廢次煙葉中茄尼醇的提取工業(yè)

1、首先建立了一種能較準確測定煙葉中游離茄尼醇含量的方法，并以此法測定了各種煙葉 中游離茄尼醇的含量，結果表明：廢次煙葉中的游離茄尼醇含量僅略低于上等煙葉，煙梗也 較具有提取價值。采用正相高效液相色譜法定量分析茄尼醇含量并建立了茄尼醇的薄層層析 快速定性分析方法。其次研究了超臨界CO2流體萃取法和有機溶劑萃取法提取廢次煙葉中茄尼醇的工藝。 單因素實驗考察萃取過程各主要影響因素的基礎上，正交實驗優(yōu)化得到了各自的較佳萃取工 藝條件，在各自較佳工藝條件下分別進行實驗得出：超臨界CO2流體萃取法所得茄尼醇的 提取率為1.28%，得率為：92.1%；有機溶劑萃取法所得茄尼醇的提取率為1.25%，得率為： 9

2、0%。結果表明：超臨界C02流體萃取法與有機溶劑萃取法相比具有溶劑消耗量少、萃取時 間短、對茄尼醇的提取率高等優(yōu)點，更適合于提取廢次煙葉中的茄尼醇。確立了茄尼醇粗萃物的皂化工藝條件，皂化液經(jīng)水洗、稀鹽酸中和、分層，茄尼醇含量 可達52.6%。最后研究了兩種茄尼醇粗品純化工藝。經(jīng)100-200目硅膠柱吸附，不同濃度的石油醚- 丙酮混合液梯度洗脫，丙酮重結晶，真空干燥，茄尼醇純度由52.6%提高到了 93.5%，達到 了制藥的純度要求，該工藝過程簡單，純化效果好；探索了分步重結晶法純化茄尼醇粗品的 新工藝：皂化后茄尼醇粗品經(jīng)丙酮、甲醇、乙腈分步重結晶，真空干燥，獲得了含量為90.5% 的茄尼醇精品

3、。該法較現(xiàn)有提純方法具有所用設備簡單、可操作性強、成本低、易于工業(yè)化 等優(yōu)點，此項技術對于高純度茄尼醇的工業(yè)化生產(chǎn)具有一定的指導意義。目錄 TOC o 1-5 h z 摘要IAbstractII第一章緒論 HYPERLINK l bookmark9 o Current Document 1.1茄尼醇的結構和性質(zhì)(1) HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 1.2茄尼醇的用途及主要來源(1) HYPERLINK l bookmark15 o Current Document 1.3煙葉中茄尼醇的存在形式(2) HYPERLINK l bookmark

4、18 o Current Document 1.4茄尼醇的市場概況(2) HYPERLINK l bookmark21 o Current Document 1.4.1國際市場現(xiàn)狀 (2)1.4.2國內(nèi)市場現(xiàn)狀(2) HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 1.5茄尼醇的提取和精制方法(3) HYPERLINK l bookmark27 o Current Document 1.5.1茄尼醇的提取方法 (3) HYPERLINK l bookmark42 o Current Document 1.5.2茄尼醇的精制方法(5) HYPERLINK l

5、bookmark54 o Current Document 1.6本課題研究的主要內(nèi)容與任務(7) HYPERLINK l bookmark57 o Current Document 1.7選題的背景及研究意義(7)第二章廢次煙葉中茄尼醇的分析鑒定 HYPERLINK l bookmark60 o Current Document 2.1高效液相色譜法(9) HYPERLINK l bookmark63 o Current Document 2.1.1實驗材料及儀器 (9) HYPERLINK l bookmark82 o Current Document 2.1.2實驗方法(9) HYPER

6、LINK l bookmark94 o Current Document 2.1.3結果與討論(10) HYPERLINK l bookmark76 o Current Document 2.2薄層層析法(11) HYPERLINK l bookmark79 o Current Document 2.2.1實驗材料及儀器 (11) HYPERLINK l bookmark115 o Current Document 2.2.2實驗方法(12) HYPERLINK l bookmark118 o Current Document 2.2.3結果與討論(12) HYPERLINK l bookma

7、rk109 o Current Document 2.3廢次煙葉中游離茄尼醇的含量測定(14) HYPERLINK l bookmark112 o Current Document 2.3.1實驗材料及儀器（14）2.3.2實驗方法（15） HYPERLINK l bookmark73 o Current Document 2.3.3結果與討論（15） HYPERLINK l bookmark121 o Current Document 小結（16）第三章廢次煙葉中茄尼醇的提取工藝研究 HYPERLINK l bookmark39 o Current Document 3.1超臨界CO2流體萃

8、取法（17）3.1.1實驗材料及儀器（17）3.1.2實驗方法（17）3.1.3結果與討論（19）3.2有機溶劑萃取法（22）3.2.1實驗材料及儀器（22）3.2.2實驗方法（23）3.2.3結果與討論（23）3.3兩種萃取方法的比較（25）小結（26） 第四章粗品茄尼醇的提純工藝研究 4.1 實驗材料及器材第五章4.1.1實驗材料及儀器第六章4.1.2實驗裝置第七章4.2茄尼醇粗品的制備第八章4.3皂化第九章4.4硅膠柱層析結合重結晶法純化茄尼醇粗品第十章4.4.1工藝步驟第十一章4.4.2硅膠柱層析條件的研究第十二章4.4.3純化結果第十三章4.5分步重結晶法純化茄尼醇粗品第十四章4.5

