微波輔助提取石蒜和虎杖中有效成分及其機(jī)理研究.pdf

1、近年來微波輔助提取技術(shù)發(fā)展迅速，它具有快速、高效、污染小、溶劑用量少、能耗低等特點(diǎn)，在中藥有效成分的提取中的應(yīng)用越來越受到重視。本文采用密閉微波輔助提取(PMAE)，研究了鱗莖藥材石蒜中石蒜堿、力可拉敏和加蘭他敏以及木質(zhì)藥材虎杖中白藜蘆醇和大黃素的提取方法，系統(tǒng)地探討了微波輔助提取石蒜和虎杖中這些有效成分的熱力學(xué)和動力學(xué)機(jī)理。本文共分為以下三個部分： I.介紹了微波加熱的原理和特點(diǎn)，綜述了傳統(tǒng)溶劑提取法在中藥有效成分提取過程的基

2、礎(chǔ)研究，闡述了微波輔助提取中藥有效成分的原理、裝置及其機(jī)理研究的進(jìn)展。 II.以石蒜和虎杖為研究對象，建立了石蒜中石蒜堿、力可拉敏和加蘭他敏以及虎杖中白藜蘆醇和大黃素的提取分析方法，研究了微波輔助消解-石墨爐原子吸收光譜法測定石蒜中鎘、鉛和鉻的分析方法。 1 建立了密閉微波輔助提取-高效液相色譜測定石蒜中石蒜堿、力可拉敏和加蘭他敏的分析方法。用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)合單因素試驗(yàn)優(yōu)化了提取溶劑、固液比、樣品顆粒度、提取溫度、提取

3、時(shí)間等提取條件，以三乙胺水溶液(pH=9。0)-乙腈-甲醇作為流動相進(jìn)行分析，石蒜堿、力可拉敏和加蘭他敏的檢出限分別為0.99、1.02和2.04 mg／L，它們的加標(biāo)回收率和RSD分別在85.3～92.3％和2.2～5.7％之間。與傳統(tǒng)的溶劑回流法(SRE)相比，該方法快速、高效。結(jié)合GC-MS分析研究了10個產(chǎn)地石蒜、水仙、蔥蓮和朱頂紅等石蒜科植物中的生物堿。 2建立了微波輻射-溶劑回流提取(PMIRE)石蒜中石蒜堿、力可

4、拉敏和加蘭他敏等生物堿的方法。研究了微波功率、輻射時(shí)間、樣品顆粒度、樣品加水量及提取溶劑等因素對石蒜生物堿提取率的影響。研究表明：石蒜樣品經(jīng)微 波輻射再回流提取，提取率明顯提高。 3建立了密閉微波輔助提取一高效液相色譜測定虎杖中白藜蘆醇和大黃素的分析方法。微波提取的優(yōu)化條件為：微波功率300W，樣品顆粒度80mesh,乙醇溶劑30 mL，提取溫度80℃，提取時(shí)間2min。以甲醇一醋酸水溶液(pH =3.4)為流動相進(jìn)行分

5、析，白藜蘆醇和大黃素的檢出限、加標(biāo)回收率和RSD分別為0.61和1.74 mg／L、90.6％和 95.3％、1.3％和3.4％。與傳統(tǒng)的SRE法相比，該方法快速、高效。 4建立了微波輔助消解一石墨爐原子吸收光譜法測定石蒜中鎘、鉛和鉻的分析方法，以NH<,4>H<,2>PO<,4>作為基體改進(jìn)劑，方法的檢出限分別為0.067、0.81和1.2 μg／L，它們的加標(biāo)回收率和RSD分別在87.8～103％和1.2～3.1％之間。并用

6、該方法分析了不同產(chǎn)地石蒜中鎘、鉻和鉛的含量。 Ⅲ．從熱力學(xué)、動力學(xué)和細(xì)胞微觀結(jié)構(gòu)角度，系統(tǒng)地研究了密閉微波輔助提取石蒜和虎杖中有效成分的機(jī)理。 1.研究了密閉微波輔助提取石蒜中石蒜堿、力可拉敏和加蘭他敏以及虎杖中自藜蘆醇和大黃素提取的熱力學(xué)機(jī)理。計(jì)算了各組分的熱力學(xué)函數(shù)ΔH<'0>、△S<'0> 和△G<'0>，討論了它們的化學(xué)結(jié)構(gòu)與熱力學(xué)行為的關(guān)系，采用掃描電鏡觀察了PMAE和SRE提取后樣品細(xì)胞結(jié)構(gòu)的變化。結(jié)果

7、表明：在PMAE和SRE提取過程中，石蒜和虎杖的提取均是一個吸熱熵增的過程；但微波的作用引起 石蒜和虎杖細(xì)胞結(jié)構(gòu)發(fā)生了顯著變化，提取過程的熱力學(xué)函數(shù)變化較大，有利于PMAE迅速達(dá)到提取平衡。 2.研究了密閉微波輔助提取石蒜中的石蒜堿、力可拉敏和加蘭他敏以及虎杖中大黃素和白藜蘆醇的動力學(xué)機(jī)理，采用掃描電鏡觀察了PMAE和SRE提取后樣品細(xì)胞結(jié)構(gòu)的變化。結(jié)果表明：由于石蒜和虎杖藥材基質(zhì)的差異，它們的PMAE過程表現(xiàn)出不同的動力學(xué)機(jī)理

8、，石蒜的提取是基于內(nèi)部擴(kuò)散傳質(zhì)控制機(jī)制，而虎杖提取則屬于細(xì)胞破壁引起的界面反應(yīng)控制機(jī)制。與傳統(tǒng)的SRE相比，PMAE降低了提取組分的表觀活化能，表觀速率常數(shù)明顯增大，提高了傳質(zhì)擴(kuò)散速率。 3.根據(jù)中藥材提取的非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散過程，基于Fick第二定律建立了密閉微波輔助提取石蒜和虎杖中有效成分的動力學(xué)數(shù)學(xué)模型，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了模型，該模型較好地反映了石蒜和虎杖的PMAE提取特征。計(jì)算了石蒜和虎杖各有效成分在PMAE提取過程中的擴(kuò)散系數(shù)，并