（化学工程专业论文）白术挥发油的提取、包合及白术内酯Ⅱ的分离.pdf

浙江人学硕r j ：学位论文 摘要 白术口抛c 咖拙历口c ，d c 印向口肠幻f 龙) 是一种传统中草药，其根茎可以入药， 性温，具有利尿、消炎、抗衰老等功能。现代药理学研究发现，白术挥发油还 具有抗炎、抗肿瘤等生理活性。 第一章结合查阅的文献，对白术的研究进展进行了综述，包括白术的药理 作用、主要有效成分、白术挥发油提取工艺、白术多糖提取工艺、白术挥发油 的保存、白术柱层析分离工艺等，并在此基础上提出了本文的研究思路。 第二章研究了白术挥发油提取工艺，通过比较回流提取、超声提取、冷浸 提取这3 种常用提取工艺，最终选择回流提取法提取白术中的挥发油成分，并 进一步用正交实验法考察该工艺的几个主要影响因素：提取溶剂、提取温度、 粒度、液固比、提取时间、提取次数等，确定了最佳工艺条件。 第三章考察了白术挥发油的稳定性，采用d 环糊精包合挥发油的方法改善 其稳定性。通过对超声法、水溶液法、研磨法3 种包合方法的比较，确定超声 法为最佳包合工艺，并进一步用响应面法考察该工艺的几个主要影响因素：包 合温度、包合时间、超声强度、蒸馏水与p c d 的比例、挥发油与d c d 的比例 等，最终优选出最佳工艺条件。 第四章采用单因素实验考查了洗脱溶剂、层析柱、硅胶、流速、上样量、 环境温度等操作条件对柱层析分离效果的影响，并优化了柱层析法分离白术内 酯i i 的工艺条件，但白术内酯i i 的收率和纯度较低。针对这些缺点，采用萃取 法对白术挥发油样品进行预处理，并进一步改进操作条件，白术内酯i i 的收率 和纯度都大大提高。 第五章对本文的研究内容进行了总结。 关键词：白术、挥发油、d c d 、白术内酯i i 、提取、包合、柱层析 浙江人学顾l ：学位论文 a b s t r a c t 彳，阳c 咖如s 朋日c 加c 印厶口肠加f 比( b a i z h ui nc h i n e s e ) i sak i n do ft r a d i t i o n a l c h i n e s em e d i c i n e i t sr h i z o m ec a j lb eu s e da sam e d i c i n ew i t hm a n ym n c t i o n s ，s u c h a sd i u r e s i s ；d i m i n i s hi n n a m m a t o 叫a n df i g h ta g a i n s ts e n i 啪f u n h e r m o r e ，r e c e n t p h 锄a c o l o g i c a ls t u d i e sa l s os h o 、e dt h a ti t h a sa j l t i c a n c e rm n c t i o n c h 印t e r1o ft h ed i s s e r t a t i o nr e v i e 、v e dt h es t u d i e so fb a i z h ua th o m ea 1 1 da b r o a d b a s e do nt h ep u b l i s h e dp a p e r sa i l da n i c l e s ，i n c l u d i n gt h ep h a r m a c o l o g i c a le n e c t sa s a 位以i t i o i l a lc 1 1 i n e s em e d i c i n e ，m a i nb i o a c t i v ec o m p o n e m s ，e x t r a c t i o nm e t h o d so f b a i z h uv o l a t i l eo i la n db a i z i l up o l y s a c c h 撕d e s ，p r e s e r v a t i o no fb a i z l l uv o l a t i l eo i l ， c o l u i i mc h r o m a t o 铲印h ys e p a r a t i o np r o c e s s e so fb a j d m ，a n dp r o p o s e dt h er e s e a r c h c o n t e n t so ft h ed i s s e r t a t i o n c h a p t e r2 咖d i e so nt h ee x t r a c t i o nm e t h o d so fb a i z h uv o l a t i l eo i l n er e n u ) 【 e x t r i c t i o nm e t h o dw a ss e l e c t e dt oe x t r a c tv o l a t i l eo i lf r o mb a iz ：h ui nt h i sd i s s e i r t a t i o n ， c o m p a r i n gw i t hu l t r a s o l l i ce x t r a c