淺談天然藥物化學實驗中環保意識的培養

白紅妍 周先麗 楊新平 齊 娜 楊 揚

（桂林醫學院藥學院，廣西 桂林 541004）

淺談天然藥物化學實驗中環保意識的培養

白紅妍 周先麗 楊新平 齊 娜 楊 揚

（桂林醫學院藥學院，廣西 桂林 541004）

天然藥物化學是一門以實驗為基礎的學科。實驗教學過程中，使用大量的試劑及藥品，難免對環境產生一定的污染。文章結合教學實踐提出了在實驗教學過程中開展培養環保意識的措施。既有利于學生鞏固天然藥物化學知識，又培養了學生從環保角度分析問題和解決問題的能力。

天然藥物化學；實驗教學；環保意識

天然藥物化學是運用現代科學理論和方法研究天然藥物中化學成分的一門學科[1]，實踐性很強，實驗教學是該課程的一個重要組成部分。該課程以有機化學為基礎，以化學和物理方法為手段，研究內容主要涉及各類天然藥物化學成分的結構特點、物理化學性質、提取分離方法及結構鑒定等[2]。其實驗教學具有使用有機試劑多，提取、分離、純化、鑒定實驗工藝路線周期長，對學生的操作技能、科學態度以及綜合知識的能力要求高等特點。實驗中使用大量的有機溶劑，不僅污染環境，同時也危害師生的健康，因此在天然藥物化學實驗中注重培養學生的環保意識，將具有重大意義。

在天然藥物化學實驗教學中導入環保理念，采取切實有效的方法解決實驗中的環境污染問題，對培養與提高學生的環保意識，意義重大且深遠。下面主要從幾個方面來探討天然藥物化學實驗中環保意識培養的方法。

1 優化實驗內容，減少有機溶劑的使用

實驗內容的安排上學生需掌握典型的科研手段，還要在不影響實驗效果的基礎上，盡可能地減少有機溶劑的使用量與排放量。如，對蘆丁、槲皮素進行硅膠薄層色譜鑒定時，我們使用的展開劑為氯仿-甲醇-甲酸（7：2.5：0.5），使用水平式的層析缸是需要展開劑體積為5 mL，而直立式的染色缸約3 mL就可以達到預期實驗效果，而節約試劑近1/2。在巴馬汀的柱層析精制實驗中，原來使用2.5 cm×40cm的柱子進行分離，后來通過實驗摸索改進，使用2 cm×30 cm的柱子也能達到好的分離效果，節省試劑和填充材料近1/2。

2 優化試驗方法，使用毒性小的溶劑

由于天然藥物成分復雜，結構又十分相似，對其有效成分的提取時筆者可以有意識地選擇環境污染小且提取效率高的方法。例如在黃酮類化合物的實驗教學中安排了“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，而后者利用蘆丁在熱水和冷水中的溶解度差異大的性質提取。實驗教學中可采用后者以環境友好的水為提取溶劑，減少有機溶劑的使用，實現既經濟又環保的效果。

3 優化實驗環境，綠色化處理廢棄物

在實驗室中產生的廢棄物危害極大。這些廢棄物如果不“綠色化”處理，會極大污染實驗室環境，也會對師生身體健康造成巨大危害。所以，高校實驗教師應在每次做完實驗之后，讓學生對實驗產生的廢棄物進行“綠化”、無危害化處理，優化實驗環境，培養學生的環保意識，強化良好的實驗習慣，還要注意對實驗產生的廢棄物進行回收處理。

3.1試劑的回收循環利用

在實驗教學中，溶劑可以回收利用的，一定要回收再利用。比如，生物堿化合物的實驗教學中對黃藤中巴馬汀的提取，需要450 mL（第一次提取需加乙醇250 mL，對藥渣進行二次提取為200 mL乙醇）且是單一的乙醇溶劑，實驗中回流可得到大約300 mL乙醇，到達了66.7%的回收率，可供第二次以及后面學生提取時使用，以此來達到有機試劑的循環利用的目的。

為訓練學生的動手操作能力，實驗教學所用的一些試劑由學生自己配制，如展開劑的使用。若不加以強調，實驗結束時學生很容易將試劑棄入下水道，對實驗設施造成腐蝕，也造成資源浪費和一定程度的污染。因此，對用到的展開劑可使用雙槽層析缸放在公共試驗臺上，來替代每人一個層析缸，展開劑不但可以循環使用，而且節約試劑，到達保護環境的效果。從而達到節省資源、減少污染的效果。

3.2處理廢棄物

天然藥物化學實驗中不可避免地要用到甲醇、石油醚、氯仿、丙酮、乙酸乙酯等有機溶劑，這些溶劑若不妥善處理，直接排放到下水道中，將嚴重污染我們的生存空間。如展開劑中使用較多的氯仿溶劑，其較易揮發，會對環境以及人體造成危害，如果直接倒入試驗臺的水池中還會腐蝕實驗室的塑膠排水管，導致漏水；酸堿液對水資源也會產生較大的污染。若對此類試劑進行有效的處理，不僅可以重復使用以節約實驗成本，還可以降低有機溶劑排放量、有效防治環境污染。例如，在平時實驗過程中將廢液統一指定回收，并將學生分成幾個小組，分別對不同的廢液、廢渣及廢瓶進行分工管理，此舉既提高了學生的環保意識，又可讓學生利用學過的化學知識來回收處理，學以致用；確實不能回收利用的試劑，我們將其收集于注明標記的密封的固定容器中，積累到一定量時，再統一送至專職部門進行無害化處理[4]。

