超声波提取甘草黄酮的工艺研究(附件)
摘 要 甘草（Glycyrrhiza），属于双子叶植物中的豆科，是甘草、光果甘草、胀果甘草的干燥根或者根茎，是多年生草本植物，多生长在东北、华北、西北各省，在临床中可以用于治疗心悸、脾胃气虚、咽喉肿痛、止咳、抗炎等，研究表明甘草中的黄酮类化合物是其重要的药用成分之一，具有多种药理作用，如抗氧化、抗肿瘤、抗炎、抗病毒、抗溃疡，作用于呼吸系统、神经系统、泌尿系统等。本文选择芦丁作为标准品并制作标准曲线，乙醇作为提取溶剂，采用超声波法提取甘草黄酮，以甘草中的总黄酮含量为指标，单因素考察乙醇体积分数、料液比、提取温度、提取时间对甘草中的总黄酮提取含量的影响，分析得到三个影响最大的因素乙醇体积分数、料液比、提取时间并对其进行响应曲面实验设计，对提取工艺进行优化，得到最佳提取工艺条件为使用65%的乙醇，料液比为1:40即200 mL，超声时间40 min，温度在65℃左右。经验证，该工艺操作简单，提取率高，较稳定，可以做为甘草黄酮工业化生产的参考依据。 目 录
1 绪论 1
1.1 黄酮类化合物的文献综述 1
1.1.1 种类及分布 1
1.1.2 理化性质 1
1.1.3 天然黄酮类化合物的提取方法 2
1.1.4 药理作用与研究现状 3
1.2 甘草的文献综述 4
1.2.1 化学成分 4
1.2.2 甘草黄酮的药理作用 5
1.2.3 甘草黄酮的应用 6
1.3 本文研究内容 7
2 实验 8
2.1 仪器与试剂 8
2.1.1 实验药材与试剂 8
2.1.2 实验药材与试剂 8
2.1.3 材料预处理 8
2.2 实验方法 9
2.2.1 标准溶液的配置 9
2.2.2 最大吸收波长的确定 9
2.2.3 标准曲线的绘制 9
2.2.4 甘草中总黄酮的计算 9
2.2.5 单因素提取实验 10
2.2.6 响应曲面法优化工艺 11
2.3 实验结果与分析 11
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r /> 2.2 实验方法 9
2.2.1 标准溶液的配置 9
2.2.2 最大吸收波长的确定 9
2.2.3 标准曲线的绘制 9
2.2.4 甘草中总黄酮的计算 9
2.2.5 单因素提取实验 10
2.2.6 响应曲面法优化工艺 11
2.3 实验结果与分析 11
2.3.1 单因素实验结果与分析 12
2.3.2 响应曲面法实验结果与分析 14
2.4 验证试验 18
3 结论 20
参考文献 21
致谢 23
1 绪论
改革开放以来，我国国力日益强盛，科技不断发展，社会不断进步，人们的生活水平也稳步上升，但经济单方面的增长带来的是文化方面的缺失，随之也产生许多不良的生活方式，比如熬夜，不吃早餐，喜欢吃高糖、高脂类的快餐食物，长时间上网、玩游戏，学习、工作压力大且时间长，运动时间少，导致了患高血压、高血脂、糖尿病等疾病的人口数不断增加，并且发病年龄趋于年轻化。除了这些慢性疾病，肿瘤、癌症等疾病也对人类的健康存在严重的危害。目前治疗这些疾病的药物大部分都是化学合成的，虽然具有很强的药理作用，但同时也伴随着潜在的毒性及可能蓄积中毒等不良反应。因此，寻找毒副作用小的天然的治疗药物，是药品研究人员所需要注意的。天然的黄酮类化合物在大自然界中普遍存在，具有见效快、毒副作用小、绿色安全等特点，其中的甘草黄酮具有多种化学成分及药理活性，具有十分重要的研究意义。
1.1 黄酮类化合物的文献综述
黄酮，全称为黄酮类化合物，普遍存在于自然社会中，是很常见的一种化合物，有很强的活性，在中草药、果蔬、茶叶中都有黄酮类化合物的身影[1]。文献表明，现已发现的黄酮类化合物数量高达8000多种，并且结构各异，是一些中草药重要的药用活性成分，具有清除氧化自由基、改善肿瘤活性、改善心血管疾病、调节免疫等重要的药理作用，在临床中有广泛的应用。不同的黄酮类化合物的分子结构不同，作用于身体的不同部位[2]，如银杏黄酮作用于心血管系统，蓝莓黄酮作用于眼睛，葡萄黄酮作用于淋巴系统，甘草黄酮作用于免疫、消化系统，它们都具有很强的药理作用，有明显的治疗效果。1986年发现甘草具有抗艾滋病毒、抗抑郁等活性，受到人类的广泛关注。
