甘草中甘草酸提取工艺的优化论文04564

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1、甘草中甘草酸提取工艺的优化内容摘要甘草酸为甘草有效成分的重要组成部分。本论文以氨性醇作为提取溶剂，采用响应面试验方案，找出了其最佳提取条件：1.单因素处理时溶剂采用0.3%稀氨水加20%乙醇，处理时间为2.5h，处理温度为90。2.综合处理的最佳结果是当氨性醇溶液中稀氨水的浓度为0.338%，水浴处理温度为93.4，处理时间为2.665h时，所得的吸光度（abs）最佳abs=0.598401，对应的浓度是0.0467mg/ml，甘草酸的提取率为11.68%。【关键词】甘草酸 氨性醇 响应面法 紫外可见分光光度计 Optimization of Extraction of glycyrrhizi

2、c acid in licorice AbstractGlycyrrhizic acid as part of an important component of the active ingredients of licorice. In this thesis, the ammoniacal alcohol as the extracting solvent, by response surface testing program, the optimum extraction conditions were identified: 1.A single factor treatment

3、solvent with dilute ammonia solution of 0.3% plus 20% ethanol, the processing time of 2.5h, the processing temperature of 90 .2. The best results of the integrated treatment of ammonia alcohol solution of dilute ammonia concentration of 0.338%, Water bath processing temperature was 93.4 C, processin

4、g time when 2.665h The resulting absorbance (abs) abs = 0.598401, corresponding to the concentration of 0.0467mg/ml ,Glycyrrhizic acid extraction rate of 11.68%.【key words】:Glycyrrhizic acid Ammoniacal alcohol Response Surface Methodology UV-Vis spectrophotometer 目录一、引言1（一）甘草及甘草酸简介1（二）甘草酸提取工艺目前的状况1（

5、三）设计实验方案的依据2（四）设计实验方案2二、实验材料与方法2（一）实验仪器及试剂2（二）材料处理与试剂配制2（三）实验方法与步骤2三、结果与分析3（一）绘制标准曲线3（二）单因素处理结果与分析3（三）响应面处理结果与分析3四、讨论10参考文献11致谢1213甘草中甘草酸提取工艺的优化姓名：郭鑫鑫 指导老师：王文科一、引言（一）甘草及甘草酸简介甘草(Licorice)系豆科(Legtrn inosae) 甘草属(G1ycyrrhiza) 植物甘草(Glycyrrhiza ulalensis Fisch) 、胀果甘草(Glycyrrhiza inflata Bat)，或光果甘草(Glycyrr

6、hiza glabral) 的干燥根及根茎加工而成1。因为其清热解毒，补脾益气，润肺止咳，调和诸药性被美誉为“十方九草”。甘草除应用于医药外，还广泛地应用于烟草、食品、酿造以及化妆品工业等领域2。甘草酸(glycyrrhizic acid)或甘草甜素(glycyrrhizin)及甘草次酸(glycyrrhetinic acid)等三萜类化合物是甘草有效成分的重要组成部分3，其含量的高低常作为评价甘草质量的重要指标4。具有抗HIV病毒5、抗SARS病毒6、抗肿瘤7、抗溃疡、治疗肝炎、降血脂8等多种重要的药理活性。甘草酸在甘草中以钠盐或钾盐的形式存在,水解生成甘草次酸和2分子的葡萄糖醛酸。其分子式

7、为C42H62O16,相对分子量822.92,其结构式如图：（二）甘草酸提取工艺目前的状况传统提取方法是让溶剂进入药材，将有效成分从固相扩散转移到液相的过程。影响浸出的因素主要有溶剂、温度、压力、固体药材粒度与液体的流动状态等。目前水和乙醇是最常用的溶剂。传统的溶剂提取方法有：浸渍法、渗漉法、煎煮法、回流提取法、连续提取法。随着世界中药产业的现代化，国内外涌现出许多先进的提取技术(如超临界流体提取法、微波辅助提取法等)，以及高效灵敏的测定方法(如高效液相色谱、毛细管电泳9等)。超声波辅助提取可以有效地破坏细胞壁，大大减少了提取时间，提高提取效率10。此外提取方法还有半仿生提取法（SBE法）、闪

8、式提取法、负压空化提取法、超高压法等。西方国家大量进口甘草，从中提取甘草次酸，作为临床最常应用的药品。甘草酸及甘草次酸的提取和含量的测定在甘草研究中具有举足轻重的地位。我国是甘草生产和出口的大国，但对甘草主要有效成分甘草酸的生物合成、作用机制、精制加工和综合利用的深入研究还远落后于发达国家11。（三）设计实验方案的依据由甘草酸自身的理化性质及其在甘草中的存在形式，再依据厦门大学王巧娥等人在研究微波萃取甘草酸时发现，采用氨性醇作为提取剂提取效率最高12。综合考虑设备和经费的问题，实验主要采用传统的溶剂提取方法。我在试验中采用氨性醇溶液作为提取溶剂，利用恒温水浴锅进行严格的温度调控，通过研究不同的

