超臨界CO2萃取海南黎藥麥奮中揮發(fā)油有效成分的工藝研究

1、2013年度本科生畢業(yè)論文超臨界CO2萃取海南黎藥麥奮中揮發(fā)油有效成分的工藝研究學(xué) 院： 理工學(xué)院 專 業(yè)： 化學(xué) 2013年5月2013Annual Graduation Thesis of the College UndergraduateSupercritical CO2 extraction of volatile oil and effective constituents in Hainan li medicine MaiFen of process research Department: School of Science and TechnologyMajor: Chemis

2、tryGrade: 2009Students Name: xxNo.: xxxxTutor: xxx Finished by May, 2013畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）原創(chuàng)性聲明本人所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）是我在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。據(jù)我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文（設(shè)計(jì)）不包含其他個(gè)人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對(duì)本論文（設(shè)計(jì)）的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中作了明確說明并表示謝意。 作者簽名： 日期： 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）授權(quán)使用說明本論文（設(shè)計(jì)）作者完全了解瓊州學(xué)院有關(guān)保留、使用畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的規(guī)定，學(xué)校有權(quán)保留論文（設(shè)計(jì)）并向相關(guān)部門送交論文（設(shè)計(jì)）的

3、電子版和紙質(zhì)版。有權(quán)將論文（設(shè)計(jì)）用于非贏利目的的少量復(fù)制并允許論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)入學(xué)校圖書館被查閱。學(xué)校可以公布論文（設(shè)計(jì)）的全部或部分內(nèi)容。保密的論文（設(shè)計(jì)）在解密后適用本規(guī)定。 作者簽名： 指導(dǎo)教師簽名：日期： 日期： xxx 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）答辯委員會(huì)(答辯小組)成員名單姓名職稱單位備注 摘 要海南黎藥麥奮（別名異形南五味子、海風(fēng)藤、 梅花鉆、 過山風(fēng)、風(fēng)藤），中國(guó)藥典記載海風(fēng)藤為胡椒科植物風(fēng)藤，它的藤莖，具有祛風(fēng)濕、通經(jīng)絡(luò)的功能，而植物風(fēng)藤的分布范圍狹窄且資源極度匱乏。同時(shí)中醫(yī)藥是中華民族優(yōu)秀文化的重要組成部分，是中國(guó)的國(guó)粹。據(jù)調(diào)查而知，植物界中揮發(fā)油分布范圍很廣，有數(shù)百種含有揮發(fā)油的植

4、物已作為中草藥來使用，揮發(fā)油也稱精油，是植物體內(nèi)的次生代謝物，由相對(duì)分子質(zhì)量較小的簡(jiǎn)單化合物組成，具有芳香氣味，在常溫下可揮發(fā)，可隨水蒸氣蒸餾出來的油狀液體的總稱。在水和濃度低的乙醇里，其溶解性比較差，不能大量溶解，但在無水乙醇里，可完全溶。它一般易溶于氯仿、石油醚、乙醚、油脂、二硫化碳等有機(jī)溶劑；一般揮發(fā)油對(duì)空氣、日光和溫度都較為敏感，易變質(zhì)，因此，應(yīng)放在棕色瓶?jī)?nèi)避光低溫密閉保存。由此本論文將采用近年來發(fā)展最為迅速，最引人關(guān)注的超臨界CO2萃取、分離技術(shù)。且超臨界CO2在提取天然產(chǎn)物，具有很多優(yōu)點(diǎn)，如有較好的萃取、分離效能，集萃取、分離、濃縮為一體，整體操作成本低，無殘留劑、無污染、節(jié)約能源

5、、操作方便等?，F(xiàn)超臨界CO2萃取技術(shù)已廣泛應(yīng)用于香料、食品、醫(yī)藥、石油、化工等領(lǐng)域，并受到工業(yè)界的普遍重視。用此技術(shù)為海南黎藥麥奮的揮發(fā)油深加工和綜合利用尋找一條有效途徑。方法：本文采用超臨界CO2萃取法提取海南黎藥麥奮中揮發(fā)油有效成分的工藝研究，主要考察了萃取溫度、萃取壓力、時(shí)間和CO2流量等影響因素。結(jié)果：萃取壓力和低溫對(duì)海南黎藥麥奮中揮發(fā)油含量的影響具有顯著性意義，同時(shí)也由于條件的限制，故此整個(gè)實(shí)驗(yàn)都以CO2流量15mL/min為標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)表明，采用超臨界CO2萃取法提取海南黎藥麥奮中揮發(fā)油的最佳工藝條件為：藥材粉碎過20-30目標(biāo)準(zhǔn)篩，萃取壓力15MPa，萃取溫度37，時(shí)間2

6、h。關(guān)鍵詞：超臨界CO2；海南黎藥麥奮；揮發(fā)油；單因素實(shí)驗(yàn)；正交試驗(yàn)ABSTRACTHainan li medicine MaiFen (alias abnormity kadsura pepper stem, the plum flower drilling, wind, wind cane), Chinese pharmacopoeia record for pepper pepper stem families wind cane plant, its stem, with functions of wet, the function of the channels and collat

7、erals, and narrow distribution range and wind cane plants resources extremely deficient. At the same time is an important part of the Chinese nation excellent culture of Chinese medicine, is the quintessence of China. Known according to the survey, the plant community in the volatile oil distributio

