明日叶中查尔酮的分离纯化工艺研究
目 录
1 引言 1
1.1 明日叶的研究概况 1
1.2 黄酮类化合物的研究概况 1
1.3 纯化方法研究概况 1
1.4 明日草叶粗提物的抗氧化性研究 3
1.5 本试验研究的目的及意义 3
2 材料与方法 3
2.1 实验材料及器材 3
2.2 主要试验方法 4
2.3 指标测定与方法 5
2.4 数据分析 8
3 结果与分析 8
3.1 吸附动力学曲线 8
3.2 间歇吸附等温线 9
3.3 间歇解吸动力学曲线 10
3.4 乙醇浓度对解吸过程的影响 11
4 讨论 12
4.1 间歇吸附动力学曲线 12
4.2 间歇吸附等温线 12
4.3 不同乙醇浓度下查尔酮的解吸量 12
结论 13
致谢 14
参考文献 15
1 引言
1.1 明日叶的研究概况
明日叶（Angelica keiskei，又名八丈芹，滨海当归）是一种多年生的芹科植物，原产于日本著名的健康长寿八丈乡岛，气味芳香，无毒，具有抗菌，降血脂，抗癌以及抗糖尿病的药效作用。由于明日叶有一系列与人类健康密切相关的生理功效，所以极具开发价值，故近年有关其药用价值的研究非常活跃[1]。
明日叶中的主要功效成分为查尔酮类和香豆素类化合物，其中以查尔酮类黄色素化合物含量最多。另外，明日叶富含天然有机铢，还有一般植物很少具有的维生素B12，以及丰富的叶绿素，十余种矿物元素，16种人体所需的氨基酸以及类黄酮，泛酸，胆碱等物质[2]。
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明日叶现在在我国贵州等地有种植，发展潜力十分巨大，在日本，韩国，我国台湾等地已经成为“健康，活力，长寿”的全能食品，目前我国还未能形成大规模的种植生产。因此，对其进行综合开发研究应用具有重要的意义。
1.2 黄酮类化合物的研究概况
大多数的植物粗提物中类黄酮含量是偏低的，往往达不到行业标准，因此必须对其进行纯化。由于黄酮化合物的性质不同，其分离原理有：（1）根据其极性大小不同，利用吸附能力或者分配原理进行分离。（2）根据酸性强弱的不同，利用pH梯度萃取来进行分离。（3）根据分子大小的不同，利用葡聚糖凝胶分子的筛选来进行分离。（4）根据分子中的某些特殊结构，利用与金属盐络合能力的不同来进行分离。
常用的精制方法有：柱色谱法，纸色谱法，气液色谱法，高效液相色谱法以及升华法等。工业上最常用的为柱色谱法，柱色谱法中常见的吸附剂为大孔树脂，硅胶，硅藻土，聚酞胺，氧化铝，分子筛以及交换树脂等。而目前应用最广的当属大孔树脂以及聚酞胺等吸附剂了[3]。
1.3 纯化方法研究概况
1.3.1 大孔树脂纯化法
大孔树脂是一类人工合成的具有多孔立体结构的有机高分子聚合物吸附剂。可利用它的巨大的表面积进行物理吸附，在实际应用中大孔树脂对一些与其结构相近的分子如芳香族环状化合物等有很好的吸附能力，因此广泛应用于制药及天然植物活性成分如生物碱，黄酮类化合物，内酚等的提取[4]。
大孔树脂具有吸附选择性好，再生简便，物化稳定性高，解吸条件温和以及成本低廉等优点，并被广泛应用于工业化生产中。大孔树脂用于分离纯化黄酮类化合物的原理是利用大孔树脂的表面吸附以及其与黄酮类化合物的酚轻基形成氢键缔和，进而选择性的吸附黄酮类化合物，然后利用溶剂分子与黄酮类化合物形成结合能力更强的氢键将黄酮类化合物洗脱，从而达到纯化精制的目的[5]。大孔树脂一般分为非极性吸附树脂(苯乙烯交联而成，又称芳香族吸附剂)，中等极性吸附树脂(甲基丙烯醋酸交联而成，又称脂肪族吸附剂)及极性吸附树脂(通常含有硫氧，酸胺，氮氧等基团)[6]。一般来说极性化合物在水中易被极性树脂吸附，非极性物质易在水中被非极性树脂吸附，中级性树脂既可在非极性溶剂中吸附极性物质又可在极性溶剂中吸附非极性物质。