9、.1工藝步驟第十五章4.5.2重結晶溶劑的選擇及工藝步驟的確定第十六章4.5.3純化結果第十七章4.6小結第十八章結論與展望第十九章參考文獻第二十章致謝第二十一章攻讀碩士期間公開發(fā)表的論文第一章緒論1.1茄尼醇的結構及性質(zhì)茄尼醇（Solanesol ）是一種不飽和的聚異戊二烯醇，其結構式為HCH2C=CH-CHr-OHCH.U4其中有9個不飽合非共軛雙鍵。純的茄尼醇為白色或淡黃色蠟狀固體，分子式為：C45H74O 分子量為631.079、熔點為31-32C、沸點為526C（根據(jù)經(jīng)驗公式計算），易溶于正已烷、乙 醚、丙酮、汽油等有機溶劑，難溶于水。茄尼醇具有萜烯類化合物的共性:易發(fā)生加成反應（特

10、 別是在化學試劑的影響下發(fā)生反應）；氧化反應；脫氫反應（是一個有價值的化學降解反應）； 分子重排（受試劑如酸的作用）。由于茄尼醇含有多個非共軛雙鍵，故具有非常強的吸收自由 基的性能。市售茄尼醇產(chǎn)品，主要有茄尼醇浸膏（茄尼醇含量15%）,茄尼醇精品（茄尼醇含 量75%），茄尼醇純品（茄尼醇含量90%）。茄尼醇浸膏通常情況下較穩(wěn)定，但在光照、加 熱條件下會衰變。實驗發(fā)現(xiàn):茄尼醇浸膏在極性溶劑中不穩(wěn)定，在非極性溶劑中較穩(wěn)定。茄 尼醇精品通常情況下更易衰變，一般保存半年左右（也有報道3個月左右），見光、加熱下更 易衰變。1.2茄尼醇的用途及主要來源茄尼醇在生物化學中有著非常重要的作用。具有抗菌、消炎、

11、治療心血管疾 病及抗?jié)兊茸饔?，而且是一種重要的藥用中間體，主要用于合成輔酶QlO、維生素K、抗癌增效劑SDB等，輔酶QlO是人體內(nèi)不可缺少的參與代謝的重要活性物質(zhì)，它的 主要功能是作為細胞電子和質(zhì)子的傳遞者，參與蛋白質(zhì)和脂肪代謝，是細胞呼吸和代謝為人 體細胞產(chǎn)生能量的激活劑。輔酶QlO最常用于心血管系統(tǒng)疾病治療與預防，對急性癌癥和 病毒性肝炎也有一定的療效，同時具有提高人體免疫力、增強抗氧化、保持青春的功效。茄 尼醇（Solanesol）廣泛存在于高等植物、哺乳動物和微生物體內(nèi)，煙葉、馬鈴薯葉和桑葉中含 量較高，尤以煙葉中茄尼醇含量為高，質(zhì)量分數(shù)高達0.3% 3%，提取價值比較大。因此國內(nèi)外

12、均以煙葉作為獲得茄尼醇的主要原料，由于采用黃種煙葉或烤煙為原料提取茄尼醇不僅 存在與煙草工業(yè)爭原料而且生產(chǎn)成本較高，而以廢次煙葉為原料卻不僅能降低生產(chǎn)成本而且 能保護環(huán)境，所以近年來以廢次煙葉為原料提取茄尼醇引起了人們的極大興趣。日本首先成 功地從廢煙葉中提取茄尼醇，進而以工業(yè)化的半合成法制造輔酶QlO產(chǎn)品，目前全世界數(shù) 十億美元的市場被日本壟斷，我國有30余家制藥廠生產(chǎn)輔酶QlO膠囊，其輔酶QlO原料藥 也全部依賴日本進口。據(jù)報道，從廢棄煙葉中提取茄尼醇粗品、精品、純品，進而合成輔酶QlO的技術己由云南陸良云大通產(chǎn)業(yè)有限公司研制成功，并建成工業(yè)化生產(chǎn)線，該生產(chǎn)線已具備連續(xù)穩(wěn)定年生產(chǎn)3噸輔酶Q

13、io的規(guī)模，填補了國內(nèi)空白。1.3煙葉中茄尼醇的存在形式茄尼醇是煙葉中存在的萜類化合物之一，色譜法測定煙草中的茄尼醇含量大致在0.33%之 間，在煙葉中以游離態(tài)和化合態(tài)兩種形式存在。據(jù)報道:煙葉采收一段時間后，游離態(tài)的茄 尼醇的量逐漸增多，而化合態(tài)的茄尼醇的量逐漸減少。1.4茄尼醇的市場概況1.4.1國際市場現(xiàn)狀由于茄尼醇是合成輔酶Q10的重要原料，因此輔酶Q10的市場直接決定于茄尼醇的市場情況。輔酶Q10在醫(yī)藥、保健和化妝品領域中應用十分廣泛，如在醫(yī)藥領域中用于治療心腦 血管疾病、病毒性肝炎、十二指腸潰瘍和癌癥病人減輕化療副作用等;在保健品領域，輔酶Q10用于預防多種疾病和減緩衰老等，是歐洲

