太志剛 戴偉鋒 林連兵

[摘要]《制藥工藝學(xué)》是制藥工程專(zhuān)業(yè)的重要課程，開(kāi)展課程實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)于提升《制藥工藝學(xué)》教學(xué)效果較為重要。基于云南豐富的燈盞花資源，昆明理工大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院開(kāi)展了《制藥工藝學(xué)》教學(xué)實(shí)驗(yàn)-燈盞花乙素的制備工藝。本實(shí)驗(yàn)教學(xué)通過(guò)熱回流提取、萃取、聚酰胺酚柱層析和結(jié)晶幾個(gè)步驟，即可從云南特色植物-燈盞花中獲得純度較高的燈盞花乙素。實(shí)驗(yàn)易于操作，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涵蓋了原材料預(yù)處理、提取、分離純化及干燥等課程內(nèi)容。通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)教學(xué)，有效地提高《制藥工藝學(xué)》的教學(xué)質(zhì)量。

[關(guān)鍵詞]制藥工藝學(xué)；燈盞花乙素；制備工藝；教學(xué)設(shè)計(jì)

[中圖分類(lèi)號(hào)] R544.1 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1674-4721（2018）8（c）-0169-04

[Abstract] Pharmaceutical technology is the important specialized curriculum of the pharmaceutics engineering. It is more important to carry out experimental design of the course to improve the teaching efficiency of pharmaceutical technology. The resources of Erigeron breviscapus is abundant in Yunnan， Kunming University of Science and Technology， School of Life Science and Technology conducted the teaching experiments of the preparation method of scutellarin from Erigeron breviscapus. Highly purified scutellarin can be obtained from the characteristic plant-Erigeron breviscapus by reflux extraction， extraction， polyacrylamide column chromatography and crystallization. The experiment is easy to operate. The experimental content covers the course content of raw material pretreatment， extraction， separation and purification， and drying. Through the above experimental teaching， the teaching quality of pharmaceutical technology can be effectively improved.

[Key words] Pharmaceutical technology； Scutellarin； Preparation process； Experimental teaching design

《制藥工藝學(xué)》是制藥工程、藥物制劑專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)核心課程，課程內(nèi)容主要以闡述原料藥及其制劑研發(fā)與生產(chǎn)中的制藥工藝學(xué)問(wèn)題為主線，分別介紹了化學(xué)藥物、生物制品、中藥和天然藥物等原料藥制藥工藝學(xué)的研究?jī)?nèi)容和方法，以“安全、有效、經(jīng)濟(jì)和環(huán)?！睘橹扑幑に?yán)砟?，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜實(shí)際生產(chǎn)問(wèn)題的能力[1-2]。在傳統(tǒng)的《制藥工藝學(xué)》教學(xué)中存在著以下問(wèn)題：①《制藥工藝學(xué)》開(kāi)課前學(xué)生接觸工程實(shí)際問(wèn)題的機(jī)會(huì)較少，實(shí)踐基礎(chǔ)薄弱，學(xué)生沒(méi)看見(jiàn)實(shí)際制藥工藝路線，所以不能深刻理解制藥工藝學(xué)。②教學(xué)主要以課堂講授為主，學(xué)生興趣不高，教學(xué)效果不好。③教材中的實(shí)際列子很少，顯得陳舊，學(xué)生不能及時(shí)了解目前最新制藥工藝技術(shù)。④《制藥工藝學(xué)》是一門(mén)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，不能提高學(xué)生運(yùn)用基本原理和技術(shù)解決實(shí)際問(wèn)題的能力[3-4]。在當(dāng)前著力培養(yǎng)解決實(shí)際問(wèn)題、有創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才的背景下[5]，為了能使學(xué)生運(yùn)用課程中的基本原理和技術(shù)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，筆者在教學(xué)安排上增加《制藥工藝學(xué)》教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)。

1實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方法

1.1目的

通過(guò)《制藥工藝學(xué)》教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用制藥工藝知識(shí)解決藥物制備的實(shí)際問(wèn)題。培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識(shí)的能力、綜合思考的能力及團(tuán)隊(duì)合作能力，為后續(xù)的科研和實(shí)際工作打下基礎(chǔ)。