8、n range is very wide, there are hundreds of different plants have been used as Chinese herbs containing volatile oil, volatile oil, also known as essential oils, the plant secondary metabolites in the body is composed of smaller relative molecular mass of simple compounds, aromatic smell, can be vol

9、atile at room temperature, with the steam distillation of the floorboard of the oily liquid. In low concentration of ethanol and water, its solubility is poor, cant dissolve in great quantities, but in anhydrous ethanol, can be completely dissolved. It usually soluble in chloroform, petroleum ether,

10、 ether solvents, oils, carbon disulfide, etc; Generally the essential oil is sensitive to air, sunlight and temperature, perishable, therefore, should be put inside brown bottle dark airtight preservation at low temperature. Thus this thesis will use the most rapid development in recent years, the m

11、ost noteworthy of supercritical CO2 extraction and separation technology. And supercritical CO2 extraction of natural products, has many advantages, such as good extraction, separation efficiency of extraction, separation and enrichment, the overall operating cost is low, no residue, no pollution, e

12、nergy saving, convenient operation, etc. Now the supercritical CO2 extraction technology has been widely used in spices, food, medicine, petroleum, chemical, and other fields, and has been widely promoted by the industry. Using this technology for volatile oil deep processing and comprehensive utili

13、zation of Hainan li medicine MaiFen to find an effective way. Methods: This article USES the Hainan li medicine extraction by supercritical CO2 extraction of volatile oil and effective constituents in MaiFen technology research, mainly examines the extraction temperature, extraction pressure, time a

14、nd CO2 flow influence factors.Results: The extraction pressure and temperature on the influence of the volatile oil content in the Hainan li medicine MaiFen has significance, but also because of the constraints, so the whole experiment based on the CO2 flow 15 ml/min to experiment. Experiments showe

15、d that the supercritical CO2 extraction method to extract volatile oil of Hainan li medicine in pepper stem the best process conditions for: 20-30 goals have medicinal materials crushing sieve, 15Mpa extraction pressure, extraction temperature of 37 , time of 2h. Keywords: Supercritical CO2; Hainan

16、li medicine MaiFen; Volatile oil; Single factor experiment; Orthogonal test 目 錄第一章 前言1頁1.1海南黎藥麥奮的研究?jī)r(jià)值1頁1.2超臨界流體萃取的原理1頁1.3超臨界流體萃取的特點(diǎn)1頁1.4CO2作為SCF溶劑的優(yōu)點(diǎn)1頁1.5在中藥現(xiàn)代化中應(yīng)用的前景和趨勢(shì)2頁1.6中藥揮發(fā)油簡(jiǎn)介3頁1.7超臨界CO2提取中藥材中的有效成分4頁第二章 實(shí)驗(yàn)部分5頁2.1儀器5頁2.2實(shí)驗(yàn)原料5頁2.3原料預(yù)處理5頁2.4超臨界CO2萃取操作步驟5頁2.5揮發(fā)油提取的工藝研究6頁2.5.1正交設(shè)計(jì)原理6頁2.5.1正交設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃6

17、頁第三章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果7頁3.1麥奮揮發(fā)油得率中單因素實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果7頁3.1.1壓力對(duì)麥奮揮發(fā)油得率的影響7頁3.1.2溫度對(duì)麥奮揮發(fā)油得率的影響8頁3.1.3時(shí)間對(duì)麥奮揮發(fā)油得率的影響8頁3.1.4流量對(duì)麥奮發(fā)油得率的影響9頁3.2麥奮揮發(fā)油得率中正交實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果10頁第四章 實(shí)驗(yàn)結(jié)論12頁參考文獻(xiàn)13頁致謝15頁第一章 前言1.1 海南黎藥麥奮的研究?jī)r(jià)值海南黎藥麥奮，（其別名異形南五味子、海風(fēng)藤、梅花鉆、過山風(fēng)、風(fēng)藤），其味辛苦，性微溫，原植物常生于山地林谷之中，攀援于樹上，中國(guó)藥典記載海風(fēng)藤為胡椒科植物風(fēng)藤1，它的化學(xué)成分主要為木脂素和三萜類化合物為異形南五味子的有效成分2，而它的藤莖，

18、具有祛風(fēng)濕、通經(jīng)絡(luò)的功能，用于治療風(fēng)寒濕痹、關(guān)節(jié)疼痛、筋脈拘攣、跌打損傷以及抑制腫瘤，經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，植物風(fēng)藤的分布范圍狹窄，僅在海南、福建等地有零星的分布，風(fēng)藤的植物資源極度匱乏3。更何況西醫(yī)西藥對(duì)威脅人類健康的常見病、疑難病的治療藥物還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足臨床的需要，全世界掀起了中醫(yī)中藥熱，為此對(duì)海南黎藥麥奮的深加工和綜合利用具有潛在的價(jià)值和前景。1.2 超臨界流體萃取的原理超臨界流體萃取原理：超臨界流體（SCF）指的是熱力學(xué)狀態(tài)在臨界點(diǎn)以上的流體。SCF跟氣液體是不相同的，它是介于氣液兩者之間的單一相態(tài)，且是處于氣液態(tài)之間的一種特殊狀態(tài)，具有獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，它的粘度接近于氣體，而密度接近于液體，

