银杏外种皮活性成分分离纯化工艺与动力学模型研究
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摘要
银杏加工过程中废弃的外种皮长期得不到合理利用，其中的有毒成分对种植和加工地域造成了环境污染，针对这一必须治理的严重社会现实，及时的研究出了一条以外种皮为原料提取活性成分的最佳工艺路线．本路线采用乙醇提取、乙醚萃取、5％碳酸钠及5％氢氧化钠酸碱反应、铅盐沉淀等工艺过程，得到了高纯度的氢化白果酸、白果酚、白果醇及银杏黄酮富积物；并对提取活性成分进行了生物测定。
实验中对超声波提取工艺进行了系统的研究，在单因素基础上通过正交实验得到了优化的工艺条件；同时还通过索氏提取法研究了银杏叶，外种皮，梗中活性成分的分布规律，并且对搅拌提取、超声波提取活性成分的动力学过程进行了一定的探讨，建立了同时适应于上述两种提取方法的动力学模型。
研究结果表明：(1)热回流法提取银杏外种皮活性成分的工艺路线，不仅适用于氢化白果酸、白果醇的标准品制备，同时还可用于工业化规模生产；(2)超声波法的提取效率优于传统的回流提取方式；(3)建立的动力学模型同时适应于搅拌提取和超声波提取两种工艺方法，该模型对提取工艺的工业化放大和操作提供了重要的设计依据和参考价值；(4)生物测定应用结果表明，以银杏外种皮为原料提取的初提物和纯化物对多种菌、虫有良好的活性，充分说明以外种皮为原料制备生物农药具有深入的开发价值。
实验中分别对分光光度法、HPLC、红外光谱以及TLC等方法用于产品的定性或定量测定进行了系统探索，结果表明最终所选用的方法合理、准确、简便、实用。
Ginkgo biloba is the most widely known of all the herbal supplements available today. This supplement is prescribed everyday to millions of people around the world. It is known for its benefits against deterioration of cognitive skills, Alzheimer's disease, intermittent claudication, depression, impotence, vertigo, asthma, diabetes, and migraine headaches.
Disposable testa of the ginkgo biloba, which is present ginkgolic acids which are believed to be very toxic, is harmful to living things, especially the living things around the planting and manufacturing base of ginkgo biloba extracts (GBE).
A method of isolating GBE from the testa of the ginkgo biloba and purifying them detailed description of the paper: extracting by ethanol and aether, reacting with Na2COs and NaOH, depositing by Pb (Ac) 2- Pure hydroginkgoic acids, ginkgol, ginkgolic alcohol and ginkgetin were obtained by the method. Application trials, used to test their activities, show that extracts have good effects on several kinds of plant germina and several kinds of plant insects after application in plant germina and plant insects.
An optimized process for GBE by ultrasonic wave was systemically studied through orthogonal experiments and single-factor experiments. The rule of content distribution on ginkgetin, hydroginkgoic acid in the leaves, the testa and the peduncle of Ginkgo biloba L were studied by Soxhlet's apparatus. Based on medicinal herb extraction mechanism and diffusion principles, a kinetic model on isothermal herb extraction process was presented, which is especially suitable for use in the two extracting processes above.
Thin-layer chromatography (TLC), ultraviolet spectrophotometer and high pressure liquid chromatography (HPLC) for the qualitative and quantitative
determination have been adopted to test the products. Infrared spectrometry (IR) was
used to analyze the structure of extracts.
