（化学工程专业论文）大枣多糖铁Ⅲ复合物的合成研究.pdf

摘要 由于大枣多糖本身具有多种生物活性，与金属离子结合不仅能够给机体提供安全无 毒的微量元素，同时也能发挥大枣多糖自身的药用价值，具有更强的生物活性。本文利 用陕北丰富的大枣资源，从大枣中提取多糖，与氯化铁反应合成一种新的补铁剂大 枣多糖铁( i i i ) 复合物。 首先，实验中用两种不同的合成工艺研究大枣多糖铁复合物的制备。以铁含量为主 要指标，兼顾考虑产量，分析了柠檬酸钠、溶剂、温度、p h 、碳酸钠、氯化铁加入量等 因素对反应的影响。并在单因素实验的基础上，选取温度、p h 、柠檬酸钠和氯化铁的加 入量四个因素进行了三水平的正交实验，优化出合成大枣多糖铁的最佳工艺条件。并对 两种合成工艺进行了比较，发现在传统工艺上进行改进的工艺制备的多糖铁的铁含量和 产量均较高。大枣多糖铁的铁含量用邻菲哕啉紫外分光光度法进行测定，最高铁含量可 达2 8 3 。 其次，对大枣多糖铁的物化性质进行了研究。该复合物稳定性好，易溶于水，水溶 液中不存在游离的f e ”；在p h3 - - 1 2 范围内具有很好的稳定性；该复合物中的f e ( i i i ) 在 2 5h 内可以被抗坏血酸完全还原成能被人体吸收的f e ( i i ) 。 。 最后，通过紫外光谱、红外光谱和穆斯堡尔谱对其结构进行鉴定，检测结果显示工 艺条件的不同只改变了铁的含量，并没有改变多糖铁的结构，其铁的结构是一致的。铁 均以聚合的b f e o o h 铁核结构存在于大枣多糖铁中，其立体结构为八面体结构。 实验表明，大枣多糖与金属铁离子结合形成了稳定的复合物，可以作为一种新型的 口服补铁药或者食品添加剂来提供铁。 关键词 大枣多糖铁，补铁剂，紫外可见光谱，红外光谱，穆斯堡尔谱 a b s t r a c t t h ea i mo ft h i sw o r kw a st os y n t h e s i z ej u j u b ep o l y s a c c h a r i d e - i r o nc o m p l e x ( j p i c ) i n t h i sp a p e r , j u j u b ep o l y s a c c h a r i d e - i r o nc o m p l e x ( j p i c ) w a so b t a i n e db yt h er e a c t i o no f j u j u b ep o l y s a c c h a r i d ew i t hf e r r i cc h l o r i d eu n d e rt h ea l k a l i n ec o n d i t i o n i nr e s p e c tt h a tj u j u b e p o l y s a c c h a r i d eh a sb i o l o g i c a la c t i v i t ya n dt h ea b i l i t yt oc o m b i n ew i t hm e t a li o n s ，s oj p i cw i l l b eas a f ei r o na g e n tf o rt h eb o d y f i r s t l y , t w od i f f e r e n ts y n t h e s i so fs y s t e m a t i cw e r es t u d i e d i tw a st oa n a l y s et h ef a c t o r s e f f e c to nt h er e a c t i o ni nt h eb a s i so fs i n g l ef a c t o re x p e r i m e n t ，s u c ha s - s o d i u mc i t r a t e ，s o l v e n t ， t e m p e r a t u r e ，p h ，s o d i u mc a r b o n a t ea n dt h ea m o u n to ff e r r i cc h l o r i d e t h e n ，b ym a k i n gt h e c o n t e n to fi r o ni nj p i c ，t h eb e s tr e a c t i o nc o n d i t i o nw a sf o u n da c c o r d i n gt ot h er e s u l to f o r t h o g o n a lt e s t c o m p a r e dt h et w od i f f e r e n ts y n t h e s i sp r o c e s s e s ，i tw a sf o u n dt h a to n eo ft h e p r o c e s s e si sl a r g e rb e t t e rt h a nt h eo t h e nt h e c o n t e n to fi r o ni nj p i ci s2 8 3 b