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随着中药资源产业的迅猛发展,在中药材生产过程中产生了巨量非药用部位、下脚料及副产物等固体废弃物,造成了资源的巨大浪费和生态环境压力。在菊花药材栽培生产过程中产生4倍于花序生物量的茎叶资源未被充分利用而废弃,造成重大社会问题。因此,通过对其系统的资源化利用研究,提高菊资源综合利用效率和效益,成为菊资源产业高质量发展和绿色发展的必然趋势。本论文以菊茎叶非药用部位为研究对象,在课题组前期研究的基础上,集中于菊茎叶精油部位,在分析其挥发性资源化学成分的基础上深入挖掘其资源价值,以期开发用于化妆品领域的资源性产品;延申资源经济产业链,为提升菊资源利用价值和菊资源产业提供支撑。论文摘要归纳总结如下:一、文献研究(一)菊及中药在化妆品中的应用进展归纳菊及中药在化妆品中的应用发现,天然草本植物作为化妆品中的天然原料和添加剂,具有美白、滋养、保湿、抗衰老、抗菌、抗炎等多重功效;目前,菊及中药护肤品制剂主要分为4类,分别为水剂类、油剂类、乳霜类、凝胶类等;菊及中药护肤品的常见评价方法主要有3种,分别为一般理化性质法、体外评价法和现代仪器分析法等;本章综合论述了菊及中药在化妆品中功效应用、制剂研究以及评价方法,为菊及多种中药在化妆品中的进一步应用提供科学依据。(二)药用菊花生产过程非药用部位的资源化利用现状文献分析结果发现,菊非药用部位富含挥发油类、黄酮类、酚酸类以及多糖类等成分,具有抗菌、抗炎、抗氧化、抗惊厥和改善肠道失调等功效。菊茎叶中的活性成分不仅能作为香料、护肤化妆品、日用品使用,还能进一步制备出绿色安全的动物饲料;在日用品、化妆品、畜牧生产等领域应用广泛;表明菊非药用部位及其衍生的产品具有广阔的前景,以期为后续功能性产品的研发提供理论基础。二、不同生长期菊花及菊非药用部位中多类型化学成分分析与评价(一)不同生长期菊花及菊非药用部位多组分的制备依据实验室前期研究基础,采用水蒸气蒸馏法对不同生长期菊花及菊非药用部位等5种样品进行提取、醇沉、干燥,分别得到5种挥发性组分、黄酮酚酸类组分和多糖类组分。其中,挥发性组分得率最高的为菊米(0.44%),黄酮酚酸类组分得率最高的为菊茎叶(14.67%),胎菊多糖类组分得率最高,达到了 16.91%。(二)不同生长期菊花及菊非药用部位中挥发性成分分析采用气质联用法结合相对保留指数法对不同生长期菊花及菊非药用部位挥发性组分进行检测分析,分别在菊米、胎菊、全开菊、菊茎叶、菊根中鉴定出63、73、77、71、57中化合物,5种挥发油的化学成分和含量均存在明显差异。全开菊精油中主要成分为含氧倍半萜类成分(73.24%)的 α-cadinol(28.62%),其次为(E)-tibetin spiroether(6.95%);而菊茎叶精油中含量较高的成分为(E)-tibetin spiroether(20.53%)和 Caryophyllene(8.84%)。(三)不同花期菊花及菊非药用部位中黄酮酚酸类成分分析采用UPLC-TQ/MS对不同生长期菊花及菊非药用部位中10种黄酮类(木犀草苷、芹菜素-7-O-β-D-葡萄糖苷、香叶木素-7-O-β-D-葡萄糖苷、圣草酚、蒙花苷、香叶木素、橙皮素、金合欢素、田蓟苷、芹菜素)和7种酚酸类成分(新绿原酸、隐绿原酸、绿原酸、1,3-O-二咖啡酰基奎宁酸、异绿原酸C、异绿原酸B、异绿原酸A)进行检测分析,结果表明不同花期菊花中黄酮、酚酸含量变化的趋势基本相同;而不同部位中黄酮、酚酸类成分的含量具有显著差异,其中全开菊中的总黄酮酚酸类成分总含量(17.30mg.g-1)远高于菊茎叶(2.63mg.g-1)和菊根(1.89 mg.g-1);但菊茎叶中田蓟苷的含量却高于全开菊,高达(1374.15±76.54)μg.g-1。(四)不同花期菊花及菊非药用部位中多糖类成分分析采用苯酚-硫酸法和咔唑-硫酸法对不同花期菊花和菊茎叶、菊根中性和酸性多糖含量进行检测;结果表明,不同生长期中胎菊和全开菊的总多糖平均含量均处于一个较高的水平,其含量分别为(113.58±0.50)mg.g-1 和(112.48±0.28)mg.g-1,远高于菊米(89.25±0.22)mg.g-1。不同部位中全开菊总多糖含量最高,其次是菊根(96.21±0.93 mg.g-1),菊茎叶总多糖的平均含量较低,仅为(91.81±0.25)mg·g-1。