淺談天然藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)中環(huán)保意識(shí)的培養(yǎng)

白紅妍 周先麗 楊新平 齊 娜 楊 揚(yáng)

（桂林醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院，廣西 桂林 541004）

淺談天然藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)中環(huán)保意識(shí)的培養(yǎng)

白紅妍 周先麗 楊新平 齊 娜 楊 揚(yáng)

（桂林醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院，廣西 桂林 541004）

天然藥物化學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科。實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，使用大量的試劑及藥品，難免對(duì)環(huán)境產(chǎn)生一定的污染。文章結(jié)合教學(xué)實(shí)踐提出了在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中開(kāi)展培養(yǎng)環(huán)保意識(shí)的措施。既有利于學(xué)生鞏固天然藥物化學(xué)知識(shí)，又培養(yǎng)了學(xué)生從環(huán)保角度分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

天然藥物化學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；環(huán)保意識(shí)

天然藥物化學(xué)是運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)理論和方法研究天然藥物中化學(xué)成分的一門(mén)學(xué)科[1]，實(shí)踐性很強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是該課程的一個(gè)重要組成部分。該課程以有機(jī)化學(xué)為基礎(chǔ)，以化學(xué)和物理方法為手段，研究?jī)?nèi)容主要涉及各類天然藥物化學(xué)成分的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、物理化學(xué)性質(zhì)、提取分離方法及結(jié)構(gòu)鑒定等[2]。其實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有使用有機(jī)試劑多，提取、分離、純化、鑒定實(shí)驗(yàn)工藝路線周期長(zhǎng)，對(duì)學(xué)生的操作技能、科學(xué)態(tài)度以及綜合知識(shí)的能力要求高等特點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)中使用大量的有機(jī)溶劑，不僅污染環(huán)境，同時(shí)也危害師生的健康，因此在天然藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)中注重培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)，將具有重大意義。

在天然藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中導(dǎo)入環(huán)保理念，采取切實(shí)有效的方法解決實(shí)驗(yàn)中的環(huán)境污染問(wèn)題，對(duì)培養(yǎng)與提高學(xué)生的環(huán)保意識(shí)，意義重大且深遠(yuǎn)。下面主要從幾個(gè)方面來(lái)探討天然藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)中環(huán)保意識(shí)培養(yǎng)的方法。

1 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，減少有機(jī)溶劑的使用

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的安排上學(xué)生需掌握典型的科研手段，還要在不影響實(shí)驗(yàn)效果的基礎(chǔ)上，盡可能地減少有機(jī)溶劑的使用量與排放量。如，對(duì)蘆丁、槲皮素進(jìn)行硅膠薄層色譜鑒定時(shí)，我們使用的展開(kāi)劑為氯仿-甲醇-甲酸（7：2.5：0.5），使用水平式的層析缸是需要展開(kāi)劑體積為5 mL，而直立式的染色缸約3 mL就可以達(dá)到預(yù)期實(shí)驗(yàn)效果，而節(jié)約試劑近1/2。在巴馬汀的柱層析精制實(shí)驗(yàn)中，原來(lái)使用2.5 cm×40cm的柱子進(jìn)行分離，后來(lái)通過(guò)實(shí)驗(yàn)摸索改進(jìn)，使用2 cm×30 cm的柱子也能達(dá)到好的分離效果，節(jié)省試劑和填充材料近1/2。

2 優(yōu)化試驗(yàn)方法，使用毒性小的溶劑

由于天然藥物成分復(fù)雜，結(jié)構(gòu)又十分相似，對(duì)其有效成分的提取時(shí)筆者可以有意識(shí)地選擇環(huán)境污染小且提取效率高的方法。例如在黃酮類化合物的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中安排了“蘆丁的提取、分離和鑒定”。蘆丁（Rutin）也稱蕓香苷，是槐米的主要有效成分。它的提取方法有堿溶酸沉法和水提取法[3]。前者利用蘆丁具有酸堿兩性的特點(diǎn)，而后者利用蘆丁在熱水和冷水中的溶解度差異大的性質(zhì)提取。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中可采用后者以環(huán)境友好的水為提取溶劑，減少有機(jī)溶劑的使用，實(shí)現(xiàn)既經(jīng)濟(jì)又環(huán)保的效果。

3 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)環(huán)境，綠色化處理廢棄物

在實(shí)驗(yàn)室中產(chǎn)生的廢棄物危害極大。這些廢棄物如果不“綠色化”處理，會(huì)極大污染實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，也會(huì)對(duì)師生身體健康造成巨大危害。所以，高校實(shí)驗(yàn)教師應(yīng)在每次做完實(shí)驗(yàn)之后，讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的廢棄物進(jìn)行“綠化”、無(wú)危害化處理，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)環(huán)境，培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)，強(qiáng)化良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，還要注意對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的廢棄物進(jìn)行回收處理。