14、、美國、日本等國非常流行的一種保健品，大多數(shù)發(fā)達國家的保健品商店中均可看到輔酶Q10的膠囊或片劑;在化妝品領域，輔酶Q10用 于祛斑除皺、防止肌膚老化等，是高檔化妝品的原料，如歐萊雅(LOREAL)、妮維雅(NIVEA)等品牌的化妝品中有很多品種都含有輔酶Q10。此外，輔酶Q10近來還被發(fā)現(xiàn)有更多的用 途，如治療老年癡呆、先天障礙性貧血等。更重要的是，美國FDA(Food and DrugAdministration)于2004年3月將輔酶Q10的建議用量提高了 4倍，使得本來就供不應求的 輔酶Q10市場更加緊俏，目前國際市場價格已從2000美元/kg上漲到3000美元/kg.一般來 說，每生

15、產(chǎn)Ikg輔酶Q10，至少需要2 kg質(zhì)量分數(shù)為90%以上的茄尼醇。2004年國際輔酶 Q1O總產(chǎn)量約為900 t，其中半合成法生產(chǎn)的約為720 t，直接需要消耗高純度茄尼醇近2 000t。純度為90%的茄尼醇的國際市場價格從2004年初的32C美元/kg上漲到目前的480美元 慶8。日本、美國、德國、韓國分別為采購高純度茄尼醇量最大的4個國家。1.4.2內(nèi)市場現(xiàn)狀我國從20世紀90年代初才開始茄尼醇的工業(yè)化開發(fā)，云南、貴州、山東、河南等省曾 先后建立了若干茄尼醇粗品廠(質(zhì)量分數(shù)在17%以下)。這些粗品加工廠在建廠之初由于工藝 相對落后，因此消耗煙葉和有機溶劑的量十分驚人，一般每50 一 60t

16、煙葉僅可生產(chǎn)1t茄尼 醇粗品。近年來隨著工藝技術的改進和完善，個別茄尼醇粗品生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)能夠?qū)熑~耗量 和有機溶劑的使用量控制在較低水平。近10年來，國內(nèi)茄尼醇粗品生產(chǎn)企業(yè)大多數(shù)將產(chǎn)品 銷售至日本(目前市場價格每噸7萬一 9萬元人民幣不等)，由日本企業(yè)精制高純度茄尼醇用 于輔酶Q10的合成。預計在今后的幾年中，國內(nèi)高純度茄尼醇的需求量將以每年15% 20% 的速度顯著上升，經(jīng)濟效益顯著，市場規(guī)模巨大。1.5茄尼醇的提取和精制方法醇-Ml1.5.1茄尼醇的提取方法1.5.1.1常規(guī)溶劑萃取法常規(guī)溶劑萃取法是一種很傳統(tǒng)的提取方法，它的最大的特點就是設備投資少，易于工業(yè) 化，但三廢排放大，溶劑消耗量

17、大。目前，采用常規(guī)溶劑萃取法提取茄尼醇的工藝已經(jīng)比較 成熟，由于原料可以是:煙葉，碎煙末霉煙、煙梗等廢次煙葉,提取過煙堿的煙渣等，有機溶劑萃 取工藝流程也有所不同。國外早期生產(chǎn)茄尼醇的技術是以黃種煙葉為原料，用高純度的正己 烷或甲醇為抽提溶劑，加熱攪拌抽提2-3次，此法提取率雖高但存在一些問題：用黃種煙葉 為原料制備茄尼醇用量大，有效產(chǎn)出率低，投入產(chǎn)出比達到30： 1，這不僅和煙草工業(yè)爭原 料，而且由于消耗量大，使得原料來源困難；采用98%以上高純度正己烷作浸取劑，其生 產(chǎn)成本也較高。針對上述缺點，張德玉提出了如下工藝：用霉煙葉或碎煙末為原料，以 60%-80%含量的工業(yè)正己烷或6號溶劑油為抽

18、提溶劑，攪拌抽提2次，過濾后，濾液經(jīng)濃縮 后可得到茄尼醇，純度在20%左右，其殘渣可用作農(nóng)藥原料或煙片。該工藝的原料選用含 茄尼醇1%上的霉煙葉或碎煙末(不含煙梗)，抽提溫度為55C-60C。該工藝解決了上一工 藝中存在的缺點，但是仍存在如下不足：茄尼醇在原料干燥過程中受熱損失嚴重；在機 械輸送過程中和攪拌抽提過程中產(chǎn)生較多微細煙粉塵，影響產(chǎn)品純度；間歇抽提溶劑用量 大，抽提的效果差；生產(chǎn)過程中存在乳化現(xiàn)象，排渣困難等。有專利把間歇抽提改為溶劑 噴淋循環(huán)浸提，然后粗濾并經(jīng)5%-20%的鹽水水洗除去無機鹽、膠粘物質(zhì)、水溶性雜質(zhì)。經(jīng) 改進后，溶劑可節(jié)省三分之一以上，水洗消除了乳化現(xiàn)象。張偉和等人提