1.3.2 聚酰胺柱色谱法
聚酰胺（polyamide)是一类高分子聚合物，又称为锦纶或尼龙。色谱用聚酰胺一般不溶于水和一般有机溶剂，易溶于浓硫酸，酚和甲酸等。形状为白色多孔的非晶形粉末。聚酰胺有较好的亲水性及亲脂性能，既可用于分离水溶性成分又可用于分离脂溶性成分[7]。其分子中含有丰富的酰胺基可与酚类，黄酮类化合物的酚经基形成氢键缔和从而产生吸附，吸附能力取决于化合物与之形成氢键的能力。分子中芳香化程度越高则越容易被吸附。各类溶剂在聚酰胺柱上洗脱下来的能力顺序为：水<甲醇<丙酮
氧化铝色谱室常用的色谱方法，它具有价廉，分离效果好，再生容易及活性容易控制而能适应不同化合物色谱要求等特点。色谱用氧化铝一般有碱性，酸性和中性之分，而中性氧化铝使用最多。中性氧化铝吸附剂适用于醛，酮，醌，某些普及酸碱溶液中不稳定化合物，如酯和内酯等化合物的分离。在吸附色谱柱中，氧化铝是仅次于硅胶的分离填料。氧化铝的吸附能力通常比硅胶更强，吸附容量更高，价格低廉，因此应用也比较广泛[9]。但氧化铝也有很多缺点，有部分酚性化合物(如黄酮类化合物)，部分酸性物质能与氧化铝结合而不能应用，此外还有操作不便，周期长和处理量有限等缺点，限制了它在工业生产上的大规模应用。
1.4 明日草叶查尔酮粗提物的抗氧化性研究
合适条件下提取明日叶查尔酮，并对查尔酮粗提物溶液进行抗氧化性能力测定，考察其对DPPH自由基的清除能力[10，11]。1,1-二苯基-2-苦基肼（DPPH）分析法是筛选自由基清除剂的一种简单方法，广泛的用于测定样品的抗氧化能力。实验原理是根据DPPH自由基有单电子，其醇溶液呈紫红色，在517nm处有强吸收的特性。当存在自由基清除剂时便与DPPH单电子配对而使其褪色，褪色程度与其接受的电子数量呈线性关系，因而可用分光光度计进行快速的定量分析[14]。
1.5 本试验研究的目的及意义
近几年来，科学家对黄酮进行了广泛而深入的研究，发现了黄酮不少令人感兴趣的新用途，黄酮类天然产物是近年来天然药物和人类健康产品研究开发的热点。从药用植物和经济植物中提取具有生理活性的黄酮作为天然药物，保健品和化妆品等行业的原料，已日益引起重视，其应用前景无限广阔。随着科学技术的不断进步和发展，黄酮类化合物的独特效能将得到不断的发掘及应用。因此，黄酮类化合物的提取和分离方法也将得到更加深层的研究和开发，但是已有的方法需要改进的更加成熟和完善，各种高效，方便快捷的新方法也需要摸索研究[12]。
我国目前有关明日叶中的黄酮类化合物分离纯化的研究很少，而有关查尔酮的分离纯化的研究更是少之又少。目前研究中发现明日叶中的主要成分为查尔酮类和香豆素类化合物，其中以查尔酮类黄色素化合物的含量最高[13]。明日叶中黄色素是明日叶中多种水溶性有效成分的混合物，属查尔酮类有效部位群。进一步研究发现，明日叶黄色素包括：黄腐酚等查尔酮类组分，此类查尔酮化合物易溶于水，稀醇等极性溶剂，不溶于无水乙醇，丙酮，乙醚和石油醚。鉴于此本实验针对明日叶中查尔酮的分离纯化进行研究，目的建立明日叶中查尔酮分离纯化的最佳工艺。
1 引言 1
1.1 明日叶的研究概况 1