t i o nm e t h o da n dc o l d w a t e re x t r a c t i o nm e t h o d 7 i l l e nt h em a i nf a c t o r si n n u e n c i n gt h er e n u xe x t r a c t i o nm e t h o dw a so p t i m i z e db y o r t h o g o n a lt e s t s ，s u c hu se x t r a c t i o ns o l v e n t ，e x t r a c t i o nt e m p e r a _ t u r e ，g r a n u l 撕吼t h e r a t i oo ft h ee x t r a c t i o ns 0 1 v e n tt ob a i z h up o 、v d e r ，e x t r a c t i o nt i m e ，e x t r a c t i o nd e g r e e a 1 1 ds oo n a tl a s t ，t h eo p t i m a le x t r a c t i o nt e c h n o l o g yc o n d i t i o n s 、v e r ef o u n d c h a p t e r3 s t u d i e so nt h e s t i b i l i t y o fb a i z h uv o l a t 订eo i l p c y c l o d e x t 血 ( d - c d ) 一i n c l u s i o nm e t h o d 、v a sa d o p t e dt oi m p r o v et h es t a b i l i t ) ro fb a i z h uv o l a t i l eo i l u l t r a s o n i ci n c l u s i o nm e t h o dw a ss e l e c t e dt oi n c l u d eb a i z h uv o l a t i l eo i l ，c o m p a r i n g w i t hw a t e rs o l u t i o ni n c l u s i o nm e t h o da r l dr u b b i n gi n c l u s i o nm e t h o d t h e nt h em a i n f a c t o r s i n n u e n c i n g t 1 1 ei n c l u s i o np r o c e s sw a l s o p t i m i z e db y r e s p o n s e s u r f a c e m e t h o o d o l o g y ， s u c hu si n c l u s i o nt e m p e r a t u r e ，i n c l u s i o nt i m e ，u l t r a s o n i cw a v e s t e n 垂h ，t h er a t i oo fp - c dt ow a t e r ，t h er a t i oo fp - c dt ov o l a t i l eo i la i l ds oo n a tl a l s t ， t h eo p t i m a le x t r a c t i o nt e c h n o l o g yc o n d i t i o n sw e r ef o u n d c h a p t e r4o p t i m i z e dt h em a i nf a c t o r si n n u e n c i n gt h es e p a r a t i o np r o c e s so f a t r a c t y l e n o l i d ei i ，s u c ha ss o l v e n t s ，c o l n n ，s i l i c ag e l s ，n o wr a t eo fe l u t i o ns o l u t i o n s ， s 锄p l el o a d i n g ， a n dt e m p e r a t u r e b u te v e nu n d e rt h eo p t i m u mc o n d i t i o n s ，t h e 浙江人学硕l ：学位论文 r e c o v e r ya 1 1 dp u d t yo fa t r a c t y l e n o l i d e1 1w e r e1 0 w t h e r e f o r e ，t h ev o l a t i l eo i lw a s p 面f i e db ye x t r a c t i o nm e l o d a n dt h er e c o v e r ya n dp 谢t yo fa t r a c t y l e n o l i d e1 1w e r e 伊e a t l yi n c r e a s e d c h 印t e r5s l 蛐m 撕z e dt h ec o n c l u s i o n so ft h i sd i s s e i r t a t i o n k e yw o r d s ：彳护口c 巧疆d 沈s肌口c ，。