19、出了在連續(xù)抽提、 過濾后增加兩次沉降過程和尾氣吸收處理的工藝，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，提高了生產(chǎn)的機械化 程度，同時減少了環(huán)境污染及安全危害，使得工藝過程更符合工業(yè)化的生產(chǎn)要求。由于上述 工藝流程中無論是浸提、分離還是回收溶劑各工序均在加熱狀態(tài)下進行，而正己烷、6號油 的沸點偏低、易揮發(fā)，因此使得該工藝溶劑消耗大，生產(chǎn)成本高，針對這一問題近年岑波、 姚文等人相繼提出了替代溶劑PE溶劑和SOT溶劑體系。PE溶劑價廉易得，并且在優(yōu)化的 工藝條件下與正己烷相比有較高的茄尼醇提取率和溶劑回收率；目前公認較好的替代溶劑是 SOT溶劑體系，由于其具有一定的極性，對弱極性和極性物質(zhì)有很好的萃取能力，可較好 的回收

20、類脂類物質(zhì)(如茄尼醇)，其沸點高于正己烷和6號油，降低了溶劑損耗。而且對茄 尼醇的萃取能力比正己烷和6號油都高，比較發(fā)現(xiàn)其回收率比6號油高18%比正己烷高22%。 祖元剛等人對萃取裝置進行了改進，設計了一套能強化傳質(zhì)的勻漿萃取裝置，其原理是將鮮 物料一煙草鮮葉與萃取溶劑在勻漿萃取裝置中混合勻漿通過機械及液力剪切作用將物料撕 裂和粉碎使物料破碎和有效成分的萃取同步進行，以達到對植物有效成分快速強化提取的目 的，其實質(zhì)是一種強化提取工藝。與前述提取方法相比，鮮法勻漿萃取的原料為新鮮煙葉， 這不但減少干燥的工序，降低了成本，而且避免了茄尼醇在烘干過程中的降解，尤其適合熱 敏性物質(zhì)茄尼醇的提取。尤其突

21、出的是鮮法勻漿萃取具有提取率高，提取時間短，提取溶劑 用量少，成本低的優(yōu)點。1.5.1.2微波輔助萃取法微波輔助萃取(Microwave assisted Extraction,MAE)主要是利用微波能提高萃取效率的一 種新的樣品預處理技術。微波輔助萃取是在分析化學中派生出來的新型萃取技術，和傳統(tǒng)的 索氏萃取技術相比，微波輔助萃取具有設備簡單，應用范圍廣泛，萃取效率較高，可預處理 批量樣品，省時，省試劑，成本低以及污染小等優(yōu)點。國內(nèi)外將微波輔助萃取用于天然產(chǎn)物 的提取，取得了一系列的研究成果。張征等人研究了微波輔助萃取廢次煙葉中茄尼醇的工藝， 探討了微波萃取效率以及溶劑、水分、時間、功率等因素

22、對萃取過程的影響，并作正交實驗 對整個工藝進行了優(yōu)化，得出運用微波輔助萃取廢煙葉中的茄尼醇，具有萃取速度快，溶劑 用量少，萃取效率高的優(yōu)點，有較好的開發(fā)應用前景的結論，同時發(fā)現(xiàn)，只要對微波萃取條 件略加改變，就可提高煙葉中可提物的提取率。1.5.1.3超臨界CO2流體萃取法超臨界流體萃取過程是利用處于臨界壓力和臨界溫度以上的流體具有特異的增溶能力 而發(fā)展出來的化工分離新技術。該萃取過程具有如下特點：具有廣泛的適應性。由于超臨 界狀態(tài)流體普遍具有溶解度特異增高的現(xiàn)象，因而理論上超臨界流體萃取技術可作為一種通 用、高效的分離技術而應用。萃取效率高，過程易于調(diào)節(jié)。超臨界流體兼具氣體和液體特 性，因而

23、超臨界流體既有液體的溶解能力，又有氣體的流動和傳遞性能。并且在臨界點附近， 壓力和溫度的少量變化，有可能顯著改變流體溶解能力，控制分離過程。分離工藝流程簡 單。超臨界萃取只由萃取器和分離器二部分組成，不需要溶劑回收設備，與傳統(tǒng)分離工藝流 程相比不但流程簡化，而且節(jié)省能耗。分離過程有可能在接近室溫下完成，特別適用于熱 敏性天然產(chǎn)物。其不足之處是：必須在高壓下操作，設備及工藝技術要求高，投資比較大 。其突出優(yōu)點在于無三廢排放，流體溶劑可循環(huán)利用，消耗量極少。隨著人們對綠色產(chǎn)品的 呼喚，超臨界流體萃取技術日顯重要。因為C02價廉、易得、無毒，并且萃取溫度接近室溫， 萃取壓力容易達到所以以超臨界二氧化