3.3實驗產品的循環利用

以往實驗教材的設置均已比較成熟，能夠直接反映教學目的，但較少考慮到綠色化學的原則。因此筆者考慮把相關的實驗聯系起來，選擇系列化實驗，使前一個實驗的產物作為后一個實驗的原料來完成系列實驗，比如從槐米中提取、精制得到的蘆丁結晶；通過加入2%H2SO4加熱回流，得到黃色結晶槲皮素，可以對精致的槲皮素進行熔點測定和色譜鑒定；同時對濾除槲皮素保留的水解母液進行處理，制備出糖樣品液，從槐米中得到的一系列產品蘆丁、槲皮素和糖可以進行顯色、點滴顯色反應和薄層色譜鑒定的樣品。又如學生通過濕法制版自制的硅膠薄層板（硬板，含粘合劑），經過干燥箱110 ℃加熱活化30 min，可以用來對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行薄層色譜鑒定。在上述系列實驗中達到了實驗項目的有機結合，減少許多有害的化學藥品用量和環境污染，很好地體現了對環境的綠色友好，而且更重要的是提升了學生的實驗興趣。

4 優化實驗技術，新技術引入

現代科學技術在天然藥物化學領域的應用，使得該學科向高效、快速、環保、經濟的方向發展。然而，長期以來，由于提取技術的水平限制以及經費的影響，傳統煎煮、浸漬、回流、滲漉等溶劑提取方法一直占據天然藥物化學教學的主導地位。近年來，一些新方法如超臨界流體萃取法、固相萃取技術、超聲波提取法和微波萃取法等技術在中藥提取方面的應用取得了突破性的進展，通過將這些先進技術及相關設備引入到實驗教學中，可有效的做好環保教育工作。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（SPME）可適用于氣體、液體、固體等所有類型樣品中的痕量揮發性如揮發油成分分析，同時無需溶劑萃取，大大節省了溶劑消耗，且萃取效率高。且與氣相色譜儀（GC）或氣相色譜質譜儀（GC-MS）聯用，可以直接進樣進行分離、純化分析。

5 優化實驗教學，多媒體輔助

在傳統的天然藥物化學實驗教學過程中，主要是靠教師板書的講解和對實驗操作方法的示范，學生對其是靜態的觀察，特別對涉及的操作步驟較多的實驗項目觀察不全面，容易引起操作失誤，達不到預期的教學實驗效果。在實驗教學中運用多媒體技術進行輔助教學，可將整個實驗操作過程以動態和全方位的展現出來，特別是對于復雜的操作步驟可進行重復展示[5]。特別可替代一些毒性大、消耗大、污染大的實驗。加強對實驗操作的掌握和理解，同時避免浪費，到達培養環境保護意識的目的。

6 其它方面

現行的天然藥物化學實驗教材存在對綠色化學這一理念及可持續發展的觀念較少滲透，沒有很好的體現“綠色化學”的要求。因此，實驗教學內容的更新與教材知識體系建設的任務刻不容緩。而編寫實驗教材時，在符合教學大綱要求的基礎上，充分考慮試劑和產物的毒性，結合實驗過程中所產生的“三廢”對環境的污染情況，以及前面所述的低毒、污染較小的實驗項目編入教材中。

同時對實驗室建設時，必須考慮“三廢”處理設施的設計與施工，保證有良好的通風設施，如實驗室中配置通風櫥、試驗臺上安裝通風罩，并將尾氣通入到預先準備好的吸收裝置進行空氣凈化。實驗室配備儀器時，經濟條件允許的情況下應配備一些旋轉蒸發儀，用于有機溶劑的快速回收，如果在通風柜中進行還可以減少回收有機溶劑時氣體污染。在建設好“三廢”處理設施的同時，制訂“三廢”處理相關制度，明確責任，落實到人，并開展經常性的檢查。這樣才能從硬件上確保綠色化學實驗室的建設。

總之，在天然藥物化學實驗課中強化環保意識，是化學工業可持續發展的需求。培養有環保意識的高素質人才，保護人類賴以生存的環境，對此筆者義不容辭，責無旁貸。

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

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

[3] 李嘉蓉,郭麗冰,楊月,等.天然藥物化學實驗[M].北京:中國醫藥科技出版社,2004:46.

[4] 吳香梅. 淺談有機化學實驗綠色化與綠色化學的滲透[J].廣東化工,2013,40(14):227-228.

[5] 彭向前,郭尚敬.多媒體技術在天然藥物化學教學中的應用探討[J].中國教育技術裝備,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改革工程項目（2015JGA308）。

白紅妍（1988－），女，河南平頂山人，桂林醫學院藥學院助理實驗師，研究方向為天然藥物化學。