基本信息
- 项目名称：
- 青风藤中青藤碱的绿色低碳提取工艺研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本实验研究旨在寻找一种能替代苯或氯仿的溶剂用于提取纯化青藤碱。通过正交实验确定最佳工艺条件，在此条件下选择了8种溶剂进行实验，研究证实以无水乙醇-乙酸乙酯联用并采用超声提取方式完全可以替代现有工艺。
- 详细介绍：
- 实验目的：根据《人用药品注册技术要求国际协调会ICH三方协调指导原则》规定，将药品生产使用的化学溶剂分为三类，应避免使用（第一类）、应限制使用（第二类）、低毒溶剂(第三类)；我国在2010版药典修订中，对中药活性成分生物碱类提取物的生产工艺中用到的苯（第一类）作了禁止性规定，对氯仿(第二类)等作了限制性规定。本实验研究旨在第三类溶剂中寻找一种能替代现有苯、氯仿等有毒溶剂作为青风藤中青藤碱的提取纯化用溶剂的生产工艺，并通过实验研究获得替代溶剂的最佳工艺条件。 实验方法：本实验选择8种可选溶剂（苯、甲苯、二甲苯、乙苯、乙醇、乙酸乙酯、丙酮、氯仿），将其分为两组，即苯及苯系物和非苯系物进行比较实验，通过正交实验探索提取温度、提取时间、溶液碱性和含水率对提取率的影响，以帮助我们确定其最佳提取工艺条件，并在相同条件下比较使用和未使用超声方式对加快提取速度和提高提取效率的效果。 实验结论：实验研究证实以无水乙醇-乙酸乙酯联用完全可以替代现有工业化生产工艺中使用的苯和2010年药典规定用氯仿提取的工艺。其最佳提取条件为：原料药质量10倍左右的无水乙醇；原料药质量3%左右的生石灰；原料药质量2.5倍左右的水；在温度为65℃下超声回流提取三次，前两次每次提取1.5小时，最后一次提取1小时。提取液减压蒸馏浓缩至膏状，然后以乙酸乙酯萃取三次，萃取液合并减压蒸干得到青藤碱粗品。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 本实验研究旨在寻找一种能替代苯或氯仿的溶剂用于提取纯化青藤碱，并通过实验研究获得替代溶剂的最佳工艺条件。实验先以正交实验确定初步提取条件，再将8种常用溶剂分为苯系物和非苯系物两组分别进行对比实验，从中比对出可以替代苯、氯仿的低毒、无污染溶剂；针对提取条件，我们比对超声回流提取与直接回流提取的效果。成功确定了以无水乙醇-乙酸乙酯联合使用的方法在超声回流条件下从青风藤中提取青藤碱的生产工艺方案。
科学性、先进性及独特之处
- 本作品从8种常用溶剂中筛选出无水乙醇-乙酸乙酯联用方式用于提取纯化青藤碱的生产工艺，所用溶剂对环境无污染、对人体无危害且易于回收实现循环使用。工艺中首次采用超声提取，使提取的盐酸青藤碱纯度较高，且提取效率高，降低了能源的消耗，减少了二氧化碳的排放，该工艺是现行解决方案中较为绿色、环保、低碳的生产工艺。具有较高的科学性，通过文献查阅未见有类似解决方案，具备在国内相关领域中的领先性。
应用价值和现实意义
- 青藤碱具有镇痛、降压及抗心律失常等药理作用，是正清风痛宁系列药品生产的基本原料。青藤碱现有生产工艺及药典所提方法涉及使用剧毒溶剂苯和限制性使用溶剂氯仿，本作品针对这一问题进行探索性实验研究，提出以无水乙醇-乙酸乙酯联用方式替代苯或氯仿于超声中回流提取青藤碱。作品提出工艺具备绿色、环保、低碳，具有直接应用于提取纯化青藤碱的生产实践中的应用价值，对青风藤提取纯化青藤碱生产实践有现实重要参考价值。
学术论文摘要
- 根据《人用药品注册技术要求国际协调会ICH三方协调指导原则》规定，将药品生产使用的化学溶剂分为三类，应避免使用（第一类）、应限制使用（第二类），低毒溶剂(第三类)；我国在2010版药典修订中，对中药活性成分生物碱类提取物的生产工艺中用到的苯（第一类）作了禁止性规定，对氯仿(第二类)等作了限制性规定。本实验研究旨在第三类溶剂中寻找一种能替代现有苯、氯仿等有毒溶剂作为青风藤中青藤碱的提取纯化用溶剂的生产工艺，并通过实验研究获得替代溶剂的最佳工艺条件。 本实验选择8种可选溶剂（苯、甲苯、二甲苯、乙苯、乙醇、乙酸乙酯、丙酮、氯仿），将其分为两组，即苯及苯系物和非苯系物进行比较实验，通过正交实验探索提取温度、提取时间、溶液碱性和含水率对提取率的影响，以帮助我们确定其最佳提取工艺条件，并在相同条件下比较使用和未使用超声方式对加快提取速度和提高提取效率的效果。 实验研究证实以无水乙醇-乙酸乙酯联用完全可以替代现有工业化生产工艺中使用的苯和2010年药典规定用氯仿提取的工艺。
