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橘核生物炭的制备及其在氨基甲酸酯类农药残留吸附中的应用

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橘核生物炭的制备及其在氨基甲酸酯类农药残留吸附中的应用

作者：王悦杭州师范大学

学位级别：硕士

农药通过减少病虫害的发生对提高农业生产力起着重要的作用。然而,农药对非目标生物也有毒性,并会造成环境污染。随着社会的发展,可循环经济和资源再生利用越来越受到重视,因此本课题主要选用橘核作为原材料,通过实验筛选比较,建立并优... 详细信息

农药通过减少病虫害的发生对提高农业生产力起着重要的作用。然而,农药对非目标生物也有毒性,并会造成环境污染。随着社会的发展,可循环经济和资源再生利用越来越受到重视,因此本课题主要选用橘核作为原材料,通过实验筛选比较,建立并优化生物炭制备工艺,制备出了酸改性橘核生物炭(TSAC-8),并将其应用于去除水和中药中的氨基甲酸酯类农药(CMs)残留,然后运用多种吸附模型进行拟合计算,推测其可能的吸附机理。可以为后续研究和产品开发提供理论依据,为拓展中药的资源利用提供一种有潜力的处理方法。本文主要研究内容如下:首先,采用一步热解法利用橘核制备了橘核生物炭(TSAC),为了进一步提高TSAC的吸附性能,将TSACs对水中6种CMs(西唯因、抗蚜威、速灭威、甲硫威、恶虫威、异丙威)的吸附率作为指标,对改性剂种类、热解温度和保留时间进行了比较优化。结果表明:磷酸作为改性剂获得的橘核生物炭的效果要明显优于氢氧化钾;TSAC用于吸附CMs时的制备工艺如下:橘核粉末与磷酸活化剂质量比为1:2.5,活化时间为24 h(室温),热解温度为600℃,炭化时间为4 h,升温速率为10℃/min。为研究所制备的最优橘核炭材料TSAC-8的结构特点,本文采用扫描电镜、傅里叶变换红外光谱、氮气吸附-解吸附等多种方法对其进行了结构表征。结果表明:TSAC-8为无定形炭,比表面积为659.62 m/g,总孔隙体积为0.6203 cc/g,孔隙宽度主要分布在1.4～4.0 nm之间,零电荷点p H=3.8。TSAC-8表面具有非常丰富的孔隙结构,主要为微孔和介孔,且表面存在大量的烷基、羰基、胺基、羟基等官能团以及苯环等芳香结构,利于吸附反应的发生。其次,为优化TSAC-8的吸附性能,本文对吸附过程的TSAC-8投炭比、溶液的酸碱度和温度进行了优化实验,结果表明:在溶液中含有6种混合CMs(每种农药浓度均为10μg/m L)的条件下,橘核炭用量达到2 g/L时即可基本完全吸附溶液中含有的所有农药,吸附能力随溶液p H的增大而逐渐提高,随反应温度升高而显著降低。因此,TSAC-8用于吸附混合CMs时,比较经济有效和便捷实用的条件设定为投炭比1 g/L、吸附温度20℃、溶液环境为中性或碱性。此外,为探索TSAC-8对CMs的吸附机理,本文采用批量吸附实验数据对吸附动力学模型、等温线模型和热力学参数进行了拟合计算。结果表明:TSAC-8对CMs的吸附过程更符合准二级动力学模型和Langmuir等温线模型。推测农药分子可能是以单层吸附的形式吸附在橘核炭的表面,吸附过程包括化学吸附和物理吸附,是自发放热的过程,在此过程中发挥主导作用的是氢键力和范德华力。最后,为测试TSAC-8的再生循环能力和实际应用潜力,本文进行了多次吸附-解吸附循环实验,并选用河水和中药材铁皮石斛以及常用的商品吸附剂进行对比实验。结果表明:TSAC-8能够循环使用至少3次;在存在基质影响的条件下,TSAC-8对CMs的吸附能力基本不受影响;相同实验条件下,与现有常用吸附剂相比,橘核炭的对氨基甲酸酯类农药的吸附能力也具有一定的优势和应用潜力。

