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1、一一 天洋大謦 硕士学位论文 学科专业： 化工过程机械 作者姓名： 马雪松 指导教师： 谭蔚教授 天津大学研究生院 中文摘要 本文对中药材黄芪分别采用煎煮法、回流法、微波辅助提取法的提取工艺进行了实验研究，用方法检测黄芪甲苷含量，计算出黄芪甲苷的提取得率，考察了每种提取方法的工艺参数对提取结果的影响。 文中采用正交试验设计，考察了提取温度、提取时间、值对煎煮法提取结果的影响，得出值对提取结果最为显著；考察了乙醇浓度、溶媒用量、值对回流提取法提取结果的影响，得出乙醇浓度、值为主要影响因素；考察了微波作用功率、微波作用时间、微波预处理时间、乙醇浓度、溶媒用量、值对微波辅助提取法提取结果的影响，结果
2、表明微波作用功率和微波作用时间为主要影响因素。根据正交试验结果，对影响不同提取方法的各主要因素进行了单因素实验，得到了三种不同提取方法各自适宜的提取工艺。实验结果还表明，对药材进行粉碎以及提取前进行预浸泡，可明显提高黄芪甲苷得率。 在此基础上，通过综合比较三种提取方法的提取效果，得到微波辅助提取法提取效率高、有效成分得率高，能耗低，可以认为是一个最佳的提取方法。由此确定的提取工艺为药材经粉碎与预浸泡后，提取两次。第一次微波提取，第二次回流提取。提取时间均为，提取液值为，乙醇浓度为，溶媒嗣最为倍量，微波作用功率为一。关键词： 黄芪甲苷 煎煮法提取（水提） 回流提取（醇提） 微波辅助提耿 ， （）
3、 ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， 椋恚澹? ： ， ， ， ， 。 ： ， （） 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和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得墨生盘堂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了谢意。 学位论文作者签名：为需钍 签字日期：。年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解墨鲞盘茔有关保留、使用学位论文的规定。特授权鑫鲞盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据
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5、药材利用率低。因此，研究中草药提取过程中的影响因素，提高有效成分的得率是十分必要的。 细胞中的有效成分需要借助溶剂溶入到溶液主体中，药材组织结构、药材粒度及提取液的值都会对传质过程产生一定影响。植物细胞的显著特征是细胞膜外有一层坚韧的细胞壁，细胞壁的存在大大减弱了溶质传质过程。采用生物、化学及机械方法打破细胞壁的阻碍，能够有效改善细胞内溶质的传质。另外，近几年由于微波的加热特性，正被用于各种中药材的提取中，具有节能、高效、提取率高的特点。 本文针对中药材黄芪的提取，根据黄芪药材的组织结构特点和黄芪皂苷的化学特性，以中草药提取传质原理、提取动力学及微波提取作用原理等为理论基础，实验研究了煎煮法，