WANG Feng (Chemical Engineering) Directed by professor LI Wunhong
实验中对超声波提取工艺进行了系统的研究，在单因素基础上通过正交实验得到了优化的工艺条件；同时还通过索氏提取法研究了银杏叶，外种皮，梗中活性成分的分布规律，并且对搅拌提取、超声波提取活性成分的动力学过程进行了一定的探讨，建立了同时适应于上述两种提取方法的动力学模型。
研究结果表明：(1)热回流法提取银杏外种皮活性成分的工艺路线，不仅适用于氢化白果酸、白果醇的标准品制备，同时还可用于工业化规模生产；(2)超声波法的提取效率优于传统的回流提取方式；(3)建立的动力学模型同时适应于搅拌提取和超声波提取两种工艺方法，该模型对提取工艺的工业化放大和操作提供了重要的设计依据和参考价值；(4)生物测定应用结果表明，以银杏外种皮为原料提取的初提物和纯化物对多种菌、虫有良好的活性，充分说明以外种皮为原料制备生物农药具有深入的开发价值。
实验中分别对分光光度法、HPLC、红外光谱以及TLC等方法用于产品的定性或定量测定进行了系统探索，结果表明最终所选用的方法合理、准确、简便、实用。
Ginkgo biloba is the most widely known of all the herbal supplements available today. This supplement is prescribed everyday to millions of people around the world. It is known for its benefits against deterioration of cognitive skills, Alzheimer's disease, intermittent claudication, depression, impotence, vertigo, asthma, diabetes, and migraine headaches.
Disposable testa of the ginkgo biloba, which is present ginkgolic acids which are believed to be very toxic, is harmful to living things, especially the living things around the planting and manufacturing base of ginkgo biloba extracts (GBE).
A method of isolating GBE from the testa of the ginkgo biloba and purifying them detailed description of the paper: extracting by ethanol and aether, reacting with Na2COs and NaOH, depositing by Pb (Ac) 2- Pure hydroginkgoic acids, ginkgol, ginkgolic alcohol and ginkgetin were obtained by the method. Application trials, used to test their activities, show that extracts have good effects on several kinds of plant germina and several kinds of plant insects after application in plant germina and plant insects.
An optimized process for GBE by ultrasonic wave was systemically studied through orthogonal experiments and single-factor experiments. The rule of content distribution on ginkgetin, hydroginkgoic acid in the leaves, the testa and the peduncle of Ginkgo biloba L were studied by Soxhlet's apparatus. Based on medicinal herb extraction mechanism and diffusion principles, a kinetic model on isothermal herb extraction process was presented, which is especially suitable for use in the two extracting processes above.
Thin-layer chromatography (TLC), ultraviolet spectrophotometer and high pressure liquid chromatography (HPLC) for the qualitative and quantitative
determination have been adopted to test the products. Infrared spectrometry (IR) was
used to analyze the structure of extracts.
