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基本信息

項(xiàng)目名稱(chēng)：
超聲波法提取虎杖中白藜蘆醇工藝研究
小類(lèi)：
能源化工
簡(jiǎn)介：
目的：優(yōu)選超聲波法提取虎杖中白藜蘆醇的最佳工藝。方法：本研究以虎杖中白藜蘆醇提取率和吸光度值為考察指標(biāo)，通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)研究5個(gè)因素對(duì)提取率的影響。結(jié)果 經(jīng)過(guò)正交實(shí)驗(yàn)得到從虎杖中提取白藜蘆醇的最佳工藝為：以80%的乙醇+丙酮（體積比1∶1）為提取劑，料液比1∶10，pH=6，超聲提取溫度30 ℃，時(shí)間50 min，平均分兩次提取，提取率為1.83%。結(jié)論 該實(shí)驗(yàn)確定的最佳提取工藝穩(wěn)定性好且簡(jiǎn)便易行。
詳細(xì)介紹：
1引言 1.1 實(shí)驗(yàn)選題的意義和目的 白藜蘆醇廣泛分布于植物界，存在于虎杖、葡萄、花生、松樹(shù)等植物中，其中以虎杖含量最為豐富，其游離的白藜蘆醇高于0.58%。 近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者對(duì)白藜蘆醇的生物學(xué)功能進(jìn)行了深層次的研究，發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇作為重要的植物抗毒素，能夠阻止低密度脂蛋白的氧化，具有防治心血管疾病、防癌、抗病毒、抗衰老及免疫調(diào)節(jié)作用等，是一種極具開(kāi)發(fā)價(jià)值的天然物質(zhì)，被喻為繼紫杉醇之后的又一新的綠色抗癌物質(zhì)。美國(guó)天然藥物研究所（CNN）研究發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇還具有抗艾滋病的作用。 隨著人們對(duì)白藜蘆醇的關(guān)注、研究日益加深，它在食品、醫(yī)藥等方面的應(yīng)用也越來(lái)越廣，市場(chǎng)價(jià)值頗高。在日本，已將含白藜蘆醇植物提取物作為食品添加劑使用;在我國(guó)，也有將白藜蘆醇植物提取物制成降脂、美容、減肥和抗癌天然保健食品及膠囊;另外，還可將其添加到各種酒中，以增強(qiáng)酒的品質(zhì)。 當(dāng)前國(guó)內(nèi)外就白藜蘆醇的研究狀況可以通過(guò)Google Scholar的搜索結(jié)果以及PubMed數(shù)據(jù)庫(kù)的收錄量變化可見(jiàn)一斑，特別是Google Scholar的搜索結(jié)果，1990年以來(lái)幾乎呈現(xiàn)出指數(shù)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，近十年的變化尤為明顯。在植物提取生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)相對(duì)較差，生產(chǎn)成本高，經(jīng)濟(jì)效益低，而且造成環(huán)境污染。隨著對(duì)白藜蘆醇研究的進(jìn)一步深入，由于確切的保健作用及天然的來(lái)源途徑，符合了當(dāng)今人們對(duì)保健產(chǎn)品的新要求，使其市場(chǎng)需求量還在逐步擴(kuò)大之中，所以如何更加充分地利用虎杖中有效成分之一白藜蘆醇，開(kāi)發(fā)醫(yī)藥原料和制品、保健品等，對(duì)現(xiàn)代生產(chǎn)具有現(xiàn)實(shí)的意義。 我國(guó)傳統(tǒng)中藥虎杖含有豐富的白藜蘆醇，因其分布廣泛，價(jià)格低廉且安全無(wú)毒副作用而成為白藜蘆醇提取的最佳原料之一。目前有關(guān)白藜蘆醇的研究報(bào)道不斷增多，但大多集中在其藥理的研究,對(duì)虎杖中白藜蘆醇的含量測(cè)定研究也較多，但對(duì)其工藝報(bào)道較少，且提取工藝多以大黃素為主。 白藜蘆醇豐富的自然資源，及其優(yōu)良的生物活性，提示人們大力開(kāi)發(fā)白藜蘆醇及富含白藜蘆醇的植物具有重要的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。 本論文選擇虎杖作為研究對(duì)象，以期在植物有效藥用成分高效快速提取方面做一些有益的探索。 1.2實(shí)驗(yàn)的理論依據(jù)及研究方法 白藜蘆醇(Resveratrol)化學(xué)名稱(chēng)為3，4'，5，-三羥基二苯乙烯 (3,4',5-trihydroxystilbene)，其分子式為C14H1203，相對(duì)分子量為228.25，是植物體內(nèi)一種天然的二苯烯類(lèi)多酚物質(zhì)，具有順式和反式兩種構(gòu)象即3,4',5-tri-hydroxy-trans-stilbene和3,4',5-tri-hydroxy-cis-stilbene，并各自可與葡萄糖結(jié)合，形成順式或反式白藜蘆醇苷(polydatin)，它們與白藜蘆醇一樣具有生理活性。