小分子醇双水相体系的构建及提取大黄蒽醌类成分的研究

摘要

双水相萃取技术是一种极具前途的新型分离和提取生物活性分子的液液萃取技术，因其操作条件温和，工艺设备简单，成本低且易规模化操作，已广泛应用于食品、医药和生物工业等领域。大黄蒽醌是中药大黄的主要有效成分，具有多种生物学活性，包括抗肿瘤、抗炎、抗病毒、抗菌和泻下等，目前对这种安全的药用成分的需求量每年都在增加，因此如何有效地从大黄中提取蒽醌类成分对大黄药材在新药研发、保健药品、食品和化妆品工业等方面的应用具有重要意义。
　　本课题构建了小分子醇/盐双水相体系(ATPS)，研究了其相图，讨论了影响其分相的因素，为双水相的应用提供了科学的理论依据。将正丙醇/Na2SO4双水相体系应用于提取大黄中的游离蒽醌，并进一步加酸水解大黄中结合蒽醌，大大提高了总蒽醌的提取收率，同时实现了大黄蒽醌和糖等水溶性杂质的有效分离，最后对大黄双水相提取物的抑菌活性进行了分析。主要研究结果如下:
　　1.首先筛选出能形成双水相体系的小分子醇和无机盐，合成了小分子醇/盐双水相体系，研究体系相图的性质:包括双节线和系线。双节线数据采用浊点滴定法测定，选择用于小分子醇/盐双水相体系双节点数据拟合的最佳方程。结合拟合参数和杠杆原则，使用MATLAB软件计算出双水相体系的系线。结果表明，这8种盐不能与甲醇形成双水相，乙醇和异丙醇只能与部分无机盐形成双水相体系，而正丙醇与这8种无机盐都能形成双水相体系。小分子醇/盐双水相体系的双节点对经验方程w1=exp(a+bw0.52+cw2+dw22)拟合的相关性最好。
　　2.研究了醇、盐、酸对双水相体系的影响。结果表明，3种醇的成相能力为丙醇＞异丙醇＞乙醇，成相能力最强的无机盐是Na2SO4，其次是(NH4)2SO4和NaCl;为了促进双水相体系分相，可增加醇的用量，当盐的质量分数和总体积不变时，上相体积与加醇量呈线性相关;增加盐的浓度，上相体积减小，当醇和双水相体系的体积不变时，上相体积与分相盐的质量分数线性相关;在强酸条件下，随着加酸量的增加使上相体积先减小后增大，最后双水相体系被破坏。
　　3.建立了利用小分子醇/盐双水相体系提取大黄中游离蒽醌的方法，讨论了醇浓度、盐种类和浓度、提取温度、提取时间、超声功率、液固比对大黄中游离蒽醌收率的影响。结果表明正丙醇/Na2SO4双水相体系比正丙醇-(NH4)2SO4/NaCl双水相体系提取游离蒽醌效果好，当醇浓度为50％，Na2SO4浓度为12％(w/w)，温度50℃，超声功率为560W，用时50min，液固比为80mL/g时，大黄游离蒽醌的收率在研究的范围内达到最大，为11.98mg/g。
　　4.本文将强酸加入正丙醇/Na2SO4双水相体系中，建立了水解、提取大黄蒽醌一步完成的方法（一步法）。讨论了加酸的种类和量、超声提取温度、提取时间、超声功率、液固比对大黄总蒽醌收率的影响，用响应面Box-Behnken(BBD)实验设计评价提取条件对总蒽醌收率的影响并优化出最佳提取条件。结果表明，硫酸水解效果比盐酸好，水解后总蒽醌的收率比未水解的蒽醌收率高1.5倍，提取条件对总蒽醌收率的影响顺序为提取温度＞提取时间＞液固比，得到最佳实验条件为:温度75℃，用时30.00min，液固比20.00mL/g，总蒽醌预测收率为20.03mg/g。按此最优提取工艺条件进行提取，3次平行实验的平均收率为19.59mg/g，模型的实测值与预测值偏差较小，表明该回归模型稳定，可靠，能较好地预测实验提取大黄总蒽醌的收率。
　　5.将一步法与提取大黄中蒽醌类成分常用的收率高的方法、常用提取溶剂（甲醇/乙醇）进行了对比，并与先双水相提取后水解法（两步法）比较。结果表明，一步法的蒽醌收率最高，耗时最短，正丙醇/Na2SO4双水相体系还能除去提取物中大部分糖类等水溶性杂质，从而达到初步分离的目的;产品无需反萃取，双水相所使用的试剂能回收循环利用，该方法操作简单，成本低，更环保。
　　6.采用滤纸片法考察了大黄双水相提取物对金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌、枯草芽孢杆菌和大肠杆菌的抑制作用，用二倍稀释法分析了大黄提取物对这4种细菌的最低抑菌浓度(MIC)和最低杀菌浓度(MBC)。结果表明，大黄双水相提取物具有较强的抑菌活性，对4种菌的抑制作用顺序为:金黄色葡萄球菌＞铜绿假单胞菌＞枯草芽孢杆菌＞大肠杆菌，对金黄色葡萄球菌的抑制作用最强，MIC和MBC分别为4.688mg/mL和9.375mg/mL。