1.2實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施方法

總課時(shí)數(shù)18個(gè)學(xué)時(shí)，每組6人，實(shí)驗(yàn)前請(qǐng)安全老師現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室安全培訓(xùn)并考核安全操作知識(shí)（此部分成績(jī)占30%），之后指導(dǎo)老師現(xiàn)場(chǎng)詳細(xì)講解“燈盞花乙素制備工藝”的制備原理及實(shí)驗(yàn)過(guò)程，并指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)記錄和數(shù)據(jù)的收集處理的方法及規(guī)范書(shū)寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的技巧。

實(shí)驗(yàn)中期，每個(gè)小組推薦一名同學(xué)以PPT的形式匯報(bào)自己的工作進(jìn)展，研究并解決實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題，補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)方案并請(qǐng)老師進(jìn)行審閱，指導(dǎo)老師從“安全”、“環(huán)?！焙汀敖?jīng)濟(jì)有效”方面考慮，形成具有的實(shí)驗(yàn)方案，完成相關(guān)記錄。

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，每個(gè)小組推薦一名同學(xué)做結(jié)題報(bào)告，報(bào)告內(nèi)容包括“燈盞花乙素制備工藝”的背景、方案、步驟、結(jié)果和結(jié)論，重點(diǎn)突出本組制備工藝的創(chuàng)新點(diǎn)。指導(dǎo)老師和其他同學(xué)提出問(wèn)題學(xué)生答辯，最終指導(dǎo)老師從PPT匯報(bào)質(zhì)量、工藝路線經(jīng)濟(jì)有效、工藝路線科學(xué)和創(chuàng)新性給出成績(jī)（此部分成績(jī)占50%）。最后按照《昆明理工大學(xué)學(xué)報(bào).自然科學(xué)版》格式讓學(xué)生書(shū)寫(xiě)“燈盞花乙素制備工藝”研究論文，指導(dǎo)老師根據(jù)論文的邏輯性、科學(xué)性和可讀性給出成績(jī)（此部分成績(jī)占20%）。綜合以上教學(xué)環(huán)節(jié)給出學(xué)生成績(jī)。通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)教學(xué)，對(duì)比幾組學(xué)生做出的結(jié)果，本研究提出較為安全、經(jīng)濟(jì)、有效和環(huán)保的“燈盞花乙素制備工藝”路線。

2實(shí)驗(yàn)的具體過(guò)程

2.1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)象的選擇

昆明理工大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院制藥工程中心在《制藥工藝學(xué)》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)，選擇原料易得到和有藥效的植物開(kāi)展《制藥工藝學(xué)》教學(xué)實(shí)驗(yàn)。

燈盞花為菊科飛蓬屬植物短葶飛蓬，燈盞花主要分布在云南，約占全國(guó)資源量的 98%[6]，資源極易得到，具有良好的療效，民間用于頭痛、風(fēng)濕痛、腦血管意外引起的癱瘓等[7]。燈盞花乙素是燈盞花中的主要有效成分，具有抗凋亡[8]、抗纖維化用[9]、神經(jīng)保護(hù)，減輕神經(jīng)細(xì)胞損傷[10]和抗凝及改善循環(huán)的藥理作用[11-12]。目前，臨床應(yīng)用燈盞花乙素有較多劑型，包括片劑、顆粒劑、注射劑、注射粉針劑等[13-15]。綜合以上，燈盞花原材料在云南資源豐富、易得、具有良好藥效，可以作為《制藥工藝學(xué)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐的良好素材。

2.2實(shí)驗(yàn)儀器和試劑

2.2.1儀器 回流提取罐（20 L小型多功能提取罐，上海雅程儀器設(shè)備有限公司），旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器（R-1050Ex防爆旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司），硅藻土過(guò)濾機(jī)（WK220，廣東恒東科技有限公司），真空干燥箱（YZF-6020T臺(tái)式真空干燥箱，上海姚氏儀器設(shè)備廠），核磁共振儀（Bruker AV-600，布魯克（北京）科技有限公司）。

2.2.2試劑 乙醇、氯仿、正丁醇、甲醇和丙酮均為工業(yè)級(jí)，購(gòu)自于昆明有機(jī)化工原料有限公司；聚酰胺酚樹(shù)脂購(gòu)自于無(wú)錫市阿爾茲化工有限公司；NaOH和鹽酸為分析純，購(gòu)自于國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；薄層層析板購(gòu)自于青島海洋有限公司。