6、回流提取法和微波辅助提取法三种不同提取方法的影响因素及其影响趋势，同时采用高效液相色谱蒸发光散射检测器获得实验中黄芪甲营的得率，并以此为评价目标，优选出提高黄芪甲苷得率的最佳提取工艺。 第一章文献综述 第一章文献综述概述 中草药是中华民族对实现世界医药学的一项巨大贡献，它是中华民族几千年智慧的结晶。进入世纪，健康的概念已被赋予新的内涵，现代医学模式开始由单纯的治疗疾病向预防、保健、治疗、康复相结合的模式转变，博大精深的传统医药日益受到重视，“回归自然”崇尚天然药物正在成为一种世界性潮流，据统计“，全球天然药物的销售量每年以的速度增加。近年来，中成药销售额占我国药品总销售额的比例由增加到，毫无疑
7、问，中成药产业正处于一个前所未有的大发展中。鉴于中药的地位和影响，国家的产业政策将大力扶持中药产业的发展，争取在年内培育个左右符合国家质量标准的现代中药，个中药制剂正式进入国际药品市场，到年，我国中药在国际中草药市场的份额将要从目前的提高到。可以设想，中药技术和产业必将取得更快更大的发展。中药发展面临的问题 中医药面临漫长的发展历程，已形成高度完善严密的理论与实践体系，是中华传统文化的重要载体。但随着时代变迁，传统中药在生产与使用中的一些缺陷和弊端日渐突出，已不适应现代医学的要求，必须进行深刻改革以适应时代要求。 首先，过于倚重传统经验，标准化、规范化以及现代化理论创新不足。传统中成药生产方式
8、落后，规模小，手工操作多、生产标准化程度低，导致杂质多、质量不稳定，疗效不确切。特别是尚未深入运用现代植物化学和化学工程理论，仍然靠传统的经验和技艺指导生产。 目前，我国的药品生产企业已达多家，其中中药企业家，但是通过标准的只有多一些伽。而且生产的中成药中不少是仿制的，或者是单品种的重复，生产模式和管理水平相对落后，质量控制的方法和手段创新不足，存在着诸多问题，如指标成分不明确，有效成分不稳定，重金属含量过高，农药残留量较大。这些问题致使中草药生产难以发展壮大，不但落后于现代国际天然药物生产技术水平，而且在国际中成药市场上也被韩、日等国远远超越。因此中药生产现代化已成为我国中药生产的紧迫课题。
9、 第一章文献综述中药的发展方向 中药及其产业发展要克服面临的制约因素和弊病，根本上说要实现现代化，革除传统中药理论与实践中的种种弊端，引入现代科学理论。其中提取技术创新是重要内容。改革中药制剂型和生产工艺，减少药材原料的消耗，提高利用效率，走提取和纯化的道路。通过中药有效成分和有效组分的浸出、分离和精制，取其精华去其糟粕。 要实现中药生产的专业化和现代化，首先是中药提取生产技术要与现代天然产物提取理论相互渗透、交叉、综合，使中药提取成为现代天然产物提取技术的一个组成部分。使中药生产工艺高效率、科学化，建立先进的生产流水线，逐步实现专业化大生产，具体说就是在中药产业中贯彻国际通行的药品生产质量管
10、理规范规则”“。 中药材是指供医药使用的天然植物、动物、矿物以及人工和生物合成制品。中药材种类繁多，来源广泛，各种药材又具有多种化学成分，按照其药理作用和组成性质，概括起来中药材的成分可分为以下几个方面。 （）有效成分既具有生物活性，发挥主要药效的物质，如生物碱、苷类、挥发油等。 （）辅助成分本身没有特殊疗效，但能增强或缓和有效成分药效作用的物质。 （）无效成分指本身无效或有害的物质，往往会影响浸出效果、制剂稳定性、药效等，如中药液中的非目的蛋白，多糖等。 （）组织成分构成细胞的不溶物，如纤维质、栓皮等 大多数中药制剂是复方，中药复方的临床疗效通常体现在复方配伍的综合作用上，其处方的组成几味至