24、碳萃取應用最為廣泛。人們利用超臨界二氧化碳萃取 其它植物已有廣泛研究，但是關于萃取煙葉中茄尼醇的文獻報道較少，而且許多研究均在初 步階段。一些學者通過考察萃取溫度、萃取壓力、夾帶劑、萃取時間、CO2流量、解析壓 力對產(chǎn)率的影響，發(fā)現(xiàn)在提取煙草中茄尼醇過程中：在無夾帶劑的條件下，萃取量很少，效 果不明顯，但加入適量的95%乙醇作夾帶劑后能大大增加萃取量及對茄尼醇的提取率。由 此可見，夾帶劑對超臨界二氧化碳萃取煙葉中茄尼醇過程起著重要的作用，要提高茄尼醇的 提取率，關鍵在于選用合適的夾帶劑。夾帶劑是在純超臨界氣體中加入的一種少量的、可以 與之混溶的、揮發(fā)性介于被分離物質(zhì)與超臨界組分之間的物質(zhì)，有關

25、夾帶劑應用于超臨界萃 取中的作用機理、選擇原則、加入方式等，許多文獻均有詳細報道。1.5.2茄尼醇的精制方法由于茄尼醇的良好市場前景及高利潤空間，國內(nèi)外對茄尼醇的精制方法進行了較多的研究， 提出了多種精制工藝，概括起來主要有如下幾種方法：1.5.2.1重結晶法重結晶法是從含復雜組分的天然物質(zhì)中獲取有效成分的很好的方法，也是天 然植物提純中最常用的方法之一。其關鍵是選擇好合適的溶劑，其次需要確定好 溶劑用量，以及結晶溫度和時間就可獲得純度很高的產(chǎn)品，而且還易于工業(yè)化， 設備投資成本低，缺點是得率較低。孫心齊等采用重結晶法提取廢次煙葉中的茄 尼醇，其工藝如下：但是該工藝提純的茄尼醇含量太低，只有7

26、5%，達不到制藥的要求，還需進一步的研究和 處理。1.5.2.2柱色譜法柱色譜法是天然植物分離提純中從復雜混合物中獲取高純物質(zhì)的最常用手段。最早報道 采用柱色譜分離提純煙葉中茄尼醇是日本的一項專利，公開特許公報（A）昭63-190840 1988.8.8,方法是：以粗茄尼醇為原料，經(jīng)皂化后用離心式液液分配色譜法，采用正己烷為 固定相，10%的乙醇為移動相，反向流動得到初步提純的茄尼醇，再將該初步提純的茄尼醇， 經(jīng)高效液相色譜法，以正己烷與乙酸乙酯的混配液為流動相進一步提純，得到茄尼醇精品， 該茄尼醇的精制方法存在有以下的不足：高效液相色譜法所使用的色譜儀產(chǎn)量少，需在高 壓下進行設備投資高，產(chǎn)品

27、的成本高；用正己烷與乙酸乙酯的混配液為移動相，由于乙酸 乙酯不夠穩(wěn)定，回收時容易分解，因而不能循環(huán)使用；離心式液-液分配色譜法中使用的 離心機，轉(zhuǎn)速很高，易引起有機溶劑的燃燒、爆炸，不便于安全生產(chǎn)。針對上述問題，我國 學者胥克亮發(fā)明了一種新工藝，并申請了專利，茄尼醇初提物經(jīng)皂化結晶析出后所得純度不 低于70%的茄尼醇提取物，用正己烷溶解后，以正己烷、1，2一二氯乙烷和丙酮的混配液 為洗脫劑，以丙酮為返洗劑，采用吸附色譜法，去掉與茄尼醇極性不同的雜質(zhì)，再以正己烷 為溶劑和洗脫劑，采用凝膠滲透色譜法，去掉與茄尼醇分子量不同的雜質(zhì)，濃縮、冷卻后即 得純度為95%以上的茄尼醇精品，用此方法提純的茄尼醇

28、，純度高，成本相對較低。但是 考慮到以上工藝均用到了兩種以上色譜柱進行純化，因此不論怎樣改進工藝，成本均比較高， 我國學者對采用單一色譜柱純化技術進行了研究，從已有的文獻來看，均選用硅膠柱色譜法， 通常跟重結晶相結合同樣能得到高純度的茄尼醇。如：姚文等提出，粗茄尼醇先經(jīng)甲醇:丙 酮（22:3）混合溶劑于-15C條件下重結晶，再滴加到初分層析硅膠柱上，采用蠕動泵自動加液， 正己烷、四氯化碳、苯梯度洗脫，進行初步分離，蒸干再加到精分層析柱上，以苯1,2-二氯 乙烷:丙酮=9:9:0.7（體積比）洗脫的得到高純度的純白色蠟狀固體產(chǎn)物。夏薇等將廢次煙葉浸 膏皂化后經(jīng)乙醚和水溶劑分配提純，再將粗品加入硅

