大孔吸附樹(shù)脂分離紫萍中總黃酮的工藝研究

1、南京人民廣播電臺(tái)音頻制作平臺(tái)項(xiàng)目設(shè)計(jì)思路與架構(gòu)廣電總局在“孔吸附樹(shù)脂法純化紫萍總黃酮的工藝。方 法將ab-8, hpd-450和hpd -6003種大孔吸附樹(shù)脂對(duì)紫萍總 黃酮的吸附效果進(jìn)行了比較，并對(duì)ab-8的吸附特性進(jìn)行了 研究。結(jié)果ab-8，h pd-450和hpd-600對(duì)紫萍總黃酮的吸附 量分別為：，和mg/g，解吸率分別為，和。ab-8純化紫萍 總黃酮的工藝條件為：上柱樣品ph值為56，以lbv/h的 速度流過(guò)樹(shù)脂，待吸附平衡后，用4bv的蒸餾水以2 bv/h的 速度淋洗樹(shù)脂，然后用70%的乙醇溶液以lbv/h的流速進(jìn)行 洗脫，收集第23bv時(shí)的洗脫液，其干燥品中的黃酮純度 可達(dá)80

2、%左右。結(jié)論a b-8型大孔吸附樹(shù)脂最適合于紫萍總 黃酮的分離純化。編輯?！娟P(guān)鍵詞】大孔吸附樹(shù)脂紫萍總黃酮）abstra ct：objectivetostud ythetechologyforisolationofthetotalf delapolyrrhiza(l.) anddesorptionrateo porousabsorptionre hpd-600)werecompar characteristicsofadswerestaticabsorplavonoidsfromspiroabsorptionquantityfthreekindsofmacro sins (ab-8,hpd-4

3、50, ed,andtheisolationb-8ontotalflavonoitionquantitiesofthreemacroporousabso /g,andthedesorptiorptionresinswere, nratewere% ， %and%. theoptimizedcondititotalflavonoidswer ersolutionby2bv/h, hanolbylbv/handcol utionat2-3bvmostfionsofab-8isolatingetoelutewith4bvwatdesorbwith4bv70%etlecttheethanol solt

4、tedfortheisolationoftotalflavonoids inthreetestedresin s.inkeywords：macrop :totalflavonoidorousabsorptionres ； spirodelapolyrrhiza(l. )schleid大孔吸附樹(shù)脂是一類(lèi)人工合成的、具有多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和 表面活性的高分子材料。同其它的吸附劑相比，大孔吸附樹(shù) 脂具有物理化學(xué)穩(wěn)定性高、吸附選擇性獨(dú)特、再生簡(jiǎn)單、使 用壽命長(zhǎng)、溶劑消耗少、操作簡(jiǎn)便、安全等優(yōu)點(diǎn)。目前，大 孔吸附樹(shù)脂已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在食品、化工、環(huán)保、醫(yī)藥工業(yè) 和臨床鑒定等領(lǐng)域。利用大孔吸附樹(shù)脂進(jìn)行分離和純化中

5、草藥中的有效成 分，已經(jīng)越來(lái)越受到人們的重視。自20世紀(jì)90年代以來(lái)， 大孔吸附樹(shù)脂被用于黃酮類(lèi)化合物、皂苷類(lèi)、生物堿類(lèi)等成 分的分離1。本試驗(yàn)擬選用3種國(guó)產(chǎn)大孔吸附樹(shù)脂，較為 系統(tǒng)的對(duì)紫萍總黃酮的吸附量、解吸率及影響因素進(jìn)行研究，以期為紫萍總黃酮的精制選擇適宜的大孔吸附樹(shù)脂，并為其 工業(yè)化生產(chǎn)提供基本的工藝參數(shù)。1器材材料上柱樣品：紫萍全草購(gòu)自沙坪大藥房。用1 : 10料 液比的6 0%乙醇溶液于60°c下提取2h，重復(fù)2次，合并提取 液，減壓濃縮。濃縮液再用粘度為30pas的殼聚糖溶液于 60 °c, ph的條件下絮凝除去濃縮液中的大部分蛋白質(zhì)，過(guò) 濾后得到上柱樣品。大

