本文是一篇药学论文,本研究利用资源丰富且可再生的刺五加茎为实验材料,对其中富含的苯丙素类、香豆素类、木脂素类以及有机酚酸类等主要活性成分进行了高效绿色提取与富集工艺的研究。此外,本文初步评估了不同提取方法得到的刺五加茎提取物的抗菌及抗氧化活性。
1 绪论
1.1 刺五加简介
1.1.1 刺五加分布
刺五加:拉丁名Acanthopanax senticosus (Rupr. & Maxim.) Harms,又名一百针、老虎潦子、刺柺棒、五加参、西伯利亚人参,是一种五加科,五加属的多年生落叶灌木,因其密生针刺,五叶相交而得名[1]。刺五加在中国、朝鲜、俄罗斯远东地区以及日本均有分布。在我国刺五加主要分布于黑龙江、吉林、辽宁、河北、山西等省份,并且刺五加也是我国东北地区的道地药材,在东北三省的产量占全国总产量的90%以上[2,3]。作为一种传统的中药材,刺五加的根、根皮、根茎、叶、果实均可入药。由于其具有广泛的药用价值,因而人们对于刺五加资源有着较大的需求,早期由于人们对于刺五加的大量的、不节制的采挖使得野生刺五加资源遭受了严重的破坏。之后通过对其进行了一系列栽培技术的探索工作,目前我国对于刺五加的人工栽培已有20多年的历史,在长白山,大兴安岭,牡丹江,龙城等地区已形成多个人工栽培基地[4,5]。
中药材刺五加被收录于《中国药典》2020版的一部,药材与饮片部分,为刺五加干燥的根,根茎或茎[6]。作为一种拥有悠久应用历史的中药材,其应用在我国历代的医药典籍和著作中均有记载。陶弘景所著的《名医别录》表明刺五加具有“补中、益精、坚筋骨、强意志”的疗效,而李时珍更是在《本草纲目》中将刺五加列为“本经上品”,并记载其具有“补中益气,坚筋骨,强意志,能补五劳七伤,久服轻身耐老”的诸般功效[7]。由于刺五加的诸多药理作用,在我国对刺五加还有着“宁得一把五加,不要金玉满车”的赞誉[8]。刺五加性温,味平,微苦,主要用于体虚乏力,食欲不振,失眠多梦,脾肾阳虚,腰膝酸软等症的治疗[9.10]。早在2002年的法规文件《卫生部关于进一步规范保健食品原料管理的通知》中就已将刺五加列为可用于保健食品的物品[11]。因此对于高效提取刺五加中的化学成分并研究其生物学活性具有十分广阔的应用前景。
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1.2 微波辅助提取技术简介
微波是是指频率在300 MHz-300 GHz范围(波长范围在0.1 cm-100 cm)的电磁波,它是一种非电离的电磁辐射。在微波电磁场的环境下,极性分子会在场中快速转向以及定向排列从而导致分子间的相互摩擦和撕裂而产生大量的热。由于其热效应,且具有升温时间短、低能耗、操作安全且易于操作等优点因而被应用到食品加热、杀菌、干燥以及天然产物提取等领域中[45,46]。微波辅助提取技术是近年来诞生的一种新型的绿色的提取技术,指的是在微波反应器中,利用微波的穿透性通过适当的提取溶剂从动物,植物和矿物中获得目标成分的一种新型提取技术[47]。由于植物中的活性成分往往都储存在细胞壁内,因而高效提取需要充分地破坏细胞壁从而促进细胞内容物质的释放和扩散,这一过程通常是植物天然产物提取过程中的一个技术难点。微波可使基质中的极性分子吸收微波能且产生大量的热,由于细胞内外受热不均匀会导致细胞壁的胀破从而实现细胞内容物的快速高效的释放[48,49]。
Jinfeng Zhong等人评估了分别使用微波辅助提取技术和超声辅助提取辣木种子对得到的辣木种油的理化性质的影响[50]。Jiangqin Wang等人通过使用微波辅助低共熔溶剂提取了鸡爪槭中的四种醌类化合物[51]。Meng-Zhen Jia等人开发出了一种酶结合微波共辅助盐析法从葡萄籽中提取酚类成分[52]。Yu Yang等人使用微波辅助提取技术从黑参中提取出了酸性多糖,并对得到的酸性多糖进行了结构表征以及生物学活性的评估[53]。
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2 刺五加茎中主要活性成分分析方法建立
2.1 实验部分
2.1.1 实验主要仪器与试剂
本研究旨在通过高效液相色谱技术对刺五加茎中含有的的有机酚酸类、香豆素类、木脂素类以及苯丙素类的成分进行了分析检测。为了解决目前缺少对于刺五加茎中主要活性成分质量控制分析方法的不足,开发出了一种对于刺五加茎中刺五加苷B、刺五加苷E、原儿茶酸、绿原酸以及异嗪皮啶五种主要活性成分的HPLC检测方法,本方法灵敏度高、精密度高、重现性好、定量限及检出限低,适用于检测刺五加茎中五种主要的生物活性成分,为刺五加茎中生物活性组分的定性定量分析与快速检测提供参考标准与理论依据。
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2.2 结果与讨论
2.2.1 刺五加茎中主要活性成分HPLC方法建立