关键词：橘核生物炭农药残留吸附动力学吸附等温线吸附热力学

橘核角鲨烯合成酶基因(ss)的克隆、分析及表达

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中药材 2016年第2期39卷 270-274页

作者：吴沂芸罗静王黎王倩裴瑾成都中医药大学药学院四川成都611137

目的:从大红袍Citrus reticulata‘Dahongpao’种子的总RNA中克隆角鲨烯合成酶基因(ss),并对其进行生物信息学及表达分析。方法:采用RT-PCR技术克隆基因并对其在橘核不同生长时期的表达进行分析,利用在线分析工具对基因进行生物信息学... 详细信息

目的:从大红袍Citrus reticulata‘Dahongpao’种子的总RNA中克隆角鲨烯合成酶基因(ss),并对其进行生物信息学及表达分析。方法:采用RT-PCR技术克隆基因并对其在橘核不同生长时期的表达进行分析,利用在线分析工具对基因进行生物信息学分析。结果:克隆所得ss总长度为1 205 bp,编码397个氨基酸,与芸香科柑橘属Citrus L.甜橙Citrus sinensis、克莱檬蒂娜橘Citrus clementina角鲨烯合成酶(SS)蛋白质序列具有99%的相似性。将橘核生长发育过程分为形态建成末期、成熟期和脱水期3个阶段,其中,种子成熟期的ss表达量最高。结论:首次从大红袍中成功克隆ss,可为橘核中柠檬苦素类化合物生物合成及调控机制的研究提供参考。

关键词：大红袍橘核角鲨烯合成酶克隆生物信息学分析基因表达

橘核遗传多样性与柠檬苦素类化合物含量的相关性分析

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中草药 2018年第3期49卷 678-684页

作者：胡静王黎裴瑾陈江吴清华陈君玉成都中医药大学中药资源系统研究与开发利用国家重点实验室培育基地四川成都611137

目的研究橘核种质资源遗传多样性与柠檬苦素类化合物含量的相关性,为筛选橘核的主要基原品种提供参考。方法以四川不同产地、不同品种的35份橘核样品为材料,首先利用NTSYSpc2.10e软件对ISSR标记结果进行多态性分析;再采用UPLC法测定橘... 详细信息

目的研究橘核种质资源遗传多样性与柠檬苦素类化合物含量的相关性,为筛选橘核的主要基原品种提供参考。方法以四川不同产地、不同品种的35份橘核样品为材料,首先利用NTSYSpc2.10e软件对ISSR标记结果进行多态性分析;再采用UPLC法测定橘核样品中柠檬苦素类化合物(柠檬苦素、诺米林、黄柏酮)的含量;最后通过SPSS 21.0软件对二者数据进行相关性分析。结果筛选出的33条ISSR引物共扩增出240条清晰可辨DNA带,遗传相似系数变化范围为0.72~0.92;其中椪柑与大红袍亲缘关系最近,且柠檬苦素类化合物含量类似,而其余品种橘核与大红袍亲缘关系较远,柠檬苦素类化合物含量差异较大。结论与大红袍亲缘关系越接近的品种其类柠檬苦素含量越高,可考虑将椪柑作为橘核的主要基原品种。

关键词：橘核遗传多样性柠檬苦素类化合物相关性基原品种

橘核柠檬苦素类化合物积累与功能基因表达的灰色关联度分析

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中草药 2017年第2期48卷 345-350页

作者：王黎罗静裴瑾王倩吴沂芸焦梅英成都中医药大学中药资源系统研究与开发利用国家重点实验室培育基地四川成都611137

目的研究橘核传统药用品种大红袍Citrus reticulata‘Dahongpao’中柠檬苦素类化合物生物合成机制与转运规律。方法利用UPLC法测定橘种子生长发育过程中茎、叶、果皮及种子中的柠檬苦素、诺米林、黄柏酮等柠檬苦素类化合物的量,采用灰... 详细信息

目的研究橘核传统药用品种大红袍Citrus reticulata‘Dahongpao’中柠檬苦素类化合物生物合成机制与转运规律。方法利用UPLC法测定橘种子生长发育过程中茎、叶、果皮及种子中的柠檬苦素、诺米林、黄柏酮等柠檬苦素类化合物的量,采用灰色关联度分析方法,与克隆获得的角鲨烯合成酶基因(ss)、角鲨烯环氧酶基因(se)、葡萄糖基转移酶基因(lgt)表达量进行关联度分析。结果不同器官中柠檬苦素类化合物在种子中得到最大积累;不同器官中柠檬苦素类化合物的积累与ss、se、lgt基因表达均有较大的关联,但在种子中柠檬苦素的积累与ss、se、lgt基因表达最密切,其中ss基因表达对柠檬苦素、诺米林、黄柏酮的积累贡献最大。结论本实验为柠檬苦素类化合物合成机制与转运规律提供可靠、科学的依据。