WANG Feng (Chemical Engineering) Directed by professor LI Wunhong
引文
[1] 刑世岩．美国银杏的研究现状[J]．世界林业研究，1994，(4)：54～61．
[2] 余碧钰，刘向农，祝树德，王连荣．银杏外种皮综合利用的研究[J]．江苏农业研究，1999，20(4)：1～6．
[3] 倪学文，吴谋成．银杏外种皮中酚酸的提取及应用研究[J]．湖北中医学院学报，2001，3(4)：22～24．
[4] 赵肃清，李锋，孙远明．银杏外种皮研究进展[J]．武汉植物学研究，2000，18(6)：515～518．
[5] 唐于平，楼凤昌，王欢，王景华．银杏外种皮的化学成分和药理作用[J]．药学进展，2000，24(3)：152～155．
[6] 臧丽，李英华，倪力军，张立国．银杏酚酸的研究概况[J]．中国医药工业杂志，2000，31(7)：331～334．
[7] 刘玲玲，于心若．银杏药用价值[J]．中草药，1994，25(4)：219～221．
[8] 石启田．银杏外种皮研究及开发利用前景[J]．林业科技开发，2002，16(3)：23～24．
[9] 楼凤昌，王国艳，郭寅龙．银杏外种皮化学成分研究[J]．中国药科大学学报，1988，29(4)：316～318．
[10] 居国保．银杏外种皮的化学成分研究和用途[J]．中国野生植物资源，1995．(1)：17～18．
[11] 庄向平，虞杏英，杨更生，方涌强．银杏叶中黄酮含量的测定和提取方法[J]．中草药，1992，23(3)：122～124．
[12] 廖亮，银杏叶总黄酮提取方法研究[J]．食品科学，1994，(8)：33～35．
[13] 吴红菱，龚坚，余志玲．变换溶剂和处理方法提取银杏外种皮结果比较[J]．数理医药学杂志，2000，13(4)：347．
[14] 刘峥，陈永檗．银杏叶总黄酮水浸提方法研究[J]．化学世界，1996，(7)：355～359．
[15] 吴文君，刘惠霞，朱靖博，沈宝成．天然产物杀虫剂外[M]，陕西科学技术出版社．
[16] 何静仁，谢笔钧．次级化学平衡反相高效液相色谱法分离银杏酚酸[J]．化学学报，2001，59(7)：1153～1157．
[17] 倪澜荪，林雁飞，张鉴．RP—HPLC分离制备银杏酚酸类单体成分[J]．中成药，2002，24(1)：54～56．
[18] 池静断，何秀峰，刘爱茹，徐礼．HPLC法测定银杏叶中6种黄酮成分的含量[J]．药学学报，1997，32(8)：625～628．
[19] 王杰，余碧玉．银杏外种皮化学成分的分离与鉴定[J]．中草药，1995，26(5)：123～126．
[20] 赵成林．银杏外种皮中酸性成分的提取及药用探讨[J]．中草药，1997，28(4)：250～251．
[21] 李新岗，陈薇，韦玮，季红，李云等．银杏叶中银杏内脂的提取方法[J]．1997，19(1)：46．
[22] 韩相永，马西欣．银杏酸及银杏酚的提取分离工艺探讨[J]．2001，20(5)：365．
[23] 毕丽君，李慧．水芹中总黄酮类化和物最佳提取工艺的研究[J]．食品科学，1992，(12)：35～36．
[24] 储茂泉，古宏晨，刘国杰．中草药浸提过程的动力学模型[J]．中草药，2000，31(7)：504～506．
[25] 候世祥，何琴，周晓棠，廖工铁，李章万，曾经泽。中药浸出因素考察及效果评价[J]．中草药，1996，27(3)：143～146．
[26] 李有润，郑青．中草药提取过程的数学模拟与优化[J]．中草药，1997，28(7)：399～401．
[27] 臧二乐，李萍．植物源杀虫剂研究现状[J]．农药，1994，33(4)：5～7．
[28] 南玉生，卢令娴．植源杀虫剂苦皮藤研究现状[J]．农药，1995，34(7)：28～29．
[29] 赵肃清，蔡燕飞，文永新，曾健智，张厚瑞．银杏外种皮提取液对农作物病原菌抑制效应研究[J]．农业环境保护，2001，20(5)；368～369．
[30] 倪学文，杨志坚，吴谋成．银杏外种皮中银杏酚酸的分离和抑菌试验[J]．天然产物研究与开发，2001，13(6)：30～32．
[31] 梁立兴．我国银杏发展10年回顾与展望[J]．中国果树，1998(4)：49～50．
[32] 陈仲良．银杏提取物的化学成分和容积的质量[J]．中国药学杂志，1996，31(6)：326～330．
[33] 孙文基 天然药物成分提取与分离与制备[J] 中国医药科技出版社．
[34] 李多伟，生物技术实验与仪器操作指南[M]．西安：西北大学出版社，1996．
[35] 姚渭溪．银杏叶中活性成分的提取工艺，测定及其发展[J]．中草药，1995，26(3)；157～159。
[36] Braguet P. The ginkgolides: potent platecet activating factor antagonists isolated from ginkgo biloba L [J]. Drugs Future, 1987,12(7): 643.
[37] Lobstein A, Rietsch-jako L, Hang-Berrurier M, et al .Seasonal variation of the fiavonoids content from Ginkgo biloba leaves [M]. Planta Med,.1991,57: 430.
[38] Hasler A, stieher O, Meier B. Identification and determination of the fiavonoids from Ginko biloba by HPLC [J].J Chromatogr,1992,605:41.