11、几十昧药，成份复杂。浸取就是要尽量提法药效的成分，并尽量避免浸出过多的无效甚至有害的物质，但随着中药科学的发展，“无效”和“有效”的界限并非一成不变，在不同的方剂中可能会发生变化。某些过去认为是无效的成分，现在却发现他的生活物性，应根据不同组方的成分变化，确定进去过程中最佳提取工艺。中药的提取 中药提取有着久远历史，汤剂和酒剂就是典型的代表，但传统中药的丸、散、膏、丹等多数型是由中药饮片不经提取或仅经过粗提取而制成的。随着时代发展和技术进步，其弊端逐步突出：有效成分和杂质混杂，没有深度区分；有效成分浓度很低，导致剂量大、起效慢，吸收和生物利用度不好；不同批次的制剂含量 第一章文献综述不统一，使
12、药剂量的准确度不好掌握；制剂形式简单，给药途径过于简单：传统剂型富含糖类等多种可供微生物滋生的营养成分，生产或使用过程中容易被污染，达不到医药卫生标准，很难长期保存 为了提高中药疗效，拓宽给药途径使中药得到国际市场的广泛认可，中药生产正兴起剂型创新的热潮，现在出现了颗粒剂、片剂、注射剂、气雾剂、滴剂、膜剂等，这些新剂型的共同要求是都需要把中药材中的有效成分分离出来，除去药渣，得到浸出的浓溶液或有效成分的浸出物或有效成分的精制品，才能制成投药途径方便、灵活，疗效好的新剂型。中药提取物制备中成药是中药工业现代化、中药剂型现代化的重要内容之一”。 广义的中药提取也称分离，是指从中药材原料开始，经过一
13、道或多道操作工序，最终得到所需要的药物或其半成品的全过程。包括从原料前处理、溶质分离、浓缩到得到某一物质的整个生产过程，可以分为很多个工序或单元操作过程，包括前处理、溶质分离、澄清、过滤、蒸发和干燥等。狭义的分离仅指溶质分离操作，即从固体药材中分离出有效成分的操作过程。 按照中药液提取工序的先后，分离可分为溶质分离和固液分离两部分，溶质分离又包括化工传质方式和机械方式。前者是液体溶媒从固体药材中浸取出有效成分的操作过程，称为浸提、浸出或浸取，是现代中药生产的主要提取方法。后者即榨取法，通过机械方法是韩晔固体组织发生体积变化和碎裂，进而分离液体和固体，主要针对富含汁液的药材。 中药提取不同于天然
14、化学药物的制备，中药提取主要要求提取总有效成分，不特别强调提取单一成分的高纯结晶，实际上多数是粗提取物。所以中药提取过程主要是研究各种中药材和各种中药处方中总有效成分的提取物的生产技术，它的产品是中药制剂的原料药。中药有效成分的分类及性质 中药的化学成分比较复杂。有些成分是一般高等植物普遍共有的，如糖类、油脂、蛋白质、色素、树脂、无机盐等；另一些成分则是存在于某些植物的某种器官中的特殊成分，最常见的如生物碱、黄酮类、皂苷类、多糖类等，这些特殊的成分大都具有显著的生理活性吨。而根据有效成分不同类别的性质，又会有不同的提取方法。黄酮类 黄酮一般能溶于水、稀乙醇、甲醇和乙酸乙酯等极性溶剂中。黄酮类化
15、合物 第一章文献综述种类多，其结构和状态的不同使得溶解度存在着很大的差异常见的提取方法有溶剂提取法主要以丙酮、甲醇、乙醇来提取，碱提酸析法，超声波法，超临界萃取法等“。生物碱类 生物碱除少数为液体外。大都为结晶性物质，能溶于氯仿、丙酮、乙醇等有机溶济中，大部分不溶于水。常见提取方法有水提法、酸性水溶液提取法、碱性水溶液提取法、有机溶剂提取法、回流提取法、超临界流体萃取法等。醌类 醌类化合物具有亲脂性，易溶于苯、乙醚、氯仿、乙醇，甲醇，但不溶或难溶于水。常见提取方法为溶剂法、碱提酸沉法、水蒸气蒸馏法、层析法等。皂苷类 皂苷是一类由螺鲻烷与其相似的箔类化合物衍生的寡糖苷或三萜类化合物的寡糖苷，相对
