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        分子蒸餾法提取丹參中丹參酮IIA工藝的研究

        2018-07-10 06:00:30劉明娣王華芳
        關(guān)鍵詞:減壓蒸餾丹參酮進(jìn)料

        ◎劉明娣 王華芳

        (三門(mén)峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院 食品園林學(xué)院,河南 三門(mén)峽 472000)

        丹參是一種主治心血管系統(tǒng)疾病的常用中藥,其主要成分丹參酮ⅡA含量達(dá)1.0%—1.6%,是制備復(fù)方丹參片的主要成分,該物質(zhì)具有很好的抗凝血、促纖溶作用,在臨床應(yīng)用上取得較好的成績(jī),市場(chǎng)前景良好。但是丹參酮ⅡA對(duì)光、熱及氧不穩(wěn)定,因此對(duì)丹參酮IIA的提取方法提出了嚴(yán)格要求。

        目前關(guān)于丹參酮ⅡA的提取方法研究上,主要有加熱回流提取法、超聲波提取法、組織破碎法、超臨界CO2萃取法、微波萃取法、切割硅膠柱色譜法等。每一種方法都各有優(yōu)劣,但宗旨是在保證丹參酮IIA穩(wěn)定的基礎(chǔ)上提高提取率。分子蒸餾法是近年來(lái)新興的一種提取方法,主要是在高真空下利用料液中各組分蒸發(fā)速率的差異,對(duì)液體混合物進(jìn)行分離的方法,由于操作溫度低,受熱時(shí)間短,對(duì)于不穩(wěn)定化合物的提取,具有良好的分離效果,適于丹參酮IIA的提取,可以開(kāi)展相應(yīng)的研究工作。

        本研究以丹參酮ⅡA的含量和回收率為指標(biāo),對(duì)分子蒸餾提取丹參中丹參酮IIA的實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行研究,并以提取時(shí)間、提取溫度、刮膜轉(zhuǎn)速等工藝條件為影響因素,通過(guò)正交優(yōu)化試驗(yàn)選取最佳提取方案,為工業(yè)化分子蒸餾法提取丹參酮IIA提供借鑒經(jīng)驗(yàn)。

        1 材料和方法

        1.1 主要材料

        1.1.1 使用儀器 分子蒸餾設(shè)備poper,美國(guó),1.5英寸;美國(guó)Thermo Fisher scientific液相色譜儀

        1.1.2 使用試劑

        丹參(含丹參酮ⅡA1.6%,河南省三門(mén)峽廣宇制藥有限公司提供);丹參酮ⅡA對(duì)照品(陜西省寶雞市金臺(tái)區(qū)辰光生物銷(xiāo)售部,型號(hào)568-72-9),95%乙醇(河南省洛陽(yáng)化學(xué)試劑廠(chǎng))。

        1.2 實(shí)驗(yàn)方法

        本研究設(shè)計(jì)的丹參酮ⅡA生產(chǎn)工藝為:丹參加乙醇→加熱回流1.5小時(shí)→收集粗提取液體→分子蒸餾工藝(脫溶劑乙醇)→丹參酮ⅡA[1]。

        1.2.1 無(wú)水乙醇法萃取丹參酮ⅡA

        取30.17g丹參粉碎后轉(zhuǎn)入四口瓶中,加入無(wú)水乙醇300mL,在70~80℃下加熱回流1.5h后,冷卻至40℃,抽濾,濾液保存。藥渣加無(wú)水乙醇300mL再次加熱回流,將兩份濾液合并,留用。

        1.2.2 分子蒸餾工藝脫溶劑法

        將上述濾液由進(jìn)料器加入分子蒸餾器中,冷阱中充滿(mǎn)液氮以保護(hù)真空系統(tǒng),開(kāi)冷凝水(20~25℃),當(dāng)達(dá)到所需的真空度后,開(kāi)啟導(dǎo)熱油系統(tǒng),精確控制蒸發(fā)表面的溫度,當(dāng)溫度接近設(shè)定值時(shí),開(kāi)啟馬達(dá),將刮膜轉(zhuǎn)速調(diào)至設(shè)定數(shù)值,將物料均勻刮涂在筒壁的周?chē)?。在高真空條件下,物料中的分子量小的組分(溶劑乙醇)進(jìn)入低沸點(diǎn)收集器,而丹參酮ⅡA等留在分子量大的組分收集器中,取得分子量大的組分收集器中的膏狀樣品20g,進(jìn)行液相色譜的分析[2],以確定工藝條件。