d c 哆p 办口肠( b a i z h u i n c h i n e s e ) ， v o l a t i l eo i l ， p c y c l o d e x t r i n ，a t 】r a c t y l e n o l i d ei i ，e x t r a c t i o n ，i n c l u s i o n ，c o l 加mc h r o m a t o g r 印h y 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，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得逝鋈盘鲎或其他教育机 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。 学位论文作者签名：卫歹阡 签字日期： 蹦年月夕日 i 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解滥姿态堂有关保留、使用学位论文的规定， 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。本人授权逝江盘堂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。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 靴做储戤：叼呼 签字日期：弘略年月户日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 导师签名： 席润屹 签字日期：) 崎年月f d 日 电话： 邮编： 浙江人学顾l 学位论文 1 1 前言 第一章文献综述白术( a t r a c t y l o d e sm a c r o c e p h a l a k o i d z ) ，别名于术、冬术、浙术等，是菊科苍 术属多年生草本植物【l 】，其根茎可以入药，始载于神农本草经。白术性温，有健脾益气、燥湿利水、止汗、安胎等功能。主产于浙江、安徽等地，以浙江鄞 县、新昌地区产量最大，於潜所产品质最佳，特称为“於术”【2 】。2 0 0 0 年中国药典一书收载含白术制剂共5 1 种，2 0 0 5 年中国药典白术药材居全国大宗 常用中药材之首，全国年需求量7 0 0 0 吨。1 2 白术的药理作用现代药理研究表明，白术有保肝、利胆、利尿、抑菌、抗炎、抗肿瘤、增强 免疫力、降压、降血糖、抗凝血、强壮、镇静等作用，对于脾虚食少、消化不良、 腹胀泄泻、倦怠无力、痰饮眩悸、水肿、自汗、胎动不安等有一定的疗效，对神 经系统、消化道、子宫平滑肌也有一定作用，还能调节免疫功能。 1 2 1 蘑璧鋈娄墟嚣 臻鬟驿辇；控蠡冀封滴蓁雾曩雾巍篓鍪委蓁羹蓁蓁嫠簦耋蓁雾鼎羹雾冀蓁墓 蠡菲醢塞；髫蓁蕃薹蠢秀季攀耋蹩薹霏墼羹翼雾萎f 薷薹萋罂蓄妻鋈雾鬻蓁i 羹錾 羹搿魏型翼鞋跨；鬟鬻搿翼雾熏；纛攀篓薹孽馨篓臻露塞翼；蓁鐾蘩基羹霾蓁蠹i 髂蓁羲秣楚瓣墼霞蓁嚣譬5 螽； 琶i 荤；蓑薹飘錾蠼蓁 o p ol y m e r i z a t i o no fe t h y l e n e w i t hq o l e f i n f i r s t ，t h ee f f e c t so fk i n e t i cc o n s t a n t so np o l y m e r i z a t i o ny i e l d ，p o l y m e r d e n s i t ya n dm o l e c u l a rw e i g h t ( m w ) w e r ea n a l y z e d ；i tw a sf o u n dt h a tc h a i np r o p a g a t i o n ， c h a i nd e a c t i v a t i o na n dc h a i nt r a n s f e rt oh y d r o g e nk i n e t i cc on s t a n t sw e r et h em o s t i m p o r t a n tf a c t o r sf o ry i e l d ，d e n s i t ya n dm ws e p a r a t e l y t h ec h a i np r o p a g a t i o n ，c h a i n d e a c t i v a t i o na n dc h a i nt r a n s f e rt oh y d r o g e nk i n e t i cc o n s t a nt sw e r ea d ju s t e dt oe s t a b l i s ht h e 浙江人学硕上学位论文 1 2 3 抗肿瘤作用 白术有降低瘤细胞的增值率、降低瘤组织的侵袭性、提高机体抗肿瘤反应能 力及对瘤细胞的细胞毒作用【9 ，10 1 。 