2.3實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方案

通過(guò)文獻(xiàn)調(diào)研和實(shí)驗(yàn)條件的摸索，對(duì)比了幾條實(shí)驗(yàn)路線，結(jié)合制藥工藝學(xué)教材內(nèi)容和云南紅河燈盞花生物技術(shù)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。

2.3.1燈盞花乙素的提取 取2.0 kg陰干的燈盞花，粉碎至4～5 mm，回流提取罐中提取，加入10 kg乙醇溶液（75%，V/V），60℃下回流提取3次，濃縮得粗提物（195.5 g），于1.0 kg的熱水中（50 ℃）攪拌超聲輔助分散均勻，冷卻，先后用等體積的氯仿和正丁醇萃取3次，氯仿萃取部分備用，將正丁醇萃取部分濃縮至固液比為1：2，冷卻，硅藻土過(guò)濾后得到A液。

2.3.2燈盞花乙素的分離 將聚酰胺酚材料與A液按1 L︰120 g比例混合，混合物置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器中減壓回收正丁醇后置于玻璃柱中，分別用體積比為7：1、5：1、3：1、2：1、1：1和0：1的氯仿甲醇二元溶劑梯度洗脫，合并2：1和3：1洗脫部分，加適量水，將氯仿從中萃取并回收，剩余物置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中濃縮至無(wú)醇味，升溫至60℃，攪拌逐滴加入NaOH（2 mol/L）溶液，調(diào)pH7.0，熱過(guò)濾，將濾液濃縮至固液比為1：5，在30 r/min的攪拌速率下，降溫至15℃（速率為10℃/h）靜置24 h，過(guò)濾，水洗至無(wú)色，可得燈盞花乙素鈉鹽。以上操作所得物均與燈盞花乙素對(duì)照品進(jìn)行薄層分析，粗判燈盞花乙素的存在和含量，證實(shí)工藝操作有效性。

2.3.3燈盞花乙素鈉鹽的還原 將燈盞花乙素鈉鹽置于65%的丙酮水溶液中，加熱至60℃，30 r/min攪拌使之完全溶解，逐滴加入鹽酸（6 mol/L）溶液，調(diào)pH為 5.0，將燈盞花乙素鈉鹽還原為燈盞花乙素，降溫至15℃（速率為10℃/h）靜置12 h，過(guò)濾，少量水洗滌，將產(chǎn)物于40℃真空干燥8 h，可得含量大于90%的燈盞花乙素。

2.3.4燈盞花乙素的結(jié)構(gòu)鑒定 所得化合物與燈盞花乙素對(duì)照品進(jìn)行薄層分析，初步鑒定為燈盞花乙素，通過(guò)核磁共振測(cè)定，所得數(shù)據(jù)如下。ESI-MS（m/z）：463[M+H]+，1H NMR（500MHz，DMSO-d6）δ： 7.94（2H，d，J=8.5 Hz，H-2，6）， 6.98（1H，s，H-8），6.93（2H，d，J=8.5Hz，H-3，5），6.81（1H，s，H-3），5.20（1H，d，J=7.5 Hz，H-1）；13CNMR（125 MHz， DMSO-d6）δ：163.5（C-2），102.4（C-3），182.1（C-4），149.8（C-5），147.1（C-6），161.4（C-7），94.1（C-8），153.2（C-9），104.6（C-10），121.8（C-1，），128.5（C-2），116.6（C-3，），129.9（C-4，），116.0（C-5，），129.6（C-6），100.1（C-1），71.2（C-2），75.3（C-3），74.8（C-4），72.2（C-5），207.1（C-6）。與文獻(xiàn)[16]進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比，鑒定該化合物為燈盞花乙素。

3實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的注意事項(xiàng)

3.1燈盞花采收和燈盞花乙素成分的預(yù)判

采收燈盞花全草后，取10 g樣品粗提后進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)，通過(guò)與燈盞花乙素對(duì)照品進(jìn)行定量薄層分析，預(yù)判燈盞花全草中是否含有燈盞花乙素，根據(jù)展開(kāi)斑點(diǎn)的大小初步判定燈盞花乙素的含量。