yt h em e t h o do f u v s e c o n d l y , p h y s i c o - c h e m i c a lp r o p e r t yw a ss t u d i e di nt h ep a p e r t h er e s u l t ss h o wt h a t j p i ci sak i n do fw a t e rs o l u b l ep o l y s a c c h a r i d ei r o nc o m p l e xa n da ne x c e l l e n ts t a b i l i t ya tt h e p hf r o m3t o12 t h e r ei sn of r e ef e 3 + i nt h ew a t e rs o l u b l e a n dt h es t u d yp r o v e dt h a tf e ( i i i ) c a nb ed e o x i d i z e dt of e ( i i ) w h i c hc a nb ea b s o r b e db yb o d yw i t ht h ep r e s e n c eo fa s c o r b i c a c i di n2 5 h l a s t l y , t h es t r u c t u r ew a sc h a r a c t e r i z e db yu l t r a v i o l e t v i s i b l ea b s o r p t i o ns p e c t r a ( o v ) ， i n f r a r e ds p e c t r o s c o p y ( r r ) a n dm o s s b a u e rs p e c t r o s c o p y t h er e s u l t ss h o wt h a tt h es t r u c t u r e o ft h et w ok i n d so fj p i ct h a tw e r eo b t a i n e db yt h et w od i f f e r e n ts y n t h e s i sp r o c e s s e sw a st h e s a m es t r u c t u r e t h et w oc o m p l e x e sh a v eb e e nf o u n dt oh a v et h es t r u c t u r eo f 阻e o o ha n d t h ec o m p l e x i n gb o n d sw h i c ha r eh y d r o x i d er a d i c a la n dc a r b o x y l a n dt h es t e r e o s c o p i c s t r u c t u r ei so c t a h e d r o n t h er e s u l t so fe x p e r i m e n ts u g g e s tt h ee m p l o y m e n to ft h ec o m p l e xi nt h eo r a lt r e a t m e n t o fi r o nd e f i c i e n c ya n a e m i ao ra ss u p p l e m e n to fi r o ni nf o o d s k e y w o r d s j u j u b ep o l y s a c c h a r i d e i r o nc o m p l e x ，i r o na g e n t ，u v ，i r ，m o s s b a u e rs p e c t r o s c o p y i i 西北大学学位论文知识产权声明书 本人完全了解西北大学关于收集、保存、使用学位论文的规定。学校 有权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。本人允许 论文被查阅和借阅。本人授权西北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。同时授权中国科学技术信息研究所等机构将本学位论 文收录到中国学位论文全文数据库或其它相关数据库。 保密论文待解密后适用本声明。 学位论文作者签名：至生指导教师签名： 7 年6 月2 日 愎届 1 年占月2 日 西北大学学位论文独创性声明 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。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 本论文不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西 北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 = 思。 