1 2 4 抗衰老作用 白术水煎液可显著提高老年小鼠全血谷光甘肽过氧化物酶( g s h p x ) 活力， 显著降低红细胞中丙二醛含量【i l 】，具一定抗衰老作用。还可以提高1 2 月龄以上 小鼠红细胞s o d 活性，抑制小鼠脑单胺氧化酶b 的活性，对抗红细胞自氧化溶 血，并有清除活性氧自由基的作用【1 2 】。 1 2 5 对子宫平滑肌的作用 白术提取物对未孕小鼠离体子宫自发性收缩及药物兴奋性收缩呈显著抑制。 但不同溶剂提取的白术提取物作用效果不同：水提物此作用较弱，醇提物较强 【1 3 】 o 1 2 6 免疫调节作用 白术可提高免疫，抑制动物脾细胞体外培养存活率，能延长淋巴细胞寿命。 单味白术能使t h 细胞明显增加，提高t i - i t s 比值，纠正t 细胞亚群分布紊乱 状态；可使低下的i l 2 水平显著提高，并能增加t 淋巴细胞表面i l 2 r 的表达， 增强机体清除自由基的能力，具有明显的抗氧化作用。 其它如白术能增强机体网状内皮系统的吞噬功能，促进细胞免疫，明显提高 血清的含量，抑制代谢活化酶，以及降血糖、抗菌、保肝、升高放化疗引起的白 细胞减少，并有抗肿瘤等作用。【1 4 ，1 5 】 1 2 7 利尿作用 白术煎剂和流浸膏灌胃或静脉注射于大鼠兔、狗等动物均能呈现明显而持久 的利尿作用。它能促进电解质，尤其是n a 离子的排出，且并不影响垂体后叶激 素的利尿作用。其作用机理可能与电解质吸收的减少有关。既有排泄n r 、c l - 的作用，又有增高尿中c 0 2 含量、提高p h 值及增加k + 排泄、减少n h 2 + 排泄的 特点【1 6 】。 浙江人学硕i ：学位论文 1 2 8 降血糖作用 据报道，白术具有降低血糖的作用。将白术浸膏皮下注射于兔，在2 5 小时 内，血糖含量比给药前降低4 0 ，可见，白术浸膏可显著降低血糖含量。家兔灌 胃白术煎剂或浸膏，血糖稍有减低，大鼠灌胃煎剂则是通过加速体内葡萄糖的同 化而使血糖降低【1 7 】。 1 2 9 抗凝血作用 白术对血小板的减少具有明显的抑制作用。白术煎剂灌胃1 4 周，能显著延 长大鼠凝血酶原时间，且根的作用比茎强。健康人服用5 根煎剂，每次一汤匙， 每天3 次，4 天后凝血酶原时间及凝血时间均显著延长，停药后1 0 天上述指标 恢复到给药前水平【18 1 。 1 2 1 0 抑菌作用 据实验研究报道，白术对多种细菌均有不同程度的抑制作用。白术制剂对革 兰氏毛癣菌、堇色毛癣菌、须状毛癣菌、同心性毛癣菌、石膏样及孢子菌、絮状 表皮癣菌、星形奴卡氏菌、紧密着色芽生菌均有一定的抑制作用。白术制剂对金 色葡萄球菌、溶血链球菌、绿色链球菌、肺炎球菌、脑膜炎球菌、白喉杆菌、枯 草杆菌等亦有抑制作用【1 9 】。 1 2 1 1 强壮作用 实验研究表明，白术有较明显的强壮作用。古代文献记载，白术有“健脾胃， 壮身体和提高机体抗病能力的作用。白术煎剂灌胃个月，能促进小鼠体重增 加和增强游泳耐力。另据研究报道，白术有使幼年小鼠胸腺萎缩、大鼠肾上腺中 维生素c 含量下降的功效2 0 1 。 1 3 白术的主要有效成分 自上个世纪八十年代丌始，国内外对传统中药白术的研究已有报道，特 别是对其主要有效成分白术挥发油和白术多糖的研究。 1 3 1 白术挥发油 白术化学成分中被研究得最多的一类物质是挥发油，也是白术中含量最高的 一类物质，约占白术总量的1 4 【2 1 1 ，呈金黄色，粘稠、有香气。 3 浙羹篓囊翼辇位澎 鬻霉精j 幕囊萝薹雾奄羹强蟹￥掣磊粥；群篓；碴爵醚。楚蓁。耨攮窭蔺i 雨藤馘 薹；雾蓁羝薹雾术蛳鳟薛纂。翼磊隧龄蒂寐薹i ! ，鐾薹辩嚣靼雾醚塞錾蕊莲薹； 强烈黔黧禧霎型l 撵墓鉴露j 薹耪哆裘! i 薹饕莶霪测慰霆囊霎霞鬟辩鋈斟鳇 驯趔鞫墨强终捌j 堡纛铑= 棼锰型蒴! 。 吻瑾塑；肴躬霎壁蝰雕竖邋蓑邈霎霭譬 x 浙江人学硕，l j 学位论文 h o k 1 o h o h o h 2 c o h n o h n 1 图1 - 1 白术挥发油部分物质结构图 a ) 苍术酮b ) 白术内酯ic ) 白术内酯i id ) 白术内酯i u e ) 白术内酯i vd 双白术内酯g ) 白术内酰胺h ) 杜松脑 i ) 蒲公英萜醇乙酸酯j ) 争香树酯醇乙酸酯k ) p - 谷甾醇 1 ) 尿苷 m ) b 桉醇n ) 芹烷二烯酮o )r ：h 苍术内酯；r ：o h 羟基苍术内酯 p ) 茅术醇 5 浙江大学硕 ：学位论文 白术挥发油不仅具有明显抗消化道肿瘤作用【2 5 j ，还可通过提高巨噬细胞的 活性，增强机体非特异性免疫功能，抑制癌细胞的生长【2 6 1 ，对艾氏腹水癌( e a c ) 具有显著的生命延长作用，对小鼠移植性肿瘤肝癌h 2 2 及肉瘤s 1 8 0 有显著抑制 作用2 7 】；此外，它还有抑制肠管自发运动等作用【2 4 1 。 白术挥发油中所含的白术内酯类成分( 白术内酯i 、i i 、i i i ) 具有抗炎、抗肿瘤 作用【2 8 ，2 9 1 。不但如此，该类成分还具有调节胃肠道功能和促进营养物质吸引的 功能，尤以白术内酯i 作用最为明显【3 0 1 。而双白术内酯对豚鼠离体心房肌有负性 肌力和负性频率作用【3 1 1 。 