白藜蘆醇苷能在人體糖苷酶作用下釋放出白藜蘆醇。其反式異構(gòu)體生理活性要強(qiáng)于順式異構(gòu)體，單體強(qiáng)于糖苷，在紫外線照射下，反式白藜蘆醇能轉(zhuǎn)化為順式結(jié)構(gòu)。在完全避光條件下，反式白藜蘆醇在乙醇中可穩(wěn)定存在數(shù)月，僅在pH≥10下穩(wěn)定性才略有降低。在自然界中主要以反式構(gòu)象存在。 白藜蘆醇外觀為無(wú)色針狀結(jié)晶，熔點(diǎn)：256-257 ℃，261 ℃升華，較難溶于水，易溶于有機(jī)溶劑，溶解性由優(yōu)到劣的順序大致為：丙酮>乙醇>甲醇>乙酸乙酯>乙醚>氯仿等。在306 nm的紫外光照射下產(chǎn)生紫色熒光，遇氨水等堿性溶液顯紅色，遇醋酸鎂的甲醇溶液顯粉紅色，并能和三氯化鐵一鐵氰化鉀起顯色反應(yīng)。在低溫、避光條件下較為穩(wěn)定，堿性環(huán)境中不穩(wěn)定。 從白藜蘆醇的結(jié)構(gòu)式可看出，白藜蘆醇具有三個(gè)酚羥基，呈現(xiàn)一定的供電子能力，較易被氧化，從而使其他物質(zhì)不被氧化而表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗氧化能力。 基于以上考慮，本論文擬進(jìn)行的研究工作主要有以下方面： 1、針對(duì)虎杖的開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀，以該省廉價(jià)易得的虎杖資源為原料，對(duì)當(dāng)前虎杖中白藜蘆醇提取分離存在的問(wèn)題，以簡(jiǎn)化工藝，綠色提取為指導(dǎo)原則，對(duì)虎杖中白藜蘆醇的提取工藝進(jìn)行研究。 2、綜合考慮浸漬法、回流法、索氏法、超聲法等。由于超聲波可以使液體流動(dòng)并產(chǎn)生空化現(xiàn)象，提取工藝過(guò)程中輔以超聲波處理，具有使有效成分浸出速率快，提取時(shí)間短、提取得率高、污染較少、無(wú)需加熱等優(yōu)點(diǎn)，適合于中草藥這類(lèi)熱敏性物質(zhì)的提取，是一種先進(jìn)的綠色工藝。同時(shí)低溫條件下，以超聲波提取還有利于維持原藥中有效成分的性質(zhì)，從而避免了提取物在高溫下轉(zhuǎn)化為其它物質(zhì)而造成收率降低。故選取超聲波法進(jìn)行虎杖有效成分的提取。 3、本論文主要研究從天然植物虎杖中提取白藜蘆醇，以白藜蘆醇產(chǎn)品提取率和吸光度值為考察指標(biāo),以超聲波法輔助提取，初步探討在改變?nèi)軇?、料液比、pH值、提取的時(shí)間、溫度等條件下,提取虎杖中的白藜蘆醇,并進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn), 從而得出從虎杖中提取白藜蘆醇的最佳工藝及顯著影響因素，為合理開(kāi)發(fā)利用虎杖資源提供依據(jù)。 2 材料與儀器 2.1 實(shí)驗(yàn)材料 虎杖根莖，產(chǎn)地：該??；無(wú)水乙醇、乙酸乙酯、丙酮、氯仿、石油醚等，廣東汕頭市西隴化工廠生成，均為分析純；薄層層析硅膠，青島海洋化工有限公司生產(chǎn)，化學(xué)純。 2.2 實(shí)驗(yàn)儀器 KQ3200型超聲波清洗器，江蘇省昆山市淀山湖鎮(zhèn)；傅立葉紅外光譜儀(360FT-IR),美國(guó)；UV-1100紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，北京；721-分光光度計(jì)，廈門(mén)分析儀器廠生產(chǎn)；TMP-1上皿式電子天平，湘儀天平儀器設(shè)備公司生產(chǎn)；FA1604N型電子天平，上海精密科學(xué)儀器有限公司生產(chǎn)；RE-52型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器，上海亞榮生化儀器廠生產(chǎn)；SHB-3循環(huán)水多用真空泵，鄭州杜甫儀器廠生產(chǎn)。 3 實(shí)驗(yàn)方法 3.1 超聲波法提取白藜蘆醇工藝流程 溶劑 石油醚 乙酸乙酯-水（1∶1） 虎杖 超聲提取 過(guò)濾 濃縮 萃取 減壓蒸餾 萃取 層析分離 濃縮干燥 白藜蘆醇產(chǎn)品 用乙醇溶解，測(cè)吸光度值 3.2 實(shí)驗(yàn)步驟 備料：把干燥、干凈虎杖原料粉碎至40目篩分，過(guò)40目分樣篩，備用。 提?。喊?0.00克虎杖原料投入250 mL錐形瓶中，按照表2中的因素在超聲波作用下提取2次，進(jìn)行冷凝回流。 過(guò)濾：得提取濾液。濃縮：把濾液置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器中在真空條件40 ℃左右蒸發(fā)（回收提取劑供循環(huán)使用），得粘稠液。 萃取:粘稠液經(jīng)石油醚萃取數(shù)次，直至石油醚近無(wú)色，萃取液中含白藜蘆醇，將萃取液減壓蒸餾除去石油醚，再加入乙酸乙酯-蒸餾水（1∶1）攪拌，充分混合，溶解完全，靜置、分層，白藜蘆醇分布于乙酸乙酯中，而白藜蘆醇苷存于水相。