三、菊茎叶精油及其配伍组方抑菌抗炎活性研究及其微乳凝胶剂的制备(一)水蒸气蒸馏法提取菊茎叶精油的工艺优化研究采用正交工艺考察法,以菊茎叶精油得率为指标,探究菊茎叶精油最佳提取工艺;实结果表明,菊茎叶精油的最佳提取工艺为粉碎度为80-100目,8倍加水量,浸泡6h,提取12 h;在此工艺下,菊茎叶挥发油的得率为0.50%。(二)菊茎叶精油配伍组方优选采用微量肉汤稀释法,以菊花及菊茎叶精油、菊花及菊茎叶水提物、黄芩苷及黄芩醇提物的抑菌活性大小筛选适宜的抑菌抗炎配伍组方。结合最小抑菌浓度(MIC)及资源利用原则,选择菊茎叶精油(JJY-EO)、菊茎叶水提物(JJY-SYW)和黄芩醇提物(HQ-CTW)作为组方中的有效成分。(三)正交实验优选组方配伍比例根据三种药物的MIC设计正交实验,以金黄色葡萄球菌(S.aureus)为试验菌种、药敏实验抑菌圈直径为指标优选出三种成分配伍的最佳组方比例。结果表明,当JJY-EO:JJY-SYW:HQ-CTW的配伍比例为5:3:2时,对S.aureus的抑制作用最强。此时三种复配药物对S.aureus和P.acens MIC分别为5 mg·mL-1和8 mg·mL-1,均低于单用药物的MIC;(四)基于体外细胞的配伍组方抗炎活性评价根据ELISA分析法,采用体外细胞实验评价配伍药物的抗炎活性;结果表明,当三种成分的比例为5:3:2、总药物浓度为50mg.mL-1、100 mg.mL-1、200mg.mL-1时均对P.acens所诱导的THP-1细胞炎症具有缓解作用。(五)菊茎叶精油及其配伍组方微乳凝胶剂制备工艺研究以复配药物中的JJY-EO作为油相,JJY-STW溶液作为水相,优选微乳凝胶剂的最优处方。筛选出微乳的最佳处方为:JJY-EO 0.396 g,BH-EO7.15mg,油酸乙酯4.37g,吐温80 21.82 g,丙三醇7.26 g,黄芩醇提物0.156 g,菊茎叶水提物0.234 g,水相加至100 g。优选出微乳凝胶剂的最优处方为每100 g中含主药0.80%,卡波姆U20 3%,保湿剂15%及三乙醇胺2.4%。制备出的微乳为淡黄色液体,凝胶为浅黄色澄清透明凝胶,其耐寒性、耐热性、离心稳定性良好。(六)菊茎叶精油及其配伍组方微乳凝胶活性成分含量测定及抑菌功能评价采用UPLC和GC色谱检测出微乳及微乳凝胶剂中含量较高的成分为香叶木素-7-O-β-D-葡萄糖苷(17.98μg.g-1、20.41μg.g-1)、黄芩苷(533.84μg.g-1、459.88μg.g-1)和 α-姜黄烯(373.42 μg.g-1、341.88μg.g-1)。以最小抑菌浓度(MIC)考察微乳及凝胶剂抑菌效果,微乳及凝胶对S.aureu的MIC分别为2 mg·mL-1和4 mg·mL-1,对P.acens的MIC浓度分别为 4 mg.mL-1 及 8 mg.mL-1。四、菊茎叶精油及其配伍组方微乳凝胶剂对痤疮的药效学及刺激性评价(一)菊茎叶精油及其配伍组方微乳凝胶剂经皮扩散研究以离体大鼠腹部皮肤为透皮吸收屏障,基于Franz扩散池进行体外透皮实验,考察微乳及微乳凝胶剂中绿原酸、黄芩苷、香叶木素-7-O-β-D-葡萄糖苷、β-丁香烯及α-姜黄烯的经皮渗透效果。研究表明,微乳及凝胶基质均有利于5种成分的经皮渗透,其中香叶木素-7-O-β-D-葡萄糖苷的渗透效果最强,在微乳、凝胶剂中24h的累积渗透量比无基质含挥发油药液高0.91和1.14倍。添加JJY-EO后绿原酸、黄芩苷、香叶木素-7-O-β-D-葡萄糖苷的累积经皮渗透量在24h时分别增加了 0.38、0.07和0.67倍,说明JJY-EO在此基础上加强了促渗效果。(二)菊茎叶精油及其配伍组方微乳凝胶剂对痤疮的药效评价基于Kligman痤疮复合模型结合小鼠背部痤疮模型,以组织病理变化、脏器指数、炎症因子评价微乳凝胶剂防治痤疮的药效学作用。结果表明,低、中、高剂量组的微乳凝胶剂均能显著改善毛囊上皮的颗粒层棘层增生、皮脂腺肥大、炎性细胞浸润明显等情况,且能显著降低小鼠肺的脏器指数;低、中剂量给药组能有效降低模型小鼠血清炎症因子IL-1β、TNF-α和IL-6 含量,可见微乳凝胶剂在抗炎方面具有确切作用,为将其开发成防治痤疮的产品提供了重要支撑。(三)菊茎叶精油及其配伍组方微乳凝胶剂皮肤刺激性研究基于急性刺激性试验和多次刺激性实验,评价微乳凝胶剂对家兔皮肤的安全性;病理切片结果显示,单次和多次给药并未对家兔皮肤造成痂皮和出血等现象,仅仅出现轻微的炎性细胞浸润、棘层变薄现象;表明微乳凝胶剂经单次和多次给药后,皮肤情况未见异常,无明显刺激性。