学位论文作者签名： z 花 训7 年月2 日 西北大学硕上学位论文 1 1 大枣的分布及应用 第一章综述弟一早综尬 大枣又名红枣、干枣、枣子，为鼠李科枣属植物枣z i z y p h u s j u j u b am i l l 的成熟果实， 与桃、李、栗、杏并称为古代五果。枣是我国特有的功能性食品资源，枣富含蛋白质、 脂肪、糖类、胡萝卜素、b 族维生素、维生素c 、维生素p 以及钙、磷、铁和环磷酸腺 苷等营养成分。其中维生素c 的含量在果品中名列前茅，有维生素王之美称。中国自古 以来，对大枣极为珍视，列为“五果 之首，是我国人民的传统果品，于神农本草 经中列为上品，历代本草中均有收载。 枣树是我国特有的最古老的果树之一，有3 0 0 0 多年的栽培历史，原产我国华北、 西北一带，这些地方，至今还生长着很多枣树的野生种酸枣。目前，我国枣的分布 已遍及黄河两岸，大江南北，尤以河北、陕西、山东、山西、河南产量最多，约占全国 总产量的9 0 以上。经过历代劳动人民的辛勤培育，长期驯化，枣树品种不断增加，而 今，枣树品种已达3 0 0 - 4 0 0 种以上【1 】。 近年来，枣树成为黄河中下游流域退耕还林和发展经济林果的主要树种之一，据资 料表明，1 9 7 8 年我国枣树栽培面积仅为2 2 6 万k m 2 ，1 9 9 7 年已达6 5 万k m 2 ，发展速度 非常快。陕西省作为我国五大产枣省之一，其红枣的主产区位于陕北黄河沿岸和关中渭 河、泾河流域。据陕西省果业发展统计公报报道，至2 0 0 6 年，全省枣树种植面积有1 2 2 8 2 千公顷，增长了4 9 ，鲜枣产量达2 8 0 9 万吨，增长了4 9 2 ，红枣亩产量4 3 2 公斤， 增长3 0 3 。陕西省形成工业化生产的大枣产业加工企业5 9 个，大枣季节加工点1 0 0 0 多个，年加工能力达4 万多吨【2 1 。但由于种种原因，销售不畅，加之仅供食用，经济效 益低下，未能使以大枣为唯一经济来源的广大果农摆脱贫困。所以，对大枣进行深加工， 提高其品味和附加值同益受到关注。 1 1 1 大枣在医药领域的应用 大枣是常见的水果，可生吃，也可熟食，还可加工制成枣干、枣泥、枣脯、枣酱、 蜜枣、枣罐头、枣茶、枣酒、枣原汁饮料等，此外，用它炖鸡、炖鸭、炖猪脚等，更别 具风味且甘美滋补。在日常生活中用枣制成的传统食品，更是琳琅满目、各具风味，例 如枣粽子、枣年糕、枣花糕、枣卷糕、枣发糕、油炸糕、长寿糕，以及做成枣泥馅料， 用以制作各种糕点。以红枣制成的中华蜜酒和阿胶蜜枣远销海外，备受赞誉。 1 第一章综述 维生素c 含量在水果中名列前茅，每百克含量达0 1 - - 0 6 克，比苹果、桃子等高1 0 0 倍左右，维生素p 的含量也是百果之冠，人们赞大枣是天然的维生素丸。每百克鲜枣中 含蛋白质1 2 克，也几乎是鲜果类之冠。干红枣产热量极高，每百克红枣可产热量约 1 2 0 0 - - 1 3 0 0 千焦，接近于葡萄干，而且蛋白质、钙、磷、核黄素、尼克酸的含量又高于 葡萄干1 3 。7 1 。所以，人们历来就把红枣视为极佳的滋补品。 1 1 2 大枣中的活性成分 大枣的医疗保健价值在我国研究最早1 8 1 。传统中医理论和现代研究表明：枣果不仅 是滋补佳品，而且也是一味传统的中药，具有补脾益胃、养心安神、缓和药性等功效； 主治脾虚食少，乏力便秘，妇人脏躁；它具有抗变态反应、抗肿瘤、镇静、保肝、抗炎、 抗衰老等多方面药理作用。这些功能的存在应归咎于其所含的特殊化学成分。研究表明： 枣中含有糖类、蛋白质、多种维生素、膳食纤维素、脂肪、微量元素、环核苷酸、生物 碱、三菇醇、类黄酮等成分，这些成分有些是人体新陈代谢所必需的营养成分，有些则 是具有生理调节作用的生物活性成分。 大枣能提高人体免疫力，并可抑制癌细胞。药理研究发现，红枣能促进白细胞的生 成，降低血清胆固醇、提高血清白蛋白，保护肝脏。红枣中还含有抑制癌细胞，甚至可 使癌细胞向正常细胞转化的物质【9 1 。经常食用鲜枣的人很少患胆结石，这是因为鲜枣中 丰富的维生素c ，使体内多余的胆固醇转变为胆汁酸。胆固醇少了，结石形成的概率也 就随之减少。大枣中富含钙和铁，它们对防治骨质疏松和贫血有重要作用。中老年人更 年期经常会有骨质疏松，正在生长发育高峰的青少年和女性容易发生贫血，大枣对他们 会有十分理想的食疗作用，其效果通常是药物不能比拟的。对病后体虚的人也有良好的 滋补作用。大枣所含的c a m p ，为蛋白激酶致活剂，是有机体中广泛存在的一种具有生 理活性的重要物质，由a t p 在腺苷活化酶催化下生成，是细胞内传递激素和递质作用的 中介因子，因此被称为“第二信使”。其灭活酶为磷酸二脂酶。它对很多酶催化的反应 具有调节作用，可调节与细胞内贮藏的糖和脂肪反应的一系列酶的活性，对蛋白质的生 物合成也具有调节控制作用。可广泛参与细胞功能的调节，能舒张平滑肌、扩张血管、 改善肝功能、促进神经再生、抑制皮肤外层细胞分裂和转化异常细胞的功能、促进呼吸 链氧化酶的活性、改善心肌缺氧等。大枣还可以抗过敏、除腥臭怪味、宁心安神、益智 健脑、增强食欲。 