16、分子质量较大，化学结构比较复杂，属于苷类化合物。大多数的皂苷具有表面活性，可以溶于水，其水溶液持续振摇时能产生大量持久的似肥皂样的泡沫，故称为皂苷。 皂苷一般可溶于水，易溶于热水、稀醇，难溶于乙醚、苯、氯仿等亲脂性有机溶济，在含水丁醇或戊醇中溶解度较好，并且都能与水分层，故可以用丁醇或戊酵从水溶液中萃取皂苷九“。 皂苷是糖蛱堑难苌镉肓硪环翘俏镏释堑亩嘶荚枇佣傻囊焕嗷衔铮殖莆涮翘濉谒嵝曰肪持校尤鹊奶跫拢子谖潞退獾玫酱渭盾眨缌宜獾玫狡苹档能赵保保虼耍提取黄苠甲苷宜在碱性环境中进行。 常用提取方法有：煎煮法，回流提取法，超声波提取法，超临界流体萃取法，大孔树脂吸附法，生物酶法，微波辅助浸提法等。多糖
17、类 多糖为一大类广泛存在于动、植物体内的天然产物，尤其从中药材中提取的水溶性多糖最为重要。由于多糖的种类繁多，性质也千差万别，提取方法不一而论。植物多糖多采用水提法、碱液提取法、纤维素酶提取法、水提醇沉法等。 第一章文献综述金芪降糖片简述 金芪降糖片（金芪片）是中国医学科学院药物研究所依据传统古方、以现代实验药理学方法进行优化组合、经临床确证为安全有效的新型降糖药“，金芪降糖片是由黄连、黄芪和金银花精制而成的纯中药制剂。该方以金银花为君药，取其甘寒气清、入肺胃经，而善于清上焦之肺热；以黄连，黄芪为臣药，取黄连之味甘性寒，入胃经而善清胃热，脾胃之火得去；取黄芪味甘性温，补益中气，使气旺自能生水。
18、三药合用，共奏清热益气之功，主治内热而兼气虚之消渴症，从而达到降糖作用“”。由于复方中药制剂组分复杂，为了有效控制药品质量，对该方有效成分进行含量测定和控制，提高有效成分的含量十分必要。黄芪的有效成分 黄芪为豆科植物蒙古黄芪或膜荚黄芪的干燥根，主产于山西、甘肃、黑龙江、内蒙古等地，我国黄芪资源分布广泛，品种繁多。其化学成分众多，主要含有皂苷、黄酮、多糖以及氨基酸等几类成分。传统中医学认为，黄芪具有补气升阳、固表止汗、托毒排脓、利水消肿、敛疮生肌的功效“”。现代药理研究表明，黄芪具有增强机体免疫功能，强心降压、降血糖、利尿、抗衰老、抗疲劳、抗肿瘤、抗病毒、镇静、镇痛等作用。黄芪甲苷是黄芪的主要有
19、效成分之一，常作为黄芪药材和含黄芪中成药的质量指标“”。黄芪甲苷的性质 黄芪甲苷是自黄芪中提取分离的单体化合物。是皂苷类成分的一种，因此具有皂苷类成分的通性其化合结构式如图所示。分子式为王晶型为无色针状结晶，熔点为，极性较大，稍溶于甲醇，几乎不溶于乙酸乙酯、丙酮、及水，乙醇加热溶解，冷后析出”。 图黄芪甲苷的结构式 第一章文献综述黄芪提取的一般工艺流程 黄芪药材中主要的成分为黄芪皂苷和黄芪多糖，文献表明提取黄芪皂苷的方法主要有： （）回流提取法“”，所用溶媒有甲醇“”，乙醇“”等： （）煎煮法嘲“； （）采用超临界流体萃取法嘲； （）超声波辅助萃取法衢： （）水提醇沉法。 对于提取黄芪多糖的方
20、法，有煎煮法。“篮“，水提醇沉法“”，超声波辅助萃取法嘲，微波辅助萃取法汹。提取工艺存在的主要问题 对于黄芪有效成分的提取，我国目前多采用煎煮法和回流提取法。对于煎煮法研究考察最多的因素为煎煮时阀、煎煮次数和溶媒用量，对这些因素有比较职确的结论，但对于预浸泡，溶剂值，药材的粉碎等因素对黄芪有效成分提取的影响还没有明确的结论嘶”；醇提法虽然考察了乙醇一水浓度、回流时问、提取次数、溶媒用量的影响，但对于乙醇一水浓度，溶媒用量等因素考察所得出的结论相差较大，而且也没有考察预浸泡和药材粉碎对提取的影响“：水提醇沉法中，随着乙醇浓度的增加，沉淀中多糖的得率增加，黄芪甲苷的损失也在增加，而黄芪甲苷由上清液
