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从牡丹皮中提取丹皮酚毕业作品
从牡丹皮中提取丹皮酚
专业：
应用化学
摘要：
通过正交实验设计（3因素3水平）得到9个不同实验条件，再经过水蒸气蒸馏法从牡丹皮中提取得到了丹皮酚，从而得到最佳实验条件，最佳实验方案的条件是蒸馏时间5小时，流速5mL•min-1，加水倍数18倍。
关键词：
丹皮酚;牡丹皮;水蒸气蒸馏法
Theextractionofpaeonalfromcotexmoutan
Abstract：
Theexperimentalconditionswereobtainedbypositivecorosstrialandgotthepaeonolfrommoutanbythemethodofwatervapourdistillation.Thus,Thebestparameteroftechnologyshowedthatthedistillationtimeoffivehours,theflowrateoffivemillilitersperminuteandthewatermultipleofeighteen.
Keywords:
paeonol;cotexmoutan;watervapourdistillation
1前言…………………………………………………………………………………1
1.1牡丹皮的性状……………………………………………………………………1
1.2丹皮酚基本性质及其功效………………………………………………………1
1.3实验方法…………………………………………………………………………3
2丹皮酚的提取………………………………………………………………………4
2.1合成原料…………………………………………………………………………4
2.2仪器………………………………………………………………………………4
2.3实验步骤…………………………………………………………………………5
………………………5
………………………5
3结果与讨论…………………………………………………………………………6
3.1实验数据…………………………………………………………………………6
3.2数据处理…………………………………………………………………………6
3.3方差分析…………………………………………………………………………7
3.4丹皮酚标准品的鉴定……………………………………………………………8
3.5讨论………………………………………………………………………………8
4结论…………………………………………………………………………………8
参考文献………………………………………………………………………………9
致谢…………………………………………………………………………………10
1前言
目前，丹皮酚注射剂是临床医学的主要剂型，在痛症和皮肤科临床这两方面得到了广泛的应用。
同时丹皮酚可通过抑制肿瘤细胞增殖、诱导肿瘤细胞分化和凋亡影响肿瘤细胞基因表达等机制对肿瘤细胞产生杀伤、诱导分化和凋亡、抑制侵袭和转移等作用，其药用前景相当广泛。
目前市场上对丹皮酚的需求量非常大，除用于医药制剂原料外，现还广泛应用于牙膏及护发、护肤、美容等日化产品的原材料。
丹皮酚是牡丹皮的主要活性成分之一，牡丹在全国各地均有大范围的栽培，从牡丹皮中提取丹皮酚，经济效益相当可观，因此牡丹皮中丹皮酚的含量及提取分离的研究引起了人们的极大关注。
1.1牡丹皮性状
牡丹皮是毛茛科植物牡丹的干燥根皮，又名粉丹皮或木芍药。
牡丹是我国特产，已有一千多年的栽培历史，它花朵硕大，颜色鲜艳，种类繁多，是花中的优良品种，主要产于我国的安徽、山东等地[1]。
牡丹皮的性状是筒状的，也有是半筒状的，有纵向剖开的缝，长度约为五到十厘米，直径一般在0.5-1.2厘米之间，厚度是在0.1-0.4厘米。
牡丹皮的内表面呈浅灰色或淡黄色，有很明显的细细纵纹。
牡丹的内质较为硬且脆，很容易被折断，而断面较为平整。
牡丹皮味苦，性微寒，具有清热解毒、活血化瘀之效。
如今，牡丹皮已作为一种传统而普遍的中药被我们日益重视和不断应用。