2 西北人学硕上学位论文 1 1 3 大枣多糖的生物活性 现代研究表明【i o - 1 5 1 ，大枣多糖是大枣中重要的生物活性物质，能够清除自由基、增 强免疫功能、抗脂质过氧化反应，可作为免疫促进剂；能控制细胞的分裂和分化，调节 细胞的生长和衰老；具有明显的抗肿瘤作用，对提高机体免疫力具有重要作用，可广泛 应用于医药、保健品及功能食品。 1 2 营养学中的铁 铁是人体内含量最多的一种必需微量元素，是血红蛋白的重要部分，人全身都需要 它，这种矿物质也存在于向肌肉供给氧气的红细胞中，还是许多酶和免疫系统化合物的 成分，人体从食物中摄取所需的大部分铁，并小心控制着铁含量。 成人体内铁的总量约为4 5 9 ，其中7 2 以血红蛋白、3 以肌红蛋白、o 2 以其他 化合物形式存在；其余则为储备铁，以铁蛋白的形式储存于肝脏、脾脏和骨髓的网状内 皮系统中，约占总铁量的2 5 。 1 2 1 铁的功能及生物学作用 1 2 1 1 铁参与酶的组成 铁是体内物质氧化供能过程中所需多种化合物的组成成分，并与一些酶的活性有 关。铁是血红蛋白、肌红蛋白的组成部分，以共价键形式与蛋白质结合，通过f e 3 + 与f e 2 + 形式变化传递电子，担负体内运输氧和二氧化碳的作用；参与细胞色素氧化酶、过氧化 酶及触酶的合成，并可维持或激活乙酰辅酶a 、琥珀酸脱氢酶、黄嘌呤氧化酶、细胞色 素还原酶的活性，以保证体内的三羧酸循环能够正常进行。现代研究证明，三羧循环中 有一半以上的酶和因子含有铁，或者是有铁存在时才能发挥生化作用，完成生理功能。 一旦出现缺铁或铁的利用不良，上述这些成分的形成和活性即受到严重的影响，从而导 致体内氧的运输、贮存、二氧化碳的运输及释放、电子的传递、过氧化物的氧化还原过 程等发生紊乱，出现病变，甚至发生各种疾病 1 6 , 1 7 】。 1 2 1 2 铁与体内物质代谢及免疫功能关系密切 近年研究表明，动物体内含铁量处于正常水平时，a t p 可按正常速度进入肝细胞的 d n a 内，从而维持肝脏组织的正常发育和更新。若缺铁，将导致此a t p 进入肝脏细胞d n a 的数量减少，肝d n a 的合成受到抑制，肝细胞及其他组织细胞内的线粒体和微粒体异 常，细胞色素c 的含量减少，从而使蛋白质的合成和能量的利用减少，动物出现贫血， 3 第一章综述 体重和生长发育受影响。此外，缺铁后，淋巴细胞的d n a 合成也受到干扰，体内抗体的 产生受到抑制，白细胞无法发挥正常的功能，淋巴细胞失去了对特异抗原的敏感性，机 体对感染的应激能力降低，因而易受感染，而且感染后红细胞的破坏加速，死亡率升高。 缺铁时，铅在体内滞留，镁、钴、锌的吸收量增加，血内维生素c 含量减少。缺铁使免 疫功能受损，抗病能力下降，白细胞吞噬杀菌能力减弱，缺铁人群感染性疾病增多。研 究发现，铁的缺乏会导致慢性篓缩性胃炎，使胃酸过低或缺乏，进而使细菌容易聚集， 而这些细菌不但能够使摄入的硝酸盐降解为亚硝酸盐，还会导致对胃有致癌作用的亚硝 铵的形成。 1 2 1 3 铁与能量代谢密切相关 铁作为细胞色素的组成成分参与动物细胞内的氧化还原供能过程。细胞色素先从三 羧酸循环中间途径中得到一个电子使其中的低价铁原子氧化为高铁原子，离开线粒体膜 后，在细胞色素氧化酶的催化作用下，高价铁转化为二价铁，而脱下的电子再交给从三 羧酸循环中脱下的氢原子，并与由血红蛋白从肺运来的氧化合成水。释放出的能量用以 形成高能磷酸键，供肌肉收缩和机体其他代谢过程使用。最近的研究证明，机体内能量 的释放与细胞线粒体聚集铁的多少有关。心、肝、肾等生理生化活动强烈的器官其细胞 线粒体内铁的蓄积特别多，体内能量的释放与线粒体聚集铁的数量成正比。 1 2 1 4 铁与智力和脑病的关系 婴幼儿生长发育速度和脑细胞分化很快，因此需要较多的铁。这一时期大脑对铁缺 乏极敏感，如果婴幼儿出现铁缺乏，脑组织就会受到铁不足的影响，出现智力发展障碍。 对于成年人来说，缺铁对脑的危害主要是脑供氧不足，大脑每天进行大量工作，消耗着 体内大量的营养与氧气，缺铁时血液携氧能力不足，导致脑缺氧，影响学习和工作效率。 1 2 1 5 铁参与基因表达 转铁蛋白和铁蛋白是基因表达调控的典型代表，铁通过控制i 矾a 的稳定性和翻译来 调节转铁蛋白和铁蛋白的水平。研究证明，由于铁的缺乏所引起的转铁蛋白基因表达的 增加是通过提高转录水平来实现的。铁对铁蛋白基因表达的调控与转铁蛋白基因表达控 制不同，当铁存在时，它能与铁反应要素结合，导致暴露翻译起始位点，使细胞很快合 成铁蛋白，而且铁含量越高铁蛋白基因表达就越快；当铁的供给不足时，起始位点被铁 反应要素覆盖，铁蛋白合成快速停止。 4 西北大学硕士学位论文 1 2 2 铁在机体内的代谢吸收 摄入的食物铁在胃内经胃酸的消化作用，溶解、离子化并还原成为亚铁状态，形成 低分子的螯合物质。正常胃液含有一种未明化学稳定因素，可能是内源性螯合物，在碱 性条件下，此种因素可使小肠中摄入的铁减慢沉降，而易被肠粘膜吸收。铁的吸收主要 在小肠的前半段，且吸收效率最佳。但铁吸收在小肠的任何一段都可以进行。经消化的 动物肉释放的半胱氨酸或含半胱氨酸的小多肽可提高铁的吸收。 膳食中脂类的合适含量对铁吸收有利，过高( 2 5 ) 或过低( b ( 温度) a ( 催化剂加入量) d ( 氯化铁加入量) 。 