超临界CO萃取用于有机锡污染物检测和党参中有效成分提取的研究

摘要

超临界流体萃取(supercritical fluid extraction，SFE)是一种环境友好的新型化工分离技术，近年来在分析领域作为生物样品的痕量药检前处理方法正在逐步代替某些传统方法，展示了诱人的应用前景。同时，SFE被视为先进的关键技术在天然产物和中药有效成分的提取中得到广泛研究与应用。有机锡是人类带入海洋最毒的污染物之一，本文采用分析型超临界萃取等技术对食品安全中亟待解决的有机锡污染物的检测进行了研究；同时也对采用SFE提取中药党参中的有效成分进行了探讨。该研究对提高食品安全检测技术水平以及促进中药生产现代化具有重要意义。
　　 本文建立了高效的SFE/HS-SPME/GC-MS测定海产品中有机锡含量的检测技术，即采用分析型SFE结合顶空固相微萃取(HS-SPME)为样品前处理技术，对海产品中六种不同形态有机锡(即：三甲基一氯化锡(TMT)、一丁基三氯化锡(MBT)、二丁基二氯化锡(DBT)、三丁基一氯化锡(TBT)、一苯基三氯化锡(MPT)、三苯基一氯化锡(TPT))污染物进行提取与净化，而后采用GC-MS进行检测。通过实验研究多种因素对检测效果的影响，得到优化的操作条件为：0.5g蛤肉样品经含5％(mol)甲醇的超临界CO2在温度为45℃、压力为30 MPa条件下萃取15分钟(流速1.2 L·min-1以常压CO2计)，然后用0.02 g·mL-1的四乙基硼化钠(NaBEt4)进行衍生化处理，并用聚二甲基硅氧烷/二乙烯基苯(PDMS/DVB)纤维进行固相微萃取富集后，进行GC-MS分析。整个分析过程仅需1小时，消耗有机溶剂还不到10mL。结果表明，该方法对于DBT、MPT、TBT和TPT四种有机锡的回收率在79％～90％之间，最低检出限在0.04 ng·g-1(Sn)～0.26 ng.g-1(Sn)，满足定量回收的要求。精密度、最低检出限和线性范围也满足海产品中痕量有机锡检测的要求。但该方法用于TMT和MBT检测时的回收率较低(分别为26％和63％)，而不适宜作为这两种有机锡的定量检测技术。
　　 本文建立了一套动态法测定溶质在超临界流体中溶解度的实验装置。通过测定苯甲酸在超临界CO2中的溶解度对设备的可靠性进行了验证，实测值与文献值偏差在5％以内。利用该设备测定了在温度35.0℃～65.0℃、压力15.0 MPa～40.0 MPa的范围内三苯基一氯化锡(TPT)和三苯基一氯甲烷(TPC)两种化合物在超临界CO2中的溶解度。结果表明，TPT的溶解度在4.12×10-4～1.10×10-3范围内，TPC的溶解度在3.82×10-4～2.70×10-3范围内。分别用Gordillo方程、Christil方程和改进的Christil经验方程对TPT和TPC在超临界CO2中的溶解度数据进行了关联，结果良好。对于TPT各方程计算值与实验值的AARD分别为5.0％、8.6％和7.1％，对于TPC，各方程计算值与实验值的平均相对偏差(AARD)分别为11.4％、6.4％和7.3％。
　　 在对常用中药党参进行超临界CO2萃取工艺研究中，首先以收膏率和总皂苷元为目标函数，通过单因素实验研究了超临界CO2萃取党参中脂溶性成分的适宜工艺条件。结果表明，在原料粒度40目～60目，萃取压力30MPa，萃取温度65℃的优化条件下得到的收膏率和总皂苷元得率分别为0.0111 g·g-1和2.23 mg·g-1。党参炔苷是党参中的一种重要的有效成分，采用中心实验设计和二次响应曲面法，系统考察温度、压力、夹带剂用量和时间等因素对收膏率和党参炔苷的萃取结果的影响及其相互作用。确定了夹带剂用量是提高党参炔苷生产效率最有效的控制因素，增加夹带剂用量可同时提高收膏率和党参炔苷得率。进一步优化了含动态夹带剂的党参炔苷超临界萃取工艺。实验结果表明，中药党参在动态夹带剂乙醇流速为1 mL·min-1，CO2流速为2 L·min-1，30 MPa，60℃下萃取100 min，党参炔苷得率为0.0786mg·g-1，优于超声萃取法。研究结果为建立一种党参炔苷提取的绿色工艺提供了基础数据。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：符号说明

声明

前言

第一章文献综述

1.1.超临界流体萃取技术

1.1.1.超临界流体基本性质

1.1.2.超临界流体萃取基本原理和优点

1.1.3.超临界CO2萃取在分析领域的应用

1.1.4.超临界流体萃取技术在天然产物提取中的应用

1.2.固相(微)萃取技术

1.2.1.固相微萃取技术(SPME)在分析领域的应用

1.2.2.超临界萃取与固相(微)萃取联用样品前处理中的应用

1.3.环境中的有机锡污染物

1.3.1.有机锡化合物

1.3.2.有机锡化合物对海洋环境的影响

1.4.环境中有机锡的检测方法

1.4.1.环境样品中有机锡化合物的萃取方法

1.4.2.有机锡化合物的衍生方法

1.4.3.有机锡的仪器检测方法

1.5.中药党参有效成分和提取方法研究进展

1.5.1.化学成分

1.5.2.药理研究

1.5.3.党参有效成分的提取工艺

1.6.溶质在超临界流体中的溶解度测定与关联

1.6.1.溶解度测定方法

1.6.2.溶解度模型

1.7.本课题研究的内容和意义

第二章超临界萃取／顶空固相微萃取／气相色谱-质谱联用检测海产品中的有机锡

2.1.实验部分

2.1.1.试剂和仪器

2.1.2.溶液配制和样品制备

2.1.3.实验步骤

2.2.结果与讨论

2.2.1有机锡化合物的GC-MS定性确定

2.2.2固相微萃取和衍生条件优化

2.2.3超临界萃取条件优化

2.2.4分析方法的评价

2.3真实样品测定

2.4小结

第三章三苯基一氯化锡和三苯基氯甲烷在超临界C02中的溶解度的测定与关联

3.1.实验部分

3.1.1.实验试剂及仪器

3.1.2.实验装置与步骤

3.2.结果与讨论

3.2.1.测定苯甲酸溶解度以验证设备的可靠性

3.2.2.三苯基一氯化锡和三苯基氯甲烷在超临界C02中的溶解度

3.2.3.经验方程关联

3.2.4.缔合方程

3.3.小结

第四章超临界CO2萃取在党参有效成分萃取中的应用

4.1.实验部分

4.1.1.原料和试剂

4.1.2.实验仪器及设备

4.1.3.实验方案和原理

4.1.4.实验装置及操作步骤

4.2.实验结果与讨论

4.2.1.紫外分光光度法建立豆甾醇标准曲线

4.2.2.HPLC法建立党参炔苷标准曲线

4.2.3.超临界CO2萃取党参中脂溶性成分的研究

4.2.4.带静态夹带剂的超临界CO2萃取工艺研究

4.2.5.动态夹带剂萃取条件下的分析结果

4.3.小结

第五章结论

参考文献

附录

博士期间的科研成果

致谢