[39] 鞠兴荣，汪海峰．银杏叶提取物中黄酮类化合物的高效液相色谱测定[J]．食品科学，2001，22(12)：66～68．
[40] 仰榴青，吴向阳，陈钧．高效液相色谱法测定银杏外种皮中银杏酸的含量[J]．分析化学，2002，(8)：901～905．
[41] 李兆龙，胡季强，卢耀明．银杏的开发利用[M]．上海：上海科学技术出版社，1996．4，13～61．
[42] 刘克玲，张慧娟，杜希华．银杏愈伤组织中黄酮含量初步研究．见：苏全乐，宋朝枢，吴成才主编．全国第四次银杏学术研讨会论文集．北京：中国林业出版社，1996：176～180．
[43] 陈秀珍．银杏叶不同生长期总黄酮的含量测定[J]．广西植物，1988，8(4)：363～364．
[44] 周维书，黄振安，郑爱云编著．银杏叶及其制剂[M]．北京：化学工业出版社，1995．22～45，73～75．
[45] 邹琦主编．植物生理生化实验指导[M]．北京：中国农业大学出版社，1995．68～73．
[46] 李碘鹏，万宏．高效液相色谱法测定银杏叶提取物中黄酮含量[J]．广西植物，1996，16(3)：292～294．
[47] 贾贵懦，杨海燕．从细胞中萃取特定物质机理的研究[J]．农业工程学报，1998，14(2)：68～71．
[48] 庄向平，虞杏英，杨更生，方涌强．银杏叶中黄酮含量的测定和提取方法[J]．中草药，1992，23(3)：122～124．
[49] 肖顺昌，伍岳宗，温鸣章，任维俭，称佩卿．银杏叶黄酮制备工艺研究[J]．中国医药工业杂志，1990，21(8)；340～341．
[50] 吴红菱，龚坚，余志玲．变换溶剂和处理方法提取银杏外种皮结果比较[J]．数理医药学杂志，2000，13(4)：347．
[51] 虞杏英，庄向平，P.Braquet，方涌强．高效液相色谱分析银杏叶中的银杏内脂[J]，药物分析杂志，1993，13(2)：85～87．
[52] 唐于平，楼凤昌，王景华，李廷芳．银杏叶中黄酮成分的研究[J]．中国药学杂志，2001，36(4)：231～233．
[53] 天南卉，王劼，厉进忠，张鲲．高效液相色谱法蒸发激光散射检测器测定银杏叶提取物中内脂的含量[J]．药物分析杂志，1997，17(4)：282～283．
[54] 刘峥，陈永檗．银杏叶总黄酮水浸提方法研究[J]．化学世界，1996，(7)：355～359．
[55] 邓启焕，高勇．第二类超临界萃取银杏叶中有效成分的实验研究[J]．中草药，1999，30(6)：419～422．
[56] 陈冲，王文丰，孙来九．从银杏叶中提取银杏黄酮的最佳工艺条件研究[J]．精细化工，1997，14(6)：19～22．
[57] 许爱华，陈华圣，夏叶玲，王杰，顾维戒．银杏外种皮多糖对荷瘤小鼠免疫功能的影响[J]．中药新药与临床药理，1996，7(3)：22～24．
[2] 余碧钰，刘向农，祝树德，王连荣．银杏外种皮综合利用的研究[J]．江苏农业研究，1999，20(4)：1～6．
[3] 倪学文，吴谋成．银杏外种皮中酚酸的提取及应用研究[J]．湖北中医学院学报，2001，3(4)：22～24．
[4] 赵肃清，李锋，孙远明．银杏外种皮研究进展[J]．武汉植物学研究，2000，18(6)：515～518．
[5] 唐于平，楼凤昌，王欢，王景华．银杏外种皮的化学成分和药理作用[J]．药学进展，2000，24(3)：152～155．
[6] 臧丽，李英华，倪力军，张立国．银杏酚酸的研究概况[J]．中国医药工业杂志，2000，31(7)：331～334．
[7] 刘玲玲，于心若．银杏药用价值[J]．中草药，1994，25(4)：219～221．
[8] 石启田．银杏外种皮研究及开发利用前景[J]．林业科技开发，2002，16(3)：23～24．