根据以多糖铁产量为指标，确立最佳提取条件为：a 3 b l c 3 d l ，即：催化剂加入量1 o g 、 温度7 0 、p h 值1 0 0 、氯化铁水溶液加入量5 m l 。 由铁含量极差结果看k l k 2 k 3 可明显看出，正交实验的四大因素对大枣多糖铁合成 工艺的影响顺序为：c ( p h 值) d ( 氯化铁加入量) a ( 催化剂加入量) b ( 温度) 。 根据以多糖铁的铁含量为指标，确立最佳提取条件为：a 3 8 1 c 3 d 3 ，即：催化剂加入量 1 o g 、温度7 0 、p h 值1 0 0 、氯化铁水溶液加入量7 m l 。 综合考虑两个考察指标，即兼顾大枣多糖铁( 1 1 1 ) 复合物的产量和铁含量的情况下， 选取各因素的最优水平：a 3 b l c 3 d 3 ，即最优合成条件为：催化剂加入量1 o g 、温度7 0 、p h 值1 0 0 、氯化铁水溶液加入量7 m l 。 3 4 3 改进方法合成大枣多糖铁( i i i ) 复合物的单因素实验 实验过程中发现，在用氢氧化钠水溶液调节p h 值时，溶液中出现大量的沉淀，随 着p h 的增加，沉淀逐渐减少，沉淀的大量出现有可能改变大枣多糖的结构，从而影响 多糖的活性，所以为了保持大枣多糖本身具有的多种生物活性，实验过程中避免酸碱性 的剧烈变化，所以在溶液中加入碳酸钠溶液，再加入碳酸钠后在开始滴加氢氧化钠溶液 时出现的出沉淀明显减少，也对溶液由于氯化铁的加入产生很强的酸性具有缓冲效果。 实验过程中发现，大枣多糖铁的产量和含铁量受碳酸钠水溶液加入量、溶剂加入量、 p h 值、催化剂的加入量、反应温度、三氯化铁的加入量的影响较大，故对这些工艺条 件f 3 0 】进行了具体研究。 3 4 3 1 1 0 碳酸钠溶液加入量的影响 分别称取5 份干燥大枣多糖2 o g 、柠檬酸三钠o 5 9 置于2 5 0 m l 的锥形瓶中，加入 8 0 m l 体积的蒸馏水溶解，分别加入1 0 的碳酸钠水溶液0 m l 、l m l 、2 m l 、3 m l 、4 m l 、 5 m l ，手动搅拌均匀。缓缓滴加2 m o l l 的三氯化铁溶液5 m l ，利用2 0 的氢氧化钠溶液 调节溶液的p h 值，控制溶液p h 为9 0 。在8 0 水浴中搅拌1 5 h 至反应完全，趁热在 3 0 两北大学硕上学位论文 4 0 0 0 r m i n 离心3 m i n 。取上层深红棕色液体，加入无水乙醇，使乙醇占溶液总体积的7 0 ， 溶液中出现红棕色沉淀物质，静置过夜，使沉淀完全。离心分离，真空干燥，得无定形 红褐色粉末( 粗品) 。将粗品用蒸馏水复溶，醇沉至无f e 3 + 检出，离心分离，真空干燥， 得大枣多糖铁( 精品) 。实验结果见图3 1 6 、图3 1 7 、图3 1 8 。 3 2 3 2 8 鼬 堪 2 6 钆 2 4 2 2 2 0l2345 1 0 碳酸钠加入量( m 1 ) 图3 1 6 碳酸钠溶液对产量的影响 f i g 3 - 1 6t h ee f f e c to fs o d i u mc a r b o n a t eo ny i e l d 2 0 1 8 冰 磐1 6 蟠 1 4 1 2 ol2345 1 0 碳酸钠加入量( m 1 ) 图3 1 7 碳酸钠溶液对铁含量的影响 f i g 3 - 1 7t h ee f f e c to fs o d i u mc a r b o n a t eo nc o n t e n t 3 l 第三章大枣多糖铁0 n ) 复含物的合成 o 6 0 5 5 0 5 30 4 5 由 鍪0 4 ：田 o 3 5 o 3 o 2 5 012345 1 0 碳酸钠加入量( m 1 ) 图3 1 8 碳酸钠溶液对总铁量的影响 f i g 3 - 1 8t h ee f f e c to fs o d i u mc a r b o n a t eo nt o t a li r o n 大枣多糖铁复合物的产量、含铁量和总铁量随着碳酸钠水溶液加入量的的变化有明 显变化，说明适量的碳酸钠水溶液对于铁含量及产量的促进作用。由图3 1 6 、图3 1 7 、 图3 一1 8 可以看出，碳酸钠水溶液的加入量为2 m l 的时候产量、铁含量、总铁量均出现 最大值，所以在以下的实验中选择加入2 m l 的1 0 n a z c 0 3 水溶液。 3 4 3 2 溶剂加入量的影响 分别称取5 份干燥大枣多糖2 0 9 、柠檬酸三钠o 5 9 置于2 5 0 m l 的锥形瓶中，分别 加入6 0 m l 、7 0 m l 、8 0 m l 、9 0 m l 、1 0 0 m l 的蒸馏水使多糖和催化剂溶解，1 0 的碳酸钠水 溶液加入量固定在2 m l ，手动搅拌均匀，其他条件不变。实验结果见图3 1 9 、图3 2 0 、 图3 2 1 。 