1、 1 毕业论文 开题报告 生物工程 甘草酸单钾盐制备工艺研究 1 选题的背景和意义 甘草 (Glycyrrhiza)为豆科植物甘草 (Glycyrrhiza uralensis Fisch)等的干燥根和茎 ,是极为重要的一味中药材 , 中医界素有“十方九草”之说，主产于内蒙古、甘肃、新疆。它不仅广泛应用在医药上而且也应用于食品、轻工业等方面。此外，甘草还具有防沙固沙，改良土壤等作用 1。其有效成分可分为三萜类化合物和黄酮化合物 2 大类。其中 ,甘草甜素是甘草酸及其盐的通称 ,属五环三萜皂苷 ,含量为 6%-14%2。甘草甜素 有广泛的药理作用 ,具有抗炎、抗病毒、保肝解毒及增强免疫功能等作用
2、 ,临床上被用于治疗各种慢性肝炎 2-5,近年来 ,还被用于治疗肝纤维化等 3。 随着市场经济的建立 ,以及对甘草开发利用范围的扩大 ,甘草的需求量和出口量将急剧增长。进入 21 世纪 ,甘草在国际市场更成为抢手的紧缺商品 ,其身价越来越高。 为此 ,研究甘草中甘草甜素的提取工艺具有重要的意义。 2 相关研究的最新成果及动态 张嫱等 4采用微波萃取设备，通过正交试验确定了最佳工艺条件以含氨 0.6%的 65%乙醇溶液为浸提溶剂，探讨影响微波辅助提取甘草酸的主要因素 ，最终确定微波辅助提取甘草酸的最佳工艺条件：固液比（ g/mL）为 1 9，微波处理时间 4.0 min，微波功率为中低火，提取次
3、数 3 次。在此工艺条件下，甘草酸的得率为 12.59%。微波化提取甘草酸能大大的减少提取时间，甘草酸得率也高于传统提取方法。 贾艳艳等 5研究超声波辅助萃取甘草中甘草酸的最佳提取工艺：药材浸泡 4 h,用相当于药材重量 18 倍量的水 ,超声提取 3 次。超声波萃取 90min 甘草酸综合提取率劣低于渗漉提取10 h,远高于加热回流 6 h。超声波辅助萃取具有快速、高效、节能的特点 , 张峻松等 6对常温 下超高压提取甘草中甘草酸的工艺进行探讨。以甘草酸提取率为评价指标，考察提取时间、乙醇体积分数、液固比和超高压力对甘草酸提取率的影响。通过单因素试验和响应面分析法确定最佳工艺条件：提取时间
4、15min，乙醇体积分数 49.50%，液固比 13:1，提取压力 382MPa，甘草酸提取率的最大预测值为 14.61%。按最佳工艺验证试验 5次，甘草酸平均提取率为 14.67%。超高压提取技术是提取甘草中甘草酸的高效方法，具有2 提取率高、周期短、无污染、杂质溶出少。经超高压处理后，蛋白质、淀粉等已经变性，方便了溶液的分离、纯化。 李 善家等 7采用超声强化提取和微波辅助提取 2种方法对甘草中的甘草酸提取工艺进行研究 ,以甘草酸得率为考察指标 ,通过正交试验设计 ,确定超声强化提取和微波辅助提取各自的最佳提取条件 . 结果表明 ,超声强化提取的最佳工艺条件 :温度为 30 ,超声电功率密
5、度为80 W/cm2,超声作用时间为 90 min,酸化 pH 值为 1.0,优化后平均得率为 12.20%;微波辅助提取的最佳工艺条件是 :加入混合提取剂 (1/2体积 10%乙醇和 +1/2体积 0.5%氨水 ),微波功率 550 W加热 3 次 ,加热时间为 20 s,优化后平均得率为 10.77%.相比之下 ,超声强化提取得率略高于微波辅助提取 ,并且粗品纯度高 ,提取时间长 ;微波辅助提取作用时间短 ,但粗品纯度不高 .总体上考虑 ,超声强化提取得率更加理想 . 付玉杰等 8人为甘草酸的提取研究出了一种全新的提取工艺 负压空化法提取工艺 ,它是利用负压空化气泡产生强烈的空化效应和机械
6、振动 ,造成样品颗粒细胞壁快速破裂 ,加速了细胞内物质向介质释放、扩散和溶解 ,促进提取过程。由于在较短时间内负压空化的机械振动更为激烈 ,使得负压空化提取甘草酸的收率较超声法高 ,研究表明负压空化提取法对甘草酸的提取收率是超声提取法的 1.2 倍、索氏提取法的 1.7 倍 ,同时负压空化提取法具有提取温度低、溶剂用量少、时间短和纯度高、提取效率高、易于操作的特点。 Jiang 等 9采用 HSSCCC 以 V(醋酸乙烷 ) V(甲醇 ) V(水 )=5 2 5 组成的两相溶媒一步法从甘草根中提取纯化甘草酸 ,下相作流动相洗提 ,该方法提取率为 95.2%、纯度为 96.8%。由于不使用固相载