陈柳蓉等的研究表明，用不同的方法提取挥发油，所得的挥发油含量略有不 同，其主要成份苍术酮的含量也各不相同【3 2 ，3 3 1 。闫克里等采用水蒸气蒸馏法和 c 0 2 超临界萃取白术挥发油，发现用不同方法提取的白术挥发油的化学成分基本 相同，其中含量最高的苍术酮分别占4 7 5 和5 4 3 ，烯类化合物种类最岁3 4 1 。 大量研究表明，不同的炮制方法也会影响白术挥发油的含量【3 5 ，3 6 , 3 7 , 3 8 , 3 9 1 。 例如：陈玉英等对白术按4 种不同方法炮制，发现用不同的方法炮制，挥发油的 含量：白术生品 蜜炙麸炒白术 麸炒白术 土制白术 炒焦白术。与此同时， 某几种内酯类成分增加【3 8 1 。 此外，不同的产地的白术，其挥发油的含量及挥发油的组成物质也大不相同。 周枝凤等分别采用水蒸汽蒸馏法、渗漉法提取了平江、浙江和怀化三地的白术挥 发油，进行成分分析及色谱指纹图谱的研究，发现白术内酯i 和白术内酯i i 为三 地白术的特征成分。 由此可见，文献报道中的白术挥发油成分有着显著的差别的原因之一是：同 一植物因产地、生长环境、收获的季节、提取方法、炮制方法等的不同，均会导 致其中所含挥发油的成分和含量的显著差另i j t 4 。 1 3 2 白术多糖 白术多糖是白术中除了白术挥发油之外，被研究的较多的一类物质，在白术 中含量较多。 多糖( p o l y s a c c h a r d e ) 是存在于自然界的醛糖和( 或) 酮糖通过糖苷键连在一 起的多聚物，是一切有生命的有机体必不可少的成分，同维持生物体的机能有着 密切的关系。一般将少于2 0 个糖基的糖链称为寡糖，多于2 0 个糖基的糖链则称 6 浙江人学硕上学位论义 为多糖。 按多糖的习惯名称可分为淀粉、糖原、纤维素、树胶、果胶、黏胶、甲壳素 等，其中最为重要的是淀粉、糖原和纤维素h 2 1 。按在生物体内的功能可分为： 支持组织的多糖( 如纤维素、甲壳素等) 、为动植物贮存养分的营养性多糖、可 溶于水成胶体溶液( 如淀粉、肝糖原等) 。 近年来，生物多糖己成为人们竟相研究开发的目标【4 3 】。生物多糖是由单糖 基以糖苷键相连而形成的高聚物，主要分为植物性多糖、动物性多糖、微生物性 多糖三大类删。 生物多糖具有相对稳定性、生物相容性、生物降解性、生物安全性、生物再 生性、金属离子络合性、粘度可调节性、凝胶性、吸湿保湿性、成膜性，因此多 糖具有多种生物活性，如降血脂4 5 ，矧、抗病毒m 】、增强免疫作用【4 7 】等。生物多 糖在医药、食品、化学、日用品、生物技术、农业及环境工程等领域均有重要应 用。 白术提取挥发油后的药渣用热水提取、醇析即可得白术多糖，具有明显的免 疫增强作用1 4 8 ，4 9 1 。与白术挥发油类似，很多研究发现不同产地白术的多糖含量 差异较大5 0 ，5 1 ，5 2 1 。乔小云等研究了影响白术多糖提取工艺的因素【5 3 1 。田庚元等 对白术总多糖进行有机溶剂分级和柱层析获得了白术多糖a m p 1 ，该多糖无毒 副作用，具有抗肿瘤和调节免疫功能作用；他还经柱层析分离获得了精品白术糖 复合物，该复合物具有明显的降血糖功能作用【5 4 ，55 1 。 白术多糖能增加胸腺和脾脏的重量，对抗环磷酰胺所致白细胞减少作用，增 强腹腔巨噬细胞吞噬功能，促进淋巴细胞转化和溶血素的生成，具有全面免疫增 强作用f 5 6 】。白术多糖p a m 能单独激活或协同c o 础岬h a 促进正常小鼠淋巴细胞 转化并能明显提高i l 2 的分泌水平，p a m 对免疫抑制小鼠淋巴细胞的增殖功能 有恢复作用，p a m 对淋巴细胞的调节与p 肾上腺素受体激动剂异丙肾上腺素相 关【5 7 1 。 1 3 3 其它成分 此外，白术中还含有多炔醇类化合物：1 4 乙酰基1 2 千里光酰基8 顺式白 术三醇( 1 4 一a c e t y l 一1 2 - s e n e c i o y l 一2 e ，8 z ，1 0 e a t r a c 够l e n 倒0 1 ) 、1 4 - 乙酰基一1 2 一千里光酰 基8 反式白术三醇( 1 4 a c e t y l 1 2 s e n e c i o y l 2 e ，8 e ，1o e a t i i a c t y l e m r i 0 1 ) 【5 8 】、1 2 a - 甲基 7 浙江大学顾 ：学位论文 丁酰基1 4 乙酰基8 顺式白术三醇( 1 2 a m e t h y l b u t y 巧l 1 4 一a c e t y l 2 e ，8 z ，1 0 e a t r a c t y l e n t r i 0 1 ) 、1 2 a - 甲基丁酰基一1 4 - 乙酰基- 8 - 反式白术三醇( 1 2 a - m e t h y l b u t y r y l 一 1 4 a c e t y l 2 e ，8 e ，1 0 e a t r a c t y l e n t r i 0 1 ) 【58 1 、1 4 甲基丁酰基8 顺式白术三醇( 1 4 a - m e t h y l b u t y r y l - 2 e ，8 z ，1 0 e - a 仃a c 够l e 州0 1 ) 、1 4 a - 甲基丁酰基- 8 - 反式白术三醇( 1 4 a - m e t h y l b u t y r y l 2 e ，8 e ，l0 e a t r a c t y l e n t r i 0 1 ) 【5 9 1 。 