目录

声明

摘要

1文献综述

1．1双水相体系

1．1．1双水相体系的种类、成相原理及特点

1．1．2小分子醇双水相体系的应用

1．1．3双水相体系液液相平衡研究

1．1．4双节线及液液相平衡数据拟合方程

1．2大黄

1．2．1化学成分研究

1．2．2药理作用

1．2．3提取方法研究

1．2．4分析方法

1．3本文的研究背景、目的、意义及内容

1．3．1选题目的及意义

1．3．2主要研究内容

2材料与方法

2．1材料、仪器与试剂

2．2实验步骤

2．2．1体系的构建

2．2．2小分子醇／盐双水相体系相平衡的研究

2．2．3小分子醇和分相盐对体系的影响

2．2．4酸对体系的影响

2．2．5双水相提取大黄游离蒽醌

2．2．6双水相提取大黄总蒽醌

2．2．7游离蒽醌含量的测定

2．2．8 HPLC测定总蒽醌含量

2．2．9响应面法实验设计

2．2．10抑菌活性研究

2．2．11实验中涉及的参数

3结果与分析

3．1双水相体系的成相情况

3．2双节线数据的测定及拟合

3．2．1双节线数据的测定

3．2．2双节线数据的拟合

3．3液液相平衡数据

3．3．1液液相平衡数据的测定

3．3．2双水相体系的系线

3．4小分子醇／盐双水相体系分相影响因素的研究

3．4．1小分子醇的影响

3．4．2分相盐的影响

3．4．3酸的影响

3．5双水相体系提取大黄游离蒽醌的研究

3．5．1检测波长的选择

3．5．2标准曲线

3．5．3双水相体系的选择

3．5．4影响因素的考察

3．6双水相体系提取大黄总蒽醌的研究

3．6．1标准曲线

3．6．2水解所用酸的种类及用量

3．6．3单因素实验

3．6．4响应面法的实验设计

3．6．5一步法的放大实验

3．6．6先双水相提取后水解法(两步法)

3．6．7双水相的提取及分离效果

3．7大黄双水相提取物的体外抑菌活性

3．7．1大黄提取物对4种菌的抑制作用

3．7．2大黄提取物对4种菌的MIC和MBC

4讨论

4．1小分子醇／盐双水相体系的构建

4．2小分子醇／盐双水相体系分相影响因素的研究

4．3双水相体系提取大黄中的蒽醌类成分

4．4大黄双水相提取物的抑菌活性

5结论与展望

5．1结论

5．2本论文的创新之处

5．3展望

参考文献

致谢

作者简历