3.1試劑的回收循環(huán)利用

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，溶劑可以回收利用的，一定要回收再利用。比如，生物堿化合物的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中對(duì)黃藤中巴馬汀的提取，需要450 mL（第一次提取需加乙醇250 mL，對(duì)藥渣進(jìn)行二次提取為200 mL乙醇）且是單一的乙醇溶劑，實(shí)驗(yàn)中回流可得到大約300 mL乙醇，到達(dá)了66.7%的回收率，可供第二次以及后面學(xué)生提取時(shí)使用，以此來(lái)達(dá)到有機(jī)試劑的循環(huán)利用的目的。

為訓(xùn)練學(xué)生的動(dòng)手操作能力，實(shí)驗(yàn)教學(xué)所用的一些試劑由學(xué)生自己配制，如展開(kāi)劑的使用。若不加以強(qiáng)調(diào)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)學(xué)生很容易將試劑棄入下水道，對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)施造成腐蝕，也造成資源浪費(fèi)和一定程度的污染。因此，對(duì)用到的展開(kāi)劑可使用雙槽層析缸放在公共試驗(yàn)臺(tái)上，來(lái)替代每人一個(gè)層析缸，展開(kāi)劑不但可以循環(huán)使用，而且節(jié)約試劑，到達(dá)保護(hù)環(huán)境的效果。從而達(dá)到節(jié)省資源、減少污染的效果。

3.2處理廢棄物

天然藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)中不可避免地要用到甲醇、石油醚、氯仿、丙酮、乙酸乙酯等有機(jī)溶劑，這些溶劑若不妥善處理，直接排放到下水道中，將嚴(yán)重污染我們的生存空間。如展開(kāi)劑中使用較多的氯仿溶劑，其較易揮發(fā)，會(huì)對(duì)環(huán)境以及人體造成危害，如果直接倒入試驗(yàn)臺(tái)的水池中還會(huì)腐蝕實(shí)驗(yàn)室的塑膠排水管，導(dǎo)致漏水；酸堿液對(duì)水資源也會(huì)產(chǎn)生較大的污染。若對(duì)此類試劑進(jìn)行有效的處理，不僅可以重復(fù)使用以節(jié)約實(shí)驗(yàn)成本，還可以降低有機(jī)溶劑排放量、有效防治環(huán)境污染。例如，在平時(shí)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中將廢液統(tǒng)一指定回收，并將學(xué)生分成幾個(gè)小組，分別對(duì)不同的廢液、廢渣及廢瓶進(jìn)行分工管理，此舉既提高了學(xué)生的環(huán)保意識(shí)，又可讓學(xué)生利用學(xué)過(guò)的化學(xué)知識(shí)來(lái)回收處理，學(xué)以致用；確實(shí)不能回收利用的試劑，我們將其收集于注明標(biāo)記的密封的固定容器中，積累到一定量時(shí)，再統(tǒng)一送至專職部門(mén)進(jìn)行無(wú)害化處理[4]。

3.3實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品的循環(huán)利用

以往實(shí)驗(yàn)教材的設(shè)置均已比較成熟，能夠直接反映教學(xué)目的，但較少考慮到綠色化學(xué)的原則。因此筆者考慮把相關(guān)的實(shí)驗(yàn)聯(lián)系起來(lái)，選擇系列化實(shí)驗(yàn)，使前一個(gè)實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物作為后一個(gè)實(shí)驗(yàn)的原料來(lái)完成系列實(shí)驗(yàn)，比如從槐米中提取、精制得到的蘆丁結(jié)晶；通過(guò)加入2%H2SO4加熱回流，得到黃色結(jié)晶槲皮素，可以對(duì)精致的槲皮素進(jìn)行熔點(diǎn)測(cè)定和色譜鑒定；同時(shí)對(duì)濾除槲皮素保留的水解母液進(jìn)行處理，制備出糖樣品液，從槐米中得到的一系列產(chǎn)品蘆丁、槲皮素和糖可以進(jìn)行顯色、點(diǎn)滴顯色反應(yīng)和薄層色譜鑒定的樣品。又如學(xué)生通過(guò)濕法制版自制的硅膠薄層板（硬板，含粘合劑），經(jīng)過(guò)干燥箱110 ℃加熱活化30 min，可以用來(lái)對(duì)槐米中提取得到的蘆丁、槲皮素和糖以及黃藤中提取的巴馬汀和四氫巴馬汀進(jìn)行薄層色譜鑒定。在上述系列實(shí)驗(yàn)中達(dá)到了實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的有機(jī)結(jié)合，減少許多有害的化學(xué)藥品用量和環(huán)境污染，很好地體現(xiàn)了對(duì)環(huán)境的綠色友好，而且更重要的是提升了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣。