19、擴(kuò)散系數(shù)介于氣液體兩者之間，故其有氣液兩相雙重特點(diǎn)，因而SCF具有高擴(kuò)散性和高溶解性。超臨界萃取就是利用其的溶解能力與其密度的關(guān)系，即利用壓力和溫度對(duì)超臨界二氧化碳溶解能力的影響而進(jìn)行的。在超臨界狀態(tài)下，通過改變壓力或溫度來改變SCF的性質(zhì)，從而達(dá)到選擇性地提取與分離各種類型的化合物的目的，因此超臨界流體二氧化碳萃取過程是由萃取和分離組合而成的4-6。 1.3 超臨界流體萃取的特點(diǎn)超臨界流體萃取特點(diǎn)為：(1)超臨界CO2萃取的溫度低，適合于熱敏性物質(zhì)和易氧化物質(zhì)的分離7；(2)超臨界流體的極性可以改變，一定溫度條件下，只要改變壓力或加入適宜的夾帶劑即可提取不同極性的物質(zhì)可選擇范圍廣；(3)萃取

20、和分離合二為一，無相變過程，操作方便，萃取率高且耗能少，節(jié)約成本7；(4)操作的工藝條件易于控制。因而能使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，且對(duì)環(huán)境無污染，可循環(huán)利用萃取流體，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程中的綠色化7；(5)超臨界CO2流體常態(tài)下是氣體，無毒，無味，與萃取成分分離后，無溶劑的殘留。1.4 CO2作為SCF溶劑的優(yōu)點(diǎn)CO2、H2O、C2H6、C3H6、NH3、甲苯等常用作SCF的溶劑，其中工業(yè)上最常用萃取劑是CO2，其特點(diǎn)是8：(1)CO2臨界溫度為31.06，臨界壓力為7.39MPa，其臨界條件容易達(dá)到。且對(duì)熱敏性成分的物質(zhì)不會(huì)產(chǎn)生影響以及耗能少，產(chǎn)品純天然。(2)CO2化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，無色無味無毒，不可燃，無化學(xué)

21、溶劑殘留，安全。(3)價(jià)錢便宜，純度高，獲得方便，可循環(huán)使用。(4)超臨界流體CO2具有防氧化、滅菌作用，有利于保證和提高天然產(chǎn)品的質(zhì)量。1.5 超臨界CO2在中藥現(xiàn)代化中應(yīng)用的前景和趨勢(shì)在超臨界流體技術(shù)中，超臨界流體萃取技術(shù)是國(guó)際上先進(jìn)的分離技術(shù)。具有低溫、無毒、無味、分離效率高等特點(diǎn)。在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)高度發(fā)展的今天，人們對(duì)食品、保健品的質(zhì)量與安全性已愈來愈重視了，“返樸歸真，回歸自然”已成為人們追求的目標(biāo)。這就引起了縱多中藥研究者、制藥企業(yè)都紛紛引進(jìn)一些中小型設(shè)備，用于研究開發(fā)或二次開發(fā)中藥新藥。3年內(nèi)將超臨界流體萃取技術(shù)在中藥行業(yè)形成開發(fā)中藥新品種的熱潮，3年以后大量中藥新品種將產(chǎn)業(yè)化，此

22、時(shí)大量原料藥就可以用超臨界CO2萃取技術(shù)提取了。目前國(guó)際市場(chǎng)對(duì)可直接出口的中藥標(biāo)準(zhǔn)提取物、中間體的廣泛需求及嚴(yán)格要求，有利于超臨界CO2萃取中藥的產(chǎn)業(yè)化。入世后，將給超臨界CO2萃取最易進(jìn)行的中藥標(biāo)準(zhǔn)提取物或中間體帶來更加廣闊的市場(chǎng)空間?？梢灶A(yù)計(jì)，未來35年超臨界CO2萃取技術(shù)將大量用于中藥的產(chǎn)業(yè)化，近年來SFE技術(shù)又與色譜、質(zhì)譜、高壓液相色譜等高新分析儀器聯(lián)用，成為一種有效的分離、分析手段，能高效、快速地進(jìn)行藥物成分的分析。使一些中藥制劑能借此制訂出能指導(dǎo)生產(chǎn)操作和反映產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量均一性、高效性、穩(wěn)定性、重現(xiàn)性的可控指標(biāo)，實(shí)施質(zhì)量標(biāo)推科學(xué)化9。由于超臨界流體萃取的優(yōu)勢(shì)，國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于食品

23、、香料等領(lǐng)域。而我國(guó)又有豐富的自然資源，因此SFE有極大的推廣價(jià)值。采用SFE提取工藝的研究與新藥開發(fā)這項(xiàng)技術(shù)，不但是使中藥與國(guó)際接軌，更是實(shí)現(xiàn)中藥現(xiàn)代化的必經(jīng)之路。1.6 中藥揮發(fā)油簡(jiǎn)介中醫(yī)藥是中華民族優(yōu)秀文化的重要組成部分，是中國(guó)的國(guó)粹。它以完整的理論體系，獨(dú)特的診斷技巧，來作為防病治病的主要武器，即使古代對(duì)“揮發(fā)油”沒有概念，但對(duì)含有揮發(fā)油的藥物和揮發(fā)性成分的物質(zhì)古人卻非常了解10。揮發(fā)油也稱精油，是植物體內(nèi)的次生代謝物，由相對(duì)分子質(zhì)量較小的簡(jiǎn)單化合物組成，具有芳香氣味，在常溫下可揮發(fā)，可隨水蒸氣蒸餾出來的油狀液體的總稱。揮發(fā)油大多具有特殊的香氣，而它的顏色多數(shù)為無色或淡黃色，少數(shù)為棕黃