        1.2.3 傳統(tǒng)減壓蒸餾脫溶劑法

        某制藥公司采用的生產(chǎn)丹參酮IIA工藝為:丹參加乙醇→加熱回流1.5小時(shí)→收集粗提取液體→減壓蒸餾(脫溶劑乙醇)→丹參酮ⅡA。

        減壓蒸餾操作的實(shí)驗(yàn)條件為:溫度70℃、壓力為4Pa~6Pa。

        取30.17g丹參粉碎后,加入95%乙醇300mL,回流萃取丹參酮ⅡA。然后減壓蒸餾脫溶劑乙醇,將丹參酮IIA濃縮至膏狀。

        1.2.4 丹參酮IIA含量測(cè)定方法

        對(duì)分離得到的低沸點(diǎn)組分樣品取樣進(jìn)行分析,以丹參ⅡA標(biāo)準(zhǔn)溶液的液相色譜保留時(shí)間定性,面積歸一法定量。色譜條件:以十八烷基硅烷鍵合硅膠為填充劑,以甲醇-水(73:27)為流動(dòng)相,流速:1mL/min,用紫外檢測(cè)器,檢測(cè)波長(zhǎng)為270nm,理論塔板數(shù)按丹參酮ⅡA峰計(jì)算不低于2000[3]。

        1.3 分子蒸餾工藝正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

        在給定的試驗(yàn)條件下,影響丹參酮IIA的含量和回收率的因素很多,采用正交設(shè)計(jì)優(yōu)化法安排試驗(yàn),選取蒸餾溫度(T)、蒸餾壓力(P)、進(jìn)料速度(V)、刮膜轉(zhuǎn)速(R)4 個(gè)關(guān)鍵指標(biāo),設(shè)置 4 個(gè)水平值[4-5],同時(shí)以丹參酮IIA的含量和回收率作為響應(yīng)函數(shù),可采用正交表L9(34),具體因素和水平設(shè)置見(jiàn)表1。

        表1 正交實(shí)驗(yàn)因素及水平

        2 結(jié)果與分析

        2.1 正交優(yōu)化分子蒸餾法分離丹參酮IIA試驗(yàn)結(jié)果

        根據(jù)表1所列出的試驗(yàn)各因素和水平的安排,共進(jìn)行了9次分子蒸餾試驗(yàn),試驗(yàn)方案及試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2,含量表示產(chǎn)品中丹參酮ⅡA的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(%),回收率表示分子蒸餾前后丹參酮ⅡA的質(zhì)量比值(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)。結(jié)果見(jiàn)下表2。表3、表4是以重組分中丹參酮ⅡA含量及回收率為考核指標(biāo)的正交實(shí)驗(yàn)方差分析。

        由正交試驗(yàn)結(jié)果可知:對(duì)于丹參酮IIA的含量和回收率,各因素的影響順序均依次為T(mén)>V>R>P,即蒸餾溫度影響最大,其次是進(jìn)料速度轉(zhuǎn)速、和蒸餾壓力,其中溫度的影響結(jié)果為顯著,其他條件為不顯著;無(wú)論對(duì)提取率還是回收率的影響,溫度的影響結(jié)果均為顯著,是優(yōu)化試驗(yàn)條件的決定性因素,其他條件則為不顯著。即蒸餾溫度為30℃,蒸餾壓力8Pa,進(jìn)料速率為120mL/h,刮膜轉(zhuǎn)速300r/min,丹參酮IIA的含量為21.84%,回收率為84.16%,繼續(xù)升高溫度,由于丹參酮IIA高溫易降解,會(huì)降低產(chǎn)品中丹參酮IIA的回收率。

        表2 分子蒸餾法分離丹參酮IIA的正交試驗(yàn)結(jié)果

        表3 分子蒸餾法分離丹參酮IIA提取率的方差分析

        表4 分子蒸餾法分子丹參酮IIA工藝回收率的方差分析

        通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析得出結(jié)論,對(duì)于提取率和回收率,最佳試驗(yàn)條件均為T(mén)2P2V3R3,即蒸餾溫度30℃,蒸餾壓力8Pa,進(jìn)料速率為120mL/h,刮膜轉(zhuǎn)速300r/min。

        2.2 蒸餾溫度對(duì)丹參酮IIA含量和回收率的影響

        通過(guò)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì),得到了優(yōu)化的分子蒸餾試驗(yàn)條件,即蒸餾溫度為30℃,蒸餾壓力8Pa,進(jìn)料速率為120mL/h,刮膜轉(zhuǎn)速300r/min,在此條件下,丹參酮IIA的回收率均最高??紤]到蒸餾溫度這一主要因素在本試驗(yàn)中的顯著作用,因此,對(duì)其進(jìn)行單因素試驗(yàn)考察。圖1是在進(jìn)料速度為100mL/h,體系蒸餾壓力為8Pa和刮膜轉(zhuǎn)速為200r/min條件下,不同蒸餾溫度對(duì)丹參酮ⅡA含量和回收率的影響。