9、溶剂浓度、反应温度、反应时间对提取效果的影响，从而得到最佳的工艺提取条件。（四）设计实验方案设计响应面实验，探讨提取甘草酸的最佳条件，分两个步骤步骤一、确定影响提取甘草酸的因素，分别是溶剂的浓度（20%乙醇+0.1%氨水，20%乙醇+0.3%氨水，20%乙醇+0.5%氨水），温度（70，80，90，100），时间（1.5h/次，2h/次，2.5h/次，3h/次）设计单因素试验，确定各因素的水平。步骤二、设计响应面法，优化各因素水平，确定哪个是甘草酸提取最佳条件。二、实验材料与方法（一）实验仪器及试剂1.实验仪器数显恒温水浴锅 江苏省金坛市仪器制造公司电子天平 上海精密科学仪器有限公司架盘药物天

10、平 北京医用天平厂离心机 山西师范大学生化实验室美的电磁炉 山西师范大学生化实验室石英比色皿 北京普析通用仪器有限责任公司微量移液枪 上海精密科学仪器有限公司新世纪紫外可见分光光度计 山西师范大学生化实验室2.实验材料和试剂甘草 临汾市安远大药房无水乙醇 分析纯 天津市风船化学试剂科技有限公司氨水 分析纯 天津市申泰化学试剂有限公司浓硫酸 分析纯 孟津县平乐镇尤村蒸馏水 山西师范大学实验室（二）材料处理与试剂配置1.材料处理将甘草粉碎为甘草粗粉，烘干至恒重，置于密闭玻璃容器，待用。2.试剂配置(1)配置浓度分别为0.1%，0.3%，0.5%的氨水若干；(2)配置浓度分别为70%和20%乙醇若干

11、；(3)将配置好的氨水与20%乙醇按照体积比为1:1配置好三种氨性醇溶液。（三）试验方法与步骤1.溶剂浓度对甘草酸提取效果的影响(1)提取 准确称取三份质量为10g的甘草粗粉，分别置于装有100ml的三种氨性醇溶液的烧杯中，浸泡12h后，90恒温水浴锅浸泡2.5h； 多层纱布过滤，取滤液，离心，取上清液，将沉淀并滤渣再次浸提一次，重复离心操作。(2)浓缩加酸合并两次上清液，在电磁炉上进行加热浓缩至50ml左右，滴加50%浓硫酸至溶液PH为2-3，离心，取沉淀。(3)稀释将沉淀溶于100ml70%乙醇中，充分溶解后，用移液枪移取200ul溶液，用70%乙醇溶液定容至50ml。(4)测量取各组稀释

12、液，分别移入石英比色皿中，以70%乙醇溶液对照，在254nm的波长下，用紫外可见分光光度计测其吸光度。2.温度对甘草酸提取效果的影响在提取时准确称取四份质量为10g的甘草粗粉，分别置于装有100ml氨水浓度为0.3%的氨性醇溶液的烧杯中，浸泡12h后，分别在70，80，90，100恒温水浴锅浸泡2.5h，其余处理同1。3.时间对甘草酸提取效果的影响在提取时准确称取四份质量为10g的甘草粗粉，分别置于装有100ml氨水浓度为0.3%的氨性醇溶液的烧杯中，浸泡12h后，90恒温浸泡1.5h，2h，2.5h，3h，其余处理同1。三、结果与分析（一）绘制标准曲线13用70%的乙醇配置浓度为1.0mg/

13、ml的甘草酸标准品，分别移取0.5ml、0.75ml、1.00ml、1.25ml、1.50ml与25.0ml容量瓶，用70%的乙醇定容，在最大吸收波长254nm处测量其吸光度，如下图所示，得到的回归方程为y=13.17x-0.017，相关系数为0.9996（其中y代表吸光度abs，x代表甘草酸质量浓度mg/ml）图1 甘草酸标准曲线（二）单因素处理结果与分析1.氨性醇溶液浓度对提取效果的影响 固定其它条件即在90，水浴加热两次，每次加热2.5h，考察不同氨性醇溶液浓度对提取效果的影响，其结果如表1所示。表1 不同浓度氨性醇溶液对提取效果的影响溶剂浓度（氨水：乙醇) 吸光度 浓度(mg/ml)得