牡丹皮的采收季节是秋季，先挖出牡丹根部，切除细根，剥取根皮，再切掉木心，晒干便得牡丹皮，而质量好的牡丹皮的特征为肉质多、断面颜色白嫩、香气佳而足、条干粗壮。
有的牡丹皮若不按季节采挖则会影响质量。
牡丹皮的采收方法也有诸多讲究。
它的栽培方法有种子繁殖和分株繁殖两种，一般是在移栽后的三至四年采收。
牡丹是多年生的落叶小灌木，平均高达一米多，根茎多为粗壮，叶互生，一般是二回三出复叶，而柄的长度是6-10厘米[2]。
能从牡丹皮中分离出来的成分是较为多的，但最主要的还是酚及酚苷类和单萜及其苷类。
酚及酚苷类是牡丹皮中含量较多的一种，比如丹皮酚、丹皮酚苷、丹皮酚原苷等等。
而单萜及其苷类也是牡丹皮中重要化合物，比如氧化芍药苷、氧化芍药苷等等。
1.2丹皮酚基本性质及其功效
丹皮酚基本性质
丹皮酚又名牡丹酚、芍药酚，其化学名为2-羟基-4-甲氧基苯乙酮，分子式C9H10O3，分子量为166，结构如图1-1，丹皮酚呈无色针状结晶，易溶于乙醇、乙醚、丙酮等有机物。
而丹皮酚的熔点是49-51℃，且稍微溶于水，能随水蒸气挥发，它的气味特殊，味微辣。
图1-1丹皮酚结构
丹皮酚具有各种医学价值，因此，它在医学等领域有不可替代的作用。
丹皮酚的功效
增强免疫的作用：
应康等[3]人的实验，丹皮酚组与对照组比较，丹皮酚组的小鼠脾脏指数分别都相应较大幅度地增加，而胸腺指数也有很大增加，且淋巴细胞转化率都较大幅度相应增加。
因此，我们可以得出丹皮酚可以增加免疫作用的结论。
抑菌作用：
牡丹皮煎剂对我们常见的枯草杆菌、大肠杆菌、伤寒杆菌、副伤寒杆菌以及肺炎球菌等均有很强的抗菌效果，如今已有实验表明丹皮酚对流感病毒亦有抵抗作用。
抗动脉粥样硬化：
动脉硬化是当今世界人类主要疾病之一，所以，现在找寻抗动脉硬化药物是当今热点。
胡春弟等[4]人用兔、鹌鹑、大鼠等多类型动物实验经发现，丹皮酚明显有抗动脉粥样硬化的功效，丹皮酚能够显著减少动脉粥样硬化模型血清中的脂蛋白和总胆固醇的含量，降低动脉硬化的速度，因此，丹皮酚可在此病理上有相当不错的效果。
丹皮酚的平衡体内自由基作用：
如果我们在正常生理条件下，人体内细胞的自由基和清除是处在一个平衡水平的，而若在人体出病况时，平衡便会由此被打破，会造成机体内的损伤，而丹皮酚可以对超氧阴离子自由基具有一定的清除能力[5]。
对中枢神经系统的影响：
丹皮酚对由伤寒病菌引起的发热现象有明显的祛热解毒功效，明显降低由此引起的发热现象。
但是，若大剂量地服用则效果会消失，因此，对于服用丹皮酚，必须要适量地服用。
对脂质的代谢作用：
随着时代的进步，我们生活条件的不断改善，现如今肥胖症患者人数更是在持续增长。
而肥胖是因为人体内血脂含量增加，脂质在血管壁上不断地积淀，从而引起血管堵塞及硬化，甚至会引起更为严重的疾病。
而赵霞等人[6]试验中可知丹皮酚可明显抑制大鼠内胆固醇、甘油三酯的增长，而且可以减少血糖的含量，丹皮酚还可以保护肝脏，减少物质沉积于动脉壁。
丹皮酚的抗炎作用：
武海军等[7]人实验表明丹皮酚可以较为显著地降低小鼠的腹腔的毛细血管的通透性，还可以有效地抑制大鼠的足肿胀，而且持续时间可达四小时，因此，丹皮酚在抗炎消肿方面也有相应的功效。
丹皮酚的镇痛作用：
经试验证明[8]丹皮酚可以减少由热刺激所引起的小鼠的捏体反应次数，所以，丹皮酚在这方面的效果将会有更好的应用与提高，我们应该作更多的研究来挖掘丹皮酚在此方面的药理作用。
其它作用[9]：
丹皮酚是一种天然的无毒添加剂，由于丹皮酚可以控制细胞内O2-的生成，因此，丹皮酚还有增白皮肤，并将皮肤中常年沉积的色素还原褪色，从而去瘀消斑，达到美化皮肤，美容的效果，是一种天然无毒的化妆品。
1.3提取分离工艺
方法一：
水蒸气蒸馏法
水蒸气蒸馏法是指把含有易挥发性药材的粉末，把它们浸湿后，直接通入水蒸气便可进行蒸馏，再经过冷凝后便可收集冷凝液，若再多蒸馏一次可以提高流出液的浓度和纯度，但蒸馏次数也不宜过多，为的是避免原料中有些成分会反正氧化反应或产生分解反应[10]。
水蒸气蒸馏法的基本原理是根据道尔顿定律定律，如若液体混合物之间不相互溶解也不产生相互反应，且它们的总压之和等于这个温度下各个组分分压之和，所以，虽然各组分的沸点高于混合液的沸点，但是当各个组分的饱和蒸汽压之和等于大气压时，液体混合物就开始沸腾并且被蒸馏出来。