2 2 2 1 8 凹 删1 6 l 1 4 1 2 1 6 07 08 09 01 0 0 溶剂加入量( m 1 ) 图3 1 9 溶剂对产量的影响 f i g 3 1 9t h ee f f e c to fs o l v e n to ny i e l d 3 2 西北大学硕七学位论文 1 4 1 3 1 2 誊 理1 1 举 1 0 9 8 7 08 09 01 0 0 溶剂加入量( m 1 ) 图3 2 0 溶剂对铁含量的影响 f i g 3 - 2 0t h ee f f e c to fs o l v e n to i lc o n t e n t 0 2 6 o 2 4 0 2 2 q0 2 寒o 1 8 踊0 1 6 o 1 4 o 1 2 o 1 6 07 08 09 01 0 0 溶剂加入量( m 1 ) 图3 - 2 1 溶剂对总铁量的影响 f i g 3 - 2 1t h ee f f e c to fs o l v e n to nt o t a li r o n 大枣多糖铁复合物的产量、含铁量和总铁量随着溶剂加入量的变化有明显变化，在 8 0 m l 的时候出现最大值，所以选择加入8 0 m l 溶剂。大枣多糖铁复合物的产量、含铁量 和总铁量随着p h 的变化有明显变化，说明p h 是合成过程的重要影响因素。 溶剂对反应的影响可从多糖的浓度考虑。当溶剂较少时，由于多糖溶液浓度过高， 使得催化剂和三价铁离子不能与多糖中的羟基和羰基充分结合，另一方面影响羟基和羰 基的水解，从而影响反应；当溶剂过多时，溶液中的羟基和羧基的浓度减少，使得分子 碰撞的几率减少，送而导致反应在一定时间内不能充分完成。所以以下单因素实验中选 取溶剂体积为8 0 m l 。 3 4 3 3 p h 值的影响 分别称取5 份干燥大枣多糖2 0 9 、柠檬酸三钠o 5 9 置于2 5 0 m l 的锥形瓶中，蒸馏 3 3 第三章大枣多糖铁( i i i ) 复合物的合成 水的加入量固定在8 0 m l ，调节p h 值分别为6 0 、7 0 、8 0 、9 0 、1 0 0 ，其它条件不变。 实验结果见图3 2 2 、图3 2 3 、图3 2 4 。 3 5 3 奄2 5 咖 钆 2 1 5 l 2 2 2 0 1 8 盖1 6 如1 4 岱 1 2 1 0 8 6789 p 唯 图3 - 2 2p h 值对产量的影响 f i g 3 - 2 2t h ee f f e c to fp h o ny i e l d 6789 p h 值 图3 - 2 3p h 值对铁含量的影响 f i g 3 - 2 3t h ee f f e c to fp ho nc o n t e n t o 7 0 6 o 5 盖叫 耄o 3 o 2 o 1 0 6789 p h 值 图3 2 4p h 值对总铁量的影响 f i g 3 - 2 4t h ee f f e c to fp ho nt o t a li r o n 西北大学硕上学位论文 由实验结果可以看出大枣多糖铁产量、铁含量及总铁量受p h 值的影响非常显著， 在p h 呈酸性和中性时实验过程中会发现离心分离得到的大枣多糖铁溶液颜色较浅，而 且分离出来的沉淀较多；从实验数据上可以看出酸性和中性条件下得到的多糖铁产量很 低，酸性条件下仅得到1 2 2 9 的大枣多糖铁，其铁含量在1 0 以下。随着p h 值的增加 多糖铁的产量和铁含量先呈现增加的趋势，在到达一定p h 时又逐渐呈现下降的趋势， 这说明过高的p h 值也不利于多糖铁的合成。由图可以看出p h 为9 0 时其产量和铁含量 稍高于p h 8 0 时，所以选取p h 为9 0 作为实验条件。 3 4 3 4 催化剂加入量的影响 分别称取6 份干燥大枣多糖2 0 9 ，置于2 5 0 m l 的锥形瓶中，再称取0 、0 2 、o 5 、 1 0 、1 5 、2 0 9 的柠檬酸钠分别加入到锥形瓶中，加入8 0 m l 蒸馏水使多糖和柠檬酸钠完 全溶解，在其他条件不变的情况下固定p h 值为9 0 。实验结果见图3 2 5 、图3 2 6 、图 3 2 7 。 o0 511 52 催化剂加入量( g ) 图3 2 5 催化剂的加入量对产量的影响 f i g 3 - 2 5t h ee f f e c to ft h et e m p e r a t u r e o fc a t a l y s to nt o t a li r o n 3 5 4 3 2 1 o 一一删k举舞蚺 第三章大枣多糖铁( 1 i i ) 复合物的合成 1 9 1 7 1 5 霉 理1 3 餐 1 1 9 7 0 o 5 11 52 催化剂加入量( g ) 图3 2 6 催化剂的加入量对铁含量的影响 f i g 3 - 2 6t h ee f f e c to ft h eq u a n t i t yo fc a t a l y s to nc o n t e n t o 7 0 6 o 5 o0 4 删 墓o 3 o 2 o 1 o 00 511 5 催化剂加入量( g ) 图3 - 2 7 催化剂的加入量对总铁量的影响 f i g 3 - 2 7t h ee f f e c to f t h eq u a n t i t yo fc a t a l y s to nc o n t e n t 由图可以看出当反应中不加入柠檬酸钠时，多糖铁的产量和铁含量很低，总体量仅 为o 1 9 左右，在加入少量柠檬酸钠催化剂时总铁量有了明显的提高，说明柠檬酸钠在反 应中有着重要作用，对多糖的络合能力有了很大的提高。