流动相的选择对于不同的生物质的分析至关重要,因而本实验分别考虑了乙腈-水和甲醇-水流动相体系对于刺五加中的主要化学成分的分离鉴定进行了筛选。通常向流动相加入少量的酸溶液会起到改善峰型的效果,因而本实验也分别将一定比例的甲酸和磷酸加入水相中,以探究酸对色谱峰分离情况的影响。最终发现乙腈-水体系对于原儿茶酸,刺五加苷B,刺五加苷E,绿原酸,异嗪皮啶以及其他杂质物质有着很好的分离度和基线分离效果。通过加入适当的色谱级磷酸可以起到防止拖尾,改善峰型和降低柱压的效果。因此最终色谱乙腈(A)和0.1% 磷酸水溶液(B)被选为流动相并用于HPLC的分析检测。柱温:30 ℃,色谱流速:1.0 mL/min,检测波长设为206 nm, 洗脱程序见表2-2。进样体积:5 μL。
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最终在上述优化后的条件下对刺五加茎的样品溶液进行分析HPLC检测,由图2-1可见,在55分钟内原儿茶酸,刺五加苷B,绿原酸,刺五加苷E以及异嗪皮啶实现的完全分离,且峰型较为对称尖锐,基线平整,在较短时间内实现了目标物质的完全分离,并且五种化合物的保留时间分别为9.28 min、15.63 min、17.42 min、37.80 min以及38.91 min。
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3天然绿色表面活性剂提取富集刺五加中主要成分 ..................................21
3.1 实验部分 .....................................21
3.1.1 实验主要仪器 ................................21
3.1.2 实验材料与试剂 ................................22
4 大孔吸附树脂对刺五加茎提取物中五种主要活性成分的富集研究 ................................42
4.1 实验部分 ...............................................42
4.1.1 实验主要仪器 ......................................42
4.1.2 实验材料与试剂 .................................43
4.1.3 大孔吸附树脂理化参数 .......................43
5 刺五加茎提取物体的外活性研究 ..................................52
5.1 实验部分 ....................................52
5.1.1 实验仪器 ......................................52
5.1.2 实验材料与试剂 .........................53
5 刺五加茎提取物的体外活性研究
5.1.3 实验相关溶液的配备
5.1.3.1 刺五加茎提取物的制备 准确称量一定质量的的刺五加茎样品,分别加入一定体积的不同提取溶液按照3.1.0中所介绍的提取方法完成对刺五加茎的提取,抽滤,将所得到的提取液在40 ℃下进行减压蒸发,直至没有液体残留,最终得到不同提取方法的刺五加茎提取物。
5.1.3.2 液体培养基的配制
取25克LB肉汤加入到1000 mL的蒸馏水中,使用磁力搅拌器将溶液搅拌至透明均一。最终,将配置好的培养基放入蒸汽灭菌器中,经121 ℃高温灭菌15分钟后备用。
5.1.3.3 固体培养基的制备
取25克LB肉汤加入到1000 mL的蒸馏水中,使用磁力搅拌器将溶液搅拌至透明均一,在向其中加入15克琼脂粉并混匀。最终,将配置好的培养基放入蒸汽灭菌器中,经121 ℃高温灭菌15分钟后备用。
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结论
刺五加在我国有着悠久的应用历史并被记载于多部医药典籍中。刺五加干燥的根、根茎或茎主要用于体虚乏力,食欲不振,失眠多梦,脾肾阳虚,腰膝酸软等症的治疗。刺五加中富含有黄酮类、木脂素类、苯丙素类、苷类、多糖等多种具有生物学活性的植物化学成分。刺五加具有抗炎、保肝、抗抑郁、抗氧化、抗衰老、抗菌、免疫增强、抗应激和抗疲劳等诸多的药理活性,对于刺五加资源研究具有重要科学意义。本研究利用资源丰富且可再生的刺五加茎为实验材料,对其中富含的苯丙素类、香豆素类、木脂素类以及有机酚酸类等主要活性成分进行了高效绿色提取与富集工艺的研究。此外,本文初步评估了不同提取方法得到的刺五加茎提取物的抗菌及抗氧化活性。本研究为刺五加资源的开发利用及植物次生代谢产物的提取与富集奠定了相关基础。主要研究成果如下:
1. 本文建立了一种对刺五加茎中主要活性成分的高效液相色谱多组分联合检测方法。
所建立的RP-HPLC检测方法可以同时完成绿原酸、刺五加苷B、刺五加苷E、原儿茶酸以及异嗪皮啶5种主要活性成分的含量测定。五种目标分析化合物的加样回收率在97.16%-99.15%范围之间,且R.S.D.值均 < 4.05%,结果表明刺五加中含有的五种主要活性成分在其各自的线性范围内呈现出良好的线性关系,建立的RP-HPLC检测方法精密度高,重现性及稳定性均较为良好。
2. 确定了表面活性剂介导的微波辅助提取技术对刺五加茎中的绿原酸、刺五加苷B、刺五加苷E、原儿茶酸以及异嗪皮啶等五种主要活性成分的最佳提取工艺。
参考文献(略)