煙葉中茄尼醇的提取與分離研究.pdf

1、茄尼醇(Solanesol)是一種不飽和的九聚異戊二烯醇,主要存在于茄科植物中,其中以煙葉中茄尼醇含量為最高.茄尼醇是合成生物活性的泛醌類物質(zhì)如輔酶Q<,10>和維生素K<,2>類的原料,是一種重要的藥物中間體.煙葉中化學(xué)成分復(fù)雜,有許多與茄尼醇結(jié)構(gòu)相近的物質(zhì)與茄尼醇共同存在,提取與分離茄尼醇具有一定的難度.本文主要研究了以煙葉為原料提取分離純化茄尼醇的工藝過程. 本文首先研究了煙葉中茄尼醇的分析與檢測,建立了以固相萃取技術(shù)對茄尼醇樣品

2、進行處理,結(jié)合HPLC分析檢測茄尼醇的方法.采用固相萃取代替?zhèn)鹘y(tǒng)的多步液.液萃取進行分析樣品的制備,減少了樣品處理時間,提高了分析效率.采用LC-APCI(+)-MS對煙葉中結(jié)合態(tài)茄尼醇進行了分析檢測,并探討了結(jié)合態(tài)茄尼醇在皂化過程中存在形態(tài)的變化進行了分析探討,對其存在的結(jié)合態(tài)作了初步推斷.認為與茄尼醇結(jié)合成酯的有機酸的分子量范圍在110～170之間. 本文研究了柱浸法浸提煙葉中茄尼醇.經(jīng)過幾種常用試劑的篩選,發(fā)現(xiàn)石油醚浸提茄

3、尼醇與其它試劑相比具有提取率高,產(chǎn)物中雜質(zhì)少的特點.對柱浸法的浸取時間、煙草填充床高徑比對茄尼醇的提取效率以及有機溶劑的消耗量進行了考察,采用柱浸提取方法從煙葉粉末中浸提茄尼醇,可以減少浸提單位體積煙葉粉末的石油醚消耗量.同時柱浸法時原料中的粉塵固定在填充床中,不會在過濾過程中產(chǎn)生濾餅,使生產(chǎn)過程變得容易,尤其是采用卷煙廠的煙草粉塵浸提茄尼醇時更加有優(yōu)勢.在制備茄尼醇不皂化物時,采用冷凍處理,使浸膏中的蠟質(zhì)析出而除去后再皂化,可以使制各

4、茄尼醇不皂化物變得容易,而且茄尼醇損失小. 本文研究了吸附層析分離的過程.在相同溶液濃度和等量吸附介質(zhì)的條件下,硅膠的穿透點是氧化鋁的2倍,表明硅膠對茄尼醇的吸附容量要遠高于氧化鋁,采用硅膠作為吸附劑,可以增大單位吸附劑的茄尼醇原料處理量.采用硅膠吸附層析從煙葉中分離茄尼醇時,經(jīng)過TLC分析對洗脫液組成進行初步篩選,然后將篩選得到的吸附劑填料裝入不銹鋼色譜柱(100mm×6mm..i.d),利用液相色譜系統(tǒng)對溶劑進行系統(tǒng)優(yōu)化.通

5、過溶劑組成對茄尼醇在硅膠柱上的容量因子、茄尼醇與雜質(zhì)峰之間的分離度和洗脫劑組成對茄尼醇在硅膠柱上的保留時間進行了考察,發(fā)現(xiàn)乙醇/正己烷(1.5/98.5)作為洗脫劑最好. 采用Van Deemter方程考察了在不同洗脫劑流速的情況下,茄尼醇層析分離的理論塔板高度(HETP),確定了最小理論塔板高度和獲得最小理論塔板高度時的洗脫劑流速.對兩種不同顆粒大小的硅膠填充柱所得到的流速與計算得到的塔板數(shù)數(shù)據(jù)進行擬合,得到Van Deemt

6、er方程分別為:粒徑200～300目硅膠:H=-19.019+13.191/u+7.46u,當(dāng)流速為1.3ml/min時,獲得最小理論塔板高度0.82mm;粒徑300～400目硅膠:H=0.147+0.156/u+0.103u,當(dāng)流速為1.2ml/min時獲得最小理論塔板高度為0.40mm.從理論塔板高度的計算結(jié)果可以看出,粒徑小的硅膠比粒徑大的硅膠理論塔板高度小,即在相同柱高的情況下,采用粒徑小的硅膠可以獲得更多的理論塔板數(shù),達到更好

7、的分離效果.采用300～400目硅膠對作為吸附劑一次分離得到茄尼醇,純度為83.0﹪,得率76.1﹪. 通過二次層析,采用石油醚洗滌上樣后的層析柱,使樣品中的色素被洗脫,當(dāng)色素被去除后,采用丙酮一石油醚(10.90,v/v)將茄尼醇洗脫下來.此方法脫色效果較好,所獲得的樣品為白色蠟狀物質(zhì),純度為91.4﹪,平均回收率87.4﹪. 采用自己填裝的硅膠色譜柱,在高效液相色譜儀上對茄尼醇的層析過程動力學(xué)進行了考察.采用普通速率

8、模型分析了影響茄尼醇分離過程以及茄尼醇分離純化的因素:1)茄尼醇在硅膠上的吸附采用二次濃度梯度進樣獲得的色譜圖數(shù)據(jù),通過計算得到,與靜態(tài)吸附實驗測定物質(zhì)等溫吸附線的方法相比要簡單而且容易操作;2)通過模型計算的圖譜與實驗獲得的色譜圖進行比較,發(fā)現(xiàn)計算與實驗結(jié)果比較一致.但實驗獲得的色譜峰有拖尾現(xiàn)象,表明孔內(nèi)擴散影響比較大;3)通過對色譜峰半峰寬的考察發(fā)現(xiàn),考察發(fā)現(xiàn),當(dāng)Peclet準數(shù)值超過1000時,色譜峰的半峰寬幾乎不再隨Peclet

9、準數(shù)的變化而改變,表明此時軸向擴散系數(shù)對色譜峰擴展的影響可以忽略;4)通過分析發(fā)現(xiàn)普通速率模型中兩個參數(shù)Bi和η的乘積在一定的流速下為恒定值,表明物質(zhì)的液膜傳質(zhì)系數(shù)和孔內(nèi)擴散系數(shù)對物質(zhì)層析過程的貢獻的總量是一定的,定義該恒定值為T,其數(shù)量級為10<'2>.并以此考察了Bi和η值的變化對茄尼醇與雜質(zhì)的色譜峰之間的分離度的影響.當(dāng)η減小時,Bi增大,孔內(nèi)擴散成為主要控制因素;當(dāng)η值增大時則液膜傳質(zhì)系數(shù)成為主要影響因素.當(dāng)孔擴散成為主要控制因

10、素時,物質(zhì)的色譜峰會出現(xiàn)拖尾,影響物質(zhì)間的分離;5)采用制備層析一般是在超載的情況下操作的.通過上樣量對茄尼醇與雜質(zhì)色譜峰之間的考察,建立了分離度與上樣量之間的線性關(guān)系,由此關(guān)系可以預(yù)測達到理想分離的最大上樣量. 以納濾和親水膜蒸餾為基礎(chǔ),研究了膜分離過程在茄尼醇提取分離過程中有機溶劑回收中的應(yīng)用.考察了不同膜材料對茄尼醇制備過程的有機溶劑的通量.發(fā)現(xiàn):1)在0.3MPa的壓力條件下,石油醚能夠透過聚酰胺納濾膜,而不能透過聚PA