        圖1 蒸餾溫度對(duì)丹參酮ⅡA含量和回收率的影響

        從圖1可以看出,隨著蒸餾溫度的升高丹參酮ⅡA含量和回收率逐漸升高,但是繼續(xù)升高溫度,丹參酮ⅡA含量反而有所下降,意味著隨著溫度的升高,丹參酮ⅡA有少量分解,丹參酮ⅡA含量和回收率均所降低。試驗(yàn)結(jié)果表明,在蒸餾溫度為30℃,丹參酮ⅡA含量和回收率最高。

        2.3 蒸餾壓力對(duì)丹參酮IIA含量和回收率的影響

        通過(guò)正交試驗(yàn)結(jié)果可知,蒸餾壓力也是影響丹參酮ⅡA含量和丹參酮ⅡA回收率主要因素。因此,我們?cè)谶M(jìn)料速度為100mL/h,蒸餾溫度為30℃和刮膜轉(zhuǎn)速為300r/min條件下,考察了不同蒸餾壓力對(duì)丹參酮IIA含量和回收率的影響。見(jiàn)圖2。

        圖2看出,在溫度恒定,進(jìn)料速度、刮膜轉(zhuǎn)速保持不變時(shí),隨著蒸餾壓力增大,乙醇沸點(diǎn)降低,溶劑乙醇易蒸餾出來(lái),丹參酮ⅡA含量和回收率均有提高較大,但是當(dāng)壓力達(dá)到8Pa后,趨于穩(wěn)定。而繼續(xù)增加壓力要提高設(shè)備的耐壓能力,增加操作費(fèi)用,從經(jīng)濟(jì)性方面考慮,應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)膲毫?,此處選擇蒸餾壓力為8Pa。

        圖2 蒸餾壓力對(duì)丹參酮ⅡA含量和回收率的影響

        2.4 驗(yàn)證試驗(yàn)

        在最佳試驗(yàn)條件下,對(duì)3批30克含丹參酮IIA1.6%的丹參進(jìn)行純化試驗(yàn),計(jì)算丹參酮IIA的含量和回收率,見(jiàn)表5。結(jié)果顯示,丹參酮IIA的含量和回收率在最佳工藝條件下均達(dá)到了比較好的效果。

        2.5 與減壓蒸餾脫溶劑法的比較

        在最佳實(shí)驗(yàn)體系下,分別利用分子蒸餾法和傳統(tǒng)減壓蒸餾法脫溶劑,提取丹參酮IIA,結(jié)果見(jiàn)表6。

        表5 最佳工藝條件下的試驗(yàn)結(jié)果

        表6 分子蒸餾技術(shù)和減壓蒸餾分離提純丹參酮IIA的對(duì)比結(jié)果

        相比較傳統(tǒng)的減壓蒸餾技術(shù),分子蒸餾技術(shù)的脫溶劑效果更明顯,產(chǎn)品的形狀無(wú)明顯差異,丹參酮IIA含量和回收率明顯優(yōu)于減壓蒸餾技術(shù)。

        3 結(jié)論與討論

        在分子蒸餾法脫溶劑試驗(yàn)中,研究了提高丹參酮ⅡA含量和回收率的試驗(yàn)條件及影響因素,影響因素主要有:蒸餾溫度、蒸餾壓力、進(jìn)料速率為、刮膜轉(zhuǎn)速,采用液相色譜法,精確測(cè)定了丹參酮ⅡA在給定條件下的含量和回收率。通過(guò)正交試驗(yàn)結(jié)果,并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行極差和方差分析。影響丹參酮ⅡA分離效果的主要因素從主到次的順序?yàn)椋赫麴s溫度>進(jìn)料速度>轉(zhuǎn)速>蒸餾壓力。確定了最佳試驗(yàn)條件為為蒸餾溫度30℃,蒸餾壓力8Pa,進(jìn)料速率為120mL/h,刮膜轉(zhuǎn)速300r/min。在最佳分離條件下,進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn),丹參酮ⅡA含量達(dá)21.06%%,回收率80.06%。此參數(shù)條件最適合產(chǎn)業(yè)化放大。而相比較與減壓蒸餾操作提取的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)而言,具有較明顯的優(yōu)勢(shì)。由此推斷,兩種方法的提取結(jié)果存在差異的可能原因是用分子蒸餾法脫溶劑工藝中,溫度低(僅30℃),丹參酮IIA分子不易分解,因此丹參酮IIA回收率較高。分子蒸餾技術(shù)與已有回流萃取技術(shù)相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)藥物主要成分丹參酮IIA的提取和純化,可得到比原來(lái)的減壓蒸餾法更高的有效成分的量,是一種高效的中藥活性成分純化方法。

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