29、膠柱中，依序用石油醚、石油醚-乙酸 乙酯（9:1）洗脫,收集相同組分濃縮,溶于丙酮中于-15C下重結晶，得到純度為93%的茄尼醇 精品。1.5.2.3微孔濾膜法祖元剛等發(fā)明了一種采用微孔濾膜過濾的新工藝，其工藝流程為：將煙葉與溶劑按比例 混合，并用打漿機打漿，過濾打漿液，濾餅再用乙醇空化萃取，過濾，濾液與前述打漿液的 濾液合并濃縮、皂化，皂化液用正己烷萃取，正己烷萃取液用水洗至中性，加入吸附劑吸附 一定時間后過濾，濾液用乙醇萃取，濃縮正己烷相并冷凍析晶，過濾晶體，晶體用熱的乙腈 溶解、低溫析晶兩次，可得到95%以上的茄尼醇精品。上述過濾其特征是采用0.2-0.4 u m 的微孔濾膜或中空纖維超

30、濾膜進行過濾。該工藝具有茄尼醇損失少、工藝成本低、茄尼醇得 率和純度高的特點。1.5.2.4聚合態(tài)共沉淀法該方法針對茄尼醇分子獨特的理化性質(zhì)，采用具有靶向性的高分子基團與茄尼醇分子形成聚 合態(tài)，在適宜的條件下形成共沉淀后洗脫，得到高純度茄尼醇。該技術具有生產(chǎn)成本低廉、 不需要層析柱、茄尼醇含量高、操作簡便等特點。經(jīng)過生產(chǎn)運行實踐年產(chǎn)30 t茄尼醇精品） 表明：工業(yè)化生產(chǎn)中茄尼醇終產(chǎn)品含量（HPLC外標法，SIGMA標準品）可穩(wěn)定在95%以上。 但是該技術的有關詳細信息尚未見公開報道 6。1.6本課題研究的主要內(nèi)容與任務本課題研究的主要任務是：開發(fā)一條以廢次煙葉為原料制備高純度茄尼醇的新工藝路

31、線，以降低成本、簡化工藝步驟、易于工業(yè)化為目標，使茄尼醇的純度能達到制藥要求，為 高純茄尼醇的工業(yè)化生產(chǎn)提供一些依據(jù)。圍繞上述任務主要開展了以下一些研究工作：1. 建立茄尼醇的分析方法，并測定各種煙葉中游離茄尼醇的含量，對各種煙葉中茄尼醇含量進 行比較，確定以廢次煙葉為原料進行提取的可行性。2.研究超臨界二氧化碳萃取法和有機溶 劑萃取法提取廢次煙葉中茄尼醇的工藝，考察各主要影響因素并對其進行優(yōu)化得出了各自適 宜的工藝條件，并對該條件下的萃取綜合效果進行對比，確定較優(yōu)的提取工藝。3.對皂化、 純化工藝進行探索性研究。1.7選題的背景及研究意義我國是世界第二大煙草大國，煙草每年產(chǎn)量500萬t以上，

32、其中廢次煙草高達150萬t 左右。我國的云南、貴州、山東、河南、湖南、廣東、福建、四川、安徽等省都有大面積的 煙田，眾多的卷煙廠、烤煙廠，每年都有大量的廢煙葉、煙桿、煙灰廢棄。據(jù)報道，每年貴 州省燒掉或以其他方式處理的煙葉價值近2億元，而云南省每年的廢棄煙葉也高達40萬t， 以玉溪煙廠為例，該廠每年為此交納的環(huán)境保護費就5千萬元之多。而且隨著卷煙市場向高、 中檔發(fā)展，廢次煙草還將會大量增加。由于這些廢次煙葉中含有重要的化工、醫(yī)藥原料茄尼 醇、煙堿、有機酸和氨基酸等，因此直接焚燒或堆置處理既造成資源浪費又嚴重污染環(huán)境， 如何將這些煙草廢棄物加以合理的綜合利用，提高廢次煙葉的商業(yè)使用價值及其產(chǎn)品附

33、加 值，是目前的一個重要課題。同時近年來，國內(nèi)外高純度茄尼醇的需求量以每年15% 20% 的速度顯著上升，國外客戶求購高純度茄尼醇的信息隨處可見，經(jīng)濟效益顯著，市場規(guī)模巨 大。開發(fā)一條以廢次煙葉為原料、生產(chǎn)工藝操作簡單、產(chǎn)品得率高且易于工業(yè)化生產(chǎn)的經(jīng)濟 合理的高純度茄尼醇生產(chǎn)路線對于實現(xiàn)資源的綜合利用具有重要的社會經(jīng)濟意義。第二章廢次煙葉中茄尼醇的分析鑒定在對廢次煙葉中茄尼醇進行提取純化的過程中，需要知道如何對茄尼醇進行分析鑒定茄 尼醇的分析方法有多種，據(jù)文獻報道有：高效液相色譜法、庫侖滴定法、薄層層析法等。庫 侖滴定法雖具有不必使用標準茄尼醇與樣品進行比較，儀器簡單，方法易行，分析快速等優(yōu)