14、率（%）0.1%：20% 0.4370.0348.500.3%：20% 0.6160.04810.010.5%：20% 0.4910.0399.75图2 氨性醇浓度对氧化效果的影响由表1、图2可知，提取效果先随稀氨水浓度增大而增强，后随过稀氨水浓度增大的改变渐趋降低，在浓度为0.3%时效果最好。故确定氨性醇溶液稀氨水提取的最适浓度为0.3%。2.不同温度对提取效果的影响固定其它条件即在氨水浓度为0.3%的氨性醇溶液，水浴加热两次，每次加热2.5h，考察不同温度对提取效果的影响，其结果如表2所示。表2 不同温度对提取效果的影响温度（）吸光度浓度(mg/ml) 得率（%）700.4030.0328

15、.00800.4500.0358.75900.5970.04711.751000.5230.04110.25图3 不同温度对提取效果的影响由表2、图3可知，提取效果先随温度的增加而增强，后随温度的增加而减弱，所以我选择90为最好。故确定提取的最适温度为90。3. 不同时间对提取效果的影响固定其它条件即在氨水浓度为0.3%的氨性醇溶液，90水浴加热两次，每次的时间分别为1.5h，2h，2.5h，3h，考察不同时间对提取效果的影响，其结果如表3所示。表3 不同处理时间对提取效果的影响时间（h）吸光度浓度(mg/ml)得率（%）1.50.3640.0297.2520.4250.0338.252.50

16、.5970.04711.7530.4870.0389.50图4 不同处理时间对提取效果的影响由表3、图4可知，提取效果先随时间的升高而增强，后随温度的升高而降低，在时间为2.5h时，提取效果最好。故将2.5h作为移取的最适时间。(三)响应面实验及结果分析1.将实验中各因素与响应面软件中各实验因子对出对照，如下表：表4 过硫酸铵的单因素影响因子和响应面软件中的实验因子对照表A溶剂浓度（氨水：乙醇）B温度（）C时间（h）-10.1%：20%80200.3%：20% 90 2.510.5%：20%10032.将各实验组参与反应条件与实验结果填入响应面软件，如下表：表5 响应面设计软件综合试验及结果实

17、验号因素1A:氨性醇浓度（%）因素2B:温度（）因素3C:时间(h)吸光度（abs）1234567891011121314151617-1.000.001.000.000.000.000.000.00-1.00-1.00-1.00-1.001.001.001.001.00-1.000.000.000.00-1.001.000.000.000.00-1.001.000.000.00-1.001.000.000.00-1.000.000.000.000.000.000.00-1.001.000.000.00-1.001.000.000.00-1.001.00-1.000.4370.6160.491

18、0.4500.5230.5970.4250.4870.2990.3770.3050.4050.4080.4620.4280.4660.2623.响应面实验分析表6 多因子之间的交互作用结果分析（平方和和方差分析）项目总述(Sum ofSource)平方和(Sum ofSquares)自由度(df)均方(MeanSquare)F值(FValue)P值概率 F(p-valueProb F)评价模型（Model）0.1490.01620.460.0003significantA-A0.01910.01924.630.0016B-BCC7.004E-00317.004E-0039.240.0188C-

19、C6.667E-00316.667E-0038.800.0209AB1.440E-00411.440E-0040.190.6760AC9.610E-00419.610E-0041.270.2972BC4.464E-00314.464E-0035.890.0456A20.03310.03343.880.0003B20.02310.02330.820.0009C20.02410.02431.130.0008剩余值和（Residual）5.304E-00377.578E-004欠合度(Lack of Fit)5.124E-00368.540E-0044.730.3381not significant

20、纯误差（Pure Error）1.805E-00411.805E-004总和(Cor Total)0.14164.响应面交互作用平面图温度和时间交互关系图5 温度和时间交互关系平面图浓度和时间交互关系图6 浓度和时间交互关系平面图浓度和温度交互关系图7 浓度和温度交互关系平面图5.响应面交互作用立体图温度和时间交互关系图8 温度和时间交互关系立体图浓度和时间交互关系图9 浓度和时间关系交互关系立体图浓度和温度交互关系图10 浓度和温度交互关系立体图6.依据相关数据处理方式14做最后的分析方程归纳：得到Design-Expert 分析方程为：Abs=+0.58286+0.043200* A+0.

21、034167 *B+0.033333C-0.015500*A*C+0.10015*B* C-0.095227* A2-0.099545 * B2-0.10005* C2 我们可以根据这个线性多项式计算各个因素和最后结果（吸光值）之间的计算关系，更加直观的做出分析判断。7.最后结果分析表7 最佳实验选择序号（Number）A浓度（%）B温度（）C时间（h）吸光度（Abs）最高期望值(Desirability)选择10.190.340.330.5984010.002Selected有一个符合规定的选项：由图表可知，当氨性醇溶液中稀氨水的浓度为0.338%；水浴处理温度为93.4；处理时间为2.66

