天然产物提取及其抗氧化测定设计实验

杨玉琴 皇甫鑫强 李俊莉

一、天然产物提取及其抗氧化测定设计实验的意义

资源、环境与持续发展战略问题已成为人类社会所面临的全球性热点问题，要求人们必须高效精细地利用有用资源，其中，生物资源更由于其独特性及重要的社會经济价值，其应用开发广布社会各个领域。我国有着独特和丰富的天然植物资源，因而对其有效成分的分离和研究十分重要。植物在我国的应用已达几千年之久，甚至形成了独特的中药文化，并且总结出了中药独特的用药方法，其有效性经过了大量的临床验证，其科学性毋庸置疑。天然产物种类繁多，广泛存在于自然界中且天然产物中化学物质的研究和深加工利用具有重要的社会经济价值。

另一方面，由于环境的污染、添加剂滥用以及社会压力增加等因素，人体内的自由基数量激增，抗氧化系统的平衡遭到了破坏，过量的活跃自由基对人体细胞进行攻击，细胞会受到损伤甚至死亡，研究表明很多重大疾病和衰老都与过量自由基的产生有关联。然而使用合成抗氧化剂对人体健康有潜在危害，如二丁基羟基茴香醚（BHA）在动物实验中是致癌的，因此在植物中寻找安全的天然抗氧化物质及其应用的研究工作引起了人们的重视。植物中提取的抗氧化活性成分主要有多糖类化合物、黄酮类化合物、多酚类化合物、生物碱、皂苷类、维生素等。研究天然植物抗氧化活性成分的提取及检测方法，对新型抗氧剂的开发及抗氧剂抗氧机理的研究具有重要的意义。

二、抗氧化测定原理

1.DPPH自由基清除法

DPPH法于1958年被提出，广泛用于定量测定生物试样和食品的抗氧化能力。DPPH自由基存在不成对电子，其无水乙醇溶液呈紫色，在517 nm处有最大吸收。DPPH比色法主要利用自由基清除剂提供一个电子与DPPH自由基的故对电子配对，使自身紫色变为黄色，在517 nm波长处的吸光度变小，其变化程度与自由基清除程度呈线性关系，即清除自由基能力越强，吸光度越小。

2.HO·自由基清除法

利用芬顿反应，让二价铁离子（Fe2+）和过氧化氢之间的链反应生成羟基自由基（HO·），羟基自由基具有极强的得电子能力，可氧化水杨酸产生在510nm处有吸收的有色物质。有自由基清除剂存在时将消耗羟基自由基，通过测定水杨酸被羟自由基氧化所得到的产物，可以确定HO·自由基的清除率。

3.超氧阴离子清除

超氧阴离子自由基作为生物体代谢过程中产生的一种自由基，与机体衰老和各种疾病有很密切的关系，因此测定超氧阴离子自由基清除能力有很重要的意义，可采用邻苯三酚自氧化法测定待测液清除超氧阴离子的能力。在弱碱性条件下，邻苯三酚能发生自氧化反应，生成超氧阴离子和有色中间产物，该中间产物在320nm处有一特征吸收峰。当加入超氧阴离子清除剂时，它能迅速与超氧阴离子反应，从而阻止中间产物的积累，使溶液在320nm处光吸收减弱。故可以通过测定吸光度值来评价清除剂对超氧阴离子的清除作用。

4.总还原能力测定

还原能力测定的原理是：

K3[Fe（CN）6]+样品→K4[Fe（CN）6]+样品氧化物

K4[Fe（CN）6]+Fe3+→Fe4[Fe（CN）6]3

在波长700nm处测定吸光度A，A值越大，表示样品的还原能力越强。

三、实验方案

确定本次实验设计的目的：了解天然产物分离、提纯的基本方法;了解天然产物有效成分的基本应用;了解并掌握天然产物提取的基本操作;了解天然产物成分用于抗氧化测定的基本方法;加深对实验技能的掌握及提高查阅文献资料的能力。

实验室提供的具体条件：常规玻璃仪器、超声仪、天平、水浴锅、紫外分光光度计、及氧化测定的常规试剂及其他可能使用到试剂（提前检查设计方案以确定仪器及试剂情况）。

实验流程：给定实验名称（说明实验背景和要求，明确实验要求）→确定提取物→收集原料并进行预处理→查阅资料确定提取目标产物根据产物特点确定该抗氧化活性成分的提取方法→初步完成实验设计方案，连同预处理的原料交由指导教师检查通过→进行实验→分析→总结。

四、实验评分与效果

以往实验往往根据实验过程中的操作及其实验数据结果给出得分，在我们的评价体系中，传统评价只占实验评分中的一部分。由于实验时间安排在大三下学期，在实验中本就有意引导学生将在前面学习的无机、有机、分析等分类学习实验课程中的的基本知识和基本技能加以综合运用融会贯通，达到在高层次上对知识的整体把握和灵活应用，所以实验评分系统中的总结与分析占据主导。更重要的是，通过独立设计完成实验，加强了学生运用所学知识分析和解决实际问题，有利于培养学生进行科学研究的能力和态度，为后续的毕业论文工作打下坚实的基础，故需要学生在总结与分析给出实验存在的问题，尤其是对该实验的后续开展做出分析给出可以继续进行实验的方案，依据学生提供出的可行性变量因素进行评分，这也使得有的课题延伸成为了学生的毕业论文。完成设计实验后再写毕业论文，可以提高学生在毕业论文工作中的创新能力和综合水平，提高了毕业论文的质量。

近年来，普通高等学校要有一定数量的综合性、设计性实验是教育部《普通高等学校本科教学工作评估方案》提出的要求，综合设计实验以研究性和设计实验为主，可分为综合实验和设计实验。设计实验根据课程要求给出命题，让学生从查阅资、设计和实施实验方案、分析及表征实验结果来培养学生正确设计实验，独立思考和独立开展化学实验的能力，以提高学生的思维能力、解决问题的能力和创新意识。为此，我们从2014年针对大三学生开设化学综合设计实验课程，并依托大学生创新创业平台改进实验教学内容及方案，实验中涉及的知识面广 ，融合了无机合成、有机合成及其分析化学中的定性定量分析、光谱分析、化学分析及样品处理等多方面的知识，有效地提高了学生综合素质和创新能力。