蓖麻堿的提取純化及結(jié)構(gòu)分析

1 引 言

蓖麻堿是蓖麻制油后得到的蓖麻餅粕中的重要成分，存在于蓖麻的莖葉和種子中，在幼芽特別是子葉中含量較高，在未脫毒的蓖麻餅粕中含量高達(dá)0.2%～0.4%。蓖麻堿純品為白色針狀或棱柱狀結(jié)晶性生物堿，熔點(diǎn)201～205℃，在170～180 ℃、2.667 kPa時(shí)升華。蓖麻堿易溶于熱水和熱的氯仿，在熱乙醇中有一定的溶解度， 是一種中性生物堿，具有天然活性，水溶液中呈中性，遇酸不易形成鹽。其堿性溶液能使高錳酸鉀還原，同時(shí)生成氫氰酸。因其分子中含氰基，毒性較大，可引起惡心、嘔吐，嚴(yán)重時(shí)呼吸衰竭以致死亡。目前，對蓖麻堿的研究主要側(cè)重于飼料研究。提取工藝的提取率約為0.15%，本實(shí)驗(yàn)對蓖麻餅粕中提取蓖麻堿的條件進(jìn)行了優(yōu)化，將提取率提高到0.35%，并且獲得明確的結(jié)構(gòu)分析譜圖。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 儀器、試劑與材料 DK-8D型電熱恒溫水槽；索氏提取器；RE52-98型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀；LC/MSD TRAP SL質(zhì)譜儀（美國Aligent公司）；RX400核磁儀。氯仿，無水乙醇，甲醇（色譜純）；碘化鉍鉀試劑；其它試劑為分析純。蓖麻餅由內(nèi)蒙古通遼市通華蓖麻化工有限責(zé)任公司提供。蓖麻堿標(biāo)品為實(shí)驗(yàn)室自制（經(jīng)HPLC驗(yàn)證純度為99.4%）。

2.2 樣品的制備和純化 蓖麻堿的提取流程：蓖麻餅粕→水浸提→過濾濃縮→浸膏→氯仿回流浸提→無水乙醇重結(jié)晶→蓖麻堿針狀晶體。將蓖麻堿粗提物濃縮成浸膏后置于索式提取器內(nèi)，78 ℃下以三氯甲烷回流浸提4 h，回流3次。收集所得三氯甲烷溶液，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀回收，蒸發(fā)后得到黃色顆粒狀固體，72 ℃用無水乙醇重結(jié)晶法對蓖麻堿進(jìn)行純化溶出，在黃色顆粒固體物完全溶解后再加20%無水乙醇，趁熱過濾以除去雜質(zhì)，于4 ℃冰箱內(nèi)保存過夜，吸出蓖麻堿晶體。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制 準(zhǔn)確稱取10 mg蓖麻堿純品，用甲醇溶解，定容至10 mL。準(zhǔn)確吸取上述溶液0， 0.2， 0.4， 0.6， 0.8和1.0 mL，用甲醇定容至10 mL，用Lambda 25型紫外分光光度計(jì)，在290 nm處測吸光度A。以甲醇為空白樣。以濃度C為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線： A=12.815C－0.119， r=0.9936。

3 結(jié)果與討論

3.1 蓖麻堿提取條件的選擇 蓖麻堿提取通常采用熱水提取，本實(shí)驗(yàn)根據(jù)單因素試驗(yàn)，采用響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)表（3因素，3水平），提取時(shí)間設(shè)為0.5， 1.0和1.5 h; 提取溫度設(shè)為90，95和100 ℃；料水比（樣品重／提取液體積）設(shè)為1∶5，1∶10和1∶15。以確定蓖麻餅粕中蓖麻堿的提取率確定最佳提取條件（實(shí)驗(yàn)取樣品30 g）。其中析因點(diǎn)為自變量取值在料液比、提取溫度、提取時(shí)間所構(gòu)成的三維頂點(diǎn)，零點(diǎn)為區(qū)域的中心點(diǎn)，零點(diǎn)實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次，用以估計(jì)實(shí)驗(yàn)誤差。結(jié)果表明，液料比對蓖麻堿的提取率影響較大。液料比和溫度的交互作用對蓖麻堿的影響較大。通過優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，確定蓖麻堿最佳提取條件為：提取時(shí)間1 h，提取溫度95 ℃，料液比1∶10。在此條件下的提取率為0.35%。

實(shí)驗(yàn)表明，提取2次即可提出絕大部分蓖麻堿，提取率為91.1%；提取3次可以溶出全部蓖麻堿，提取率為99.7%。因此，本實(shí)驗(yàn)采用3次提取。

3.2 蓖麻堿的純化 將所得的蓖麻堿粗提物置于索式提取器內(nèi)，三氯甲烷回流浸提4 h，回流3次。收集所得三氯甲烷溶液，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀回收，蒸發(fā)后得到黃色顆粒狀固體，用無水乙醇重結(jié)晶法對蓖麻堿進(jìn)行純化溶出，4 ℃下冰箱過夜吸出蓖麻堿。200 g蓖麻餅粕中的乙醇加入量為10.0，12.5，15，18， 22和25 mL， 考察純化時(shí)餅粕與乙醇的用量。實(shí)驗(yàn)表明，隨著乙醇加入量的增加，蓖麻堿質(zhì)量在逐漸增加，在乙醇體積達(dá)到22 mL時(shí)，蓖麻堿質(zhì)量達(dá)到最大，隨之迅速下降直至為零。因此，純化時(shí)餅粕與乙醇的用量比為10∶1（m/V）。

3.3 蓖麻堿的結(jié)構(gòu)鑒定 （1）質(zhì)譜分析 蓖麻堿經(jīng)甲醇溶解、濾膜過濾后，上柱檢測。MS m/z 164 (M+)，得出該化合物的分子量為164；與蓖麻堿的文獻(xiàn)值一致。（2）核磁共振譜分析 取適量蓖麻堿純品，用三氯甲烷溶解，上柱分析。氫譜和碳譜結(jié)果為：1H-NMR(500Hz，CDCl3) δ 6.070 (1H， d， J=7.5 Hz， 5-H)， 7.535 (1H， d， J=7.5 Hz， 6-H)， 3.991(3H， s， OCH3)， 3.541(3H， s， NCH3)；13C-NMR (500 Hz， CDCl3): 163.27(C-2)， 88.6(C-3)， 172.37(C-4)， 93.55(C-5)， 143.59(C-6)， 57.10(OCH3)， 37.51(NCH3)，113.68(CN)， 與文獻(xiàn)值一致，確定為蓖麻堿，化學(xué)名稱為3-氰基-4-甲氧基-1-甲基-2-吡啶酮，分子式為C8H8N2O2。