1.2 黄酮类化合物的研究概况 1
1.3 纯化方法研究概况 1
1.4 明日草叶粗提物的抗氧化性研究 3
1.5 本试验研究的目的及意义 3
2 材料与方法 3
2.1 实验材料及器材 3
2.2 主要试验方法 4
2.3 指标测定与方法 5
2.4 数据分析 8
3 结果与分析 8
3.1 吸附动力学曲线 8
3.2 间歇吸附等温线 9
3.3 间歇解吸动力学曲线 10
3.4 乙醇浓度对解吸过程的影响 11
4 讨论 12
4.1 间歇吸附动力学曲线 12
4.2 间歇吸附等温线 12
4.3 不同乙醇浓度下查尔酮的解吸量 12
结论 13
致谢 14
参考文献 15
1 引言
1.1 明日叶的研究概况
明日叶（Angelica keiskei，又名八丈芹，滨海当归）是一种多年生的芹科植物，原产于日本著名的健康长寿八丈乡岛，气味芳香，无毒，具有抗菌，降血脂，抗癌以及抗糖尿病的药效作用。由于明日叶有一系列与人类健康密切相关的生理功效，所以极具开发价值，故近年有关其药用价值的研究非常活跃[1]。
明日叶中的主要功效成分为查尔酮类和香豆素类化合物，其中以查尔酮类黄色素化合物含量最多。另外，明日叶富含天然有机铢，还有一般植物很少具有的维生素B12，以及丰富的叶绿素，十余种矿物元素，16种人体所需的氨基酸以及类黄酮，泛酸，胆碱等物质[2]。
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明日叶现在在我国贵州等地有种植，发展潜力十分巨大，在日本，韩国，我国台湾等地已经成为“健康，活力，长寿”的全能食品，目前我国还未能形成大规模的种植生产。因此，对其进行综合开发研究应用具有重要的意义。
1.2 黄酮类化合物的研究概况
大多数的植物粗提物中类黄酮含量是偏低的，往往达不到行业标准，因此必须对其进行纯化。由于黄酮化合物的性质不同，其分离原理有：（1）根据其极性大小不同，利用吸附能力或者分配原理进行分离。（2）根据酸性强弱的不同，利用pH梯度萃取来进行分离。（3）根据分子大小的不同，利用葡聚糖凝胶分子的筛选来进行分离。（4）根据分子中的某些特殊结构，利用与金属盐络合能力的不同来进行分离。
常用的精制方法有：柱色谱法，纸色谱法，气液色谱法，高效液相色谱法以及升华法等。工业上最常用的为柱色谱法，柱色谱法中常见的吸附剂为大孔树脂，硅胶，硅藻土，聚酞胺，氧化铝，分子筛以及交换树脂等。而目前应用最广的当属大孔树脂以及聚酞胺等吸附剂了[3]。
1.3 纯化方法研究概况
1.3.1 大孔树脂纯化法
大孔树脂是一类人工合成的具有多孔立体结构的有机高分子聚合物吸附剂。可利用它的巨大的表面积进行物理吸附，在实际应用中大孔树脂对一些与其结构相近的分子如芳香族环状化合物等有很好的吸附能力，因此广泛应用于制药及天然植物活性成分如生物碱，黄酮类化合物，内酚等的提取[4]。
大孔树脂具有吸附选择性好，再生简便，物化稳定性高，解吸条件温和以及成本低廉等优点，并被广泛应用于工业化生产中。大孔树脂用于分离纯化黄酮类化合物的原理是利用大孔树脂的表面吸附以及其与黄酮类化合物的酚轻基形成氢键缔和，进而选择性的吸附黄酮类化合物，然后利用溶剂分子与黄酮类化合物形成结合能力更强的氢键将黄酮类化合物洗脱，从而达到纯化精制的目的[5]。大孔树脂一般分为非极性吸附树脂(苯乙烯交联而成，又称芳香族吸附剂)，中等极性吸附树脂(甲基丙烯醋酸交联而成，又称脂肪族吸附剂)及极性吸附树脂(通常含有硫氧，酸胺，氮氧等基团)[6]。一般来说极性化合物在水中易被极性树脂吸附，非极性物质易在水中被非极性树脂吸附，中级性树脂既可在非极性溶剂中吸附极性物质又可在极性溶剂中吸附非极性物质。