34、點但由于準確度較低不適宜于實驗研究測定，只適合于中小型工廠使用，而高效液相色譜法 和薄層層析法為天然物提取和分離過程中常用的有效檢測方法，因此采用高效液相色譜法和 薄層層析法兩種方法對廢次煙葉中的茄尼醇進行分析鑒定具有較好的可靠性和準確性。2.1高效液相色譜法高效液相色譜能高效準確地分析各組分的含量。試驗了正相硅膠柱廢次煙葉中茄尼醇進行定 性及定量分析。2.1.1實驗材料及儀器茄尼醇標樣，含量90.21%，山東濰坊三強有限公司正己烷、無水乙醚，分析純AR，廣東汕 頭市西隴化工廠美國PE高效液相色譜儀色譜柱：Aigelent Zorbax SILO4.6X250mm 2.1.2實驗方法2.1.2

35、.1定量分析方法分析條件為：流速2ml/min；紫外檢測器檢測波長210nm；流動和無水乙醚（體積比93：7）；色譜柱 Aigelent Zorbax SIL 4.6 X 250mm標準溶液的配制準確稱取0.0500g的茄尼醇標準品，用正己烷溶定容，再取10ml此溶于 50ml容量瓶中，用正己烷稀釋定容，配制成的系列標準溶液。每份標準樣品平行測定三次， 求其峰面積的平均值。樣品溶液的配制準確稱取萃取樣品（要求樣品中印糠素A的濃度作曲線范圍內(nèi)），用正己烷 溶解、定容，置于超聲波水浴中振蕩混勻，用過濾器過濾，在上述色譜條件下，注入0ul， 進行試樣測定，每份試樣三次，求其峰面積的平均值。用20ul

36、微量注射器從已定容過的各號樣品瓶中準確取出樣品液量為10ul，按標樣、樣 品、標樣的順序進樣，根據(jù)不同濃度標準溶液的積值，用最小二乘法求出線性回歸方程，將 樣品溶液的平均峰面積值代求得其茄尼醇的量，再換算成各樣品中茄尼醇的量。2.1.2.2定性分析方法在上述色譜條件下，待基線穩(wěn)定后，開始重復進標樣，直到標樣的保留時間很穩(wěn)定后， 再進樣品，重復兩次。2.1.3結果與討論2.1.3.1檢測方法的線性關系每一注射體積平行測定三次，計算峰面積的平均值（見表2.1），經(jīng)過線性回歸，得到回歸方 程為:Y=A+BxX，其中A=- 0.0556;B=9X10-7,Y -茄尼醇質(zhì)量（Ug），x-峰面積，相關系數(shù)

37、 為0.9999。由此可見，茄尼醇的質(zhì)量與峰面積呈現(xiàn)良好的線形關系（在0.1-1mg/ml范圍內(nèi)）。表2.1茄尼醇進樣質(zhì)量與峰面積的關系表2. 1茄尼醇進樣質(zhì)量與峰面積的關系1 ;進樣質(zhì)量1 u g）峰面積10. 9021102025021. 8042193687232. 7063298547914. 5105481192259. 021196292852.1.3.2廢次煙葉中茄尼醇的鑒定在上述色譜條件下，樣品中的大部分峰均得到有效分離，測定迅速，重現(xiàn)性好。茄尼醇的標 準對照品及萃取樣品的色譜圖如下：-tim蕓ElI!luL$ThnKB F * l&SiaHkVBili,a-圖2.1茄尼醇標準

38、品的HLPC圖*LL -J.5T FT-WMr-保LEI JS叮irnl- si 三 BRi.圖2.2超臨界萃取樣品的HPLC圖圖2.3有機溶劑浸取樣品的HPLC圖從上述圖可以看出，標樣中茄尼醇的保留時間為：17.970min，超臨界萃取樣品和有機溶劑 浸取樣品中最大峰的保留時間分別為：17.867min和17.390min，可知兩樣品最大峰的保留 時間與標樣保留時間非常接近，因此可以初步確定，該峰即為茄尼醇峰。2.2薄層層析法薄層層析以其簡單、廉價、快速、適用范圍廣的優(yōu)點而成為天然藥物提取、分離過程中常用 的檢測、分析手段。本試驗采用該法快速定性判斷萃取樣品，硅膠柱流份和純化過程中茄尼 醇的

39、存在及去向情況。2.2.1實驗材料及儀器薄層層析用硅膠G，200-300目，化學純，青島海洋化工有限公司；無水乙醚，1，2-二氯乙烷，廣東汕頭市西隴化工廠；丙酮，長沙市湘科精細化工廠；甲醇、無水乙醇，湖南師大化學試劑廠；乙酸乙酯，衡陽有機試劑廠；石油醚（沸程30-60C），天津市精細化工研究所；以上未作說明試劑均為AR。200mmX 200mm 玻璃板（自制）；層析缸，200mmX 230mm；玻璃毛細點樣管，顯色室（自制）；2.2.2實驗方法2.2.2.1薄層板的制備玻璃板洗凈，于烘箱中烘干備用，取薄層層析用硅膠3g，加約10ml去離子水，調(diào)勻， 全部傾倒于水平放置的玻璃板的一端，迅速用兩端