另外，还含有东莨菪素( s c o p 0 1 e t i n ) 、果糖( f h t c t o s e ) 、菊糖( i n u l i n ) 【6 0 1 、具有免 疫活性的甘露糖a m 3 以及天门冬氨酸( a s p a n i ca c i d ) 、丝氨酸( s e r i n e ) 、谷氨酸 ( g l u 切m i ca c i d ) 、丙氨酸( a l a n i n e ) 、缬氨酸( v a l i n e ) 、异亮氨酸( i s o l e u c i n e ) 、亮氨酸 ( 1 e u c i n e ) ，酪氨酸( t y r o s i n e ) 、苯丙氨酸( p h e n y l a l a j l i n e ) 、赖氨酸( 1 y s i n e ) 、组氨酸 ( 1 1 i s t i d i n e ) 、精氨酸( a 晤n i n e ) 、脯氨酸( p r o l i n e ) 等氨基酸【6 l 】，以及维生素a 、树脂 和m n 、c u 、f e 、c a 、m g 、k 等微量元素【6 2 1 。 1 4 白术挥发油提取工艺概述 挥发油的提取工艺有很多种，不同的提取工艺提取到的挥发油成分不同、量 也不同，而且不同的提取工艺对于不同成分的提取也有着不同的影响。 1 4 1 传统提取方法 传统的提取工艺主要有以下几种【6 3 ，删： a 水蒸气蒸馏法 水蒸气蒸馏法是提取挥发油最常用的方法之一。 它是将原料粗粉或碎片浸泡润湿后加热蒸馏，或通过水蒸气蒸馏，也可在多 功能提取器中边煎煮边蒸馏，这样，原料中易挥发成分就会被水蒸气带出，经冷 凝后收集即可。 这种方法适用于具有挥发性、能随水蒸气蒸馏而不被破坏、难溶于或不溶于 水的化学成分的提取。 b 煎煮法 煎煮法是将原料加水煎煮取汁的方法。适用于湿、热均稳定，且不易挥发的 原料。 但煎出液杂质多，且由于挥发油不易溶于水，提取时损失较多，对原料造成 了较大的浪费。 8 浙江人学顾 ：学位论文 c 浸渍法 浸渍法是将原料用适当的溶剂在常温条件下浸泡出有效成分的一种方法。适 用于黏性、无组织结构、新鲜和易于膨胀的原料的浸取，尤其适用于有效成分遇 热易挥发或易破坏的物质。 其缺点是操作时间长，浸出溶剂用量大，效率低，且不易完全浸出，不适用 于有效成分含量低的原料。 d 渗漉法 渗漉法是将原料磨成粉末浸湿后装入渗漉器中，溶剂从渗漉器上部透过原料 层往下流动，将成分浸出。 渗漉法效果比浸渍法好，但溶剂用量太大，对原料的粒度要求也较高。 e 索氏提取法 索氏提取法是一种连续提取的方法，e h - - 部分组成，上部是冷凝器，中部是 带有虹吸管的提取器，下部是烧瓶。 这种方法提取效率较高。 1 4 2 分子蒸馏法 挥发油等热敏性物料，常规蒸馏操作温度高，受热时间长，会造成物料内某 些组分分解或聚合。而分子蒸馏由于蒸馏温度低，具有降低物料沸点，缩短物料 受热时间等优点，特别适合于热敏性物料的分离纯化。 由于分子蒸馏可使挥发油中相对分子质量较小成分的相对含量有所提高，所 以通过优化蒸馏条件，可将分子蒸馏用于相对分子质量较小成分的提纯与分离。 【6 5 ，6 6 】 1 4 3 超临界c 0 2 萃取法 挥发油类成分因其相对分子质量较小、亲脂性和低沸点等特点，采用超临界 c 0 2 萃取法较容易得到，有利于对挥发油的提纯分离。 此法操作简单、提取温度低、无有机溶剂残留，而且可提供惰性环境，避免 产物氧化，不影响萃取物的有效成分，可更好地保存热不稳定及易氧化的成分。 超临界c 0 2 萃取物在分子蒸馏前后的成分大部分相同，但相对含量有较大的成 分含量改变较大：相对分子质量小的物质相对含量有所提高，相对分子质量大的 物质相对含量有所降低。【2 3 】 9 浙江人学硕j j 学位论文 1 4 4 超临界c 0 2 萃取分子蒸馏联用 此法对白术挥发油进行提取分离，与传统方法相比，具有低温、高效、无污 染等优点。因此，如能应用于中药产业化，将具有非常广阔的前景。【6 7 ，6 8 】 1 4 5 不同提取工艺的影响 有研究表明，用不同的提取方法提取，所得的提取物白术挥发油的含量 不同，其中要成分苍术酮的含量也不一致。 张强等用水蒸汽蒸馏法提取挥发油，并用高分辨毛细管气相色谱质谱 ( h r c g c m s ) 联用技术分离鉴定白术挥发油中的主要成分，共分离出6 5 个组分， 鉴定了2 3 个成分，其中以苍术酮含量最高，占总量的6 l ，另外含量较高的成 分有丫榄香烯( 丫- e i e m e n e ) ，占总量的1 1 f 3 3 】。邱琴等采用水蒸气蒸馏法提取挥发 油，并用g c m s 联用技术分析，从白术挥发油中分离出5 9 种化合物，鉴定了 其中的4 8 种，倍半萜类组分和萜醇类组分相对含量较高，含量最高的组分是 1 ，7 ，7 - 三甲基双环【2 ，2 ，l 】庚一5 一烯2 一醇，占总量的2 0 6 6 ，其次是2 ，3 ，5 ，5 ，8 ，8 六甲 基环辛1 ，3 ，6 三烯，占总量的8 5 0 【2 2 1 。