服务案例

关键词：超临界流体萃取，沉香，真假识别

所属类别：化学类

（一）内容介绍

本虚拟仿真实验分为2个模块，模块1，超临界二氧化碳流体萃取沉香中的精油；模块2，基于GC-MS分析用于沉香真假识别。

模块1，超临界二氧化碳流体萃取沉香中的精油

模块2，基于GC-MS分析用于沉香真假识别

（二）实验的特色和亮点

沉香为瑞香科植物白木香Aquilaria sinensis ( Lour.) Gilg含有树脂部分的木材，具有行气止痛、温中止呕、纳气平喘的作用。健康的白木香植物并不产生沉香, 只有通过自然因素（雷劈、火烧、虫蛀等）或人为因素（砍伤、打洞 、接菌等）的作用，沉香才会在白木香植物中逐渐形成。沉香除了可以入药外，亦为一种天然名贵香料，在中国、印度、中南亚国家及中东地区广泛使用。从宋朝开始，就成为朝廷的贡品，后又成为商品。

沉香主要含有沉香螺旋醇、桉叶油醇或白木香醛等倍半萜类和2-(2-苯乙基)色酮等芳香类特征性成分。沉香挥发油（精油）的提取方法主要有水蒸气蒸馏法、超临界提取法，水蒸气蒸馏法因提取温度较高，有效成分易造成挥发破坏，且效率低、得率低等缺点，该方法在名贵药材精油提取越来越少，取而代之的是能耗低、无污染、低温提取的超临界提取法。超临界CO₂流体萃取（SFE-CO₂）技术可在接近室温的环境下进行萃取，生物活性物质不被破坏，且操作方便、能耗低、无污染、分离能力强，无溶剂残留。但该方法需要高压设备，设备较昂贵，不易在本科生教学中大规模推广。因此，开设虚拟仿真实验，有利于增强学生对SFE-CO₂技术的熟悉；提高学生对GC-MS联用仪的实验操作的了解；熟悉利用GC-MS分离分析沉香精油的成分；提高沉香真假识别技术。通过虚拟仿真实验增强学生对化学实验与日常生活紧密关联之认知，激发学习热情。

本实验采用3D虚拟仿真技术，通过超临界二氧化碳流体萃取仪和Agilent GC7890/MS5977气相色谱质谱联用仪装置的模拟运行，让学生动态直观地了解超临界流体萃取技术的原理、设备的操作和运行要点、该技术在超临界条件下在天然产物化学研究中的应用、以及气相色谱质谱联用仪装置在相关分离分析中的运用。通过虚拟实验操作和动画播放，让学生可以多视角观察和了解超临界和高真空实验条件，熟悉这两类仪器的结构，在学习模式下按照操作提示进行练习。在完成基础学习后，实验以沉香精油提取、分离、分析和鉴定为例，让学生在虚拟环境下完成沉香精油的制备，压力、流速、温度和助剂等调节，气相分离条件（流量、程序升温）摸索，质谱结构表征等全过程，对学生的掌握程度进行在线评估。通过开展本实验，让学生能在不受时间空间限制下掌握了解超临界流体萃取和气相色谱质谱联用的原理和过程，熟悉实验操作步骤以及实验中涉及各类小型仪器器材的使用方法，为培养创新型的多学科交叉人才打下扎实的基础。