7、体作固定相 ,克服了固相载体带来的样品吸附、损失、污染和峰形拖尾等缺点。 HSCCC 技术不仅适用于粗提物去杂 ,还适用于最后产物的精制、纯化。 传统制制备甘草酸单钾盐的方法为取甘草酸粗品， 用丙酮回流得提取液，调至碱性，沉淀，将沉淀干燥得甘草酸三钾盐，烘干再用冰醋酸热熔冷却后，析晶得甘草酸单钾盐。但生产工艺中提取溶剂丙酮价格昂贵，毒性较大，回流提取易结块，冷却时间长，有待改进。罗晨曲等 10对提取工艺进行了改进，改用 95%乙醇：汽油 ( 1 0： 4 ) 冷却提取，缩短了提取时间，所得中间产物甘草酸三钾盐色白而疏松，无结块现象，方便下步单钾盐提取操作，提高成品回收率。新工艺并且能节省能源，
8、减少成本，降低溶剂的毒性，故具有比原工艺更大的实用性，值得推广应用 。 3 课题的研究内容及拟采取的研究方 法、研究难点及预期达到的目标 3.1 课题研究内容 3 1、甘草酸粗品的制备工艺研究 2、甘草酸三钾盐的制备工艺研究 3、甘草酸单钾盐的制备工艺研究 3.2 研究方法 1、采用水热回流提取，乙醇沉淀除甘草多糖，上清液浓缩至无醇味，加浓硫酸调节 pH制备甘草酸粗品，考察料液比、 pH、提取次数、提取时间对产率的影响。 2、甘草酸粗品采用丙酮热回流提取，过滤，浓缩，加 20%氢氧化钾乙醇溶液调节 pH 制备三钾盐，考察对产率的影响。 3、考察冰醋酸溶解所需 pH，冷却放置沉淀， 75%乙醇重
9、结晶制备得甘草酸单钾盐，考察对产率的 影响。 3.3 研究难点 在实验过程中，各个单因素所对实验产率的影响各有差异，在做各个单因素实验的同时，必须保持统一条件。而且在各个单因素选择上，必须做出可行性的判断。其能影响整个实验的结果。 3.4 预期目标 摸索出一条切实可行的甘草酸单钾盐的制备工艺，满足社会对甘草酸系列产品的需求。 4 论文详细工作进度和安排 2010.10.23 2010.11.16 下达任务书，查找相关资料，完成英文文献翻译。 2010.11.17 2010.12.01 完成文献综述和开题报告。 2010.12.02 2011.1.10 开题报告整改，最后定题并答辩；确定实验设计
10、方案。 2011.1.11 2011.5.24 进行实验。 2011.5.24 2011.6.04 指导教师修改，评阅，评阅教师评阅，并整改，定稿，并完成 PPT的制作，准备毕业答辩。 5 参考文献 1 王照兰 ,杜建材 ,于林清 ,巴达拉呼 ,史智 . 甘草的利用价值、研究现状及存在的问题 J.中国草地 ,2002,(1):34-35. 2 殷斌烈 ,阎秀菊 ,王升 .以阳离子交换树脂降低甘草浸膏灰分的研究 J.中草药 ,1984,15（ 1）： 11-12. 3 Shiota G,Harada K,Ishida M,et alInhibition of hepatocellular car
11、cinoma by4 glycyrrhizin in diethylnitrosa_mine-treated miceJCarcinogenesis,1999,20(1):59. 4 张嫱 ,杨振华 .微波辅助提取甘草酸的工艺 J.食品研究与开发 ,2010,31(4):30-34. 5 贾艳艳 ,陈华 ,郭永谊 .正交设计优选超声 萃取甘草酸的提取工艺 J.中国实用医药 ,2009,(23):45-47. 6 张峻松 ,张常记 ,潘存宽 ,王修铭 ,毛多斌 ,杨公明 .超高压提取甘草酸的工艺研究 J. 食品科学 ,2009,(18):67-70. 7 李善家 ,王玉丽 ,杨明俊 ,刘左军 ,
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