3.2燈盞花乙素制備工藝

在燈盞花乙素制備工藝制備過(guò)程中，從安全、經(jīng)濟(jì)、有效和環(huán)保的角度出發(fā)設(shè)計(jì)燈盞花乙素制備工藝路線的可行性和合理性，具體分析如下。

3.2.1安全環(huán)保 在實(shí)驗(yàn)之前請(qǐng)安全老師現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室安全培訓(xùn)并考核安全操作知識(shí)，重點(diǎn)圍繞實(shí)驗(yàn)所用到的危險(xiǎn)化學(xué)物質(zhì)的安全措施、規(guī)范化操作（包括加壓、減壓、加料、加熱、冷卻、過(guò)濾、旋蒸和干燥），操作中使用可回收的有機(jī)溶劑包括乙醇、乙酸乙酯和氯仿等，做到零排放。

3.2.2經(jīng)濟(jì)有效 ①本實(shí)驗(yàn)采用熱提取罐，將60℃的乙醇溶液連續(xù)加到燈盞花全草上部，由上至下通過(guò)燈盞花堆積層，進(jìn)而溶解和提取燈盞花全草中的有效成分，在這一自上而下的過(guò)程中，燈盞花中的有效成分含量與提取溶劑中有效成分含量保持高梯度，燈盞花全草中的有效成分快速溶出，提取效率增加。②提取后采用50 ℃熱水分散粗提物，采用氯仿和正丁醇萃取，氯仿和水可去除小分子、葉綠素、糖、大分子蛋白質(zhì)等雜質(zhì)，之后的硅藻土過(guò)濾操作可除去正丁醇萃取部分的大顆粒膠質(zhì)和懸浮物等雜質(zhì)，以上操作可顯著減少雜質(zhì)，便于后續(xù)操作，提高燈盞花乙素的產(chǎn)率。③因硅膠吸附量較大，導(dǎo)致燈盞花乙素產(chǎn)率降低，本實(shí)驗(yàn)不采用硅膠柱層析法純化。聚酰胺酚選擇性吸附黃酮類(lèi)物質(zhì)[17]，易于購(gòu)買(mǎi)，死吸附少，可重復(fù)利用。本實(shí)驗(yàn)采用干法裝填聚酰胺酚柱，將燈盞花提取物中的黃酮類(lèi)物質(zhì)（包括燈盞花乙素）充分吸附在聚酰胺酚上，燈盞花乙素大多易被氯仿-甲醇（2：1）洗脫，少量被氯仿-甲醇3：1洗脫，將2：1和3：1洗脫部分合并，燈盞花乙素成分得以富集，同時(shí)也減少了損失率。④經(jīng)聚酰胺酚柱分離操作后，燈盞花乙素得以富集，加適量水，燈盞花乙素轉(zhuǎn)溶到乙醇水液中，同時(shí)萃取回收氯仿。⑤燈盞花乙素結(jié)構(gòu)中糖單元6位是羧基，與堿成鹽后水溶性增強(qiáng)，用酸還原可得燈盞花乙素，溶解性改變[18-19]。根據(jù)這一特性，反復(fù)調(diào)節(jié)pH，不斷改變?nèi)芙舛炔⒔Y(jié)晶，通過(guò)以上操作就能得到純度大于90%的燈盞花乙素。

4實(shí)驗(yàn)教學(xué)心得

本實(shí)驗(yàn)涵蓋了《制藥工藝學(xué)》教學(xué)內(nèi)容的中藥制藥工藝和藥物純化工藝，通過(guò)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，掌握了中藥制藥的基本工藝流程和藥物后處理工藝流程，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)從安全、有效、經(jīng)濟(jì)和環(huán)保的角度出發(fā)思考制藥工藝路線的合理性和可行性，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜實(shí)際生產(chǎn)問(wèn)題的能力。同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中還碰到了一些具體問(wèn)題，如提取率降低、雜質(zhì)多等，通過(guò)對(duì)以上問(wèn)題的分析和解決，加深了對(duì)制藥工藝的認(rèn)識(shí)和理解。

綜上所述，通過(guò)燈盞花乙素的制備工藝實(shí)驗(yàn)教學(xué)，有效提高了學(xué)生《制藥工藝學(xué)》的積極性，加深了學(xué)生對(duì)本課程的思考和認(rèn)識(shí)，提高了教學(xué)質(zhì)量。

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