天然藥物有效成分提取過程的動(dòng)力學(xué)模型.pdf

1、天然藥物已被廣泛應(yīng)用于預(yù)防和治療人類疾病，其有效成分的提取工藝及獲得高提取率等方面的研究，一直是天然藥物研究工作者所關(guān)注的重要課題之一。據(jù)報(bào)道，天然藥物有效成分的提取工藝大多憑經(jīng)驗(yàn)或利用曲線擬合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來確定。天然藥物有效成分的提取過程是一個(gè)復(fù)雜傳質(zhì)的動(dòng)態(tài)過程，受到諸多物理化學(xué)因素的影響，如：提取溫度、顆粒半徑、溶劑濃度、液料比、高溫分解、液相吸附等。目前，對(duì)天然藥物提取過程的動(dòng)態(tài)研究仍缺乏系統(tǒng)的理論分析。本課題以此為研究的切入點(diǎn)，基于

2、有效成分在提取過程中的傳質(zhì)行為，建立能客觀描述天然藥物有效成分提取過程的動(dòng)力學(xué)模型，并進(jìn)行相關(guān)的理論分析及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。本研究將為天然藥物高效率提取有效成分的工藝提供重要的理論支撐。
　　 本課題定性描述了天然藥物提取過程的理論基礎(chǔ)，基于傳質(zhì)理論，建立了以內(nèi)擴(kuò)散為控制步驟的提取過程的動(dòng)力學(xué)模型，對(duì)模型進(jìn)行定量分析，得到了有效成分的最優(yōu)提取率及最優(yōu)時(shí)刻隨外界參數(shù)(提取溫度、顆粒半徑、乙醇濃度、液料比)的變化。以金銀花提取綠原酸為例，根

3、據(jù)理論分析得到了外界參數(shù)的最優(yōu)值，設(shè)計(jì)了恒溫回流攪拌提取綠原酸的單因素實(shí)驗(yàn)，利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證動(dòng)力學(xué)模型。該模型為天然藥物提取工藝的參數(shù)設(shè)計(jì)提供一種新的理念和方法。
　　 本課題研究的主要內(nèi)容和結(jié)果如下：
　　 ①系統(tǒng)分析了天然藥物的提取過程，基于Fick擴(kuò)散第二定律，得到了動(dòng)力學(xué)模型：()該模型不僅描述了外界參數(shù)(提取溫度、顆粒半徑、乙醇濃度、液料比)與有效成分提取率的關(guān)系，還反映了固有屬性(如藥材密度p，孔隙率ε，溶液

4、粘度μ，溶劑分子量MB)與有效成分提取率的關(guān)系。該模型適用于以內(nèi)擴(kuò)散為控制步驟，有效成分因高溫引起的分解，藥材顆粒半徑過小產(chǎn)生的液相吸附，有攪拌效應(yīng)的提取過程。該模型引入了評(píng)價(jià)高溫分解和液相吸附的參數(shù)：分解系數(shù)κD和吸附量mα，能準(zhǔn)確的描述天然藥物有效成分的提取過程。
　　 ②對(duì)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行求解并定量分析了有效成分最優(yōu)提取率及最優(yōu)時(shí)刻隨外界參數(shù)的變化。當(dāng)提取溫度，顆粒半徑，乙醇濃度，液料比分別為60℃，0.4202mm，70％

5、，15mL/g時(shí)，有效成分最優(yōu)提取率達(dá)到最大值。而提取溫度越高，顆粒半徑越小，提取速率越大，最優(yōu)提取時(shí)刻越小。另外，在稀溶液中，擴(kuò)散系數(shù)的公式為：D=7.4×10-12(ΦMB)1/2 Tk/μBV0.6A，即，溫度越高，乙醇濃度越大，擴(kuò)散系數(shù)越大。其中，提取溫度是影響擴(kuò)散系數(shù)的關(guān)鍵參數(shù)。
　　 ③在所建立的動(dòng)力學(xué)模型的假設(shè)及理論分析結(jié)果的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了恒溫回流攪拌提取金銀花有效成分綠原酸的單因素實(shí)驗(yàn)，修正及檢驗(yàn)動(dòng)力學(xué)模型。索氏

6、提取法測得金銀花中綠原酸的含量，計(jì)算綠原酸的提取率為1.5％。單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果：在溫度實(shí)驗(yàn)組中，當(dāng)提取溫度為60℃，綠原酸提取率為最大值(77.16％)；在半徑實(shí)驗(yàn)組中，當(dāng)顆粒半徑為0.4202mm，綠原酸提取率為最大值(77.31％)；在乙醇濃度實(shí)驗(yàn)組中，當(dāng)乙醇濃度為70％，綠原酸提取率為最大值(78.04％)；在液料比實(shí)驗(yàn)組中，當(dāng)液料比為15mL/g，綠原酸提取率為最大值(78.06％)。用綠原酸提取率的實(shí)驗(yàn)值檢驗(yàn)動(dòng)力學(xué)模型的理論值，