关键词：橘核柠檬苦素类化合物功能基因灰色关联度分析角鲨烯合成酶基因角鲨烯环氧酶基因葡萄糖基转移酶基因

熵权法结合星点设计-响应面法优化橘核的盐炙工艺

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中国药房 2022年第2期33卷 165-171页

作者：雷欣荷陈昕孟江孙悦王淑美广东药科大学中药学院/国家中医药管理局中药数字化质量评价技术重点研究室/广东(省)教育厅高校中药质量工程技术研究中心广州510006

目的优化橘核的盐炙工艺。方法以柠檬苦素、诺米林、黄柏酮含量,色差值,1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基清除率为指标,采用熵权法进行综合评价,以水盐比例、闷润时间、炒制温度、炒制时间为考察因素,采用星点设计-响应面法优化橘... 详细信息

目的优化橘核的盐炙工艺。方法以柠檬苦素、诺米林、黄柏酮含量,色差值,1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基清除率为指标,采用熵权法进行综合评价,以水盐比例、闷润时间、炒制温度、炒制时间为考察因素,采用星点设计-响应面法优化橘核的盐炙工艺。结果最优橘核盐炙工艺为水盐比例8∶1(mL/g)、闷润时间22 min、炒制时间9 min、炒制温度158℃。经3次实验验证,优化所得工艺的平均综合评分为92.35分(RSD=2.19%),与预测值(93.25分)的相对误差为1.10%。结论所得最优盐炙工艺稳定、可行。

关键词：橘核盐炙工艺熵权法星点设计-响应面法含量测定

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橘核UPLC指纹图谱研究

中药材 2019年第1期42卷 122-125页

作者：郁林娜付洋程盛勇鲁文琴罗喜荣杨军贵州医科大学药学院贵州贵阳550025 贵州医科大学附属医院贵州贵阳550004 中国科学院地球化学研究所贵州贵阳550081

目的:建立橘核UPLC指纹图谱,为其质量控制提供依据。方法:采用Ultimate^(R) AQ-C18色谱柱(100 mm×2.1 mm,1.8μm);以乙腈(A)-水(B)为流动相,梯度洗脱;流速:0.21 mL/min;检测波长:283 nm(0~20 min)、210 nm(20~50 min);柱温:30℃。结果:建立了橘核UPLC指纹图谱,确定了17个共有峰,指认了5个成分,15批橘核样品指纹图谱与对照图谱的相似度均大于0.90,所有样品可聚为2类,并确定黄柏酮、柠檬苦素、诺米林3个组间差异较大的成分。结论:该方法简便、快速,可用于橘核的质量评价。

关键词：橘核 UPLC 指纹图谱波长切换

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川产橘核传统与新兴药用品种的等同性分析

中国实验方剂学杂志 2021年第14期27卷 138-146页

作者：鲜彬王瑞吴清华王黎任超翔陈江陈翠平钟婉婷裴瑾成都中医药大学药学院中药资源系统研究与开发利用重点实验室成都611137

目的:研究川产传统药用橘核与新兴药用橘核在亲缘关系、形状大小和黄酮类化合物含量上的差异,探讨二者的等同性。方法:收集6份川产传统药用橘核(大红袍)和23份川产新兴药用橘核,采用相关序列扩增多态性分子标记(SRAP)研究橘核样品间的... 详细信息