水蒸气蒸馏法使用的液相必须是具有挥发性的，而且能随水蒸气一起蒸馏而不会被被破坏，并且是不能与水产生任何反应的，还要是对难溶或不溶于水的组分的提取。
这种成分是要有诸多要求的，沸点需在一XX以上，与水不相混溶，即使是微溶解于水也不可，而且在一XX左右要有特定的蒸汽压当与水在一起加热时，其蒸气压与水的蒸气压总和为一个大气压时，液体便会在此时开始沸腾，水蒸气就会把挥发性物质一并带出。
水蒸气蒸馏法可以直接获取丹皮酚晶体，提取物的纯度也很高，而且实验成本低，无需那些特殊的仪器，是一种很理想的提取实验方法。
方法二：
CO2超临界流体萃取法
超临界流体萃取是当今世界最为先进的萃取技术，在一定的温度下，不断地增加压力，一定条件下，气体便会变成液体。
对于被测物质总有一个临界的温度以及一个临界压力，若高于或低于临界温度和压力，此时，被测物质便不会转化为液体，这个临界温度以及临界压力便是一个临界点。
物质处于气体和液体之间时的范围就称为超临界流体，超临界流体具有很强穿透力以及良好溶剂的特性，可当作溶剂进行单体的分离等。
超临界流体萃取是现代工业分离技术的新兴产业，它利用二氧化碳对物料进行萃取，而二氧化碳是最安全、廉价并且是无毒的，而且它的表面张力几乎为零，能迅速渗透进固体物质之中，迅速提取其精华，具有高效、不易氧化、纯天然、无化学污染等特点。
因此，CO2超临界流体萃取法也是一种可取的方法之一。
此萃取法温度要求低，整个系统封闭，时间段，收油率不断提高，它不但可以低沸点和易发挥的组分，也可以保持原料的香味[11]。
方法三：
醇提法
醇提法是以无水乙醇为溶剂，在一定的温度下回流提取，便可以将丹皮酚提取出来。
醇提法提取工艺较为简单，提取有效成分也比较多，但醇提法的后处理是相当的困难，但由于丹皮酚的熔点低、挥发性又很强，在实际的生产中容易除去乙醇而会损失很多的丹皮酚，而且在提取的时候受热温度越高，提取的时间也越是长，丹皮酚的收率就会越低。
经综合各方面的考虑，在三种操作方法中，醇提法提取工艺简单,有效成分提取多，但醇提液的后处理困难，CO2超临界流体萃取法提取的丹皮酚量少，而蒸馏法提取丹皮酚的收率较高，工艺也简单，是牡丹皮提取的一种切实可行的方法。
本实验采用正交实验法优选牡丹皮蒸馏提取工艺[12]。
2丹皮酚的提取
市场上牡丹中药材丹皮酚含量差异很大，可能是由于产地气候、地理环境、药材种植、药材采后加工方法及用药部位的不同，目前，对丹皮酚的定量分析方法的研究已相当深入和广泛，每种方法各有其优点及适用范围，随着科技的进步与发展，丹皮酚不再只用于中药制剂配伍及成药用料，而是采用现代生化技术，提取有效成分，使用牡丹皮提取丹皮酚过程没有考虑对其它成分，生物资源未充分利用，造成了较大的资源浪费，因此对牡丹中提取也要兼顾其它有效成分提取率[13,14]。
2.1合成原料
表2-1丹皮酚提取实验原料
名称
相对分子质量
厂家
牡丹皮
丹皮酚
166.18
浙江台州吉祥蕈旗舰店
浙江省药品检测局
2.2仪器：
天平，SHB-B95循环水式多用真空泵、干燥箱（郑州长城科工贸有限公司），AP-01P无油真空泵（天津奥特赛恩斯仪器有限公司），PE-100高效液相色谱仪，CC-12微处理机（美国珀金—艾尔默公司）
水蒸汽发生器、三通管、三口烧瓶、温度计、蒸馏头、冷凝管、接液管、锥形瓶（天津市天科玻璃仪器制造有限公司）。
2.3实验步骤
正交试验设计
正交试验设计：
影响实验结果的因素有加水量、蒸馏时间、蒸馏液流速，它们为主要因素，所以选择这三者为考察因素，由单因素水平分析，取加水量为15，16，17，18，19五组进行牡丹皮中丹皮酚的提取，得到当加水倍数为18倍时，得到的丹皮酚的产量最高，所以我选择了14，16，18三种水平来进行实验，同理，根据蒸馏时间和蒸馏液流速的单因素分析，各得出三种水平。
因此，我选用三因素三水平的正交实验设计。
下图为正交表安排实验（见表2-2）。
表2-2因素水平表
水平
A加水倍数/倍
B流速/mL•min-1
C蒸馏时间/h
1
2
3
14
16
18
4
5
6
3
4
5
2.3.2实验操作