由图3 2 6 可以看出，当柠檬 酸钠的加入量为o 5 9 时，铁含量达到最大值，由图3 2 5 可以看出，当柠檬酸钠的加入 量到达o 5 9 后，随着加入量的增加产量增加缓慢，所以固定柠檬酸钠的加入量为o 5 9 。 3 4 3 5 反应温度的影响 分别称取5 份干燥大枣多糖2 o g ，置于2 5 0 m l 的锥形瓶中，固定催化剂的加入量为 o 5 9 ，其它条件不变的情况下分别调节反应温度6 0 。c 、7 0 。c 、8 0 。c 、9 0 c 、1 0 0 。c 。为 实验结果见图3 2 8 、图3 2 9 、图3 - 3 0 , ； 3 6 西北人学硕上学位论文 2 2 2 1 8 蚓1 6 l 1 4 1 2 1 6 07 08 09 01 0 0 温度( ) 图3 - 2 8 反应温度对产量的影响 f i g 3 - 2 8t h ee f f e c to ft h et e m p e r a t u r eo ny i e l d 1 5 1 4 1 3 童1 2 唧 塞n 1 0 9 8 7 08 09 01 0 0 温度( ) 图3 2 9 反应温度对铁含量的影响 f i g 3 - 2 9t h ee f f e c to ft h et e m p e r a t u r eo ny i e l d o 3 0 2 5 删0 2 舔 珀 o 1 5 o 1 6 07 08 09 0l o o 温度( ) 图3 - 3 0 反应温度对总铁量的影响 f i g 3 - 3 0t h ee f f e c to ft h et e m p e r a t u r eo fc a t a l y s to ht o t a li r o n 3 7 第三章大枣多糖铁0 i i ) 复合物的合成 通过实验发现，随着温度的升高，大枣多糖铁( i i i ) 复合物的产量、铁含量和总铁 量有缓慢增加，在8 0 9 0 。c 之间又出现下降的趋势，9 0 1 0 0 。c 恢复增长趋势，其中机理 还不是很清楚，但是当温度太高是，大枣多糖有可能失去生物活性，所以在差别不是很 大的情况选取相对较低的温度8 0 为实验条件。 3 4 3 6 三氯化铁加入量的影响 分别称取5 份干燥大枣多糖2 0 9 ，置于2 5 0 m l 的锥形瓶中，固定反应温度为8 0 ， 其它条件不变的情况下分别加入氯化铁3 m l 、4 m l 、5 m l 、6 m l 、7 m l 。实验结果见图3 3 1 、 图3 3 2 、图3 2 2 。 2 2 5 2 删 仗 1 7 5 1 5 34567 氯化铁加入量( 1 ) 图3 - 3 1 氯化铁的加入量对产量的影响 f i g 3 - 3 1t h ee f f e c to ft h ec o n t e n to ff e r r i cc h l o r i d eo ny i e l d 1 6 1 5 一1 4 睿 臻1 3 举1 2 1 1 1 0 456 氯化铁加入量( 皿1 ) 图3 - 3 2 氯化铁的加入量对铁含量的影响 f i g 3 - 3 2t h ee f f e c to ft h ec o n t e n to ff e r r i cc h l o r i d eo nc o n t e n t 3 8 两北大学硕七学位论文 0 3 o 2 7 30 2 4 岫； 耄o 2 1 o 1 8 0 1 5 34567 氯化铁加入量( m 1 ) 图3 - 3 3 氯化铁的加入量对总铁量的影响 f i g 3 - 1 5t h ee f f e c to ft h ec o n t e n to f f e r r i cc h l o r i d eto nt o t a li r o n 随着三氯化铁加入量的增多，大枣多糖铁( i i i ) 复合物的产量、铁含量和总铁量均 出现先增加后降低的趋势，产量在加入氯化铁溶液为4 m l 左右时出现最大值，而铁含量 的最大值出现在6 m l 左右，总铁量在6 m l 左右时达到最高值，所以在以后的实验中选取 6 m l 作为实验条件。 3 4 4 改进方法合成大枣多糖铁( i i i ) 复合物的正交实验 3 4 4 1 正交实验条件 通过对大枣多糖铁合成的单因素研究发现，以上因素对大枣多糖铁的合成均有不同 程度的影响，其中碳酸钠水溶液的加入量、反应温度、p h 值、催化剂的加入量和三氯 化铁的加入量对多糖铁的合成影响尤其显著，为了与传统工艺的正交实验保持一直，所 以在正交实验中选取反应温度、p h 值、催化剂的加入量和三氯化铁的加入量作为四个 因素进行考察，其中每个因素各取三个水平。 表3 - 3l 9 ( 3 4 ) 因素水平表 t a b _ 3 - 3f a c t o r sa n dt h e i rl e v e l so fo r t h o g o n a lt e s t 因素 abcd 水平催化剂( g ) 2 m o l m lf e c l 3 水溶液( i n l ) 温度( ) p h 值 10 257 08 0 2o 568 09 0 31 079 0 1 0 0 3 4 4 2 正交实验结果及分析 以大枣多糖铁产量和铁含量为指标，采用b ( 3 4 ) 来确定最佳提取条件。