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分析化學(xué)實驗是化學(xué)實驗的重要分支，是將分析化學(xué)理論知識和實際操作應(yīng)用聯(lián)系的橋梁［1］。開放實驗教學(xué)是目前高校教學(xué)改革的方向，如何合理地設(shè)計開放實驗，成為困擾廣大化學(xué)教師的問題［2－6］。由于化學(xué)實驗具有一定的危險性，不少實驗可能要使用酸、堿等危險、有毒的試劑，此外還涉及到部分大型精密儀器的使用。因此，部分院校不得不將較為簡單的實驗作為學(xué)生開放實驗的項目，而這不利于提升學(xué)生自主實驗的興趣，因此效果并不理想。應(yīng)該尋找或設(shè)計一個既聯(lián)系生產(chǎn)實踐，又難度適中的實驗，將有助于分析化學(xué)開放綜合實驗的開展，提升分析化學(xué)實驗教學(xué)的質(zhì)量與效果。   選好實驗的題材和內(nèi)容，可以讓學(xué)生感覺和課堂上的實驗內(nèi)容更貼近生產(chǎn)生活，喚起學(xué)生的實驗興趣。本實驗取材于中國傳統(tǒng)草藥———翻白草，要求學(xué)生利用所學(xué)的知識對其中所含的熊果酸進(jìn)行提取和簡單表征。翻白草屬薔薇科植物，在全國各地均有分布，其中含有黃酮類、鞣質(zhì)類等眾多成分［7－8］。熊果酸，又名烏索酸、烏蘇酸，是一種弱極性的五環(huán)三萜酸，其分子式為C30H48O3。它作為翻白草的一種有效成分，具有鎮(zhèn)靜、抗炎、抗菌、抗糖尿病、抗氧化、抗?jié)?、降低血糖等多種生物學(xué)效應(yīng)［9］。目前國內(nèi)外尚未實現(xiàn)人工合成，因此研究熊果酸的制備、提取技術(shù)，對開發(fā)熊果酸系列產(chǎn)品具有重要意義［10］。在他人研究的基礎(chǔ)上［11］，實驗中的熊果酸提取技術(shù)選用了相對安全且操作簡單、便于教師不在場時中、低年級學(xué)生自行使用的超聲提取法。在分析檢測技術(shù)上，該實驗分成兩個部分:一部分是學(xué)生完全開放，可使用諸如722分光光度計之類的設(shè)備完成;而另一部分要求學(xué)生在大型儀器管理人員在場指導(dǎo)的情況下完成，如紅外光譜、高效液相色譜的使用等。這樣，一方面使得學(xué)生可以自主安排時間，另一方面也可以保障大型設(shè)備的正確、正常使用。   1實驗?zāi)康?  (1)了解科學(xué)研究基本思路，培養(yǎng)學(xué)生閱讀科技文獻(xiàn)的能力;(2)掌握中藥有效成分的超聲提取技術(shù);(3)掌握紫外可見光譜、紅外光譜、高效液相色譜的原理及其應(yīng)用。   2實驗原理、方法和手段   傳統(tǒng)中藥提取方法有溶劑提取法、水蒸氣蒸餾法、升華法、浸滯提取法、滲浸提取法和回流提取法等。近年來興起的有超聲波提取法和微波提取法，跟傳統(tǒng)提取法比較，它們具有提取率高、設(shè)備簡單、時間短、節(jié)能、節(jié)約藥材等優(yōu)點。本實驗利用超聲波提取法對翻白草中熊果酸(結(jié)構(gòu)式見圖1)的提取進(jìn)行研究，分別考察提取劑乙醇的體積分?jǐn)?shù)、超聲時間、液固比和溫度對提取效率的影響，并對翻白草不同部位，如根、莖、葉中的熊果酸含量進(jìn)行對比。對于提取產(chǎn)物，實驗中應(yīng)用紅外光譜法進(jìn)行初步表征。   3實驗內(nèi)容   3．1翻白草中熊果酸的超聲波提取實驗   (1)熊果酸紫外可見吸收光譜的測定   精確稱取熊果酸標(biāo)準(zhǔn)樣品10mg，溶解于無水乙醇中，再定容至100mL的容量瓶中，得到熊果酸的標(biāo)準(zhǔn)溶液。準(zhǔn)確吸取1mL標(biāo)準(zhǔn)溶液于10mL的容量瓶中，70℃水浴加熱除去溶劑，加0．05g/mL的香草醛—冰醋酸0．4mL以及高氯酸1．6mL，70℃水浴加熱15min后，用冰水冷卻2min，用冰醋酸定容至刻度，搖勻;以未加對照樣品的試劑空白作參比，于波長300～700nm處測吸光譜，確定熊果酸的檢測波長。   (2)熊果酸工作曲線的建立   準(zhǔn)確吸取0．2、0．4、0．6、0．8、1．0、1．2、1．4、1.6、1．8mL的熊果酸標(biāo)準(zhǔn)液，按以上顯色方法，以試劑空白作參比，在確定的檢測波長處測定各自的吸光度，以吸光度為縱坐標(biāo)，熊果酸濃度為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。   (3)提取條件的優(yōu)化   ①提取劑濃度的優(yōu)化。