吴素香等用超临界c 0 2 萃取白术酯溶性 成分，并用气相色谱质谱( g c m s ) 联用技术分析，鉴定出3 6 个成分，以呋喃二 烯的含量最高( f u r a n o d i e n e ) ，占总量的4 7 7 6 ，其次是丫榄香烯，占总量的8 3 0 ， 鉴定所得的成分中不含苍术酮【6 9 1 。 1 5 白术多糖提取工艺概述 目前运用于多糖的提取方法大致可分为微波辅助提取法、稀碱液浸提法、稀 酸液浸提法、醇提法、索氏提取法、酶法、超声辅助法和热水浸提法【7 0 1 等几类。 1 5 1 微波辅助提取法 微波辅助提取法是利用不同极性的介质对微波能吸收程度的不同，使基体物 质中的某些区域和萃取体系中的某些组分被选择性加热，从而使萃取物质从基体 或体系中分离出来，进入到介电常数小、微波吸收能力较差的萃取剂中7 1 1 。由 于微波能加速细胞壁的破裂，因而，将其用于中草药中有效成分的提取，能加快 提取速度，增加提取物的产率。而且由于其选择性好，提取后基体能保持良好的 性状，提取液的质量也较一般的提取方法所得的提取液要好【7 2 1 。 与传统方法相比，微波辅助提取法具有速度快、选择性好、提取率高、需要 1 0 浙江大学硕l ：学位论文 溶剂量少、操作简单等优点【7 3 1 ，因此，微波萃取技术已广泛用于生物【7 4 ，7 5 ，7 6 ，7 7 , 7 8 1 、 环境【7 9 ，8 0 , 8 1 1 、土壤8 2 1 、沉积物陬8 4 1 、金属【8 5 1 、食品【8 6 ，8 7 1 等样品元素分析的前处 理、有机催化合成反应等领域。另外，微波在医药工业中的应用主要集中在中成 药的烘箱灭菌、医疗器械和卫生用品的消毒、医疗垃圾的处理、微波萃取和微波 治疗等方面【8 引。而在中药生产中，主要在辅助提取天然植物中的有效成分、药 物浸膏的干燥、中药材的干燥和灭菌等方面有一些应用和尝试，取得了可喜的进 展。 1 5 2 稀碱液、稀酸液浸提法 稀碱液浸提法和稀酸液浸提法是通过调整提取液的酸碱度，改变提取率，从 而提取所需物质的方法。 但由于在稀酸、稀碱条件下，多糖的糖苷键易断裂，使得部分多糖发生水解 而使多糖的提取率减少，因而很多试验中都避免采用稀碱液浸提法和稀酸液浸提 法【8 9 1 。 1 5 3 超声辅助法 超声辅助法是利用超声波的空化作用加速植物有效成分的提取。另外，超声 波的次级效应，如机械振动、乳化、扩散、击碎、化学效应等也能加速欲提取成 分的扩散，并充分与溶剂混合，利于提取。 超声波辅助法与常规提取法相比，具有提取时间短、产率高、无需加热等优 点。 8 9 】 1 6 白术挥发油的保存 白术在存放时，其挥发油的含量逐渐减少。这主要是因为挥发油性质不稳定， 很容易氧化变质而失效，尤其是其主要有效成分苍术酮性质极不稳定，在空气中 易被氧化成白术内酯i 、i i 、i i i 等物质9 0 ，9 1 , 9 2 1 ，因此，迫切需要找到一种方法 来抑制其氧化变质9 3 1 。 1 6 1 包合主体简介 a 环糊精 环糊精( c y c l o d e x t r i n ) ，简称c d ，是由淀粉通过环糊精葡萄糖基转移酶降解 浙江人学硕j j 学位论文 而成，含有6 、7 、8 个甚至更多葡萄糖单元，彼此间通过0 【1 、4 葡苷键连接而 成的环状低聚糖，其结构见图1 2 。 1 o t 。 o h 图1 2 环糊精基本结构图( = 5 ，6 ，7 ) 常见的环糊精有三种：a 环糊精( q - c d ) 、p - 环糊精( p c d ) 、丫- 环糊精“- c d ) 。 它们分别是由6 、7 、8 个葡萄糖单体在c l 和c 4 上连接而成的环状低聚物。 b b 环糊精 d 环糊精的是一个中间有空洞，两端不封闭的圆筒，一端大，一端小，其结 构见图1 3 。 图l - 3p 环糊精结构示意图 6 环糊精的小端口处是由c 6 上的7 个伯羟基组成，大端口处是由c 2 、c 3 的 1 4 个仲羟基组成，因此，环糊精的外壁具有很强的亲水性。而其内腔由c 3 和c 5 上的氢原子与c 4 上的氧原子组成，使得环糊精的内腔具有强烈的疏水性，能以 范德华力、疏水作用和氢键等作用力，与一些极性、大小、形状及性质相匹配的 客体分子或某些客体分子的疏水性基团形成稳定的超分子非共价包合物。此外， 3 - c d 疏水空腔内电子云密度较高，可对客体分子产生电子云微拢，使电子云发 生流动，客体分子的紫外吸收光谱峰位移增强。 9 4 , 9 5 , 9 6 】 1 2 浙江人学硕士学位论文 这种包合作用可改变被包合客体分子的理化性质，使得它们能够在一些特殊 领域得以应用，特别是当它们面对光、热、氧及碱等不稳定因素的时，这种包合 作用往往能弥补客体物质的不足，提高其稳定性。 9 7 , 9 8 】 c 环糊精的包合效果 由于环糊精独特的疏水空腔结构，使得环糊精可以与某些物质形成包合物， 从而改变了这些物质的性能。如环糊精与染料形成包合物后，可以提高难溶性染 料在水中的“溶解度”，增加染料上染量，改善染料的匀染性，增加染料的稳定 性，降低染色废水中的染料量等别；与药物形成包合物后，可以显著地改变药 物的理化性能，如提高药物的稳定性，增加难溶性药物的溶解度和生物利用度， 减少药物副作用，掩盖不良气味等【1 0 0 ，1 0 1 1 ；与香料形成包合物后，可降低香料的 挥发性【1 0 2 1 。 