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研究天然植物中的活性成分成为当前应用生物学、生物化学、天然药物化学研究的热点。中草药作为重要的天然资源受到举世瞩目和重视,中药及天然药物是一个宝贵的化合物文库资源,常常蕴藏着化学合成难以实现的新颖结构,因此有效成分研究对中药现代化起决定作用。分离提取植物有效成分是进行合理组方、药效研究、结构鉴定等研究的必要前提,加强天然产物的提取分离的基础研究,开发高效、廉价、简便、优质的分离提取技术,改变我国天然产物开发层次低、粗放、落后的生产方式,这对加速我国中药现代化的进程具有重要意义。
牡丹(Paeonia suffruticosa Andr.)的根皮经干燥后是一种常用的中草药(丹皮),具有清热凉血、活血化瘀的功效。现有文献表明,对牡丹中药用成分研究主要集中在丹皮中的丹皮酚和芍药苷等成分,而对牡丹其它部位的研究较少,影响了牡丹资源的综合利用和开发。牡丹籽研究多集中在其油脂的化学成分测定,而对牡丹籽的其它化学成分研究较少。牡丹籽油的提取方法多为压榨法和溶剂浸出法,而其它提取工艺及其过程模拟、动力学模型等方面的研究尚无报道。
本文将对牡丹籽中非油脂部分的化学成分进行研究,并对牡丹籽油进行了超声波辅助提取、微波辅助提取和超临界CO2萃取3种方法的提取工艺研究,通过试验研究工艺参数对牡丹籽油得率的影响,确定最佳工艺条件,建立提取过程的多元回归数学模型;并拟对牡丹籽油进行GC-MS分析和质量评价研究,为牡丹籽油的产品开发提供依据;同时用质量守恒动力学模型模拟超临界CO2萃取牡丹籽油过程,建立萃取过程的数学模型,以期为牡丹籽的深度开发利用奠定基础。
本文主要做了以下研究:
(1)对牡丹籽的化学成分进行了全面分析。利用硅胶柱层析对牡丹籽甲醇提取物进行分离,通过化合物理化性质、核磁共振谱、质谱等分析手段鉴定得到了13个化合物。所有化合物均首次从该植物的种子部位中得到。并通过GC-MS分析了牡丹籽所含油脂的脂肪酸组成。
(2)采用超声波辅助提取技术、微波辅助提取技术和超临界CO2萃取技术对牡丹籽油进行提取,选择了合适浸提溶剂,通过单因素试验和Box-Behnken试验设计以及响应面分析对提取工艺进行优化,得出了较优工艺条件,并得到牡丹籽油得率与提取工艺参数的二次回归方程数学模型。
(3)采用溶剂提取法、机械压榨法、超声提取法、微波提取法和超临界C02萃取法对牡丹籽油进行提取,比较了各种提取方法得到的牡丹籽油的性状和理化指标。综合考虑牡丹籽油得率、不饱和脂肪酸含量以及油脂品质等因素,超声提取法、微波提取法和超临界CO2萃取法提取牡丹籽油优于溶剂提取法和机械压榨法。
(4)根据破碎和完整晶型理论,在基于微分的质量守恒基础上,建立了超临界C02萃取牡丹籽油的动力学模型,此模型可以非常好的描述在不同工艺条件下超临界CO2萃取牡丹籽油的萃取过程,具有广泛的应用性。根据本研究中所建立的模型,可以准确估计在不同萃取条件下,萃取釜出口处超临界CO2中牡丹籽油浓度的变化,可作为确定串联操作起始时间以及超临界CO2流量的调整的依据,以提高萃取效率并降低生产费用,因而具有较好的应用价值。
(5)通过小鼠的急性毒性试验、精子畸形遗传毒性试验和大鼠30天喂养等毒理学试验,结果表明牡丹籽油属无毒级,无遗传毒性,具有较高的食用安全性。
本文所得的研究结果具有较高的社会价值、经济价值和应用前景,为深度开发牡丹籽药用成分和特种保健油脂提供物质基础理论数据,有助于更好的利用牡丹籽资源,加强牡丹的综合开发利用。