太志剛 蔡樂 余富朝 李亞民 楊波 林連兵

【摘 要】 《制藥分離工程》是制藥工程專業(yè)的主要專業(yè)課程，開展課程實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)于開展《制藥分離工程》教學(xué)較為重要。《制藥分離工程》教學(xué)實(shí)驗(yàn)開展了苦參堿的分離純化，實(shí)驗(yàn)教學(xué)通過丙酮室溫浸提、萃取、調(diào)pH值、硅膠柱層析和結(jié)晶幾個(gè)步驟，即可從云南特色花卉-白刺花中獲得純度較高的苦參堿。實(shí)驗(yàn)簡便、易于操作，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涵蓋了固液分離、液液萃取、色譜分離和結(jié)晶等課程內(nèi)容，通過以上實(shí)驗(yàn)教學(xué)，有效的提高《制藥分離工程》的教學(xué)質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】 制藥分離工程；苦參堿；分離純化；教學(xué)設(shè)計(jì)

【中圖分類號(hào)】R914.1 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】 A【文章編號(hào)】1007-8517（2018）11-0121-02

Abstract：Pharmaceutical separation engineering is the important specialized curriculum of the pharmaceutics engineering major. It is more important to design for experiments of pharmaceutical separation engineering. The Faculty carried out the teaching experiment which named separation and purification of matrine. In this experiment teaching， the higher purity matrine can be obtained from the flower of Sophora vicifolia usingthe following steps， such as extraction， pH adjustment， chromatography and crystallization. The experiment is simple and easy to operate. The experimental content covers the course content of solid-liquid separation， liquid-liquid extraction， chromatographic separation and crystallization. Through the experimental teaching mentioned above， the teaching quality of the pharmaceutical separation engineer can be effectively improved.

Keywords：Pharmaceutical Separation Engineering； Matrine； Separation and Purification； Teaching Design

1 引言

《制藥分離工程》是制藥工程專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，在制藥工程專業(yè)課程體系中占有非常重要的地位。主要介紹藥物的提取、分離與純化理論與技術(shù)。該課程著重培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)，通過學(xué)習(xí)，逐漸具備解決工程實(shí)際問題的能力[1]。在傳統(tǒng)的教學(xué)中存在著以下問題：①《制藥分離工程》開課前學(xué)生很少接觸工程實(shí)際問題，工程意識(shí)不強(qiáng)，實(shí)踐基礎(chǔ)薄弱，學(xué)生聽不懂。②《制藥分離工程》涉及一些分離操作原理，多采用模型和掛圖等輔助教具進(jìn)行講解，教學(xué)手段單一，效果不好。③《制藥分離工程》是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，傳統(tǒng)的考試模式是以閉卷筆試為主，主要考查的是學(xué)生記憶基本原理和技術(shù)的能力，不能提高學(xué)生運(yùn)用基本原理和技術(shù)解決實(shí)際問題的能力。在當(dāng)前高等教育著力于培養(yǎng)有創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才的大背景下，教學(xué)時(shí)間的有限性與知識(shí)增長的無限性之間的矛盾日益突出，為了能使學(xué)生掌握本課程的基本內(nèi)容，運(yùn)用課程中的基本原理和技術(shù)解決實(shí)際問題的能力，在教學(xué)安排上增加《制藥分離工程》教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)。從云南制藥工程專業(yè)的本科教學(xué)來看，從云南豐富的藥用植物資源中分離天然藥效成分，并為之設(shè)計(jì)有效的分離路線，進(jìn)而付諸實(shí)踐教學(xué)，不僅可以調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，讓學(xué)生從理論到實(shí)踐得以跨越，真正做到“知行合一”，同時(shí)也為后續(xù)的制藥工程生產(chǎn)實(shí)習(xí)和畢業(yè)實(shí)習(xí)奠定實(shí)踐基礎(chǔ)。

2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)象的選擇

在《制藥分離工程》教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，以云南特色藥用植物資源為出發(fā)點(diǎn)，選擇有特色、有藥效、有資源和有開發(fā)價(jià)值的藥用植物開展《制藥分離工程》教學(xué)實(shí)踐。白刺花為豆科槐屬植物白刺花（Sophora viciifolia）的花蕾，別名苦刺花，廣泛分布于云南海拔2000～3500米的山坡上，白刺花在云南民間可食用[2]，具有抗炎、抗過敏、抗腫瘤等藥理作用[3]，其中含有生物堿類化學(xué)物質(zhì)，苦參堿是其中的藥效成分[4]，苦參堿具有治療抑制大腸癌細(xì)胞增殖、促大腸癌細(xì)胞凋亡、抗肝炎等功效[5]，目前已有苦參堿注射液上市銷售[6]。云南具有廣泛的白刺花植物資源，其中的苦參堿具有顯著藥效，選擇白刺花，并設(shè)計(jì)其中苦參堿的分離純化實(shí)驗(yàn)教學(xué)，對(duì)于《制藥分離工程》教學(xué)具有較強(qiáng)的教學(xué)實(shí)踐意義。

3 實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

通過文獻(xiàn)調(diào)研和實(shí)驗(yàn)條件的摸索，比對(duì)了幾條實(shí)驗(yàn)路線，結(jié)合《制藥分離工程》教材內(nèi)容和云南植物藥業(yè)有限公司的實(shí)際生產(chǎn)工藝，最終確定以下實(shí)驗(yàn)方案。