正交实验 3 9 第三章大枣多糖铁( 1 1 1 ) 复合物的合成 结果如表3 4 所示。 表3 - 4 正交实验结果 t a b 3 - 4r e s u l to fo r t h o g o n a lt e s t 由产量极差结果k 1 k 2 k 3 可明显看出，正交实验的四大因素对大枣多糖铁合成工艺 的影响顺序为：a ( 催化剂加入量) b ( 氯化铁加入量) c ( 温度) d ( p h 值) 。 根据以多糖铁产量为指标，确立最佳提取条件为：a 3 8 2 c 2 d 2 ，即：催化剂加入量1 o g 、 氯化铁水溶液加入量6 m l 、温度8 0 、p h 值9 0 。 由铁含量极差结果看k l k 2 k 3 可明显看出，正交实验的四大因素对大枣多糖铁合成 工艺的影响顺序为：a ( 催化剂加入量) c ( 温度) b ( 氯化铁加入量) d ( p h 值) 。 根据以多糖铁的铁含量为指标，确立最佳提取条件为：a 3 8 2 c 2 d 2 ，即：催化剂加入量 1 0 9 、氯化铁水溶液加入量6 m l 、温度8 0 、p h 值9 0 。 两北大学硕上学位论文 有产量和铁含量确定的最佳工艺条件是一致的，均为催化剂加入量1 o 昏氯化铁 水溶液加入量6 m l 、温度8 0 。c 、p h 值9 0 。 3 5本章小结 本章主要对大枣多糖铁的两种合成工艺进行了研究，从单因素实验中考察其反应 机理及影响趋势，之后由正交实验确定多糖铁的最佳工艺条件。 1 有单因素实验可知影响大枣多糖铁合成的关键因素有：溶剂的加入量、p h 值、 催化剂的加入量、温度及三氯化铁的加入量。而且对比两种工艺发现碳酸钠的加入对多 糖铁的产量和铁含量有很大帮助。 2 在多糖和柠檬酸钠溶解的过程中一般需要加热，在实验过程中发现，将多糖溶 液令却后再滴加氯化铁溶液和氢氧化钠溶液得到的多糖铁的产量和铁含量均较趁热滴 加高。 3 在两种工艺的最佳工艺条件下合成的大枣多糖铁，发现传统方法合成的大枣多 糖铁的铁含量低于改进后的方法合成的大枣多糖铁，后者铁含量最高可达2 8 3 ，对应 的产量为3 7 5 9 ；前者铁含量最高可达2 0 4 4 ，对应的产量为2 6 5g ，铁含量和产量均 明显低于后者。 4 利用单因素实验和正交实验结果显示，a 种工艺合成大枣多糖铁的最佳工艺条 件是：p h 值为1 0 0 ，温度为8 0 。c ，催化剂的加入量为1 0 9 ，三氯化铁的加入量为7 m l ； b 种工艺合成大枣多糖铁的最佳工艺条件是：催化剂加入量1 0 9 、氯化铁水溶液加入量 6 m l 、温度8 0 、p h 值9 0 。 4 1 第四章大枣多糖铁( i i i ) 复合物的性质 第四章 大枣多糖铁( i i i ) 复合物的性质 本章主要从以下几个方面比较两种工艺合成在最佳工艺条件下合成的大枣多糖铁 物理性质及化学性质的异同。 4 1大枣多糖铁的定性鉴别反应 j p i c 是在碱性条件下，由三氯化铁和大枣多糖合成得到，在这种情况之下，不可 避免地有氢氧化铁生成，为了说明合成最后得到的红棕色物质是j p i c 而不是氢氧化铁， 根据药典中收录的高价铁盐的鉴别反应【6 5 1 ，将这种红棕色物质( 大枣多糖铁) 与氢氧化铁 进行定性比较，以期为大枣多糖铁的定性鉴别提供方法依据。 ( 1 ) 氢氧化铁溶胶的制备 在5 0 r a l 的沸水中滴加三氯化铁溶液，直至溶液变成红褐色，即得氢氧化铁溶胶。 ( 2 ) 大枣多糖铁溶液的配制 分别称取两种大枣多糖铁o 0 5 9 ，用适量蒸馏水溶解，传统方法合成大枣多糖铁溶 液转移至编号为a 的5 0 r a l 容量瓶中，改进方法合成大枣多糖铁溶液转移至编号为b 的 5 0 r a l 容量瓶中，定容备用。 ( 3 ) 大枣多糖铁溶液与氢氧化铁溶胶的定性比较【6 6 】 观察溶液颜色：比较a ，b 溶液发现，b 容量瓶中的溶液颜色较a 容量瓶中溶液的 颜色深，这主要是由b 溶液中铁含量高所致，与检测结果一致。 各取j p i ca ，b 溶液和氢氧化铁溶胶溶液l o m l ，分别置于试管中，比较二者颜色： 二者颜色相近，j p i ca ，b 溶液颜色棕红色偏黄，氢氧化铁溶胶深红棕色。 观察丁达尔现象：各取j p i ca ，b 溶液和氢氧化铁溶胶溶液2 m l ，分别置于试管 中，在暗室中观察丁达尔现象，三者均可观察到丁达尔现象。 加有机溶剂：各取j p i ca ，b 溶液和氢氧化铁溶胶溶液2 m l ，分别置于试管中， 加甲醇、乙醇或乙醚，振荡使混合均匀：j p i ca ，b 溶液中出现棕褐色沉淀；氢氧化铁 溶胶未见发生变化。 加氢氧化钠溶液：各取j p i ca ，b 溶液和氢氧化铁溶胶溶液2 m l ，分别置于试管 中，加2 0 氢氧化钠溶液，振荡使混合均匀：j p i ca ，b 溶液中无沉淀出现，亦未见其 他变化；氢氧化铁溶胶中出现红棕色沉淀。 加亚铁氰化钾试液：各取j p i ca ，b 溶液和氢氧化铁溶胶溶液2 m l ，分别置于试 4 2 两北大学硕十学位论文 管中，加亚铁氰化钾试液：j p i c 溶液中无沉淀出现，亦未见其他变化；氢氧化铁溶