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铁皮石斛Dendrobium officinale Kimura et Migo为我国名贵中药材,研究表明其具有提高机体免疫力、抗氧化、降血糖等药理作用。当前,传统有机溶剂提取及柱色谱分离、纯化是获取铁皮石斛有效成分的主要技术手段,但是这些方法存在费时、溶剂消耗量大以及产物具有一定毒性等缺陷。因此,快速、有效地提取出铁皮石斛中的有效成分,实现分离技术的连续化,保证产品的绿色安全显得尤为重要。超临界二氧化碳萃取(Supercritical Fluid Extraction,SFE)作为一种环境友好、绿色新型的萃取技术,能够得到无溶剂残留的产品。而模拟移动床(Simulated moving bed,SMB)作为天然产物纯化过程中新型的分离技术,实现了生产过程的连续化。 鉴于此,本研究以铁皮石斛为研究对象,利用SFE结合SMB技术对其成分进行提取与分离纯化,同时筛选出其主要活性指标成分,建立可靠的测定方法,为铁皮石斛药材质量控制提供科学依据。结果如下: 1. 超临界二氧化碳萃取技术(SFE)萃取铁皮石斛 确定SFE萃取最优条件为:在萃取温度50℃,萃取槽压力35 MPa,二氧化碳流速60 g·min-1时,乙醇作为辅溶剂,自萃取开始同时泵入7.42 wt%(重量百分比)的乙醇与二氧化碳,共持续萃取11.5 h。在该条件下,每千克铁皮石斛中萃取得到粗萃物约46 g,柚皮素约30 mg。 2. Supercritical Fluid Simulated Moving Bed(SF-SMB)分离铁皮石斛 确定超临界流体模拟移动床(SF-SMB)最佳操作条件为:压力1800 Psi,温度40℃,萃出端(Extract)、萃余端(Raffinate)和进料端(Feed)二氧化碳的流速分别为4 g·min-1,5.6 g·min-1,0.6 g·min-1,进料端和流动相的体积流速分别为0.164 mL·min-1,2.455 mL·min-1。在此操作条件下,当SMB系统切换时间为5 min时,柚皮素与目标峰(特征峰)Peak X的含量均有较大幅度地提升:在Raffinate端中每千克粗萃物中柚皮素的含量由1199 mg增加到2400 mg,在Extract端粗萃物中PeakX的含量则由4.99%增加到20.44%。 3. Clean-In-Process(CIP-SMB)分离铁皮石斛的结果 在线清洗模拟移动床(CIP-SMB)中使用的色谱管柱为8支,组态设定为1-3/1/3,最佳操作条件为Desorbent5.4 mLmin-1,Feed0.3 mL·min-1,Extract3.6mL·min-1,Wash>8 mL· min-1。在此条件下,采用CIP-SMB对SF-SMB中Raffinate端收集得到的萃出液继续进行分离,在切换时间为4 min时可成功分离特征峰PeakX,并结合光谱学特征鉴定出该化合物为4-烯丙基-2,6-二甲氧基苯酚。 4. 铁皮石斛中芪类成分的分离 采用传统的柱色谱分离技术,综合运用正、反向硅胶柱层析,Sephadex LH-20凝胶柱层析,半制备HPLC等分离手段,并结合NMR,IR等现代波谱学技术,从铁皮石斛中共分离鉴定出4个芪类化合物:3,4-二羟基-5,4-二甲氧基联苄(化合物A),3,4-二羟基-5-甲氧基联苄(化合物B),5-羟基-3,4-二甲氧基联苄(化合物C),4-羟基-3,5-二甲氧基联苄(化合物D)。 5. 质量评价方法的研究 建立以毛兰素、柚皮素以及4-羟基-3,5-二甲氧基联苄为指标性成分的HPLC色谱运行条件,采用乙酸乙酯为提取溶剂,进行水浴回流提取,对收集到的13批石斛样品,在以Phenomenex C18为固定相,乙腈-水溶液为流动相梯度洗脱,流速1.0 mL· min-1,230 nm波长处进行检测。同时筛选出最佳的薄层展开系统,即石油醚-乙酸乙酯-丙酮(3∶0.8∶0.2),通过比较13批不同石斛药材的HPLC图谱以及薄层图谱发现,不同石斛药材在化学成分上存在一定差异性。主要表现为,黄皮石斛中柚皮素含量最高,仅黑毛石斛与铁皮石斛含有毛兰素,研究为石斛化学成分以及质量控制等方面的研究提供良好的基础。 综合评价,本研究采用模拟移动床技术对铁皮石斛化学成分进行分离具有一定的创新性,同时该方法易于操作,为将来SMB技术引入天然药用植物的应用提供可靠的参考依据,也为今后工业化中利用SMB制备天然成分具有较高指导意义。