3.1 白刺花中總生物堿的提取 白刺花花蕾2.0 kg，陰干粉碎后用5 L 的丙酮室溫提取3次，每次48 h，提取液合并，減壓過濾，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮，最后得到197.2 g浸膏，用水將所得浸膏分散，正丁醇萃取后得到，正丁醇部分提取物160.0 g和水部分37.2 g。水部分用氨水調(diào)pH為10，氯仿萃取3次，得萃取物4.2 g。

3.2 白刺花中苦參堿的分離 將氯仿萃取物進(jìn)行硅膠柱層析，流動(dòng)相條件為：石油醚/丙酮/二乙胺（體積比為30∶1∶0.2），梯度洗脫，逐漸增加丙酮的體積，直到流動(dòng)相的體積比為10∶10∶0.2，同時(shí)采用薄層層析法將相同洗脫成分合并，最終得到了4個(gè)部分（Fr.W1-Fr.W4）。對(duì)Fr.W3進(jìn)行硅膠柱層析，流動(dòng)相為氯仿/甲醇（98∶2），得到化合物1（836 mg）和化合物2（50 mg）。以苦參堿為標(biāo)準(zhǔn)品，采用薄層層析法將化合物1、2與苦參堿標(biāo)準(zhǔn)品在薄層板上展開，展開劑為氯仿/甲醇/氨水（比例為90∶7∶3），顯色劑為用碘化鉍鉀試劑噴霧，最終苦參堿樣點(diǎn)顯橙紅色，經(jīng)過比移值Rf比對(duì)，確定化合物1為苦參堿。

3.3 白刺花中苦參堿的純化 將分離得到的苦參堿置于5～8 mL的熱水（70～80 ℃）中溶解，加入15%的NaOH，邊滴加邊攪拌，直至苦參堿溶解完全，冷卻，靜置24 h，過濾，所得結(jié)晶體用8～10 mL石油醚于40～50 ℃下回流溶解，熱濾，母液冷卻后靜置24 h，過濾后用石油醚清洗晶體，40～50 ℃真空干燥，得到柱狀苦參堿晶體。

3.4 結(jié)構(gòu)表征所得化合物 通過與對(duì)照品進(jìn)行薄層層析的比對(duì)分析初步確定苦參堿，再通過核磁共振進(jìn)行測定，測定所得數(shù)據(jù)如下：1H NMR （CDCl3， 500 MHZ） δppm：4.35 （1H， m， He-17）， 3.74（1H， m， H-11）， 3.00 （1H， m， Ha-17）， 2.78 （1H， d， J=11.5 Hz， He-10）， 2.70（1H， d， J =11.5 Hz， He-2）， 2.31（1H， m， He-14）， 2.14（1H， m， Ha-14）， 1.96（2H， m， Ha-10，）； 13C NMR （CDCl3， 125 MHz） δppm： 57.5（C-2）， 21.0（C-3）， 27.6（C-4）， 35.3（C-5）， 64.0（C-6）， 41.9（C-7）， 26.8（C-8）， 21.9（C-9）， 58.0（C-10）， 53.5（C-11）， 27.5（C-12）， 19.1（C-13）， 33.0（C-14）， 170.1（C-15）， 43.1（C-17）。

4 實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的注意事項(xiàng)

4.1 白刺花采收和苦參堿成分的預(yù)判 采收白刺花后，引導(dǎo)學(xué)生用少量樣品進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)，通過與苦參堿對(duì)照品進(jìn)行薄層層析比對(duì)分析，預(yù)先判斷是否含有苦參堿，并學(xué)習(xí)從薄層斑點(diǎn)的大小初步判斷苦參堿的含量。

4.2 提取工藝 得到苦參堿結(jié)晶體后，讓學(xué)生計(jì)算得率，從提高得率和環(huán)保角度出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生在提取溶劑種類、溶劑料液比、時(shí)間、溫度、原料預(yù)處理等方面進(jìn)行思考，深入設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并反復(fù)比對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，總結(jié)得到最佳提取方法。結(jié)晶時(shí)以結(jié)晶量的多少和結(jié)晶含量高低為主要考慮因素，引導(dǎo)學(xué)生從結(jié)晶溶液濃度、NaOH用量、結(jié)晶溫度和加入晶種方法考慮結(jié)晶工藝的優(yōu)化，深入開展后續(xù)實(shí)驗(yàn)，優(yōu)選最佳工藝。

5 小結(jié)

本實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容涵蓋了《制藥分離工程》中固液提取、液液萃取、色譜分離和結(jié)晶等課程內(nèi)容，通過以上實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生加深了以上教學(xué)內(nèi)容的思考和理解，學(xué)生掌握了固液萃取、液液萃取、色譜分離和結(jié)晶的基本操作方法，深入掌握了以上分離技術(shù)的原理。同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)過程中還碰到了一些具體問題，如：提取率低、苦參堿純度不高、雜質(zhì)多等，通過對(duì)以上問題的分析和解決，使學(xué)生真正學(xué)會(huì)了從經(jīng)濟(jì)、有效和環(huán)保的角度出發(fā)，深入思考和解決藥物分離問題。綜上所述，苦參堿的分離純化實(shí)驗(yàn)教學(xué)，能有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)《制藥分離工程》的積極性，加深學(xué)生對(duì)本課程的思考和認(rèn)識(shí)，有效提高教學(xué)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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