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基于黄酮类分子构型的大孔树脂吸附动力学模型研究

作　者: 周英新
导　师: 王耘; 马群
学　校: 北京中医药大学
专　业: 微生物与生化药学
关键词: 大孔吸附树脂黄酮类化合物定量构性关系分子电距矢量人工神经网络系统建模
分类号: R284.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

中药提取分离直接影响产品的质量和临床疗效,是中成药生产过程中的关键环节,也是目前制约中药质量提高的主要问题。近年来,大孔吸附树脂在分离纯化中药提取液方面日益显示其独特的优势,尤其在简化提取分离工艺、提高原料和试剂利用率、提高样品浓缩率、降低生产成本等方面展现了强劲的优势。为中药制剂质量控制和中药现代化研究提供了有效、可靠的纯化手段,更有助于改善传统中药制剂“粗、大、黑”的外观和服用量过大等缺点,对中药制剂的革新具有积极的推动作用。现阶段关于不同类型的中药有效成分在大孔树脂上的吸附研究报道较多,但对于不同类型中药有效成分在树脂上吸附规律的研究报道较少。并且研究思路基本集中在针对具体的分离对象,以测得的目标成分得率或含量为指标,设计具体实验考察树脂纯化各步骤对有效成分的影响,从而优选出最佳的工艺条件。由于不同分离对象在结构以及物化性质上的差异,使得不同分离对象的实验条件差别较大,每当要利用大孔吸附树脂进行一种新成分的分离时,往往需要花费大量的人力、物力、财力探索合适的工艺条件,周期长,成本高,成为影响大孔吸附树脂在中药领域应用的瓶颈。因此,如何在已有研究工作的基础上,发现大孔吸附树脂工艺条件与待分离对象分子构型之间的关系,进而指导大孔吸附树脂工艺优化成为目前推广这一技术的核心。系统建模技术广泛应用于工程与生产过程的研究中,其不但能够集中表达复杂工艺系统中众多变量之间的整体关系,而且具有成本低、易重复、效率高等优点,对多因素的工艺方案优化具有明显的优势。大孔树脂吸附过程涉及待分离化合物自身的物化性质、树脂的物化性质、流动相、吸附条件及环境条件等多种因素,是一个复杂过程。因此,利用系统建模技术研究大孔树脂吸附动力学过程,有利于将各种变量综合考虑,从而得到最优的工艺条件。基于这一考虑,本文研究尝试将系统建模技术与大孔树脂吸附实验技术结合起来,作为本研究的主要技术手段,建立基于黄酮类分子构型的大孔树脂静态吸附模型和动态吸附模型。本文对文献报道的黄酮类化合物-大孔树脂吸附过程的静态吸附数据及动态吸附数据进行搜集整理,采用分子电距矢量(molecular electronegativity distance vector， MEDV)方法计算黄酮类化合物结构描述子,根据拟一级动力学方程和拟二级动力学方程,采用定量构性关系(quantitative structure-property relationship, QSPR)技术中的人工神经网络方法建立其吸附过程模型。本研究主要分为四个部分：第一部分通过具体的实验手段证明黄酮类化合物结构对大孔树脂吸附过程具有显著的影响,为建立基于黄酮类分子构型的大孔树脂吸附模型奠定基础；第二部分主要通过系统建模技术建立静态吸附模型,并确定模型的适用范围；第三部分通过系统建模技术建立动态吸附模型,并确定模型的适用范围；第四部分通过具体的大孔树脂吸附试验进行模型的验证。基于黄酮类分子构型所建立的的大孔树脂静态吸附模型和动态吸附模型,适用于研究室温条件下黄酮类、黄酮醇类、二氢黄酮类、二氢黄酮醇类化合物在苯乙烯型大孔树脂吸附过程。通过实验验证,发现模型基本可用于吸附趋势的预测,但对具体吸附量的预测仍需对模型进一步修正和完善本文利用复杂系统建模技术,建立了集合分子构型特征参数、工艺条件以及分离效率为一体的大孔树脂吸附动力学模型,发现了不同参数对提取效率的影响规律,建立了基于黄酮类分子构型的大孔树脂吸附过程工艺优化的规范化方法,此模型的建立有助于合理指导黄酮类大孔树脂分离纯化、简化现有实验步骤、优化现有实验设计、同时为其他类成分大孔树脂分离研究提供指导,为促进大孔吸附树脂在中药提取与分离的工业化应用奠定基础,进一步推进中药的现代化和国际化进程。