精確稱取2g翻白草粉末，改變提取劑乙醇的濃度分別為60%、70%、80%、90%、95%，均按照固液比為1∶20加入提取劑，控制溫度50℃，超聲波處理10min。處理后繼續(xù)浸泡1h，然后抽濾，減壓蒸干。得到的粗產(chǎn)品加石油醚浸提三次，每次15min。石油醚除雜后得到的黃綠色固體產(chǎn)品加20mL無水乙醇溶解，加適量NaOH溶液，使溶液pH在8～9;抽濾，濾液加活性炭在70℃下回流30min;過濾，得到的澄清溶液滴加弱酸到pH為3～4，此時溶液變渾濁或有白色熊果酸固體析出。減壓蒸干溶液即可得較純熊果酸固體。加0．6mL5%香草醛—冰醋酸和1．4mL的高氯酸，60℃水浴加熱15min，冷卻至室溫，用乙酸乙酯定容至10mL，在確定的檢測波長處測吸光度，利用標(biāo)準(zhǔn)曲線得到熊果酸的含量，以確定合適的乙醇濃度。②固液比的優(yōu)化。精確稱取2g翻白草粉末，在乙醇體積分?jǐn)?shù)70%、控制溫度50℃，超聲波處理10min，固液比分別取1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30進(jìn)行試驗。同上步處理提取液，并測量吸光度，以確定合適的固液比。③超聲作用時間的優(yōu)化。按②中介紹的實驗方法，在乙醇體積分?jǐn)?shù)70%、超聲溫度50℃、固液比1∶20的條件下，時間分別取10、20、30、40、50min進(jìn)行試驗，確定合適的超聲時間。④提取溫度的優(yōu)化。按②中介紹的實驗方法，在乙醇體積分?jǐn)?shù)為70%，超聲時間30min，固液比1∶20的條件下，超聲溫度分別取30℃、40℃、50℃、60℃、70℃進(jìn)行試驗，確定合適的提取溫度。   3．2提取產(chǎn)物的表征   在以上確定的最優(yōu)條件下，對翻白草中的熊果酸進(jìn)行提取，并對提取產(chǎn)物開展表征。(1)提取物的紅外檢測將熊果酸對照品和提取所得的熊果酸固體利用紅外光譜儀進(jìn)行分析，觀察各基團(tuán)的特征吸收峰。確定提取物的紅外譜圖與熊果酸標(biāo)準(zhǔn)樣品的紅外譜圖是否基本一致，是否具有羥基強(qiáng)峰3438、2940cm－1;羧酸羰基1693cm－1;以及熊果酸的兩個基本骨架特征，即A區(qū):1386、1370、1363cm－1;B區(qū):1304、1269、1237cm－1等熊果酸型化合物的特征吸收峰［12］。(2)提取物的液相色譜分析將提取得到的熊果酸溶解后，進(jìn)行液相色譜分析，觀察與熊果酸及其結(jié)構(gòu)相似的齊墩果酸的色譜信號，并檢測其中熊果酸與齊墩果酸的含量。  #p#分頁標(biāo)題#e# 4總結(jié)   本實驗要綜合利用無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、天然藥物化學(xué)中的基礎(chǔ)理論知識，也穿插了紅外光譜及液相色譜的使用，有利于中、低年級學(xué)生對所學(xué)知識的融會貫通。實驗中除了綜合鍛煉學(xué)生的實驗技能外，還應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生一定的分析問題和解決問題的能力，在實驗教學(xué)中應(yīng)多嘗試啟發(fā)式教育。如在熊果酸紫外可見吸收光譜的測定中，要求學(xué)生獨(dú)立思考，確定熊果酸的檢測波長;在提取條件的優(yōu)化中，要求學(xué)生根據(jù)實驗結(jié)果，逐個分析每個因素對提取效率的影響原因;在提取物的液相色譜分析部分，對于具體的色譜分離和分析條件可以不做介紹，由學(xué)生自行查閱相關(guān)資料，并和儀器管理教師討論后確定。此外實驗教學(xué)中還要注意部分可能存在危險的步驟和試劑，對于這些內(nèi)容，在實驗前應(yīng)安排學(xué)生進(jìn)行自學(xué)，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)墓芾?。如在超聲波提取部分中，需要使用到高氯酸等危險物質(zhì)，教師可以在每次參加實驗的同學(xué)中選出一位責(zé)任心較強(qiáng)的同學(xué)，由他管理這類試劑。   總之，在實驗教學(xué)過程中，教師要注意加強(qiáng)引導(dǎo)，實施開放式教學(xué)，給學(xué)生創(chuàng)建一個獨(dú)立工作的環(huán)境，但是又要有所控制，將可能出現(xiàn)的各種問題盡量給學(xué)生說明，這樣可以培養(yǎng)學(xué)生的主動性和責(zé)任心，有助于提升學(xué)生的綜合能力，達(dá)到素質(zhì)教育的目的。