1.3.2 聚酰胺柱色谱法
聚酰胺（polyamide)是一类高分子聚合物，又称为锦纶或尼龙。色谱用聚酰胺一般不溶于水和一般有机溶剂，易溶于浓硫酸，酚和甲酸等。形状为白色多孔的非晶形粉末。聚酰胺有较好的亲水性及亲脂性能，既可用于分离水溶性成分又可用于分离脂溶性成分[7]。其分子中含有丰富的酰胺基可与酚类，黄酮类化合物的酚经基形成氢键缔和从而产生吸附，吸附能力取决于化合物与之形成氢键的能力。分子中芳香化程度越高则越容易被吸附。各类溶剂在聚酰胺柱上洗脱下来的能力顺序为：水<甲醇<丙酮
氧化铝色谱室常用的色谱方法，它具有价廉，分离效果好，再生容易及活性容易控制而能适应不同化合物色谱要求等特点。色谱用氧化铝一般有碱性，酸性和中性之分，而中性氧化铝使用最多。中性氧化铝吸附剂适用于醛，酮，醌，某些普及酸碱溶液中不稳定化合物，如酯和内酯等化合物的分离。在吸附色谱柱中，氧化铝是仅次于硅胶的分离填料。氧化铝的吸附能力通常比硅胶更强，吸附容量更高，价格低廉，因此应用也比较广泛[9]。但氧化铝也有很多缺点，有部分酚性化合物(如黄酮类化合物)，部分酸性物质能与氧化铝结合而不能应用，此外还有操作不便，周期长和处理量有限等缺点，限制了它在工业生产上的大规模应用。
1.4 明日草叶查尔酮粗提物的抗氧化性研究
合适条件下提取明日叶查尔酮，并对查尔酮粗提物溶液进行抗氧化性能力测定，考察其对DPPH自由基的清除能力[10，11]。1,1-二苯基-2-苦基肼（DPPH）分析法是筛选自由基清除剂的一种简单方法，广泛的用于测定样品的抗氧化能力。实验原理是根据DPPH自由基有单电子，其醇溶液呈紫红色，在517nm处有强吸收的特性。当存在自由基清除剂时便与DPPH单电子配对而使其褪色，褪色程度与其接受的电子数量呈线性关系，因而可用分光光度计进行快速的定量分析[14]。
1.5 本试验研究的目的及意义
近几年来，科学家对黄酮进行了广泛而深入的研究，发现了黄酮不少令人感兴趣的新用途，黄酮类天然产物是近年来天然药物和人类健康产品研究开发的热点。从药用植物和经济植物中提取具有生理活性的黄酮作为天然药物，保健品和化妆品等行业的原料，已日益引起重视，其应用前景无限广阔。随着科学技术的不断进步和发展，黄酮类化合物的独特效能将得到不断的发掘及应用。因此，黄酮类化合物的提取和分离方法也将得到更加深层的研究和开发，但是已有的方法需要改进的更加成熟和完善，各种高效，方便快捷的新方法也需要摸索研究[12]。
我国目前有关明日叶中的黄酮类化合物分离纯化的研究很少，而有关查尔酮的分离纯化的研究更是少之又少。目前研究中发现明日叶中的主要成分为查尔酮类和香豆素类化合物，其中以查尔酮类黄色素化合物的含量最高[13]。明日叶中黄色素是明日叶中多种水溶性有效成分的混合物，属查尔酮类有效部位群。进一步研究发现，明日叶黄色素包括：黄腐酚等查尔酮类组分，此类查尔酮化合物易溶于水，稀醇等极性溶剂，不溶于无水乙醇，丙酮，乙醚和石油醚。鉴于此本实验针对明日叶中查尔酮的分离纯化进行研究，目的建立明日叶中查尔酮分离纯化的最佳工艺。
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