首先，在粉碎机中把牡丹皮磨成粉末，接着，称取牡丹皮粉末9份，每份10克，把牡丹皮粉末分别放入三口烧瓶中，加入50mL水浸泡，左边装入水蒸气发生器，右边装冷凝管，再接接液管和锥形瓶，根据控制水蒸气蒸馏装置加热的电压来控制接液管接液的流速，按照正交试验表（见表2-2）加水蒸馏，收集蒸馏液。
根据丹皮酚的性质，丹皮酚溶于热水，而不溶于冷水，故把上述得到的丹皮酚蒸馏液放到冰箱中冷藏24小时，抽滤并将得到的丹皮酚在45℃下进行减压干燥，最后放到分析天平上称量，具体结果见表3-1。
最后，把标准品和用水蒸气蒸馏法得到的丹皮酚用高效液相色谱仪进行测定，用毛细管分别取少量置于容器中，加入1mL丙酮使其溶解，待静置摇匀后取出注射到液相色谱仪中，观察两幅谱图的最高峰是否在相同或接近的位置，如果是，则证明实验做出来的产物是丹皮酚。
3结果与讨论
3.1实验数据
表3-1是正交试验结果，每份牡丹皮在不同的实验条件下得到的不同重量的丹皮酚。
表3-1正交试验结果
试验号
A加水倍数/倍
B流速/mL•min-1
C蒸馏时间/h
丹皮酚/g
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1
1
1
2
2
2
3
3
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
2
3
1
3
1
2
0.1032
0.1329
0.1350
0.1142
0.1435
0.1125
0.1434
0.1145
0.1420
3.2数据处理
表3-2是对正交实验结果的方差分析，由反应条件加水倍数、流速、蒸馏时间的不同而得出各个情况下丹皮酚的产量。
再对数据进行方差分析，从而得出从牡丹皮中得出丹皮酚的最佳反应条件。
表3-2正交试验的方差分析表
试验号
A加水倍数/倍
B流速/mL•min-1
C蒸馏时间/h
丹皮酚/g
1
2
3
4
5
6
7
8
9
K1
K2
K3
k1
k2
k3
方差
1
1
1
2
2
2
3
3
3
0.3711
0.3702
0.3999
0.1237
0.1234
0.1333
0.0297
1
2
3
1
2
3
1
2
3
0.3608
0.3909
0.3895
0.1203
0.1303
0.1298
0.0301
1
2
3
2
3
1
3
1
2
0.3302
0.3891
0.4219
0.1101
0.1297
0.1406
0.0971
0.1032
0.1329
0.1350
0.1142
0.1435
0.1125
0.1434
0.1145
0.1420
因素主次
CBA
优方案
C3B2A3
参照因素水平表3-2，可知最佳的反应条件为：
蒸馏时间为5小时，流速为5mL•min-1，加水倍数为18倍。
3.3方差分析
方差分析结果显示：
A和B因素对丹皮酚提取量均具有显著性影响，C因素对丹皮酚提取量有极显著性影响，结合直观分析，B因素第二水平丹皮酚含量高于第一水平和第三水平，而A和C两因素均是丹皮酚含量第三水平高于第二水平和第一水平。
所以综合考虑影响提取的各种因素确定最佳工艺为A3B2C3，即加水量18倍，控制蒸馏液流速为5mL•min-1，蒸馏时间为5小时。
将蒸馏液冷藏24小时，抽滤所得丹皮酚进行减压干燥。
3.4丹皮酚标准品的鉴定
用高效液相色谱法测定标准品的含量，结果如下图3-3所示。
图3-3丹皮酚标准品的液相色谱图
而由水蒸气蒸馏而得的丹皮酚的高效液相色谱图，结果如下图3-4所示。
图3-4提取品丹皮酚的液相色谱图
3.5讨论
如图3-3和图3-4所示，提取品丹皮酚的色谱图出现了多个峰，但面积最大峰和标准品的液相色谱图中出峰时间相同，以此证明实验所得产品的大部分是丹皮酚，其中也可能有其他的杂质存在。
4结论
对牡丹皮中丹皮酚含量的差异性、提取和检测方法的最新研究进展进行了综述，从而得出最佳提取条件是蒸馏时间为5小时，流速为5mL•min-1，加水倍数为18倍。
在此条件下得到的丹皮酚产品用液相色谱与标准品对比得到产物证明是丹皮酚。
丹皮酚是起镇痛、消炎、抗菌等作用的主要活性成分，随着中药现代化的进展，对中药有效成分的分离提取、含量测定已成为新的热点课题。
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