[9] 楼凤昌，王国艳，郭寅龙．银杏外种皮化学成分研究[J]．中国药科大学学报，1988，29(4)：316～318．
[10] 居国保．银杏外种皮的化学成分研究和用途[J]．中国野生植物资源，1995．(1)：17～18．
[11] 庄向平，虞杏英，杨更生，方涌强．银杏叶中黄酮含量的测定和提取方法[J]．中草药，1992，23(3)：122～124．
[12] 廖亮，银杏叶总黄酮提取方法研究[J]．食品科学，1994，(8)：33～35．
[13] 吴红菱，龚坚，余志玲．变换溶剂和处理方法提取银杏外种皮结果比较[J]．数理医药学杂志，2000，13(4)：347．
[14] 刘峥，陈永檗．银杏叶总黄酮水浸提方法研究[J]．化学世界，1996，(7)：355～359．
[15] 吴文君，刘惠霞，朱靖博，沈宝成．天然产物杀虫剂外[M]，陕西科学技术出版社．
[16] 何静仁，谢笔钧．次级化学平衡反相高效液相色谱法分离银杏酚酸[J]．化学学报，2001，59(7)：1153～1157．
[17] 倪澜荪，林雁飞，张鉴．RP—HPLC分离制备银杏酚酸类单体成分[J]．中成药，2002，24(1)：54～56．
[18] 池静断，何秀峰，刘爱茹，徐礼．HPLC法测定银杏叶中6种黄酮成分的含量[J]．药学学报，1997，32(8)：625～628．
[19] 王杰，余碧玉．银杏外种皮化学成分的分离与鉴定[J]．中草药，1995，26(5)：123～126．
[20] 赵成林．银杏外种皮中酸性成分的提取及药用探讨[J]．中草药，1997，28(4)：250～251．
[21] 李新岗，陈薇，韦玮，季红，李云等．银杏叶中银杏内脂的提取方法[J]．1997，19(1)：46．
[22] 韩相永，马西欣．银杏酸及银杏酚的提取分离工艺探讨[J]．2001，20(5)：365．
[23] 毕丽君，李慧．水芹中总黄酮类化和物最佳提取工艺的研究[J]．食品科学，1992，(12)：35～36．
[24] 储茂泉，古宏晨，刘国杰．中草药浸提过程的动力学模型[J]．中草药，2000，31(7)：504～506．
[25] 候世祥，何琴，周晓棠，廖工铁，李章万，曾经泽。中药浸出因素考察及效果评价[J]．中草药，1996，27(3)：143～146．
[26] 李有润，郑青．中草药提取过程的数学模拟与优化[J]．中草药，1997，28(7)：399～401．
[27] 臧二乐，李萍．植物源杀虫剂研究现状[J]．农药，1994，33(4)：5～7．
[28] 南玉生，卢令娴．植源杀虫剂苦皮藤研究现状[J]．农药，1995，34(7)：28～29．
[29] 赵肃清，蔡燕飞，文永新，曾健智，张厚瑞．银杏外种皮提取液对农作物病原菌抑制效应研究[J]．农业环境保护，2001，20(5)；368～369．
[30] 倪学文，杨志坚，吴谋成．银杏外种皮中银杏酚酸的分离和抑菌试验[J]．天然产物研究与开发，2001，13(6)：30～32．
[31] 梁立兴．我国银杏发展10年回顾与展望[J]．中国果树，1998(4)：49～50．
[32] 陈仲良．银杏提取物的化学成分和容积的质量[J]．中国药学杂志，1996，31(6)：326～330．
[33] 孙文基 天然药物成分提取与分离与制备[J] 中国医药科技出版社．
[34] 李多伟，生物技术实验与仪器操作指南[M]．西安：西北大学出版社，1996．
[35] 姚渭溪．银杏叶中活性成分的提取工艺，测定及其发展[J]．中草药，1995，26(3)；157～159。
[36] Braguet P. The ginkgolides: potent platecet activating factor antagonists isolated from ginkgo biloba L [J]. Drugs Future, 1987,12(7): 643.