目的:研究川产传统药用橘核与新兴药用橘核在亲缘关系、形状大小和黄酮类化合物含量上的差异,探讨二者的等同性。方法:收集6份川产传统药用橘核(大红袍)和23份川产新兴药用橘核,采用相关序列扩增多态性分子标记(SRAP)研究橘核样品间的亲缘关系;使用体视显微镜观测样品的形状大小;借助高效液相色谱法(HPLC)检测柚皮苷、橙皮苷和新橙皮苷的含量,用SIMCA 14.1软件分别对形状、大小和黄酮类化合物含量进行聚类分析,研究传统药用橘核和新兴药用橘核在性状大小和化学成分上的相似度。结果:SRAP亲缘关系分析能有效区分不同品种的橘核样品,部分产地相同或相邻的不同品种的橘核亲缘关系较近,还发现亲缘关系较近的不同品种橘核在形状大小和黄酮类化合物含量上相似度也高,但总体看来传统药用品种橘核与大部分新兴药用品种区别较大。结论:通过分析传统药用品种和非传统药用品种在遗传物质、外观性状和有效成分含量的差异,发现部分地区的椪柑与传统药用品种大红袍等同性最大,有作为新兴药用品种的潜力。

关键词：橘核传统药用品种新兴药用品种相关序列扩增多态性(SRAP) 性状黄酮类化合物

橘核柠檬苦素葡萄糖基转移酶基因(lgt)的克隆与表达分析

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中药材 2015年第12期38卷 2493-2496页

作者：王黎罗静裴瑾王倩吴沂芸刘薇李晴成都中医药大学中药资源系统研究与开发利用国家重点实验室培育基地四川成都611137

目的:从橘核主要来源品种大红袍Citrus reticulata‘Dahongpao’的总RNA中克隆获得柠檬苦素葡萄糖基转移酶基因(lgt),并对其进行生物信息学相关表达分析。方法:提取橘核总RNA,克隆获得了lgt基因序列,通过生物信息学对其蛋白的特征进行分... 详细信息

目的:从橘核主要来源品种大红袍Citrus reticulata‘Dahongpao’的总RNA中克隆获得柠檬苦素葡萄糖基转移酶基因(lgt),并对其进行生物信息学相关表达分析。方法:提取橘核总RNA,克隆获得了lgt基因序列,通过生物信息学对其蛋白的特征进行分析,构建lgt与其相关物种lgt的系统进化树,利用RT-PCR分析橘核不同时期的lgt基因表达量,并进行分析。结果:克隆获得lgt基因的总长度为1 372 bp,编码457个氨基酸,利用生物信息学分析其属于糖基转移酶超家族的亲水性蛋白,有较多的α-螺旋和自由卷曲,存在于真核生物细胞质,通过RT-PCR分析种子在脱水干燥时期表达量最低,其次为形态建成时期,成熟时期表达量最高。结论:首次从大红袍中成功克隆lgt基因,为橘核中柠檬苦素类物质合成及调控机制奠定了基础。

关键词：大红袍橘核柠檬苦素葡萄糖基转移酶基因基因克隆生物信息学分析

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橘核的HPLC指纹图谱研究及聚类分析

中国药房 2015年第3期26卷 419-421页

作者：罗静何中燕裴瑾康亚兰刘薇成都中医药大学中药资源系统研究与开发利用国家重点实验室成都611137 四川科伦药物研究院有限公司成都610071

目的:建立橘核的高效液相色谱(HPLC)指纹图谱。方法:采用HPLC法。色谱柱为Dikma C18,流动相为乙腈-0.3%磷酸水溶液(梯度洗脱),柱温为30℃,流速为1.0 ml/min,检测波长为210 nm,进样量为20μl。采用《中药色谱指纹图谱相似度评价系统》对1... 详细信息

目的:建立橘核的高效液相色谱(HPLC)指纹图谱。方法:采用HPLC法。色谱柱为Dikma C18,流动相为乙腈-0.3%磷酸水溶液(梯度洗脱),柱温为30℃,流速为1.0 ml/min,检测波长为210 nm,进样量为20μl。采用《中药色谱指纹图谱相似度评价系统》对18个批次的橘核进行分析,计算18批样品共有指纹峰的相对保留时间及相对峰面积,并采用类平均法为聚类方法对样品进行归类。结果:橘核药材的指纹图谱共包含有11个共有峰,其中9号峰为柠檬苦素。18个批次橘核药材与对照图谱的相似度均>0.90。聚类分析结果显示,市售橘核样品和自采橘核样品归为两类,表明采集方式对橘核药材各成分的含量有影响。结论:该研究方法和所获得的指纹图谱具有较好的重复性,可作为橘核药材的鉴定和质量评价依据。

关键词：橘核质量控制指纹图谱高效液相色谱法聚类分析