40、粘有0.2-0.3mm厚小環(huán)膠布的潔凈玻璃棒 從此端以較快速度將硅膠均勻推向另一端，于室內(nèi)陰干一段時間后，移入110C烘箱中活化 1h，備用。2.2.2.2展開劑的選擇采用微型圓心法對溶劑進行預試驗，具體操作如下：將茄尼醇樣品溶液點于已準備好的 薄層上，點成同樣大小的圓點，用毛細管吸取各種展開劑，加到茄尼醇樣品點中心，讓展開 劑自毛細管中慢慢地流出進行展開，待溶劑揮發(fā)后，用碘蒸汽進行顯色，觀察樣品的展開情 況，據(jù)此選擇合適的洗脫劑。2.2.2.3薄層層析（TLC ）定性分析方法用石油醚溶解茄尼醇萃取樣品，配制成濃度約為1-5mg/mL的試液，備用。用石油醚溶解茄 尼醇標樣，配制成5mg/ml的

41、標準溶液，備用。取上述薄層板在距底部2cm處畫一很細小的 平行線作為點樣的基線，用微量注射器分別吸取上述樣品2-7 ul和標準溶液2ul，按標樣、 樣品、標樣依序在基線上每隔2cm進行點樣，以點成2-5mm直徑的小圓點為宜，待溶劑揮 發(fā)后，薄層板放入裝有石油醚：丙酮=4： 1 （體積比）的展開溶劑的層析缸中，蓋上蓋子進 行展開，待溶劑前沿達到薄層板的四分之三左右時取出，用鉛筆或小針畫出展開劑前沿的位 置，放入40C的烘箱中讓展開劑揮發(fā)，待溶劑揮干后用碘蒸汽室溫顯色5分鐘即可取出， 根據(jù)Rf值法對茄尼醇進行定性分析。2.2.3結果與討論2.2.3.1展開劑的確定流動相的洗脫作用實質(zhì)上是流動相分子

42、與被分離的溶質(zhì)分子競爭占據(jù)吸附劑表面活性 中心的過程。強極性的流動相分子占據(jù)吸附中心的能力強，因而具有強的洗脫作用。非極性 流動相競爭占據(jù)活性中心的能力弱，洗脫作用就要弱得多。因而為了要使試樣中吸附能力稍 有差異的各種組分分離，就必須根據(jù)試樣的性質(zhì)，吸附劑的活性，選據(jù)適當極性的流動相。 常用的流動相按其極性增強順序排列如后:石油醚環(huán)己烷二硫化碳四氯化碳三氯乙 烯苯甲苯二氯甲烷氯仿乙醚乙酸乙酯乙酸甲酯丙酮正丙醇乙醇甲 醇毗啶酸。據(jù)此本實驗選擇了石油醚，二氯乙烷，乙醚，乙酸乙酯，丙酮，乙醇，甲醇， 采用微型圓心法對這些溶劑進行了預試驗，展開情況如下圖：石泊蟹甲醇乙醇乙酵丙酮乙囊乙酯2-.虱乙烷圖2

43、.4展開劑的微量圓型展開從上圖可以看出：當用石油醚做展開劑時，試樣基本都在原點，對樣品基本不展開，說明極 性太弱；甲醇，無水乙醇，乙醚展開太快，試樣大部分都到了溶劑的前沿，說明極性太強； 用丙酮，乙酸乙酯和1,2-二氯乙烷展開效果相對較好，尤以丙酮為展開劑時獲得了較好的分 離效果。從價格上考慮丙酮較乙酸乙酯和1,2-二氯乙烷便宜，可以初步選取丙酮作展開劑。 但是由于丙酮的極性較強，展開速度過快，不利于將與茄尼醇極性相近的雜質(zhì)分開，因此選 擇用石油醚與其組成混合溶劑以降低其極性到適當值，以獲取更好的展開效果，經(jīng)多次實驗 發(fā)現(xiàn)，采用石油醚：丙酮=4： 1 （體積比）為展開劑時，分離效果很好。2.2.3.2茄尼醇的定性分析茄尼醇標準樣品、超臨界二氧化碳萃取樣品薄層層析分析結果如圖2-5所示:1茄尼醇標樣2柱層析流份3糊臨界萃取樣品圖2.5茄尼醇各樣品的TLC點樣分析展開劑：石油醚:丙酮（4:1）從圖2.5可以看出：茄尼醇標準品的比移值為：驚點到J4. A P心的距離 9.8原點到展開刑前沿的距離13.5各樣品均有比移值為0.726的點，可以基本斷定，樣品和流份中含有茄尼醇。2.3廢次煙葉中游離茄尼醇的含量測定在對廢次煙葉中的茄尼醇進行提取前，需要知道廢次煙葉中茄尼醇的確切含量，才能便于考 察提取的效果及對效果作出評價，煙葉