[37] Lobstein A, Rietsch-jako L, Hang-Berrurier M, et al .Seasonal variation of the fiavonoids content from Ginkgo biloba leaves [M]. Planta Med,.1991,57: 430.
[38] Hasler A, stieher O, Meier B. Identification and determination of the fiavonoids from Ginko biloba by HPLC [J].J Chromatogr,1992,605:41.
[39] 鞠兴荣，汪海峰．银杏叶提取物中黄酮类化合物的高效液相色谱测定[J]．食品科学，2001，22(12)：66～68．
[40] 仰榴青，吴向阳，陈钧．高效液相色谱法测定银杏外种皮中银杏酸的含量[J]．分析化学，2002，(8)：901～905．
[41] 李兆龙，胡季强，卢耀明．银杏的开发利用[M]．上海：上海科学技术出版社，1996．4，13～61．
[42] 刘克玲，张慧娟，杜希华．银杏愈伤组织中黄酮含量初步研究．见：苏全乐，宋朝枢，吴成才主编．全国第四次银杏学术研讨会论文集．北京：中国林业出版社，1996：176～180．
[43] 陈秀珍．银杏叶不同生长期总黄酮的含量测定[J]．广西植物，1988，8(4)：363～364．
[44] 周维书，黄振安，郑爱云编著．银杏叶及其制剂[M]．北京：化学工业出版社，1995．22～45，73～75．
[45] 邹琦主编．植物生理生化实验指导[M]．北京：中国农业大学出版社，1995．68～73．
[46] 李碘鹏，万宏．高效液相色谱法测定银杏叶提取物中黄酮含量[J]．广西植物，1996，16(3)：292～294．
[47] 贾贵懦，杨海燕．从细胞中萃取特定物质机理的研究[J]．农业工程学报，1998，14(2)：68～71．
[48] 庄向平，虞杏英，杨更生，方涌强．银杏叶中黄酮含量的测定和提取方法[J]．中草药，1992，23(3)：122～124．
[49] 肖顺昌，伍岳宗，温鸣章，任维俭，称佩卿．银杏叶黄酮制备工艺研究[J]．中国医药工业杂志，1990，21(8)；340～341．
[50] 吴红菱，龚坚，余志玲．变换溶剂和处理方法提取银杏外种皮结果比较[J]．数理医药学杂志，2000，13(4)：347．
[51] 虞杏英，庄向平，P.Braquet，方涌强．高效液相色谱分析银杏叶中的银杏内脂[J]，药物分析杂志，1993，13(2)：85～87．
[52] 唐于平，楼凤昌，王景华，李廷芳．银杏叶中黄酮成分的研究[J]．中国药学杂志，2001，36(4)：231～233．
[53] 天南卉，王劼，厉进忠，张鲲．高效液相色谱法蒸发激光散射检测器测定银杏叶提取物中内脂的含量[J]．药物分析杂志，1997，17(4)：282～283．
[54] 刘峥，陈永檗．银杏叶总黄酮水浸提方法研究[J]．化学世界，1996，(7)：355～359．
[55] 邓启焕，高勇．第二类超临界萃取银杏叶中有效成分的实验研究[J]．中草药，1999，30(6)：419～422．
[56] 陈冲，王文丰，孙来九．从银杏叶中提取银杏黄酮的最佳工艺条件研究[J]．精细化工，1997，14(6)：19～22．
[57] 许爱华，陈华圣，夏叶玲，王杰，顾维戒．银杏外种皮多糖对荷瘤小鼠免疫功能的影响[J]．中药新药与临床药理，1996，7(3)：22～24．