浅谈天然药物化学实验中环保意识的培养

白红妍 周先丽 杨新平 齐 娜 杨 扬

（桂林医学院药学院，广西 桂林 541004）

浅谈天然药物化学实验中环保意识的培养

白红妍 周先丽 杨新平 齐 娜 杨 扬

（桂林医学院药学院，广西 桂林 541004）

天然药物化学是一门以实验为基础的学科。实验教学过程中，使用大量的试剂及药品，难免对环境产生一定的污染。文章结合教学实践提出了在实验教学过程中开展培养环保意识的措施。既有利于学生巩固天然药物化学知识，又培养了学生从环保角度分析问题和解决问题的能力。

天然药物化学；实验教学；环保意识

天然药物化学是运用现代科学理论和方法研究天然药物中化学成分的一门学科[1]，实践性很强，实验教学是该课程的一个重要组成部分。该课程以有机化学为基础，以化学和物理方法为手段，研究内容主要涉及各类天然药物化学成分的结构特点、物理化学性质、提取分离方法及结构鉴定等[2]。其实验教学具有使用有机试剂多，提取、分离、纯化、鉴定实验工艺路线周期长，对学生的操作技能、科学态度以及综合知识的能力要求高等特点。实验中使用大量的有机溶剂，不仅污染环境，同时也危害师生的健康，因此在天然药物化学实验中注重培养学生的环保意识，将具有重大意义。

在天然药物化学实验教学中导入环保理念，采取切实有效的方法解决实验中的环境污染问题，对培养与提高学生的环保意识，意义重大且深远。下面主要从几个方面来探讨天然药物化学实验中环保意识培养的方法。

1 优化实验内容，减少有机溶剂的使用

实验内容的安排上学生需掌握典型的科研手段，还要在不影响实验效果的基础上，尽可能地减少有机溶剂的使用量与排放量。如，对芦丁、槲皮素进行硅胶薄层色谱鉴定时，我们使用的展开剂为氯仿-甲醇-甲酸（7：2.5：0.5），使用水平式的层析缸是需要展开剂体积为5 mL，而直立式的染色缸约3 mL就可以达到预期实验效果，而节约试剂近1/2。在巴马汀的柱层析精制实验中，原来使用2.5 cm×40cm的柱子进行分离，后来通过实验摸索改进，使用2 cm×30 cm的柱子也能达到好的分离效果，节省试剂和填充材料近1/2。

2 优化试验方法，使用毒性小的溶剂

由于天然药物成分复杂，结构又十分相似，对其有效成分的提取时笔者可以有意识地选择环境污染小且提取效率高的方法。例如在黄酮类化合物的实验教学中安排了“芦丁的提取、分离和鉴定”。芦丁（Rutin）也称芸香苷，是槐米的主要有效成分。它的提取方法有碱溶酸沉法和水提取法[3]。前者利用芦丁具有酸碱两性的特点，而后者利用芦丁在热水和冷水中的溶解度差异大的性质提取。实验教学中可采用后者以环境友好的水为提取溶剂，减少有机溶剂的使用，实现既经济又环保的效果。

3 优化实验环境，绿色化处理废弃物

在实验室中产生的废弃物危害极大。这些废弃物如果不“绿色化”处理，会极大污染实验室环境，也会对师生身体健康造成巨大危害。所以，高校实验教师应在每次做完实验之后，让学生对实验产生的废弃物进行“绿化”、无危害化处理，优化实验环境，培养学生的环保意识，强化良好的实验习惯，还要注意对实验产生的废弃物进行回收处理。

3.1试剂的回收循环利用

在实验教学中，溶剂可以回收利用的，一定要回收再利用。比如，生物碱化合物的实验教学中对黄藤中巴马汀的提取，需要450 mL（第一次提取需加乙醇250 mL，对药渣进行二次提取为200 mL乙醇）且是单一的乙醇溶剂，实验中回流可得到大约300 mL乙醇，到达了66.7%的回收率，可供第二次以及后面学生提取时使用，以此来达到有机试剂的循环利用的目的。

为训练学生的动手操作能力，实验教学所用的一些试剂由学生自己配制，如展开剂的使用。若不加以强调，实验结束时学生很容易将试剂弃入下水道，对实验设施造成腐蚀，也造成资源浪费和一定程度的污染。因此，对用到的展开剂可使用双槽层析缸放在公共试验台上，来替代每人一个层析缸，展开剂不但可以循环使用，而且节约试剂，到达保护环境的效果。从而达到节省资源、减少污染的效果。

3.2处理废弃物

天然药物化学实验中不可避免地要用到甲醇、石油醚、氯仿、丙酮、乙酸乙酯等有机溶剂，这些溶剂若不妥善处理，直接排放到下水道中，将严重污染我们的生存空间。如展开剂中使用较多的氯仿溶剂，其较易挥发，会对环境以及人体造成危害，如果直接倒入试验台的水池中还会腐蚀实验室的塑胶排水管，导致漏水；酸碱液对水资源也会产生较大的污染。若对此类试剂进行有效的处理，不仅可以重复使用以节约实验成本，还可以降低有机溶剂排放量、有效防治环境污染。例如，在平时实验过程中将废液统一指定回收，并将学生分成几个小组，分别对不同的废液、废渣及废瓶进行分工管理，此举既提高了学生的环保意识，又可让学生利用学过的化学知识来回收处理，学以致用；确实不能回收利用的试剂，我们将其收集于注明标记的密封的固定容器中，积累到一定量时，再统一送至专职部门进行无害化处理[4]。