1.1.1 种类及分布
黄酮类化合物，基本结构是C3C6C3，是由中央三碳原子连接2个苯环，在苯环上分别连接着酚羟基形成。在不同位置，以不同的连接方式、连接数量，连接不同的官能团形成许许多多的不同的黄酮类化合物[3]。
1.1.2 理化性质
诸多天然的黄酮类化合物是晶体固体，少量是粉末，几乎全都显黄色，它们
的颜色与其自身所包括的交叉共轭体系和助色团的多少有关，在紫外光下显示荧光色，黄酮类化合物在水、乙醇中极易溶解，在苯、氯仿等溶剂中几乎不溶[4]。因为基本骨架中都有酚羟基，因此显酸性，且酚羟基的连接数量和位置都会改变酸性，即7,4’二OH＞7或4’二OH＞一般酚OH＞5OH[5]。
1.1.3 天然黄酮类化合物的提取方法
天然的黄酮种类较多，结构类型多，结合状态不同，性质不同，为了简化实验，提高提取率，就要对提取溶剂、提取方法进行挑选。
（1） 水提法
水提法即煎煮法，是最古老的一种提取方法，是用热水浸提或者煮提来提取黄酮苷类物质，如槐米中的芦丁，大多数提取2次或3次，且提取出的杂质较多，处理较复杂，提取物易发生霉变，提取率低，因此不经常使用。
（2） 有机溶剂提取法
大多数情况下会选择甲醇或乙醇作为提取溶剂，也可以选择其它溶液，苷类化合物适合用体积分数90%～95%的醇提取，苷元用极性较小的溶剂提取效率高，如乙醚、氯仿等[6]。此方法具有提取效率高、溶剂来源较广泛等优点[7]。
（3） 碱溶酸沉法
黄酮的母核含有酚羟基结构，显酸性，在水和碱性水溶液中的溶解度大，在酸性水溶液中几乎不溶[8]，在提取液中，加酸酸化，黄酮类化合物就可以以沉淀的形式析出，因此可以选用碱溶酸沉法进行提取，但要特别注意一定要使用浓度较低的碱性溶液[9]。碱溶酸沉法具有经济、安全、方便的优点，应用较为广泛。
（4） 超声波提取法
最近几年来，人们普遍开始使用超声波提取法来提取甘草黄酮类化合物。它的原理是利用了“空穴作用”，通过超声波破坏植物的细胞膜，帮助细胞质顺利穿过细胞膜，促使黄酮类化合物的溶解与析出，同一时间超声波可以产生热效应，使水的温度不会产生较大的变化，缩短了提取时间，增加提取率，节约原材料，除此之外，超声波还可以产生其它作用，有利于黄酮类化合物的溶解与提取[10]，其有提取效率高、速度快、设备少、操作简单等优点，并且可以保护遇热易分解成分
1 绪论 1
1.1 黄酮类化合物的文献综述 1
1.1.1 种类及分布 1
1.1.2 理化性质 1
1.1.3 天然黄酮类化合物的提取方法 2
1.1.4 药理作用与研究现状 3
1.2 甘草的文献综述 4
1.2.1 化学成分 4
1.2.2 甘草黄酮的药理作用 5
1.2.3 甘草黄酮的应用 6
1.3 本文研究内容 7
2 实验 8
2.1 仪器与试剂 8
2.1.1 实验药材与试剂 8
2.1.2 实验药材与试剂 8
2.1.3 材料预处理 8
2.2 实验方法 9
2.2.1 标准溶液的配置 9
2.2.2 最大吸收波长的确定 9
2.2.3 标准曲线的绘制 9
2.2.4 甘草中总黄酮的计算 9
2.2.5 单因素提取实验 10
2.2.6 响应曲面法优化工艺 11
2.3 实验结果与分析 11
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2.2.1 标准溶液的配置 9
2.2.2 最大吸收波长的确定 9
2.2.3 标准曲线的绘制 9
2.2.4 甘草中总黄酮的计算 9
2.2.5 单因素提取实验 10
2.2.6 响应曲面法优化工艺 11
2.3 实验结果与分析 11
2.3.1 单因素实验结果与分析 12
2.3.2 响应曲面法实验结果与分析 14
2.4 验证试验 18
3 结论 20
参考文献 21
致谢 23
1 绪论