24、色、紅色、綠色等，揮發(fā)油有很強(qiáng)的揮發(fā)性，純凈的揮發(fā)油在常溫下可以很快全部揮發(fā)完，對(duì)于有些揮發(fā)油可結(jié)晶析出，析出物稱為“腦”；在室溫下，把揮發(fā)油涂在白紙上經(jīng)揮發(fā)后不會(huì)存有持久性的油斑；。而揮發(fā)油的溶解性比較差，不能大量溶解于水和濃度低的乙醇里，但可全部都溶于無水乙醇，它一般比較易溶于氯仿、石油醚、乙醚、油脂、二硫化碳等有機(jī)溶劑；揮發(fā)油多數(shù)無確定的凝固點(diǎn)和沸點(diǎn)，一般揮發(fā)油對(duì)空氣、日光和溫度都較為敏感，易變質(zhì)，因此，應(yīng)放在棕色瓶?jī)?nèi)避光低溫密閉保存。揮發(fā)油常存于表皮的腺毛、油室、油細(xì)胞或油管中，大多數(shù)以油滴狀態(tài)存在。有時(shí)揮發(fā)油與樹脂共同存于樹脂道內(nèi)，少數(shù)以甙的形式存在。揮發(fā)油在植物體內(nèi)的分布有多種多樣

25、。有的全株植物都含有；而有的則在根、根莖、花、果、種子等部分器官中含量較多；再有的植物的不同藥用部位，甚至是在同一藥用部位因采集時(shí)間不同，植物所含揮發(fā)油也是不一樣。在較為普遍常用的中藥材中，有許多藥材含有揮發(fā)油成分，通常具有很強(qiáng)的藥理活性。如柴胡揮發(fā)油有很好的退燒效果，薄荷油有清涼、消炎作用，大蒜油可治療支氣管炎、肺炎和霉菌感染，生姜油有解熱、鎮(zhèn)痛、鎮(zhèn)靜作用等等。揮發(fā)油中存在的萜類主要是單萜和倍半萜，通常它們含量較高，但無香氣，不是揮發(fā)油的芳香成分。而某些萜類的含氧衍生及芳香族化合物含量雖少，但它們具有揮發(fā)油的特異芳香味和顯著的生物活性。例如驅(qū)風(fēng)、健胃、殺蟲、抗癌、降壓、解熱、鎮(zhèn)痛、解痙、消毒

26、、抗過敏活性、酶抗突變活性、抑制活性、抗氧化等，為中藥所含有的很重要成分。此外，中藥揮發(fā)油還具有促透、防腐作用11。在植物界中揮發(fā)油分布范圍很廣，已有數(shù)百種含有揮發(fā)油的植物作為中草藥來使用。1.7 超臨界CO2提取中藥材中的有效成分目前，超臨界CO2用于單味中藥有效成分，包括單一成分或幾種極性相似成分的提取分離，比如提取中藥中生物堿、皂苷類、揮發(fā)油、醌類、多糖、黃酮類、木脂素以及香豆素等多種有效成分。(1)提取生物堿：生物堿是存在于自然界（主要是植物，在動(dòng)物中也有存在）中與堿的性質(zhì)相似的一類含氮的的堿性有機(jī)化合物。它有明顯的生理活性，是中草藥的有效成分之一，大多數(shù)生物堿含量都少于1%，如長(zhǎng)春花

27、中的長(zhǎng)春新堿含量只有百萬分之一12。由于生物堿具有極性，因此在用超臨界CO2萃取時(shí)，需要加入少量極性溶劑作夾帶劑，目的是為了提高生物堿在超臨界二氧化碳中的溶解度以及萃取的選擇13 。與傳統(tǒng)提取方法相比較，超臨界萃取最大的優(yōu)點(diǎn)在于可近常溫條件下提取分離極性不同，沸點(diǎn)不同的化合物，幾乎無消除藥材中有效成分，無溶劑殘留，因此，產(chǎn)品的純度高，得率高，操作方便，節(jié)約能源14。(2)提取分離黃酮類物質(zhì)：由于黃酮類物質(zhì)具有極性，因此在用超臨界CO2萃取時(shí)，需要加入少量極性溶劑作夾帶劑，目的是為了提高黃酮類物質(zhì)在超臨界二氧化碳萃取中得率。與傳統(tǒng)的方法相比，用超臨界CO2萃取黃酮類物質(zhì)的得率是傳統(tǒng)方法的幾倍，純

28、度上也是有很大提升15。(3)提取分離揮發(fā)油：在提取分離揮發(fā)油這一過程中，使用超臨界CO2萃取技術(shù)不管是在得率上還是質(zhì)量上都比傳統(tǒng)方法高。由超臨界CO2萃取技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)可知，它可防止高溫過程對(duì)萜烯類熱敏性物質(zhì)產(chǎn)生損壞和破壞16。(4)萜類的提?。核鼇碓从趽]發(fā)油中主要的單萜與倍半萜類化合物，少數(shù)為二萜類化合物成分，萜類的化合物是中藥中有效成分之一，它有有一定的生理活性，如驅(qū)風(fēng)、發(fā)汗、祛痰止咳等功效?，F(xiàn)今超臨界CO2萃取青蒿素是最引人關(guān)注的，青蒿素是一種倍半萜，其分子中含有一個(gè)過氧基團(tuán)，對(duì)濕熱很不穩(wěn)定，容易破壞分解，是我國(guó)唯一得到國(guó)際承認(rèn)的抗瘧新藥。超臨界CO2萃取黃花蒿中的青蒿素，其萃取產(chǎn)率可達(dá)9