6、孔吸附樹(shù)脂，ab-8型大孔吸附樹(shù)脂購(gòu)自南開(kāi)化工廠； hpd-450型和hp d-600型大孔吸附樹(shù)脂購(gòu)自河北滄州寶恩化 工有限公司?；疚锢硇再|(zhì)見(jiàn)表1。表1實(shí)驗(yàn)用吸附樹(shù)脂 的基本性質(zhì)儀器旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器re-52型；紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)756mc型。試劑無(wú)水乙醇、氫氧化納、亞硝酸鈉、硝酸鋁等試劑均 為分析純。2方法大孔樹(shù)脂對(duì)紫萍總黃酮吸附量的測(cè)定準(zhǔn)確稱(chēng)取經(jīng)預(yù)處 理的干樹(shù)脂各，置于具塞磨口三角瓶中，精確加入上柱樣品 20ml,密封后置于振蕩培養(yǎng)箱（28°c，100次/min）中振蕩24h。 充分吸附后，過(guò)濾，測(cè)定濾液中總黃酮的濃度，按下面的公 式計(jì)算對(duì)總黃酮的吸附量。q=vw （式 1）q：吸

7、附量；co:上柱液初始黃酮濃度；cr:濾液中黃 酮濃度；v:加入上柱液體積；w:大孔吸附樹(shù)脂質(zhì)量紫萍總黃酮解吸率的測(cè)定將“”中過(guò)濾后得到的大孔樹(shù) 脂放入三角瓶中，加入50ml95%的乙醇溶液，密封后置于振 蕩培養(yǎng)箱（28°c，100次/min）中振蕩24h，使總黃酮解吸附， 過(guò)濾得濾液，測(cè)定濾液中總黃酮的含量，按照下面的公式計(jì) 算總黃酮的解吸率。d=cv qwx100%d：解吸率；c:濾液中黃酮含量；v:所加乙醇的體積； q：樹(shù)脂吸附黃酮的量；w:大孔吸附樹(shù)脂的質(zhì)量大孔樹(shù)脂對(duì)紫萍總黃酮的動(dòng)態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)稱(chēng)取一定質(zhì)量 的大孔吸附樹(shù)脂濕法裝柱，上柱樣品總黃酮濃度為2mg/ml, 上柱液以lb

8、v/h（樹(shù)脂床體積，bedvolume, bv）速度通過(guò)樹(shù)脂 柱床，共處理6bv上柱樣品，每處理1bv料液的流出液?jiǎn)为?dú) 收集，測(cè)定其中總黃酮的濃度。解吸實(shí)驗(yàn)將上柱液以lbv/h的流速流過(guò)ab-8吸附樹(shù)脂， 使樹(shù)脂充分吸附平衡。先用4bv的蒸餾水以2bv/h流速淋洗， 然后分別采用30%, 50%, 70%和90%濃度的乙醇以lbv/h流 速進(jìn)行解吸。實(shí)驗(yàn)時(shí)連續(xù)不斷地注入乙醇解析液，每bv流出 液收集，測(cè)定流出液中總黃酮的含量。黃酮含量的檢測(cè)準(zhǔn)確稱(chēng)取木犀草素g,用30%乙醇溶解，并完全轉(zhuǎn)入500ml容量瓶中，用30%乙醇定容。分別取上述 木犀草素標(biāo)準(zhǔn)溶液1，2，3，4，5，6ml,置于6只25m