乙酸乙酯萃取液減壓濃縮[15]，得粗產(chǎn)品?；厥蛰腿┕┭h(huán)使用。純化:在粗產(chǎn)品中加入適量乙醇，采用硅膠柱層析，得洗脫液，于蒸發(fā)器中濃縮，至剛好有沉淀出現(xiàn)，溶液變渾濁時(shí)，停止?jié)饪s，將濃縮液在4 ℃條件下靜置24 h以上析晶，得到淡黃色產(chǎn)品。產(chǎn)品在低溫、避光條件下保存。 3.2.1白藜蘆醇溶液的配制 將白藜蘆醇產(chǎn)品用乙醇溶解，置于容量瓶中并定容到10 mL，搖勻，備用。 3.2.2 白藜蘆醇吸光度值的測(cè)定 取白藜蘆醇產(chǎn)品配制的溶液，以1 cm比色皿，乙醇為參比，設(shè)置波長(zhǎng)為306 nm ,用UV-1100紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)定吸光度值。 3.3 超聲波法提取白藜蘆醇的正交實(shí)驗(yàn) 實(shí)際操作中各因素相互交叉影響，為了全面考察影響因素，本論文以虎杖中白藜蘆醇提取率和吸光度值為考察指標(biāo),選取超聲提取的試劑種類(lèi)、pH值、料液比、溫度、時(shí)間在其最佳條件范圍內(nèi)設(shè)計(jì)5因素4水平正交實(shí)驗(yàn)L16（45）,確定白藜蘆醇的最適提取條件。白藜蘆醇超聲提取的正交實(shí)驗(yàn)因素水平表和實(shí)驗(yàn)結(jié)果分別見(jiàn)表1和表2。 4分析 4.1數(shù)據(jù)分析 由正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,各因素的極差是不同的,說(shuō)明各因素的水平改變對(duì)實(shí)驗(yàn)指標(biāo)的影響是不同的,極差越大,這個(gè)因素對(duì)實(shí)驗(yàn)指標(biāo)的影響越大,極差最大的因素即是要考慮的主要因素。 由表2的極差分析可知，各因素對(duì)實(shí)驗(yàn)指標(biāo)的影響按大小排列順序?yàn)锳＞E＞B＞C＞D，實(shí)驗(yàn)最好的方案為：提取溶劑為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%的乙醇+丙酮（體積比為1∶1），料液比1∶10，pH=6，超聲提取溫度300C，時(shí)間50 min，分兩次提取，每次25min。 4.2驗(yàn)證實(shí)驗(yàn) 取虎杖樣品,干燥,粉碎,過(guò)40目篩,精密稱(chēng)取10 g,共3份,在優(yōu)選工藝條件的基礎(chǔ)上,按方案:提取溶劑為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%的乙醇+丙酮（體積比為1：1），料液比1∶10，pH=6，超聲提取溫度30℃，時(shí)間50min，分兩次提取，每次25分鐘,結(jié)果表明,白藜蘆醇的含量平均為 1.83%,高于正交實(shí)驗(yàn)表中的全部16個(gè)實(shí)驗(yàn),從而證明了該工藝的合理性和穩(wěn)定性。以本工藝條件進(jìn)行提取更符合工業(yè)化生產(chǎn)要求,節(jié)省成本、具有可行性。 采用紅外光譜對(duì)白藜蘆醇進(jìn)行定性分析檢測(cè)，所得的白藜蘆醇紅外譜圖，在3400cm-1處有酚羥基吸收峰 ；在1630cm-1 、1460cm-1處有苯環(huán)吸收峰 ；在3040cm-1處有吸收峰，說(shuō)明存在與不飽和烴相連的氫,證實(shí)了—C=C—的存在。由此可推斷，該產(chǎn)品為白藜蘆醇。 4.5 實(shí)驗(yàn)分析 把乙醇- 氯化鈉-水形成的雙水相體系，應(yīng)用于虎杖中提取白藜蘆醇，從而避免毒性較大的有機(jī)溶劑，具有重要的意義，但其提取率不高。分析原因可能為白藜蘆醇具有三個(gè)酚羥基，電子云密度較高，具有較強(qiáng)的給電子能力，性質(zhì)活潑，在弱酸性和中性條件下，白藜蘆醇比較穩(wěn)定，而在堿性條件下，易被氧化成醌類(lèi)物質(zhì)。目前還有待尋找一種更優(yōu)的雙水相提取工藝。同時(shí)應(yīng)低溫提取，溫度較高易造成活性成分的分解或揮發(fā)(白藜蘆醇熱穩(wěn)定性不好，70～80℃下加熱有部分分解)，對(duì)白藜蘆醇的提取不利。 5 結(jié)論 5.1虎杖中提取白藜蘆醇的最佳工藝 從虎杖中提取白藜蘆醇的最佳工藝為以質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%的乙醇+丙酮（體積比為1∶1）為提取劑，料液比1∶10，pH=6，超聲提取溫度30℃，時(shí)間50min，平均分兩次提取, 提取率為1.83%。高于正交實(shí)驗(yàn)表中的全部16個(gè)實(shí)驗(yàn),從而證明了該工藝的合理性和穩(wěn)定性。本論文研究的提取方法提取率高，性質(zhì)穩(wěn)定，更符合工業(yè)化生產(chǎn)要求,節(jié)省成本、具有可行性，對(duì)推廣應(yīng)用具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