3.3实验产品的循环利用

以往实验教材的设置均已比较成熟，能够直接反映教学目的，但较少考虑到绿色化学的原则。因此笔者考虑把相关的实验联系起来，选择系列化实验，使前一个实验的产物作为后一个实验的原料来完成系列实验，比如从槐米中提取、精制得到的芦丁结晶；通过加入2%H2SO4加热回流，得到黄色结晶槲皮素，可以对精致的槲皮素进行熔点测定和色谱鉴定；同时对滤除槲皮素保留的水解母液进行处理，制备出糖样品液，从槐米中得到的一系列产品芦丁、槲皮素和糖可以进行显色、点滴显色反应和薄层色谱鉴定的样品。又如学生通过湿法制版自制的硅胶薄层板（硬板，含粘合剂），经过干燥箱110 ℃加热活化30 min，可以用来对槐米中提取得到的芦丁、槲皮素和糖以及黄藤中提取的巴马汀和四氢巴马汀进行薄层色谱鉴定。在上述系列实验中达到了实验项目的有机结合，减少许多有害的化学药品用量和环境污染，很好地体现了对环境的绿色友好，而且更重要的是提升了学生的实验兴趣。

4 优化实验技术，新技术引入

现代科学技术在天然药物化学领域的应用，使得该学科向高效、快速、环保、经济的方向发展。然而，长期以来，由于提取技术的水平限制以及经费的影响，传统煎煮、浸渍、回流、渗漉等溶剂提取方法一直占据天然药物化学教学的主导地位。近年来，一些新方法如超临界流体萃取法、固相萃取技术、超声波提取法和微波萃取法等技术在中药提取方面的应用取得了突破性的进展，通过将这些先进技术及相关设备引入到实验教学中，可有效的做好环保教育工作。高效液相色谱仪（HPLC）和气相色谱仪（GC）等仪器可以一次性完成天然药物中的有效成分的分离以及定性定量。如固相微萃取技术（SPME）可适用于气体、液体、固体等所有类型样品中的痕量挥发性如挥发油成分分析，同时无需溶剂萃取，大大节省了溶剂消耗，且萃取效率高。且与气相色谱仪（GC）或气相色谱质谱仪（GC-MS）联用，可以直接进样进行分离、纯化分析。

5 优化实验教学，多媒体辅助

在传统的天然药物化学实验教学过程中，主要是靠教师板书的讲解和对实验操作方法的示范，学生对其是静态的观察，特别对涉及的操作步骤较多的实验项目观察不全面，容易引起操作失误，达不到预期的教学实验效果。在实验教学中运用多媒体技术进行辅助教学，可将整个实验操作过程以动态和全方位的展现出来，特别是对于复杂的操作步骤可进行重复展示[5]。特别可替代一些毒性大、消耗大、污染大的实验。加强对实验操作的掌握和理解，同时避免浪费，到达培养环境保护意识的目的。

6 其它方面

现行的天然药物化学实验教材存在对绿色化学这一理念及可持续发展的观念较少渗透，没有很好的体现“绿色化学”的要求。因此，实验教学内容的更新与教材知识体系建设的任务刻不容缓。而编写实验教材时，在符合教学大纲要求的基础上，充分考虑试剂和产物的毒性，结合实验过程中所产生的“三废”对环境的污染情况，以及前面所述的低毒、污染较小的实验项目编入教材中。

同时对实验室建设时，必须考虑“三废”处理设施的设计与施工，保证有良好的通风设施，如实验室中配置通风橱、试验台上安装通风罩，并将尾气通入到预先准备好的吸收装置进行空气净化。实验室配备仪器时，经济条件允许的情况下应配备一些旋转蒸发仪，用于有机溶剂的快速回收，如果在通风柜中进行还可以减少回收有机溶剂时气体污染。在建设好“三废”处理设施的同时，制订“三废”处理相关制度，明确责任，落实到人，并开展经常性的检查。这样才能从硬件上确保绿色化学实验室的建设。

总之，在天然药物化学实验课中强化环保意识，是化学工业可持续发展的需求。培养有环保意识的高素质人才，保护人类赖以生存的环境，对此笔者义不容辞，责无旁贷。

[1] 吴立军.天然药物化学(6版)[M].北京:人民卫生出版社, 20011:1.

[2] 吴立军.天然药物化学(5版)[M].北京:人民卫生出版社, 2007:1-2.

[3] 李嘉蓉,郭丽冰,杨月,等.天然药物化学实验[M].北京:中国医药科技出版社,2004:46.

[4] 吴香梅. 浅谈有机化学实验绿色化与绿色化学的渗透[J].广东化工,2013,40(14):227-228.

[5] 彭向前,郭尚敬.多媒体技术在天然药物化学教学中的应用探讨[J].中国教育技术装备,2013,(27):109-110.

Discussion the awareness of environmental protection in experimental teaching of natural pharmaceutical chemistry

Natural pharmaceutical chemistry is based on experiment. During experimental teaching process, using lots of reagent and medical, inevitably produces certain pollution to the environment. Combining teaching practice proposes measures for environmental consciousness in experimental teaching, not only helps students to consolidate natural medicinal chemistry knowledge, but also cultivates students' ability to analyze problems from an environmental point of view and solve problems.

Natural pharmaceutical chemistry; teaching experiment; environmental consciousness

G642

B

1008-1151(2015)06-0165-02

2015-05-13

2015年度广西高等教育本科教学改革工程项目（2015JGA308）。

白红妍（1988－），女，河南平顶山人，桂林医学院药学院助理实验师，研究方向为天然药物化学。