21、中获得，因此得率并不理想。中草药中皂苷类成分的传统提取方法浸渍法 浸渍法适用于有效成分遇热易挥发和易破坏的中草药的提取。按溶剂的温度分为热浸、温浸和冷浸等数种：按操作次数不同，又分为单浸渍法和重浸溃法。 浸渍法的操作是先将中草药粉或碎片装入适当的容器中，然后加入适当的溶剂（如乙醇、烯醇或水等），浸渍药材以溶出其中有效成分的方法。该方法简单易行，但提出率较低，并且如果提取溶剂为水的话，其提取液易于发霉变质，需注意加入适当的防腐剂。此外。最好采用次或次浸渍，以减少由于药渣吸附导致的损失，提高提取率。 第一章文献综述渗漉法 渗漉法主要分为单渗漉法、重渗漉法、逆流渗漉法和加压渗漉法。 具体操作是将中草
22、药粉末先装在渗漉器中使药材浸渍小时膨胀，然后不断添加新溶剂，使其自上而下渗透过药材，从渗漉器下部流出、收集浸出液的一种浸出方法。当溶剂渗透进药粉细胞内溶出成分后，由于其比重加大而向下移动时，上层新加入的溶剂便置换其位置，造成良好的浓度差，使扩散能较好地进行，提取的过程是一种动态过程，故浸出的效果优于浸渍法。但流速应该加以控制（宜成滴不宜成线），在渗漉过程中应该随时从药面上补充加入新的溶剂。使药材中有效成分充分浸出为止。当渗漉流出液的颜色极浅或渗漉液的体积相当于原药材重的倍时“，便可认为已基本上提取完全。水提煎煮法 煎煮法是我国最早使用的传统的浸出方法。此法简便易行，能煎出大部分有效成分，但煎出
23、液中杂质较多，且易发生霉变，一些不耐热挥发性成分易损失。一般药材易煎次。所用容器一般为陶器、砂罐或铜制、搪瓷器皿，不宜用铁锅，以免药液变色。加热时最好时常搅拌，以免局部药材受热太高，容易焦煳。有蒸气加热设备的药厂，多采用大反应锅、大铜锅、大木桶，或水泥砌的池子中通入蒸汽加热。还可将数个煎煮器通过管道互相连接。进行连续煎煮”。黄芪有效成分中黄芪甲苷的提取采用水提法能够达到以上的提取率，溶媒用量倍左右，提取次，煎煮时间为小时呱“。醇提 回流提取法和连续提取法 应用有机溶剂加热提取时，必须采用回流加热装置，以免溶剂挥发损失并减少有毒溶剂对实验者的毒害。小量操作时，可在圆底烧瓶上连接回流冷凝器，加热前
24、先开冷凝水。装药材量约为圆底烧瓶容量的为宜，溶剂浸过药材表面约，实验室多采用水浴加热，比较安全。第一次提取以保持沸腾回流约为宜，趁热过滤，再在药渣中添加新的溶剂，做第二次、第三次加热回流提取，分别约，或通过薄层检测有效成分基本提尽为止。黄芪有效成分中黄芪甲苷的提取采用回流提取能够达到以上的提取率，溶媒用量倍，提取次，煎煮时间为，”。此法提取效率较冷浸法高，在黄芪的提取中多采用乙醇“和甲酵“。但由于操作的局限性，大量生产中多采用连续提取法，连续提取法是实验室做中药有效成分分析时，用有机溶济提取中常用的方法，通常用索式提取器来完成。这种提取法需用溶济量较少，提取成分也比较完 第一章文献综述全，但一般需数小时（常）才完成，所以遇热不稳定易变化的中药成分不宜采用此法“删。中药皂苷类成分的现代提取方法超声波提取法 超声波是一种高频率的机械波，超声场主要通过超声空化向体系提供能量。频率范围在的超声，常被用于过程强化和引发化学反应，超声波在中药有效成分提取等方面已有了一定的应用。其原理主要是利用超声的空化作用对细胞膜的破坏，有助于有效成分的溶出与释放，超声波使提取液不断震荡，有助于溶质扩散，同时超声波的热效应使水温基本在，对原料有水浴作用。超声波提取与传统的回流提取、索氏提取法等比较，具.