29、2%17。第二章 實(shí)驗(yàn)部分2.1 儀器超臨界萃取儀（SFT-110XW 美國(guó)賽普泰克公司）高速中藥粉粹機(jī)（QE-04A 武義縣屹立工具有限公司） 電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（DHG-9030上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司) 電子天平( BS224S 北京賽多利斯儀器有限公司)2.2 實(shí)驗(yàn)原料海南黎藥麥奮干藥材（五指山黎藥的研究所）二氧化碳的純度為99.99%（海南佳騰化工氣體有限公司）2.3 原料預(yù)處理將中藥材麥奮放在電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中于一定溫度下干燥2 h（藥材未干燥前質(zhì)量為310.4g，干燥后藥材的質(zhì)量為274.8g），然后用粉碎機(jī)將其粉碎，過20-30目標(biāo)準(zhǔn)篩后備用。2.4 超臨界CO2萃取操作步驟

30、超臨界試驗(yàn)具體步驟如下：(1)將中藥材麥奮粉碎后，過標(biāo)準(zhǔn)篩，稱重后打開萃取釜并放入其中，釜接口緊固；(2)打開二氧化碳鋼瓶閥門，關(guān)閉各部件閥門；(3)儀器上電設(shè)定參數(shù)，如萃取釜工作壓力、報(bào)警壓力（極限壓力為41MPa)、CO2流量、釜的工作溫度、出口溫度；(4)開機(jī)；(5)打開萃取釜進(jìn)出口閥門，CO2吹掃整個(gè)系統(tǒng)管路，到CO2氣體流出后持續(xù)幾分鐘，吹掃 結(jié)束，關(guān)閉萃取釜出口閥門；(6)觀察設(shè)置參數(shù)的變化及其管路接口的密封情況；(7)萃取時(shí)間已到，緩慢交替打開萃取釜的出料口閥門，出料速度保證實(shí)際壓力，實(shí)際流量變化幅度不宜過大；(8)萃取達(dá)到一個(gè)動(dòng)平衡，直至萃取結(jié)束；(9)萃取結(jié)束后，關(guān)閉高壓泵、

31、總電源和CO2鋼瓶，并依次關(guān)閉相應(yīng)閥門，然后打開萃取釜的放空閥，從萃取器的物料筒中取出萃余物，至此過程結(jié)束。2.5 揮發(fā)油提取工藝的研究 由于對(duì)超臨界萃取中藥揮發(fā)油提取率的影響因素很多，為了確定最佳萃取工藝條件，需要進(jìn)行各影響因素試驗(yàn)；這就需要進(jìn)行大量試驗(yàn)，而現(xiàn)實(shí)卻難以做到，為了明確各因素的主次和相互作用，獲得諸因素各水平的最佳搭配，學(xué)者發(fā)明了正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，大大減少了試驗(yàn)工作量。2.5.1 正交設(shè)計(jì)原理本系列實(shí)驗(yàn)采用正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)中藥揮發(fā)油提取進(jìn)行優(yōu)化研究。正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)是研究多因素多水平的又一種設(shè)計(jì)方法，它是根據(jù)正交性從全面試驗(yàn)中挑選出部分有代表性的點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn)，這些有代表性的點(diǎn)具備了“均勻

32、分散，齊整可比”的特點(diǎn)，正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)是分式析因設(shè)計(jì)的主要方法。是一種高效率、快速、經(jīng)濟(jì)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，日本著名的統(tǒng)計(jì)學(xué)家田口玄一將正交試驗(yàn)選擇的水平組合列成表格，稱為正交表，例如作一個(gè)三因素三水平的實(shí)驗(yàn)，按全面實(shí)驗(yàn)要求，須進(jìn)行33 = 27種組合的實(shí)驗(yàn)，且尚未考慮每一組合的重復(fù)數(shù)，但是要不考慮交互作用，則可利用正交表L9(34)安排，試驗(yàn)方案僅包含9個(gè)水平組合，就能反映試驗(yàn)方案包含27個(gè)水平組合的全面試驗(yàn)的情況，找出最佳的生產(chǎn)條件，而且正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)在很多領(lǐng)域的研究中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。對(duì)正交試驗(yàn)表，一般按以下幾步使用：確定試驗(yàn)指標(biāo)，明確試驗(yàn)?zāi)康模淮_定實(shí)驗(yàn)的因素和水平數(shù)選用合適的正交表，安排試驗(yàn)計(jì)

33、劃；根據(jù)試驗(yàn)計(jì)劃進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)定各個(gè)試驗(yàn)的結(jié)果；實(shí)驗(yàn)結(jié)果的方差分析和確定最優(yōu)或較優(yōu)因素水平組合。2.5.2 正交設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃根據(jù)正交設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)原理，本研究按照各單因素試驗(yàn)結(jié)果及正交試驗(yàn)研究的方案，以揮發(fā)油得率為考察指標(biāo)，確定超臨界CO2萃取過程中萃取壓力、萃取溫度、萃取時(shí)間等三個(gè)影響因素，每個(gè)因素考察三個(gè)水平，選擇L9(34)三交試驗(yàn)表。它具有正交性、均衡搭配性。正交表中每列安排一個(gè)因素，每行安排一個(gè)水平。本研究即按照此設(shè)計(jì)條件進(jìn)行正交試驗(yàn)。正交法研究中藥材揮發(fā)油提取工藝時(shí)，能夠綜合比較提取過程的各影響因素。明確各萃取因素的主次作用，獲得諸因素各水平的最優(yōu)組合，更有利于生產(chǎn)中優(yōu)選最佳工藝。 第三章