9、l容 量瓶中，用30%乙醇補(bǔ)充至6ml,加入mlnan02溶液后搖勻， 靜置5min。再向其中加入ml的a1 (n03)3溶液后搖勻，靜置 6min。最后加入lmo 1/l的naoh溶液5ml，并30%的乙醇定 容至刻度，搖勻后靜置lomin。于510nm下，以未加顯色劑 的待測(cè)液為空白，用分光光度計(jì)測(cè)定其吸光度。以測(cè)得的不 同濃度下的吸光值作標(biāo)準(zhǔn)曲線。用最小二乘法作線性回歸， 求得木犀草素濃度c與吸光度a的關(guān)系曲線的回歸方程式。取2ml的待測(cè)液，置于25 ml的容量瓶中，加入30%的 乙醇補(bǔ)至6ml。按照上述的方法顯色后于510 nm下，以未加 顯色劑的待測(cè)液為空白，用分光光度計(jì)測(cè)定其吸光度

10、。由標(biāo) 準(zhǔn)曲線所得的回歸方程計(jì)算出待測(cè)液中黃酮的濃度。3結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)曲線以木犀草素標(biāo)準(zhǔn)品的濃度為橫坐標(biāo)，以在 510nm下測(cè)得不同濃度的木犀草素標(biāo)準(zhǔn)品的吸光值為縱坐標(biāo) 做標(biāo)準(zhǔn)曲線，見(jiàn)圖1。對(duì)圖1中的數(shù)據(jù)進(jìn)行線性回歸得木犀草素標(biāo)準(zhǔn)品濃度c 與吸光值的方程：c=3xa+4o3種樹(shù)脂對(duì)紫萍總黃酮的吸附與解吸實(shí)驗(yàn)本實(shí)驗(yàn)選用了 3種不同型號(hào)的大孔吸附樹(shù)脂對(duì)紫萍提取物進(jìn)行了分離純 化，考察了它們對(duì)總黃酮的吸附和解吸能力。吸附結(jié)果表2列出了 ab-8, hpd-450和hpd-600三種型 號(hào)的大孔吸附樹(shù)脂對(duì)紫萍總黃酮的吸附能力。由表中的結(jié)果 可以看出，三種樹(shù)脂對(duì)紫萍總黃酮的吸附能力都比較強(qiáng)，吸 附率均超過(guò)了

11、70%。其中hpd-450的吸附能力最強(qiáng)，為mg/g。解吸結(jié)果表3列出了 ab-8、hpd-450和hpd-6003種型 號(hào)的大孔吸附樹(shù)脂對(duì)紫萍總黃酮的解吸能力。由表中的結(jié)果 可以看出，在95%的乙醇溶液中，3種樹(shù)脂對(duì)紫萍總黃酮的 解吸能力都比較強(qiáng)，解吸率均超過(guò)了 70%o其中ab-8的解吸 能力最強(qiáng)，解吸率迗到了。吸附量和解吸率是大孔吸附樹(shù)脂在提取和分離天然產(chǎn) 物時(shí)需要考慮的重要參數(shù)，它不僅要求吸附樹(shù)脂對(duì)目標(biāo)物質(zhì) 具有較高的吸附量，同時(shí)還應(yīng)該具備較高的解吸率。綜合吸 附量和解吸率，在對(duì)紫萍總黃酮的純化過(guò)程中，ab-8是一種 較為理想的吸附樹(shù)脂，因此，在后續(xù)實(shí)驗(yàn)中，將選擇ab-8 型樹(shù)脂。表2

12、 3種樹(shù)脂的吸附量表3 3種樹(shù)脂的解吸率編 輯。ab-8對(duì)紫萍總黃酮純化條件的研究 ph值對(duì)吸附量的影響本實(shí)驗(yàn)研究了 ph值對(duì)ab-8樹(shù)脂純 化紫萍總黃酮的影響，上柱樣品中，總黃酮的初始濃度為/ml, 結(jié)果見(jiàn)圖2。上柱樣品的ph值對(duì)ab-8大孔吸附樹(shù)脂吸附紫 萍總黃酮有一定的影響，隨著ph值的升高，吸附量呈先升 高后降低的趨勢(shì)，在ph為時(shí)吸附量最大，但是與ph為5和6時(shí)的吸附量相差不大。所以在本實(shí)驗(yàn)條件下，選擇上柱液 的ph在56之間較為合適。ab-8樹(shù)脂的等溫吸附線在室溫下，用不同總黃酮濃度的 上柱樣品來(lái)探討上柱樣品中的總黃酮濃度對(duì)ab-8樹(shù)脂吸附 量對(duì)影響。以吸附量為縱坐標(biāo)，吸附平衡時(shí)溶液