全文目录

中文摘要  5-7
Abstract  7-10
第一章绪论  10-30
  1.1 研究背景  10-18
    1.1.1 中药分离纯化技术研究发展现状  10-12
    1.1.2 大孔吸附树脂国内外的生产、应用现状  12-16
    1.1.3 大孔吸附树脂分离纯化技术在中药领域的应用现状  16-18
  1.2 研究现状  18-26
    1.2.1 定量构性关系模型(QSPR)的研究现状  18-22
    1.2.2 大孔吸附树脂分离纯化技术研究现状  22-23
    1.2.3 大孔吸附树脂吸附过程动力学研究进展  23-26
  1.3 本文主要思路及研究意义  26-30
    1.3.1 研究思路  26-28
    1.3.2 研究意义  28-30
第二章静态吸附试验—证明黄酮类化合物结构对大孔树脂吸附过程具有显著影响  30-36
  2.1 方法原理  30
  2.2 仪器材料与实验方法  30-32
    2.2.1 仪器与材料  30-31
    2.2.2 实验方法  31-32
  2.3 实验结果与讨论  32-36
    2.3.1 大孔吸附树脂筛选结果  32-33
    2.3.2 AB-8树脂与芦丁、黄芩苷溶液的静态吸附动力学曲线  33-34
    2.3.3 AB-8树脂与芦丁、黄芩苷溶液的静态吸附动力学方程  34-36
第三章基于黄酮类分子构型的大孔树脂静态吸附模型构建研究  36-60
  3.1 方法原理  36-42
    3.1.1 黄酮类化合物结构的定量表征  37-41
    3.1.2 大孔树脂吸附动力学方程的选取  41-42
    3.1.3 基于人工神经网络的动态系统建模  42
  3.2 实验结果与讨论  42-58
    3.2.1 大孔吸附树脂性质数据集的建立  42-46
    3.2.2 黄酮类化合物大孔树脂静态吸附数据集的建立  46-49
    3.2.3 黄酮类化合物结构描述子数据集的建立  49-52
    3.2.4 大孔树脂静态吸附模型的构建  52-58
  3.3 结论  58-60
第四章基于黄酮类化合物分子构型的大孔树脂动态吸附模型构建研究  60-72
  4.1 方法原理  60
  4.2 实验结果与讨论  60-71
    4.2.1 黄酮类化合物-大孔树脂动态吸附数据集的构建  60-63
    4.2.2 黄酮类化合物大孔树脂动态吸附模型的构建  63-71
  4.3 结论  71-72
第五章基于黄酮类分子构型的大孔树脂吸附模型的验证  72-80
  5.1 槐米中芦丁成分的提取实验  72-73
    5.1.1 实验仪器与实验材料  72
    5.1.2 实验方法  72-73
  5.2 基于黄酮类分子构型的大孔树脂吸附模型的验证实验  73-80
    5.2.1 基本原理  73
    5.2.2 实验结果与讨论  73-79
    5.2.3 结论  79-80
第六章总结与展望  80-84
  6.1 基于黄酮类分子构型的大孔树脂吸附动力学模型研究  80-81
  6.2 创新点  81
  6.3 局限性  81-82
  6.4 展望  82-84
参考文献  84-90
致谢  90-92
个人简历  92

基于黄酮类分子构型的大孔树脂吸附动力学模型研究

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