34、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果3.1 麥奮揮發(fā)油得率中單因素實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果3.1.1 壓力對(duì)麥奮揮發(fā)油得率的影響本實(shí)驗(yàn)以10g麥奮為原料，過20-30目標(biāo)準(zhǔn)篩，在萃取溫度為40，萃取時(shí)間2h，CO2流量15mL/min的條件下，考察萃取壓力分別為10MPa、15MPa、20MPa、25MPa和30MPa時(shí)，壓力對(duì)麥奮揮發(fā)油得率影響，數(shù)據(jù)見表3-1，由數(shù)據(jù)作圖得圖3-1。 表3-1 不同壓力對(duì)揮發(fā)得率影響壓力(Mpa)1015202530揮發(fā)油得率(%)0.2810.5660.7000.7600.578 圖3-1 不同壓力對(duì)揮發(fā)得率影響由圖3-1可知，隨著萃取壓力的增加，麥奮揮發(fā)油得率先逐漸增加，當(dāng)壓力達(dá)到25MP

35、a后，得率后隨著壓力增加而逐漸下降。原因可能是：壓力適當(dāng)增加會(huì)使得擴(kuò)散系數(shù)減少，阻礙傳質(zhì)，CO2流量升高，減少流體在物料中的傳質(zhì)時(shí)間，使CO2本身在萃取物中的溶解度加大，從而影響傳質(zhì)，進(jìn)而影響得率。當(dāng)壓力過大時(shí)還會(huì)使其有效成分發(fā)生改變。由于在15MPa到25MPa的范圍曲線上升較為明顯，故擬將正交試驗(yàn)中壓力影響因素的水平確定為：15MPa、20MPa、25MPa。3.1.2 溫度對(duì)麥奮揮發(fā)油得率的影響本實(shí)驗(yàn)設(shè)定萃取壓力為15MPa，以10g麥奮為原料，過20-30目標(biāo)準(zhǔn)篩，萃取時(shí)間2h，CO2流量15mL/min，考察萃取溫度分別為32、35、40、45、50時(shí)對(duì)麥奮揮發(fā)油得率影響，數(shù)據(jù)見表3

36、-2，由數(shù)據(jù)作圖得圖3-2。 表3-2 不同溫度對(duì)揮發(fā)油得率影響溫度 ()3235404550揮發(fā)油得率(%)0.9470.8380.5660.4570.358 圖3-2 不同溫度對(duì)揮發(fā)油得率的影響圖由圖3-2可知，溫度在35-50范圍內(nèi)麥奮揮發(fā)油得率隨溫度的升高而降低，原因可能是過高的溫度可能引起某些物質(zhì)的分解和氧化，使得萃取率降低。由此看出麥奮揮發(fā)油較合適萃取溫度在35左右。故擬將溫度影響因素的水平確定為：32、35、37。3.1.3 時(shí)間對(duì)麥奮揮發(fā)油得率的影響本實(shí)驗(yàn)設(shè)定萃取壓力15MPa，萃取溫度40，以10g麥奮為原料，過20-30目標(biāo)準(zhǔn)篩，CO2流量為15mL/min的條件下，萃取時(shí)

37、間分別為1.5h、2h、2.5h、3h和3.5h時(shí)，萃取時(shí)間對(duì)麥奮揮發(fā)油得率影響。數(shù)據(jù)見表3-3，由數(shù)據(jù)作圖得圖3-3。 表3-3 不同時(shí)間對(duì)揮發(fā)油得率影響時(shí)間(h)1.522.533.5揮發(fā)油得率（%）0.4740.5660.7890.8150.631由圖3-3可知，當(dāng)萃取時(shí)間小于2.5h時(shí)，麥奮揮發(fā)油得率隨時(shí)間增長(zhǎng)而增加；當(dāng)萃取3h后，再增加萃取時(shí)間，得率反而降低，原因可能是萃取時(shí)間增長(zhǎng)圖3-3 不同時(shí)間對(duì)揮發(fā)油得率影響到一定程度時(shí)，麥奮揮發(fā)油有所損失，導(dǎo)致提取率低?？紤]到選擇適當(dāng)?shù)奶崛r(shí)間對(duì)節(jié)約能源及提高效益是非常重要的，故本研究擬將正交試驗(yàn)中時(shí)間因素的水平確定為：2h、2.5h、3h。

38、3.1.4 流量對(duì)麥奮揮發(fā)油得率的影響本實(shí)驗(yàn)設(shè)定萃取壓力15MPa，萃取溫度40，萃取時(shí)間2h，以10g麥奮為原料條件，過20-30目標(biāo)準(zhǔn)篩，考察CO2流量分別為5mL/min、10mL/min、15mL/min和18mL/min時(shí)，CO2流量對(duì)麥奮揮發(fā)油得率影響。數(shù)據(jù)見表3-4，由數(shù)據(jù)作圖得圖3-4。表3-4 不同CO2流量對(duì)揮發(fā)油得率影響CO2流量(mL/min)5101518揮發(fā)油得率(%)0.4050.3850.5660.305 圖3-4 不同二氧化碳流量對(duì)揮發(fā)油得率影響由圖3-4可知，二氧化碳的流量對(duì)麥奮揮發(fā)油萃取率影響不明顯。當(dāng)CO2流量為15mL/min時(shí)麥奮揮發(fā)油萃取率較高，同