13、中的黃酮濃 度為橫坐標(biāo)做圖，得到一條吸附等溫曲線，見(jiàn)圖3。3可知，隨著溶液平衡濃度的增加，樹(shù)脂的吸附量也隨著增大，逐步趨于最大值。這說(shuō)明ab-8樹(shù)脂對(duì)紫萍總 黃酮的吸附符合langmuir模型，屬于單分子層吸附。平衡 溶液的濃度與樹(shù)脂的吸附量可用以下公式表示： q =qocbcf1+bcf式中：q為吸附量；b為吸附平衡常數(shù)；為飽和吸附 量；cf為平衡時(shí)溶液中總黃酮的濃度。上式可改寫(xiě)成：cfq=lq a cf+lqb （式 4）以cfq對(duì)cf作線性回歸，可得線性方程：cf q=6cf+42, 由直線的斜率可求得飽和吸附量q- = ,由截距可求得平衡 常數(shù)b二。ab-8大孔吸附樹(shù)脂的動(dòng)態(tài)吸附效果稱(chēng)

14、取一定質(zhì)量的 ab-8樹(shù)脂濕法裝柱，通過(guò)測(cè)定流出液中總黃酮的濃度，可以 反應(yīng)出在上柱樣品流動(dòng)過(guò)程中，樹(shù)脂對(duì)總黃酮的飽和吸附量的變化。結(jié)果見(jiàn)圖4。從圖4可以看出，當(dāng)上柱樣品中總黃酮濃度為2mg/ml時(shí)，在第1，2，3樹(shù)脂床體積的流出液中， 總黃酮的含量都較低，說(shuō)明此時(shí)ab-8對(duì)黃酮的吸附較好， 僅有少量的泄露。但在第4樹(shù)脂床體積流出液中時(shí)，總黃酮 濃度明顯升高，說(shuō)明上柱樣品的體積在3倍樹(shù)脂床體積到4 倍樹(shù)脂床體積時(shí)，ab-8對(duì)總黃酮的吸附量達(dá)到飽和。假設(shè)上 柱液體積在3 bv時(shí)，樹(shù)脂吸附迗到飽和，由此可以計(jì)算出 ab-8對(duì)總黃酮的動(dòng)態(tài)吸附飽和量是理論飽和量的?？梢?jiàn)上 柱液的流動(dòng)對(duì)ab-8的吸附能

15、力有一定的影響。在此后的實(shí)驗(yàn) 中，將上柱樣品中的總黃酮含量調(diào)至2mg/ml，上柱液體積控 制在3倍樹(shù)脂床體積以?xún)?nèi)，流速為lbv/h。乙醇濃度對(duì)ab-8樹(shù)脂洗脫效果的影響將黃酮濃度為 mg/ml的3bv上柱樣品以lbv/h的流速流過(guò)ab-8吸附樹(shù)脂， 使樹(shù)脂充分吸附平衡，先用4bv的蒸餾水以2bv/h流速淋洗， 然后分別采用30%, 50%, 70%和90%濃度的乙醇以lbv/h流 速進(jìn)行解吸。解吸液中總黃酮濃度和分離效果見(jiàn)表4和圖5。 表4乙醇濃度對(duì)ab-8樹(shù)脂中總黃酮分離的影4種不同濃度的乙醇溶液，在5倍樹(shù)脂床體積時(shí)，均已 到達(dá)該濃度乙醇溶液的最大分離效果。其中，30 %的乙醇僅 能解吸大約