获奖情况
- 作品尚未在任何公开刊物与学术会议上发表， 作品在怀化学院第四届“挑战杯”大学生课外 学术科技作品竞赛获一等奖。
鉴定结果
- 本作品经化学化工系学术委员会部分成员鉴定认为：作品构思科学、实验设计严谨、数据详实可靠，作为由本科学生完成的论文实为一件上佳之作。
参考文献
- [1] 王有志,李春荣,莫志贤. 青风藤化学成分与药理研究进展[J]. 医药导报,2004,(3).177-178页; [2]潘娓婕，李晓宁，张尊听，刘谦光. 超声法从青风藤根中提取青藤碱[J]. 天然产物研究与开发，2003，(2)； [3] 云南中医中药杂志,2008,(10).第55页 [4] 张晓伟. 青藤碱提取工艺的优化[J]. 中医药信息,2002，(5). 55页; [5] 国家药典委员会，中国药典[ M]，中国医药科技出版社，2010版，一部，623页， [6] 人用药品注册技术要求国际协调会ICH三方协调指导原则（杂质：残留溶剂的指导原则）.5-6页; [7] 王晓玲，温普红，冯列梅. 青藤碱提取工艺的优化[J]. 中草药,2001，(8).702-703页; [8]张先洲，吴峰，罗顺德. 正交设计筛选青藤碱凝胶剂处方[J]. 中国医院药学杂志，2003； [9] 彭海滨, 正交试验设计与数据分析方法[J]. 计量与测试技术,2009,(12).39-42页。
同类课题研究水平概述
- 1．苯封闭直接回流法 目前用苯作为浸提取剂是工业生产中提取青藤碱的主要方法，并且有专利申请（专利号95113783.2，颁证日2000.4）[1]。从防已科植物的根茎中获取游离青藤碱，分离杂质后加ＨCl，使游离青藤碱转为盐酸青藤碱，再以Ｈ2Ｏ进行重结晶，得到成品盐酸青藤碱结晶。 2．酸逆渗漉提取法 1994年6月中国医药科技出版社的《天然药物成份提取分离与制备》[3]，采用酸逆渗漉提取法。以石灰水调pH=9，苯提取液以1%盐酸于50℃进行反逆流萃取，活性炭脱色，结晶于热水中重结晶，得纯品。 3．超声提取法 陕西师范大学化学与材料科学学院的潘娓婕等人[4],以苯为溶剂采用超声法对青风藤根进行提取,超声提取物经活性碳脱色纯化和重结晶即可得产品青藤碱。对所得产品经IR和HPLC法进行了定性和定量分析,在最佳提取条件下青藤碱的产率为2.12 % ,含量为98.73 %。 4．非苯溶剂回流法 传统的青藤碱制备方法是采用树脂法即乙醇——乙酸乙酯¬——丙酮法[5]。该方法是将青风藤的根茎粉碎后，用乙醇在多功能提取罐中回流提取3次，将提取液再真空浓缩至原体积的三分之一，并加1%HCl使其溶解，并过滤加NaOH调pH=9，碱化后的溶液用乙酸乙酯进行萃取，真空浓缩回收乙酸乙酯之后加丙酮溶解，使青藤碱溶于其中，并分离杂质后加HCl使游离的青藤碱转为盐酸青藤碱，再以H2O进行重结晶得到成品盐酸青藤碱。 2010年，药典记载[10]以一定量氯仿作为青藤碱提取溶剂采用密闭回流提取法提取青藤碱。取青藤碱粉末，加15%的氢氧化钙粉末和一倍量的水，搅拌均匀，使药材湿润，碱化4小时。碱化后的药材加三氯甲烷于多功能提取罐，密闭回流提取三次，每次加2倍量三氯甲烷，第一，二次回流3小时，第三次回流2小时。提取液回收三氯甲烷并浓缩至相对密度为1.2 ，放置24小时，离心，干燥得粗品。取粗品，加入2.5-3倍量水，稍加热； 加入盐酸调节pH值至2-3；加热至完全溶解（水温约80℃）。加入4%活性炭，80℃保温搅拌30分钟；趁热过滤，滤液冷却至室温，放置24小时，结晶，离心，甩干，用适量5℃一下的水冲洗至冲洗液无色，取出，加2-3倍量水重结晶1-2次，离心，70℃一下减压干燥，即得。