39、時(shí)由于實(shí)驗(yàn)條件限制，最大流量不能超過20mL/min，故正交實(shí)驗(yàn)過程中以CO2流量15mL/min為標(biāo)準(zhǔn)而進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。3.2 麥奮揮發(fā)油得率中正交實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果綜合單因素試驗(yàn)可知：正交試驗(yàn)中就萃取壓力(A)、萃取溫度(B)、萃取時(shí)間(C)這三個(gè)最為主要影響因素，因而將正交試驗(yàn)中壓力影響因素的水平確定為：15MPa、20MPa、25MPa和溫度影響因素的水平確定為：32、35、37以及將正交試驗(yàn)中時(shí)間因素的水平確定為：2h、2.5h、3h。進(jìn)而安排三因素三水平的正交試驗(yàn)來確定超臨界CO2萃取最佳工藝條件。見表3-5和表3-6。 表3-5 正交試驗(yàn)因素水平表L9(34)實(shí)驗(yàn)號(hào)ABC12315MPa2

40、0MPa25MPa3235372h2.5h3h表3-6 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)號(hào)ABC揮發(fā)油(%)11110.94721230.56631320.68342130.47252220.74662310.56173120.49783210.43493330.953K12.1961.9162.376K21.7791.7461.199K31.8842.1971.492k10.7320.6390.792k20.5930.5820.664k30.6280.7320.497極差R0.1390.150.295正交試驗(yàn)極差結(jié)果分析如表3-6所示，極差分析結(jié)果表明：R3R2R1，所以對(duì)麥奮揮發(fā)油得率的各因素影響主次順序

41、為CBA，即萃取時(shí)間萃取溫度萃取壓力，從表3-6中看出，C因素的極差最大，是影響實(shí)驗(yàn)最大的因素，還可以看出，C取第一個(gè)水平為好，B因素的極差比C的極差小，對(duì)試驗(yàn)的影響比C小，B因素取第三個(gè)水平為好，A因素的極差最小，故A因素取第一個(gè)因素為好，綜合考慮，正交實(shí)驗(yàn)最佳方案應(yīng)為A1B3C1，即在萃取壓力15MPa，萃取溫度37，CO2流量為15mL/min，萃取2h的條件下，麥奮揮發(fā)油得率理論上最高。通過驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)表明：在粉碎過20-30目，萃取壓力15MPa，萃取溫度37，CO2流量為15mL/min的條件下，萃取2h，揮發(fā)油的得率為0.972%。實(shí)踐證明方案A1B3C1是得到最佳的結(jié)果。 第四章

42、實(shí)驗(yàn)結(jié)論本論文重點(diǎn)研究了超臨界CO2萃取海南黎藥麥奮中揮發(fā)油的最佳工藝條件和提取效率。得出以下結(jié)論： (1)在超臨界CO2萃取海南黎藥麥奮揮發(fā)油的過程中，通過單因素實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)討論了影響萃取效率的各個(gè)因素。其中影響麥奮揮發(fā)油得率的主要因素有萃取壓力、萃取溫度、萃取時(shí)間等。(2)根據(jù)正交試驗(yàn)結(jié)果得知，各因素對(duì)麥奮揮發(fā)油得率的影響順序?yàn)椋狠腿r(shí)間萃取溫度萃取壓力，根據(jù)正交試驗(yàn)結(jié)果，以麥奮揮發(fā)油得率為主要指標(biāo)，確定最佳的超臨界CO2萃取麥奮揮發(fā)油的工藝條件為：粉碎過20-30目，萃取壓力15MPa，萃取溫度37，CO2流量為15mL/min的條件下，萃取2h。萃取率為0.972%。參考文獻(xiàn)1 任風(fēng)芝,張

43、麗,牛掛云,等.海風(fēng)藤的化學(xué)成分研究J.中草藥,2005(2):184-185.2 戴好富.海南藥用植物現(xiàn)代研究Z.北京:中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社,2007:168.3 國(guó)家藥典委員會(huì).中華人民共和國(guó)藥典Z.2000年版.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2000.241.4 趙春海.超臨界流體萃取技術(shù)原理及應(yīng)用研究簡(jiǎn)述J.生命科學(xué)儀器,2006,4(12):33-35.5 方巖雄,呂錢江,張永成,等.超臨界二氧化碳流體萃取分離技術(shù)J.精細(xì)與專用化學(xué)品,2008,16(24):11-13.6 金竹萍.超臨界流體萃取技術(shù)的應(yīng)用與研究進(jìn)展J.山西化工2007,27(2):42-46.7 李淑芬.超臨界CO2萃取天然