16、的黃酮，說(shuō)明3 0%的乙醇不適合于紫萍總黃酮 的分離。50%的乙醇分離效果相對(duì)30%而言，有了較大的提高， 其解吸率達(dá)到了，但從圖5中可見(jiàn)，該濃度的乙醇溶液在洗脫時(shí)，黃酮類(lèi)化合物在洗脫液中分布范圍較大，從倍樹(shù)脂床體積到倍樹(shù)脂床體積的洗脫液中，黃酮的含量都比較高。 70%和90%的乙醇溶劑，洗脫能力相當(dāng)，解吸率相差不大，而且從圖5反映出，這兩個(gè)濃度的乙醇溶液的解吸曲線較為尖 銳，說(shuō)明黃酮在洗脫時(shí)較為集中，這樣有助于減少雜質(zhì)的混 入。從節(jié)省成本方面考慮，選擇70%的乙醇溶液作為洗脫液。4討論大孔吸附樹(shù)脂為吸附性和選擇性原理相結(jié)合的分離材 料。與離子交換樹(shù)脂分離不同，它本身具有的吸附性，是由 于范德

17、華引力或產(chǎn)生氫鍵的結(jié)果，選擇性由其多孔性結(jié)構(gòu)所 決定2。對(duì)于影響大孔吸附樹(shù)脂分離效果的因素，人們看 法不一。thurma等人認(rèn)為大孔吸附樹(shù)脂的孔徑、孔度和比表 面積決定了樹(shù)脂的吸附效果，abrams提出樹(shù)脂的骨架結(jié)構(gòu)、 功能基性質(zhì)是影響樹(shù)脂吸附的重要因素，何炳林等3認(rèn) 為吸附樹(shù)脂的吸附作用不僅與樹(shù)脂的理化性質(zhì)有關(guān)，而且還 與吸附質(zhì)的性質(zhì)、介質(zhì)的性質(zhì)、操作方法等因素有關(guān)?？傊?， 影響樹(shù)脂吸附的因素較多，但樹(shù)脂的骨架結(jié)構(gòu)（決定極性的 大?。┖涂臻g結(jié)構(gòu)（孔表、比表面、孔容）等是其重要的影響 因子。據(jù)相似相溶的原理，極性樹(shù)脂易于吸附極性物質(zhì)，非極 性樹(shù)脂易于吸附非極性物質(zhì)，而弱極性樹(shù)脂既可吸附非極性

18、物質(zhì)，也可吸附極性物質(zhì)。本實(shí)驗(yàn)中需要分離的總黃酮在弱 極性的兩種吸附樹(shù)脂ab-8和hpd-450上都有較大的吸附量。但是由于ab-8的解吸率要高于hpd-450，所以ab-8更加適 合于紫萍中總黃酮的分離。利用大孔吸附樹(shù)脂對(duì)天然產(chǎn)物中的有效成分進(jìn)行分離， 必須根據(jù)目標(biāo)化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)綜合考慮各種影響因素。樣 品的預(yù)處理、溶劑系統(tǒng)的選擇、上柱液流速、樹(shù)脂粒度、上 柱液溫度等因素都會(huì)影響樹(shù)脂的分離效果。溶劑系統(tǒng)的選擇 涉及吸附介質(zhì)、淋洗介質(zhì)和解吸介質(zhì)的選擇，在樹(shù)脂的應(yīng)用 中尤為重要。溶劑系統(tǒng)不僅影響樹(shù)脂的溶脹特性，而且還影 響樹(shù)脂的吸附特性，對(duì)于吸附介質(zhì)、淋洗介質(zhì)的選擇應(yīng)以降 低吸附質(zhì)的溶解度為準(zhǔn)，而對(duì)解吸介質(zhì)的選擇則應(yīng)以增加吸 附質(zhì)的溶解度為原則。