d 环糊精的应用前景 环糊精的发现迄今已有一百多年，但早期由于环糊精生成酶稳定性差、产量 低，分离提纯时加入的有机沉淀剂会产生毒性等原因，使坏糊精的研究与应用受 到限制。直到七十年代中期，在解决了稳定性、产量和毒性这几大问题后，才实 现了一定规模的工业生产。 现在，d c d 因具有成本低、生产安全、无毒性等优点，再加上它特殊的结 构和性能，近年来，在医药、食品、化妆品、农业、化工以及分析分离技术上得 到广泛的应用。 ( 1 ) 在食品工业上的应用 环糊精在食品工业上作为食品添加剂发展迅速，应用广泛，如有效成分的包 裹、异味或有害成分的脱除、食品质量的提高、食品的保存及其风味的改善等。 此外， 3 - c d 包合技术在新药开发和研究中也解决了不少药剂生产工艺的难题。 ( 2 ) 在药剂学上的应用【1 0 3 】 增强药物稳定性 易氧化、水解的药物可制成包合物而免受光、氧、热以及某些因素的影响而 得到保护，使药物效力和保存期延长。 提高生物利用度 增加药物的溶解度和溶出速率 浙江大学颀i = 学位论文 环糊精包合物相当于分子胶囊，药物分子被分离而分散于低聚糖骨架中。由 于药物分子与环糊精上的羟基相互作用以及药物在包合物中的结晶度减少，而使 药物的溶解度和溶出速率增加。 液体药物粉末化、减少挥发性 挥发性药物制成环糊精包合物，除了减少挥发外，还有缓释作用。但由于半 衰期短，刺激性强，需重复注射，影响了其广泛使用。 掩盖药物的不良臭味、降低刺激性 剂型的改善 改善剂型，提高了在制剂过程中及在投药部位的稳定性。 ( 3 ) 在香料和化妆品中的应用 一些易于氧化分解、变质，对光、热不稳定的香料，可制成b 环糊精的包合 物来储存和使用，这样既可保持其原有的香味，又可防止其变质，并可延长其存 放时间。这种稳定化的香料包合物在食品加香中具有重要的意义。 环糊精包合香精用于化妆品的目的是为了减少香精对皮肤的刺激、延长留香 时间，或使其能用于以水为基质的产品中。香精用环糊精包合后再加入到化妆品 配方中，还可解决氧化失活等问题。环糊精还能包合皮肤中渗出的多种不饱和脂 肪酸，防止其氧化变质，抑制自由基形成，减少皮肤感染和炎症，是一种有效的 抗粉刺剂。 随着环糊精价格的下降，环糊精化学的研究必将有更加广阔的应用前景。今 后，环糊精的工业应用将更加集中于敏感性较强的芳香性物质的微包囊研究，主 要应用于化妆品、药物、食品、香料、除革剂及杀虫剂等领域。 1 6 2p c d 包合机理概述 包合( i n c l u s i o n ) 是指主体( h o s t ) 、客体( g u e s t ) 两种分子通过弱相互作用，导致 客体分子被包含在主体分子内部的现象。在包合物中，主、客体分子之间的结合 力属于弱相互作用范畴，因而这类化合物也被称为超分子【1 0 4 】。 与客体分子形成包合物是环糊精最重要的性质1 0 5 1 。包合物有多种类型，环 糊精和客体分子形成的主客体化合物是其中的一种。环糊精包合物主要有两种 结构类型：( p ) 笼型，( b ) 管道型。除此以外，1 9 9 7 年l h u a l l g 等人还发现了环 糊精与尿素、全氢苯并菲形成主体晶格后包埋聚合物客体形成经典包合物的例 1 4 浙江人学硕，j j 学位论义 子。 环糊精的主要包合步骤如下【1 0 6 】： ( 1 ) 底物对环糊精分子的接近。 ( 2 ) 包合的极性水分子与非极性空腔的相互作用，以及在大体积的水中， 极性水分子与非极性客体分子间的相互作用从能量上讲都是不适宜的，因而自发 地被非极性客体分子、非极性的疏水空腔以及由空腔内释放出来的水分子与溶液 中大体积水之间的极性所替代。 应当指出，这个过程的实现，前提条件是要求客体分子几何形状、尺寸、极 性以及环糊精空腔尺寸和性质的匹配。 ( 3 ) 环糊精的空腔结合水所具有的张力，在客体进入时被释放。 ( 4 ) 客体分子或其结合位脱去水壳，水分子沿客体分子的暴露部分重新形 成并与环糊精的水壳一体化。 ( 5 ) 客体分子进入空腔，借范德华力、氢键、偶极等相互作用达到平衡状 态，但自身仍保留移动和旋转自由度，其速度与分子的大小有关。进入环糊精的 客体分子的体积、几何形状及其在空腔内填充的紧密程度将影响环糊精的移动和 旋转的自由度。 ( 6 ) 被客体分子取代所释放出来的水分子由“气态”凝结为液态，引起熵、 焓变化，释放的水分子部分地补偿了由于环糊精与客体分子结合而引起的熵失。 由于空腔结构的存在，环糊精在溶液中形成包合物的过程是一个动态平衡的 过程，可用式1 1 表示。 c d + g = c d g ( 1 1 ) 式中：c d 一环糊精； g 一客体； c d g 一形成的包合物。 包合物的稳定性可以用下面两个方程定义的包合常数k f 或者解包常数硒描 述( 式1 2 、1 3 ) 。 巧= 黼 ( 1 2 ) 。 c d 】 g 】 、。 髟= 古= 嬲 3 ， 浙江人学顾l 学位论文 包合常数k f ( 或解包常数磁) 即为包合平衡常数，是包合物热力学稳定性 的量度。主体或客体的任何物理性质由于形成包合物而引起的变