44、產(chǎn)品的特性研究A .全國(guó)超臨界流體技術(shù)學(xué)術(shù)及應(yīng)用研討會(huì)論文集C .北京:清華大學(xué)出版社,1996,30-35.8 宋慧婷,李淑芳.超臨界流體技術(shù)中藥現(xiàn)代化生產(chǎn)中的研究進(jìn)展J湖北大學(xué)學(xué)報(bào),2003,25(3):237.9 葛發(fā)歡.再論中藥現(xiàn)代化與超臨界二氧化碳萃取技術(shù)J.中藥材,2003,26(5)：373.10 王萬,原紅果,陳博,等.中藥揮發(fā)油研究現(xiàn)狀探討J.時(shí)珍國(guó)醫(yī)國(guó)藥,2006,17(5):848-851.11 唐風(fēng)雷,徐旭紅,徐英,等.五種中藥揮發(fā)油殺菌作用的研究M.中國(guó)消毒學(xué)雜志,2010,2(75):583-585.12 汪洪,孫敏,伍春蓮.長(zhǎng)春花生物堿生物合成途徑中關(guān)鍵步驟與代謝

45、調(diào)控研究進(jìn)展J.中國(guó)中藥雜志,2001,26 (10):656.13 李衛(wèi)民.金波.馮毅凡.中藥現(xiàn)代化與超臨界流體萃取技術(shù)M.北京:中國(guó)醫(yī)藥科技出版社,2002,74-75,95-98.14 蔡艷華,趙紅衛(wèi),鐘本和.中草藥中生物堿的提取與分離J.四川化工,2005,8(1):21-24.15 何擴(kuò),李玉鋒,張秀嬡,等.超臨界流體萃取銀杏葉黃酮類物質(zhì)的研究Z.山西食品工業(yè),2005,(4):2-5.16 劉華鋼,陸崢琳,賴茂祥,等.中藥揮發(fā)油類成分提取分離研究概況J.遼寧中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報(bào),2009,11(11):5-9.17 葛發(fā)歡,王海波,李菁,等.超臨界CO2萃取黃花蒿中揮發(fā)性成分的研究J.中

46、藥材,1998,18(11):570-572. 致謝光陰荏苒，大學(xué)本科學(xué)習(xí)生活即將結(jié)束，四年的學(xué)習(xí)生活使我受益匪淺。經(jīng)歷近一年時(shí)間的磨礪，我的本科畢業(yè)論文終于完稿，回首過去一年來收集、整理、思索、停滯、修改直至最終完成的過程，我得到了許多的關(guān)懷和幫助，現(xiàn)在要向他們表達(dá)我最誠(chéng)摯的謝意。首先，我要深深感謝我的導(dǎo)師。在論文的選題、搜集資料、實(shí)驗(yàn)和寫作階段，都傾注了極大的關(guān)懷和鼓勵(lì)。在實(shí)驗(yàn)過程中，每當(dāng)我有所疑問，鄭老師總會(huì)放下繁忙的工作，不厭其煩地指點(diǎn)我；在我初稿完成之后，又在百忙之中抽出空來對(duì)我的論文認(rèn)真的批改，提出許多中肯的指導(dǎo)意見，使我在研究和寫作過程中不致迷失方向。在此，我謹(jǐn)向老師致以深深地謝

47、意。其次，我還要感謝化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的,在實(shí)驗(yàn)前做了大部分的前期工作，使得實(shí)驗(yàn)可以順利進(jìn)行。在他們的幫助下可以及時(shí)拿到實(shí)驗(yàn)所需的試劑和儀器，便于實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行。再次，我也要感謝這四年中對(duì)我學(xué)習(xí)起到幫助的老師們，正是因?yàn)橛辛怂麄儑?yán)格、無私、高質(zhì)量的教導(dǎo)，我才能在這幾年的學(xué)習(xí)過程中汲取專業(yè)知識(shí)和迅速提升能力；同時(shí)也感謝這四年來與我互勉互勵(lì)的諸位同學(xué)，在各位同學(xué)的共同努力之下，我們始終擁有一個(gè)良好的生活環(huán)境和一個(gè)積極向上的學(xué)習(xí)氛圍，能在這樣一個(gè)團(tuán)隊(duì)中度過，是我極大的榮幸。同時(shí)我還要感謝我的父母，他們對(duì)我的關(guān)愛，讓我深深感受到了生活的美好，謝謝他們一直以來給予我的理解、鼓勵(lì)和支持，他們成為我不斷取得進(jìn)步的永

48、恒動(dòng)力。最后，我要感謝參與我論文評(píng)審和答辯的各位老師，他們給了我一個(gè)審視幾年來學(xué)習(xí)成果的機(jī)會(huì)，讓我能夠明確今后的發(fā)展方向，他們對(duì)我的幫助是一筆無價(jià)的財(cái)富。我將在今后的工作、學(xué)習(xí)中加倍努力，以期能夠取得更多成果回報(bào)他們、回報(bào)社會(huì)。內(nèi)部資料僅供參考9JWKffwvG#tYM*Jg&6a*CZ7H$dq8KqqfHVZFedswSyXTy#&QA9wkxFyeQ!djs#XuyUP2kNXpRWXmA&UE9aQGn8xp$R#͑GxGjqv$UE9wEwZ#QcUE%&qYpEh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu#

49、KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwcvR9CpbK!zn%Mz849GxGjqv$UE9wEwZ#QcUE%&qYpEh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu#KN&MuWFA5uxGjqv$UE9wEwZ#QcUE%&qYpEh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu#KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwcvR9CpbK!zn%Mz849GxGjqv$UE9wEwZ#QcUE%&qYpEh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NG

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