g 左右装入5 0 m l 烧杯中，加入水2 0 m l ，浸渍，以溶出其中成分的 方法，提取时间1 2 h 。按照中华人民共和国药典2 0 0 0 年版第一部中芦荟甙检测方法进 行检测【2 9 】。 2 3 2 连续回流法 称取芦荟皮粉2 o g 左右，装入索氏抽提装置用无水乙醇加热回流提取，保持沸腾 约8 小时放冷过滤，滤液定容至5 0 m l ，按照中华人民共和国药典2 0 0 0 年版第一部中 芦荟甙检测方法进行检测【2 9 1 。 2 3 3 超声波提取法 称取芦荟皮粉1 0 9 左右，用6 0 乙醇2 0 m l 溶解于5 0 m l 烧杯中，超声波细胞粉 碎机上，输出功率1 8 0 w ，超声3 0 m i n ，过滤，滤液定容至5 0 m l ，按照中华人民共和 国药典2 0 0 0 年版第一部中芦荟甙检测方法进行检测【2 9 】。 2 3 4 药典法检测 精密移取芦荟甙提取液1 0 m l ，至平底烧瓶中，置旋转蒸发器上蒸干，加入去离子 水1 0 m l ，继续加入6 0 三氯化铁溶液l m l 与盐酸6 m l 于平底烧瓶中，置水浴中加 江南大学硕士学位论文 热回流4 小时，放冷，移至分液漏斗中，用l m o l l 氢氧化钠液4 m l 和水4 m l ，依次 洗涤烧瓶，洗液并入分液漏斗中，用四氯化碳提取3 次，每次2 0 m l ，合并四氯化碳液， 用水洗涤2 次，每次1 0 m l ，弃去水液，提取液置1 0 0 m l 量瓶中，加四氯化碳稀释至 刻度，摇匀，精密移取1 0 m l ，置旋转蒸发器上蒸干，精密加入0 5 醋酸镁甲醇溶液 1 0 m l 使溶解，照分光光度法，在5 1 2 m 的波长处测定吸收度，按c 2 i h 2 2 0 9 的吸收系 数( e l c m l ) 2 4 0 计算i “j 。 c = 爿1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 01 0 0 0 爿 2 4 0 1 0 0 1 0 1 0 m2 4 埘 c ：每克芦荟皮粉中芦荟甙的含量，单位：m g ； a ：5 1 2 n m 处吸光度； m ：芦荟皮粉的重量，单位g 。 2 4 结果与讨论 2 4 1 提取方法的确定 用三种不同的提取方法来考察芦荟甙的提取率，结果如表2 1 所示。 表2 1 不同提取方法的比较 t a b 2 一lc o m p a r i s o nb e t w nd i 仃e r e te i t n c t e dm e t h o d s 由表2 1 可看出：浸提法比较简单易行，但浸出率较差，耗时较长，用水为溶剂， 其提取液易于发霉变质须注意加入适当的防腐剂。连续回流法提取效率较冷浸法高， 也是提取芦荟甙的传统方法，在大量生产中多采用连续提取法。超声波提取法芦荟甙 提取率最高。分析其原因应是因为超声波是一种高频机械波，可产生强烈振动、高速度、 强烈的空化效应、搅拌作用，因此能破坏植物药材的细胞，使溶媒能渗透到药材细胞中， 从而加速药材中的有效成分溶解于溶媒中，故可提高有效成分的提出率。另外，超声波 提取法速度快，有利于提高产量，综合考虑，本文确定采用超声波提取法来提取芦荟甙。 不过，目前由于超声波发生器工作噪音比较大，需要注意防护工作 3 0 1 【3 l 】。 2 4 2 超声波提取条件的确定 在超声波提取芦荟甙中，提取时间，有机溶剂的选择，超声波的功率，料液比，提 取温度等因素都会对提取率有比较大的影响。本实验设计了单因素实验，确定了对芦荟 皮粉中芦荟甙最佳提取条件。同时进行正交实验，从而确定芦荟甙提取影响较大的因素。 a 乙醇浓度对提取率的影响 第一章芦荟甙提取方法的研究 称取芦荟皮粉约1 0 0 9 ，分别用4 0 ，6 0 ，8 0 ，9 5 浓度的乙醇2