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  • 超聲波法提取虎杖中白藜蘆醇工藝研究

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撰寫(xiě)目的和基本思路

目的 優(yōu)選超聲波法提取虎杖中白藜蘆醇的最佳工藝。方法 本研究以虎杖中白藜蘆醇提取率和吸光度值為考察指標(biāo)，通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)研究溶劑、原料和溶液比例、超聲處理時(shí)間、pH值和溫度5個(gè)因素對(duì)提取率的影響。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

采用了先進(jìn)的超聲波輔助提取中草藥有效藥用成分的方法，用科學(xué)的正交實(shí)驗(yàn)方案確定各因素的影響，提取時(shí)間短，提取率高，對(duì)環(huán)境友好，是一種“綠色工藝”

應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

從虎杖中提取白藜蘆醇的最佳工藝為以質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%的乙醇+丙酮（體積比為1∶1）為提取劑，料液比1∶10，pH=6，超聲提取溫度30℃，時(shí)間50min，平均分兩次提取, 提取率為1.83%。高于正交實(shí)驗(yàn)表中的全部16個(gè)實(shí)驗(yàn),從而證明了該工藝的合理性和穩(wěn)定性。本論文研究的提取方法提取率高，性質(zhì)穩(wěn)定，更符合工業(yè)化生產(chǎn)要求,節(jié)省成本、具有可行性，對(duì)推廣應(yīng)用具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