改革开放以来，我国国力日益强盛，科技不断发展，社会不断进步，人们的生活水平也稳步上升，但经济单方面的增长带来的是文化方面的缺失，随之也产生许多不良的生活方式，比如熬夜，不吃早餐，喜欢吃高糖、高脂类的快餐食物，长时间上网、玩游戏，学习、工作压力大且时间长，运动时间少，导致了患高血压、高血脂、糖尿病等疾病的人口数不断增加，并且发病年龄趋于年轻化。除了这些慢性疾病，肿瘤、癌症等疾病也对人类的健康存在严重的危害。目前治疗这些疾病的药物大部分都是化学合成的，虽然具有很强的药理作用，但同时也伴随着潜在的毒性及可能蓄积中毒等不良反应。因此，寻找毒副作用小的天然的治疗药物，是药品研究人员所需要注意的。天然的黄酮类化合物在大自然界中普遍存在，具有见效快、毒副作用小、绿色安全等特点，其中的甘草黄酮具有多种化学成分及药理活性，具有十分重要的研究意义。
1.1 黄酮类化合物的文献综述
黄酮，全称为黄酮类化合物，普遍存在于自然社会中，是很常见的一种化合物，有很强的活性，在中草药、果蔬、茶叶中都有黄酮类化合物的身影[1]。文献表明，现已发现的黄酮类化合物数量高达8000多种，并且结构各异，是一些中草药重要的药用活性成分，具有清除氧化自由基、改善肿瘤活性、改善心血管疾病、调节免疫等重要的药理作用，在临床中有广泛的应用。不同的黄酮类化合物的分子结构不同，作用于身体的不同部位[2]，如银杏黄酮作用于心血管系统，蓝莓黄酮作用于眼睛，葡萄黄酮作用于淋巴系统，甘草黄酮作用于免疫、消化系统，它们都具有很强的药理作用，有明显的治疗效果。1986年发现甘草具有抗艾滋病毒、抗抑郁等活性，受到人类的广泛关注。
1.1.1 种类及分布
黄酮类化合物，基本结构是C3C6C3，是由中央三碳原子连接2个苯环，在苯环上分别连接着酚羟基形成。在不同位置，以不同的连接方式、连接数量，连接不同的官能团形成许许多多的不同的黄酮类化合物[3]。
1.1.2 理化性质
诸多天然的黄酮类化合物是晶体固体，少量是粉末，几乎全都显黄色，它们
的颜色与其自身所包括的交叉共轭体系和助色团的多少有关，在紫外光下显示荧光色，黄酮类化合物在水、乙醇中极易溶解，在苯、氯仿等溶剂中几乎不溶[4]。因为基本骨架中都有酚羟基，因此显酸性，且酚羟基的连接数量和位置都会改变酸性，即7,4’二OH＞7或4’二OH＞一般酚OH＞5OH[5]。
1.1.3 天然黄酮类化合物的提取方法
天然的黄酮种类较多，结构类型多，结合状态不同，性质不同，为了简化实验，提高提取率，就要对提取溶剂、提取方法进行挑选。
（1） 水提法
水提法即煎煮法，是最古老的一种提取方法，是用热水浸提或者煮提来提取黄酮苷类物质，如槐米中的芦丁，大多数提取2次或3次，且提取出的杂质较多，处理较复杂，提取物易发生霉变，提取率低，因此不经常使用。
（2） 有机溶剂提取法
大多数情况下会选择甲醇或乙醇作为提取溶剂，也可以选择其它溶液，苷类化合物适合用体积分数90%～95%的醇提取，苷元用极性较小的溶剂提取效率高，如乙醚、氯仿等[6]。此方法具有提取效率高、溶剂来源较广泛等优点[7]。
（3） 碱溶酸沉法
黄酮的母核含有酚羟基结构，显酸性，在水和碱性水溶液中的溶解度大，在酸性水溶液中几乎不溶[8]，在提取液中，加酸酸化，黄酮类化合物就可以以沉淀的形式析出，因此可以选用碱溶酸沉法进行提取，但要特别注意一定要使用浓度较低的碱性溶液[9]。碱溶酸沉法具有经济、安全、方便的优点，应用较为广泛。
（4） 超声波提取法
最近几年来，人们普遍开始使用超声波提取法来提取甘草黄酮类化合物。它的原理是利用了“空穴作用”，通过超声波破坏植物的细胞膜，帮助细胞质顺利穿过细胞膜，促使黄酮类化合物的溶解与析出，同一时间超声波可以产生热效应，使水的温度不会产生较大的变化，缩短了提取时间，增加提取率，节约原材料，除此之外，超声波还可以产生其它作用，有利于黄酮类化合物的溶解与提取[10]，其有提取效率高、速度快、设备少、操作简单等优点，并且可以保护遇热易分解成分
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