4 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)技術(shù)，新技術(shù)引入

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)在天然藥物化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，使得該學(xué)科向高效、快速、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的方向發(fā)展。然而，長(zhǎng)期以來(lái)，由于提取技術(shù)的水平限制以及經(jīng)費(fèi)的影響，傳統(tǒng)煎煮、浸漬、回流、滲漉等溶劑提取方法一直占據(jù)天然藥物化學(xué)教學(xué)的主導(dǎo)地位。近年來(lái)，一些新方法如超臨界流體萃取法、固相萃取技術(shù)、超聲波提取法和微波萃取法等技術(shù)在中藥提取方面的應(yīng)用取得了突破性的進(jìn)展，通過(guò)將這些先進(jìn)技術(shù)及相關(guān)設(shè)備引入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，可有效的做好環(huán)保教育工作。高效液相色譜儀（HPLC）和氣相色譜儀（GC）等儀器可以一次性完成天然藥物中的有效成分的分離以及定性定量。如固相微萃取技術(shù)（SPME）可適用于氣體、液體、固體等所有類型樣品中的痕量揮發(fā)性如揮發(fā)油成分分析，同時(shí)無(wú)需溶劑萃取，大大節(jié)省了溶劑消耗，且萃取效率高。且與氣相色譜儀（GC）或氣相色譜質(zhì)譜儀（GC-MS）聯(lián)用，可以直接進(jìn)樣進(jìn)行分離、純化分析。

5 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)，多媒體輔助

在傳統(tǒng)的天然藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，主要是靠教師板書(shū)的講解和對(duì)實(shí)驗(yàn)操作方法的示范，學(xué)生對(duì)其是靜態(tài)的觀察，特別對(duì)涉及的操作步驟較多的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目觀察不全面，容易引起操作失誤，達(dá)不到預(yù)期的教學(xué)實(shí)驗(yàn)效果。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中運(yùn)用多媒體技術(shù)進(jìn)行輔助教學(xué)，可將整個(gè)實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程以動(dòng)態(tài)和全方位的展現(xiàn)出來(lái)，特別是對(duì)于復(fù)雜的操作步驟可進(jìn)行重復(fù)展示[5]。特別可替代一些毒性大、消耗大、污染大的實(shí)驗(yàn)。加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)操作的掌握和理解，同時(shí)避免浪費(fèi)，到達(dá)培養(yǎng)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的目的。

6 其它方面

現(xiàn)行的天然藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教材存在對(duì)綠色化學(xué)這一理念及可持續(xù)發(fā)展的觀念較少滲透，沒(méi)有很好的體現(xiàn)“綠色化學(xué)”的要求。因此，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的更新與教材知識(shí)體系建設(shè)的任務(wù)刻不容緩。而編寫(xiě)實(shí)驗(yàn)教材時(shí)，在符合教學(xué)大綱要求的基礎(chǔ)上，充分考慮試劑和產(chǎn)物的毒性，結(jié)合實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所產(chǎn)生的“三廢”對(duì)環(huán)境的污染情況，以及前面所述的低毒、污染較小的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目編入教材中。

同時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)時(shí)，必須考慮“三廢”處理設(shè)施的設(shè)計(jì)與施工，保證有良好的通風(fēng)設(shè)施，如實(shí)驗(yàn)室中配置通風(fēng)櫥、試驗(yàn)臺(tái)上安裝通風(fēng)罩，并將尾氣通入到預(yù)先準(zhǔn)備好的吸收裝置進(jìn)行空氣凈化。實(shí)驗(yàn)室配備儀器時(shí)，經(jīng)濟(jì)條件允許的情況下應(yīng)配備一些旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，用于有機(jī)溶劑的快速回收，如果在通風(fēng)柜中進(jìn)行還可以減少回收有機(jī)溶劑時(shí)氣體污染。在建設(shè)好“三廢”處理設(shè)施的同時(shí)，制訂“三廢”處理相關(guān)制度，明確責(zé)任，落實(shí)到人，并開(kāi)展經(jīng)常性的檢查。這樣才能從硬件上確保綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)。

總之，在天然藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課中強(qiáng)化環(huán)保意識(shí)，是化學(xué)工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的需求。培養(yǎng)有環(huán)保意識(shí)的高素質(zhì)人才，保護(hù)人類賴以生存的環(huán)境，對(duì)此筆者義不容辭，責(zé)無(wú)旁貸。

[1] 吳立軍.天然藥物化學(xué)(6版)[M].北京:人民衛(wèi)生出版社, 20011:1.

[2] 吳立軍.天然藥物化學(xué)(5版)[M].北京:人民衛(wèi)生出版社, 2007:1-2.

[3] 李嘉蓉,郭麗冰,楊月,等.天然藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)[M].北京:中國(guó)醫(yī)藥科技出版社,2004:46.

[4] 吳香梅. 淺談?dòng)袡C(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化與綠色化學(xué)的滲透[J].廣東化工,2013,40(14):227-228.

[5] 彭向前,郭尚敬.多媒體技術(shù)在天然藥物化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用探討[J].中國(guó)教育技術(shù)裝備,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年度廣西高等教育本科教學(xué)改革工程項(xiàng)目（2015JGA308）。

白紅妍（1988－），女，河南平頂山人，桂林醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院助理實(shí)驗(yàn)師，研究方向?yàn)樘烊凰幬锘瘜W(xué)。