學(xué)術(shù)論文摘要

摘要：目的 優(yōu)選超聲波法提取虎杖中白藜蘆醇的最佳工藝。方法 本研究以虎杖中白藜蘆醇提取率和吸光度值為考察指標(biāo)，通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)研究5個(gè)因素對(duì)提取率的影響。結(jié)果 經(jīng)過(guò)正交實(shí)驗(yàn)得到從虎杖中提取白藜蘆醇的最佳工藝為：以80%的乙醇+丙酮（體積比1∶1）為提取劑，料液比1∶10，pH=6，超聲提取溫度30 ℃，時(shí)間50 min，平均分兩次提取，提取率為1.83%。結(jié)論 該實(shí)驗(yàn)確定的最佳提取工藝穩(wěn)定性好且簡(jiǎn)便易行。

獲獎(jiǎng)情況

“超聲波法提取虎杖中白藜蘆醇工藝研究”2009年6月在該省獲省大學(xué)生挑戰(zhàn)杯“二等獎(jiǎng)”； 2009年5月論文投稿后，被科技期刊“中國(guó)科技博覽”錄用將于2009年8月出版。

鑒定結(jié)果

該研究以虎杖中白藜蘆醇提取率和吸光度值為考察指標(biāo)，通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)研究5個(gè)因素對(duì)提取率的影響，超聲波法提取虎杖中白藜蘆醇的最佳工藝。結(jié)果可靠可信，該實(shí)驗(yàn)確定的最佳提取工藝穩(wěn)定性好且簡(jiǎn)便易行。

參考文獻(xiàn)

[1]曾建國(guó)，侯團(tuán)章，張勝.高效液相色譜法測(cè)定虎杖提取物中白藜蘆醇的含量[J].中國(guó)中醫(yī)藥科技，2000，7（3）：175. [2]胡曉佳,蒲彪.白藜蘆醇生理活性及其制備檢測(cè)技術(shù)研究進(jìn)展[J].食品研究與開(kāi)發(fā)，2006，(02)：123-126. [3]李霞.白藜蘆醇[J].精細(xì)與專(zhuān)用化學(xué)品，2002，4（3）：14-20. [4] Joseph A. Baur, Kevin J. Pearson, Nathan L. Price, et al. Resveratrol improves health and survival of mice on a high-calorie diet[J]. Nature, 2006, 444: 337-342.

同類(lèi)課題研究水平概述

當(dāng)前國(guó)內(nèi)外就白藜蘆醇的研究狀況可以通過(guò)Google Scholar的搜索結(jié)果以及PubMed數(shù)據(jù)庫(kù)的收錄量變化可見(jiàn)一斑，特別是Google Scholar的搜索結(jié)果，1990年以來(lái)幾乎呈現(xiàn)出指數(shù)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，近十年的變化尤為明顯。在植物提取生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)相對(duì)較差，生產(chǎn)成本高，經(jīng)濟(jì)效益低，而且造成環(huán)境污染。隨著對(duì)白藜蘆醇研究的進(jìn)一步深入，由于確切的保健作用及天然的來(lái)源途徑，符合了當(dāng)今人們對(duì)保健產(chǎn)品的新要求，使其市場(chǎng)需求量還在逐步擴(kuò)大之中，所以如何更加充分地利用虎杖中有效成分之一白藜蘆醇，開(kāi)發(fā)醫(yī)藥原料和制品、保健品等，對(duì)現(xiàn)代生產(chǎn)具有現(xiàn)實(shí)的意義。 我國(guó)傳統(tǒng)中藥虎杖含有豐富的白藜蘆醇，因其分布廣泛，價(jià)格低廉且安全無(wú)毒副作用而成為白藜蘆醇提取的最佳原料之一。目前有關(guān)白藜蘆醇的研究報(bào)道不斷增多，但大多集中在其藥理的研究,對(duì)虎杖中白藜蘆醇的含量測(cè)定研究也較多，但對(duì)其工藝報(bào)道較少，且提取工藝多以大黃素為主。 白藜蘆醇豐富的自然資源，及其優(yōu)良的生物活性，提示人們大力開(kāi)發(fā)白藜蘆醇及富含白藜蘆醇的植物具有重要的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
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