22、5h时所得的吸光度（abs）最佳abs=0.598401，对应的浓度为0.0467mg/ml甘草酸提取率为11.68%。 四、讨论采用氨性醇溶液作为提取试剂，有两方面优点：1.稀氨水可以与甘草酸形成铵盐，由此大大增加其在溶液中的溶解度。2.甘草中含有淀粉、蛋白质等物质，而这些物质在乙醇中会形成沉淀，故采用乙醇做提取试剂，可有效减少提取物中杂质的含量。目前，用氨性醇溶液对甘草酸进行提取的方法已逐渐被采用。在研究了单因素对实验结果的影响后，本文又采用响应面优化法，研究了甘草酸的最佳提取工艺，并通过相关软件得到分析方程。在回归方程中，A、B、C变量的正系数表明，该变量的正向变化能引起响应值的降低；负

23、的二次项系数表明，方程的抛物面开口向上，具有极小值点，能够进行最优分析。观察方程的一次项系数可以发现：对甘草酸提取效果的影响因素从大到小顺序为：溶液浓度温度时间，结合表6还可得出，溶液浓度达到极显著水平。文章还由Design-Expert软件利用三维图综合反映了各变量与两个响应之间、响应与响应之间、变量与变量之间的关系。比较3组图并结合表中P值可知：模型的一次项A、B、C，二次项A2、B2、C2，交互项BC都存在显著差异，说明这几个模型的拟合度很好。交互项AB、AC不显著，说明A因素与B因素、A因素与C因素间的交互作用较小。等高线的形状可反映出交互效应的强弱，椭圆形表示两因素交互作用显著，而圆

24、形则与之相反。甘草酸作为甘草的主要成分, 质量分数一般在4%-14%之间15。从最后的结果看，当氨性醇溶液中稀氨水的浓度为0.338%；水浴处理温度为93.4；处理时间为2.665h时所得的吸光度（abs）最佳abs=0.598401，对应的浓度为0.0467mg/ml甘草酸得率为11.68%，可以说取得较为理想的结果。参考文献 1国家药典委员会.中华人民共和国药典(一部)S.北京:化学工业出版社,2005,59-60.2王照兰,校建材,于林消.甘草的利用价值、研究现状及存在的问题J.中国草地，2002,24(1):73.3张继,姚健,丁兰,等.甘草的利用研究进展J.草原和草坪,2000,89

25、(2):12.4黄明进,王文金,魏胜利.我国甘草药用植物资源调查及质量评价的研究J.中国中药杂志,2010,35(8):947-952.5 HATANO T,YASUBARA T,MIYAMOTO K,et al.Anti-human immumode-ficiency virus phenolics from licoriceJ.Chem Pharm Bull,1988,36(6):2286-2288.6 CINATL J,MORGENSTERN B,BAUER C,et al.Glycyrrhizin,an active component of liquorice roots,and r

26、eplication of SARS associated coronavirusJ.Lancet,2003,361(9374):2045-2046.7 HUS Y L,KUO P L,CHIANGA L C,et al.Isoliquirigenin inhibits the proliferation and induce the apoptosis of human non-small cell lung cancer a549 cellsJ.Clinical and Experimental Pharmacology and Physiology,2004,31(7):414-418.

27、8常章富,刘树民.甘草的临床应用与药理研究简介J.北京中医学院学报,1989,12(2):30-31.9谷会岩,郭兴顺,杨逢建.国内甘草酸测定方法研究进展J.东北林业大学学报,2002,30(4):79.10 ALBU S,JOYCE E,NAIWNYK L,et al.Potential for the use of ultrasound in the extraction of antioxidants from Rosmarinus offieinalis for the food and Pharmaceutical industryJ.Ultrason Sonochem,2003,1

28、0(2):261-265.11鲁守平,孙群,王建华.甘草中有效成分甘草酸的提取和测定方法研究概况J.中国中药杂志,2006,31(5):357.12王巧娥,沈金灿,于文佳,等.甘草中甘草酸的微波萃取J.中草药,2003,34(5):26.13乔五忠.甘草酸的提取精制工艺研究D.北京:北京大学,2005.27-28.14王世磊.Design-Expert软件在响应面优化法中的应用D.河南:郑州大学,2009.15王珊,黄怡,曹蕾,等.甘草中甘草酸的提取及测定方法简述J.化工科技,2010,18(1):76-80.致谢我衷心感谢我的指导老师王老师，从一开始的论文选题、开题、实验设计和论文撰写，直到论文的完成等每一个环节，他都给我们进行了非常认真的指导。在实验进行过程中，王老师不厌其烦的解答我们提出的各个疑难和问题，有幸能师从王文科老师，如今已成为我人生中一段幸福而难忘的经历。感谢袁老师帮助我们解决在实验中遇到的仪器，药品短缺等问题，为我们创造了极其优越的实验条件和舒适的实验环境！在实验过程中还得到了张慧同学的指点和帮助，在此深表感谢！感谢四年来母校尤其是生命科学学院对我的培养,感谢所有同学对我的帮助!